JPH1174755A

JPH1174755A - 弾性表面波装置

Info

Publication number: JPH1174755A
Application number: JP23526797A
Authority: JP
Inventors: Atsuhiro Iioka; 淳弘飯岡
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 1999-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】ＳＡＷの振動空間への絶縁性樹脂等の入り込
みを完全に阻止でき、特性劣化がなく、しかも薄型化及
び小型軽量化を図ることのできる弾性表面波装置を提供
すること。【解決手段】下面に弾性表面波を発生させる励振電極
９を設けた圧電基板１を、励振電極９と接続される導体
パターン４を有する絶縁基板７に載置させるとともに、
圧電基板１と絶縁基板７を光硬化性樹脂から成る枠状体
６で接合されており、さらに、枠状体６の少なくとも外
周面６ａに耐湿性の高い保護膜１１が被着されてた弾性
表面波Ｓ１により、励振電極９が設けられている振動空
間内への絶縁性樹脂の入り込みを防止し、弾性表面波装
置の薄型化・小型化を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車電話
及び携帯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使用される弾性表面波装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の代表的な弾性表面波（Surface Ac
oustic Wave 、以下ＳＡＷともいう）装置Ｊ１，Ｊ２の
概略断面図を図５、６に示す。

【０００３】図５において、１１は圧電基板、１２は入
出力電極のパッド、１３はパッケージ表面に形成された
外部の駆動回路，共振回路，接地回路等に接続される電
極パターンのパッド、１４はＳＡＷ素子用の圧電基板１
１上に形成された櫛歯状電極のＩＤＴ（Inter Digital
Transducer）電極、１９はパッド１２，１３を接続する
ワイヤであって、これら部材によりＳＡＷ素子が構成さ
れている。また、１５〜１７はセラミック，樹脂等の絶
縁性材料からなるパッケージ部材、１８はセラミック，
金属（コバール、Ａｌ、Ｃｕ）等からなる蓋体であり、
これら部材によりパッケージが構成され、このパッケー
ジ内にＳＡＷ素子が収容されている。

【０００４】このように、従来の弾性表面波装置Ｊ１
は、パッケージ部材１５〜１７で囲まれた領域に圧電基
板１１を接着剤により載置固定し、パッド１２，１３を
Ａｌ，Ａｕ等のワイヤ１９により電気的に接続し、さら
に蓋体１８をはんだ，接着剤等によりパッケージ部材１
７の上から接着して気密性を保持していた。

【０００５】また図６において、２１は圧電基板、２２
は入出力電極のパッド、２３はパッド２２とパッド２４
を電気的に接続するバンプ等の接続体、２４は基体２７
の表面に形成され外部の駆動回路，共振回路，接地回路
等に接続される電極パターンのパッド、２５はＳＡＷ素
子用の圧電基板上に形成された櫛歯状電極のＩＤＴ（In
ter Digital Transducer）電極、２６はＳＡＷ素子全体
にモールドされた絶縁性材料からなる保護部材である。

【０００６】このように、従来の他の弾性表面波装置Ｊ
２は、ＩＤＴ電極２５が設けられた機能面が、基体２７
の上面に対面させたフェースダウン構成であり、絶縁性
樹脂から成る保護部材２６が機能面が存在するＳＡＷの
振動空間にまで入り込んでいた。

【０００７】ここで、図６における接続体２３は、Ａ
ｕ，Ａｌ等の金属製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、パッド２２上に形成して
得られる。そして、接続体２３を設けた圧電基板２１
を、接続体２３とパッド２４との間で位置合わせし、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、基体２７上に固定している。

【０００８】また、他の従来例として、図６と同様の構
成で、絶縁性樹脂２６が振動空間側に入り込まないよう
に、圧電基板２１又は基体２７の接続体２３の振動空間
側に、ダムを設けたものが提案されている（他の従来例
：例えば、特開平５−５５３０３号公報を参照）。

【０００９】また、他の従来例として、図５のパッケー
ジ１７の内部に、ＳＡＷ素子をフェースダウンでフリッ
プチップ実装し、ＳＡＷ素子の外周部を絶縁性樹脂で固
定配置して、絶縁性樹脂が振動空間に入り込まないよう
にしたものも提案されている（他の従来例：例えば、
特開平５−２９１８６４号公報を参照）。

【００１０】さらに、他の従来例として、図５のパッケ
ージ１７の内部にＳＡＷ素子をフェースダウンでフリッ
プチップ実装し、ＳＡＷ素子の裏面を絶縁性樹脂で蓋体
１８に接着固定することにより、絶縁性樹脂が振動空間
に入り込まないようにしたものも提案されている（他の
従来例：例えば、特開平６−６１７７８号公報を参
照）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５の
従来例では、ワイヤ１９を使用しているため、ワイヤ１
９が存在する横方向と高さ方向の距離だけ弾性表面波装
置全体の体積が大きくなり、小型軽量化，薄型化に不利
である。

【００１２】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、製造工程が煩雑とな
る。

【００１３】さらに、ワイヤ１９の存在により、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、設計上それを考慮しなければな
らない。

【００１４】また、図６の従来例では、絶縁性樹脂２６
が振動空間に入り込み、機能面に接しているため、ＳＡ
Ｗの伝搬を阻害しており、弾性表面波装置としての所望
の特性を得るのが困難である。

【００１５】また、他の従来例のように、絶縁性樹脂
２６が振動空間に入り込まないように、ダム材を設けた
り、ＳＡＷ伝搬路を囲むように機能面に環状部材を設け
たとしても、絶縁性樹脂２６の入り込みを完全に阻止す
るには不十分であった。また、このような環状部材を設
ける場合には、環状部材がシリコーン樹脂等の塗布によ
り形成されるため、環状部材を予めチップ側に形成して
おくので、その形成時に高さを均一に形成することが困
難であった。

【００１６】また、他の従来例のように、絶縁基板に
圧電基板をフェースダウンでフリップチップ実装し、圧
電基板の周辺部をシリコン系絶縁性樹脂で気密封止する
弾性表面波装置の場合、絶縁性樹脂のゲル化が熱硬化に
よるものであるため、振動空間内に充満させる不活性ガ
ス又は空気層が熱膨張を起こし、絶縁性樹脂にボイドが
発生するなどして、耐環境性、特に耐湿性に問題があっ
た。また、絶縁性樹脂の塗布部がＳＡＷ素子の外周部の
みでバンプ接続体を含まない構造を有する弾性表面波装
置の場合、絶縁基板と圧電材料の応力緩和が不十分であ
り、バンプ接合において長期信頼性に問題があった。

【００１７】さらに、他の従来例のように、バンプと
パッケージ端子とが当接し、封止部材とパッケージ基板
とで形成される空間が封止されるように、封止部材をパ
ッケージ基板に取り付けた弾性表面波装置の場合、蓋体
により封止する構造であるため、蓋体の高さの確保が必
要となり、弾性表面波装置の薄型化において不利な構造
となる。

【００１８】そこで、本発明は上記従来の諸問題に鑑み
て完成されたものであり、簡便な構成で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
間を均一な高さ、幅で正確に形成し得、その結果、ＳＡ
Ｗ装置の特性劣化がなく、また極めて薄型で、小型軽量
化が可能で、さらには低コストで製造可能な弾性表面波
装置を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の弾性波装置は、
下面に弾性表面波を発生させる励振電極を設けた圧電基
板を、前記励振電極と接続される導体パターンを有する
絶縁基板上に、前記励振電極の振動空間を形成した状態
で載置させるとともに、前記圧電基板と前記絶縁基板と
を光硬化性樹脂から成る接着材で気密封止したことを特
徴とする。

【００２０】具体的には、例えば、弾性表面波を発生さ
せる励振電極を設けた圧電基板を、前記励振電極と接続
される導体パターンを有する絶縁基板に載置させるとと
もに、圧電基板と絶縁基板とを光硬化性樹脂から成る枠
状の接着材で気密封止を行う。

【００２１】また、この枠状の接着材の少なくとも外周
面に耐湿性の高い保護膜が被着されるようにしてもよ
い。

【００２２】なお、上記接着材により形成された励振電
極の振動空間内に不活性ガスを充満させるようにしても
よい。ここで、不活性ガスとはアルゴンガス等の希ガス
だけでなく窒素ガス等を含むものとする。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明に係る実施の形態について
図面に基づき詳細に説明する。図１は弾性表面波装置Ｓ
１の一部省略平面図であり、簡単のため圧電基板１と絶
縁基板７との間に介在させる後記する枠状体（接着材）
６の上半分を切断した平面図であり、図２は図１のＡ−
Ａ線断面図であり、図１においては、省略したＳＡＷ素
子を構成する圧電基板１や励振電極であるＩＤＴ電極５
等について図示している。

【００２４】図２において、１は圧電基板、２は後記す
る励振電極に接続される入出力電極パッド、３はバンプ
等の接続体、４は後記する電極リードパターン８のパッ
ド（導電パターン）、５は励振電極であるＩＤＴ電極、
６は光硬化性絶縁性樹脂から成る枠状体（接着材）、１
１はこの枠状体６の少なくとも本体外周面に設けられた
耐湿性の保護膜である。また、７はセラミックス，樹脂
等からなる絶縁性基板、８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７に設けられた電
極リードパターンである。また、９はＩＤＴ電極５の振
動空間である。

【００２５】このようにして弾性波装置Ｓ１は、下面に
弾性表面波を発生させるＩＤＴ電極９を設けた圧電基板
１を、ＩＤＴ電極と接続される導体パターン４を有する
絶縁基板７に載置させるとともに、圧電基板１の下面外
周部と絶縁基板７の上面とを光硬化性樹脂から成る枠状
体６で接合されており、さらに、枠状体６の少なくとも
外周面６ａに耐湿性の高い保護膜１１が被着されてい
る。

【００２６】ＳＡＷ素子は、圧電基板１上に設けられ、
互いに噛み合うように形成された少なくとも一対の櫛歯
状電極のＩＤＴ電極５等から構成されるが、ＩＤＴ電極
５は、所望の特性を得るために、複数対の櫛歯状電極
を、直列接続方式，並列接続方式で接続して構成しても
よい。

【００２７】絶縁性基板７は、例えば一枚のセラミック
基板、又は、セラミック基板と１枚以上の枠状セラミッ
ク基板とを積層することによって作製し、絶縁性基板７
に設けられる導体パターン４は、電解めっき又は無電解
めっき法によって形成する。

【００２８】また、ＩＤＴ電極５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。

【００２９】また、接続体３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，無電解めっき法又は電解めっき法
等により、パッド２上に形成することによって得られ
る。

【００３０】枠状体６は絶縁基板７の導体パターン４上
に、ディスペンサーで塗布するか又は印刷法により絶縁
性の光硬化性樹脂を塗布して得られる。

【００３１】そして、圧電基板１のＩＤＴ電極５が設け
られた主面（機能面）が絶縁基板７の上面に対面するフ
ェースダウン構成として、接続体３を導体パターン４に
導電性接着剤で電気的に導通させて接続し、圧電基板１
を絶縁基板７上に載置固定する。

【００３２】その後、枠状体６がＩＤＴ電極５が形成さ
れた機能面に入り込まない構成とし、圧電基板１の固定
とＩＤＴ電極５が存在する振動空間９の気密を確実にす
るために、枠状体６が圧電基板１の全外周を囲むような
構造とする。

【００３３】そして、光硬化性樹脂を側面からの紫外線
照射又はランプ炉を通して硬化させ、弾性表面波装置Ｓ
１を完成する。ここで、枠状体６の少なくとも外周面６
ａに枠状体６の本体を構成する光硬化性樹脂より耐湿性
の優れた保護膜で覆うように被着させると、振動空間９
内をより気密にすることができるのでよい。

【００３４】例えば、枠状体６の本体はアクリル系の光
硬化性樹脂とし、保護膜１１をウレタン系の光硬化性樹
脂、もしくはエポキシ系樹脂とする。特に、ウレタン系
とするとアクリル系のような樹脂自体の水素結合による
接着だけでなく、下地との密着性も増す。なお、保護膜
１１に所定量の金属粒子を含有させてもよい。また、枠
状体６の本体をアクリル系の光硬化性樹脂とし保護膜１
１を半田材で覆ってもよい。このようにすると、樹脂封
止より気密性が増し、耐湿性も向上する。なお、保護膜
１１をエポキシ系樹脂とした場合、エポキシ系樹脂は熱
硬化性ゆえに、熱工程を伴うので、ＩＤＴ電極に影響を
受けない程度、例えば１５０℃，３０秒の加熱等により
熱硬化させると、圧電基板１に対して急激な温度勾配を
与えることがない。

【００３５】次に、実施の他の形態である図３について
説明する。上記と同じ方法で光硬化性樹脂が接続体３を
含み圧電基板１の全外周部を囲む構造とした後、圧電基
板１の裏面全体を覆うようにディスペンサー等で光硬化
性樹脂を塗布し、上部より紫外線照射又はランプ炉を通
して硬化させて、蓋体となる保護部材１０を形成し、弾
性表面波装置Ｓ２を完成してもよい。

【００３６】ここで、枠状体６，保護部材１０の主材料
としては、ポリエステルアクリレート，ポリウレタンア
クリレート，エポキシアクリレート，ポリエーテルアク
リレート，オリゴアクリレートなどのアクリル系オリゴ
マーが用いられる。

【００３７】特に、ディスペンサーによる塗布、印刷法
による塗布で必要以上に光硬化性絶縁材料が広がらない
ように、添加剤としてチクソ性付与剤を添加したり、フ
ィラーの量で粘度を高目に調整したものが好ましく、Ｓ
ＡＷ素子の電極腐食が起こらないように不純物イオン濃
度を極力低減したものが好ましい。

【００３８】次に、実施のさらに他の形態である図４に
ついて説明する。弾性表面波装置Ｓ３のように、絶縁基
板７に後記する凹部７ａを形成することにより、励振電
極５の振動空間９を確保するようにしてもよい。すなわ
ち、絶縁基板７の段部７ｂに形成された導体パターン４
と圧電基板１に形成された入出力電極パッド２とを電気
的に接続し、入出力電極パッド２と電気的に接続された
励振電極５の振動空間を確保するために、励振電極５の
下部に絶縁基板７の凹部７ａを形成するようにしてもよ
い。そして、このような場合は接着材６は圧電基板１の
裏面（上面）１ａと絶縁基板７の周縁部７ｃとの間を気
密封止してもよいし、また絶縁基板７の段部７ｄと圧電
基板１の下面との間を気密封止してもよい。

【００３９】上記と同じ方法で光硬化性樹脂が接続体３
を含み圧電基板１の全外周部を囲む構造とした後、圧電
基板１の裏面全体を覆うようにディスペンサー等で光硬
化性樹脂を塗布し、上部より紫外線照射又はランプ炉を
通して硬化させて、蓋体となる保護部材１０を形成し、
弾性表面波装置Ｓ２を完成してもよい。

【００４０】ここで、枠状体６，保護部材１０の主材料
としては、ポリエステルアクリレート，ポリウレタンア
クリレート，エポキシアクリレート，ポリエーテルアク
リレート，オリゴアクリレートなどのアクリル系オリゴ
マーが用いられる。

【００４１】特に、ディスペンサーによる塗布、印刷法
による塗布で必要以上に光硬化性絶縁材料が広がらない
ように、添加剤としてチクソ性付与剤を添加したり、フ
ィラーの量で粘度を高目に調整したものが好ましく、Ｓ
ＡＷ素子の電極腐食が起こらないように不純物イオン濃
度を極力低減したものが好ましい。

【００４２】、図１〜図４において、振動空間９内に低
湿度の空気を封入し密閉するようにしてもよい。これに
より、ＩＤＴ電極５の酸化等による劣化を抑制でき好ま
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、より好ましい
効果が得られる。

【００４３】本発明において、ＩＤＴ電極５はＡｌある
いはＡｌ合金（Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｔｉ系等）からな
り、特にＡｌの場合は励振効率が高く、材料コストが低
いため好ましい。また、ＩＤＴ電極５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、複数の電極
指を平行に配列した反射器のようなスリット型のものに
も適用でき、それらを併用したタイプであってよい。

【００４４】そして、ＩＤＴ電極５の対数は５０〜２０
０、電極指の幅は０．１〜１０．０μｍ、電極指の間隔
は０．１〜１０．０μｍ、電極指の交差幅は１０〜８０
μｍ、ＩＤＴ電極５の厚みは０．２〜０．４μｍとする
ことが、共振器あるいはフィルタとしの所期の特性を得
るうえで好適である。また、ＩＤＴ電極５のＳＡＷの伝
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Ｚｎ
Ｏ、ＡｌＯ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。

【００４５】圧電基板１としては、３６°Ｙカット−Ｘ
伝搬のＬｉＴａＯ₃単結晶，６４°Ｙカット−Ｘ伝搬の
ＬｉＮｂＯ₃単結晶，４５°Ｘカット−Ｚ伝搬のＬｉＢ
₄Ｏ₇単結晶は、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。また、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、０．５ｍｍ超では材料コストが
大きくなる。

【００４６】かくして、本発明は、ＳＡＷの振動空間９
への絶縁性樹脂の入り込みを完全に阻止できる。また、
圧電基板１の焦電性によるＳＡＷ素子の損傷が起きない
ので、特性劣化を極力防止できる。また、振動空間９を
均一な高さ、幅で正確に形成できるので薄型化や小型化
が可能である。さらに、作製時に加熱工程を実施しない
ので、封止用絶縁材料にボイド等の欠陥が発生すること
がないので、長期信頼性を確保することができる。

【００４７】なお、本発明は上記の実施形態に限定され
るものではなく、上記例のように接続体３を枠状体６の
内部に含ませるようにしなくともよく、接続体３の外周
部を枠状体６でもって取り囲んで、圧電基板１と絶縁基
板７とを接合するようにしてもよく、また、例えば、振
動空間９内の絶縁基板７の上面に枠状のダム材を設けた
り、凹部等を形成することにより、枠状体６を形成する
ための光硬化性樹脂の入り込みを極力防止するようにし
てもよく、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。

【００４８】

【実施例】次に、図２に基づいて本発明の具体的な実施
例について説明する。図２に示すように、圧電基板１と
して３６°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ３結晶を用
い、そのチップサイズは、１．１ｍｍ×１．５ｍｍであ
った。また、実装基板として３．０ｍｍ×３．０ｍｍ、
厚さ５００μｍのアルミナ基板を用いた。アルミナ基板
には合計１μｍ膜厚のＡｕ及びＮｉを無電解めっきにて
形成した。

【００４９】接続体３は、Ａｕのワイヤーをボールボン
ディング法によりバンプとなるように形成した。バンプ
径は７０μｍ、高さは５０μｍであった。

【００５０】絶縁基板７には接続体３が当接する位置
に、予め変成アクリレート系の紫外線硬化樹脂をディス
ペンサーにより塗布した。塗布した樹脂の線幅は、約１
００μｍであった。

【００５１】接続体３と導電パターン４との接続は、Ａ
ｇ−Ｐｄ合金を含む熱硬化性のエポキシ系の導電性接着
剤を接続体３に転写塗布し、窒素雰囲気中でＳＡＷ素子
と絶縁基板７をフェースダウンでアライメントした後、
側面より８０ｍＷ／ｃｍ２の照度で３０秒間、紫外線を
照射して変成アクリレート光硬化性樹脂を硬化させて枠
状体６を形成した。

【００５２】さらに、この光硬化性樹脂の外周面６ａに
ビスフェノール型エポキシ樹脂をディスペンサーにて塗
布し、アニール炉や、クリーンオーブン、ホットプレー
ト上で１５０℃，３０秒間、加熱硬化させた。

【００５３】以上の工程で、振動空間９の内部まで光硬
化性樹脂が入り込まず、振動空間９を充分に確保するこ
とができ、さらに接続体３を含んだＳＡＷ素子チップの
外周部のみを光硬化性絶縁樹脂で封止した構造の弾性表
面波装置を作製することができた。また、弾性表面波装
置の高さは１．０ｍｍ程度であった。

【００５４】このようにして、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、小型化・薄型化を図る
ことができた。

【００５５】

【発明の効果】本発明の弾性表面波装置によれば、光硬
化性樹脂を常温で光硬化させて励振電極が形成された空
間を気密にすることができるので、圧電基板に対して急
激な温度勾配を与えることがなく、圧電基板の焦電性に
よる励振電極のオープン不良等の問題が発生することが
ない。

【００５６】また、接着材の内側領域に形成されたＳＡ
Ｗ素子の振動空間を形成する気体層の熱膨張が生じない
ので、従来のように封止樹脂のボイド発生が無く、長期
信頼性に優れ特性の劣化のない弾性表面波装置を提供で
きる。

【００５７】また、接着材の光硬化性樹脂はゲル化が比
較的容易に進行することができ、短時間且つ簡便な工程
で弾性表面波装置を作製することが可能である。

【００５８】また、光硬化性樹脂をバンプ等の接続体を
含めて塗布し硬化させると、よりいっそう堅固に圧電基
板を絶縁基板に対して接合固定することができ、絶縁基
板とＳＡＷ素子を形成する圧電基板の線膨張係数差によ
る応力を分散緩和させることができる。

【００５９】さらに、本発明によれば十分な薄型化及び
小型化を図ることが可能な弾性表面波装置を提供でき
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一実施形態を説
明する一部省略平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】本発明に係る他の弾性表面波装置の一実施形態
を説明する断面図である。

【図４】本発明に係る他の弾性表面波装置の一実施形態
を説明する断面図である。

【図５】従来の弾性表面波装置を説明する断面図であ
る。

【図６】従来の他の弾性表面波装置を説明する断面図で
ある。

【符号の説明】

１：圧電基板２：入出力電極パッド３：接続体（バンプ）４：導体パターン５：ＩＤＴ電極（励振電極）６：枠状体（接着材）７：絶縁基板８：電極リードパターン９：振動空間１０：保護部材Ｓ１，Ｓ２：弾性表面波装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下面に弾性表面波を発生させる励振電極
を設けた圧電基板を、前記励振電極と接続される導体パ
ターンを有する絶縁基板上に、前記励振電極の振動空間
を形成した状態で載置させるとともに、前記圧電基板と
前記絶縁基板とを光硬化性樹脂から成る接着材で気密封
止したことを特徴とする弾性表面波装置。