KR100631246B1 - 도전성 접착제 및 그것을 이용하여 압전 소자를 실장한압전 디바이스 - Google Patents

도전성 접착제 및 그것을 이용하여 압전 소자를 실장한압전 디바이스

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KR100631246B1
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이구치슈이치
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

심 용접(seam welding)에 의한 열 변형 등의 응력을 충분히 흡수하여, 양호한 접합 상태에서의 와이어 본딩을 가능하게 하여, 고주파화 및 고정밀도화에 대응하여 진동 특성 및 온도 특성이 우수한 고품질·고신뢰성의 SAW 디바이스를 제공한다. 패키지(4)의 베이스(1)에 SAW 소자(5)를 실장하고, 그 본딩 패드(10)와 패키지의 접속 단자(11)가 본딩 와이어로 접속되어, 덮개(2)를 베이스에 심 용접으로 접합하여 기밀하게 밀봉하는 SAW 디바이스에 있어서, 80∼85중량%의 수지 재료(15)와 20∼15중량%의 플레이키 형상 도전 충전재(14)를 함유하는 도전성 접착제(7), 또는 82.5∼85중량%의 수지 재료와 17.5∼15중량%의 도전 충전재를 함유하고, 해당 도전 충전재가 30중량%의 작은 입자 형상 도전 충전재(21)와 70중량%의 큰 입자 형상 도전 충전재(22)로 이루어지는 도전성 접착제를 이용하여, SAW 소자(5)를 베이스의 실장면(6)에 접착 고정한다.

Description

도전성 접착제 및 그것을 이용하여 압전 소자를 실장한 압전 디바이스{CONDUCTIVE ADHESIVE AND PIEZO-ELECTRIC DEVICE WITH PIEZO-ELECTRIC ELEMENT MOUNTED THEREON BY USING SUCH ADHESIVE}
도 1(a)는 본 발명을 적용한 SAW 디바이스의 실시예를 나타내는 평면도, 도 1(b)는 그 I-I 선에서의 단면도,
도 2는 SAW 소자의 본딩 패드에 와이어 본딩하는 요령을 나타내는 부분 확대 단면도,
도 3(a)는 실시예 1의 도전성 접착제에 있어서 경화 후의 도전 충전재의 상태를 개략적으로 나타내는 부분 확대 단면도, 도 3(b)는 실시예 2의 도전성 접착제에 있어서의 동일한 부분 확대 단면도, 도 3(c)는 종래의 도전성 접착제에 있어서의 동일한 부분 확대 단면도,
도 4는 본 실시예 1, 2 및 비교예의 -55℃/125℃에서의 히트 사이클 시험의 결과를 나타내는 선 그래프,
도 5는 본 실시예 1, 2 및 비교예의 150℃ 방치 시험의 결과를 나타내는 선 그래프.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 베이스 2 : 덮개
3 : 실링(sealing) 4 : 패키지
5 : SAW 소자 6 : 실장면
7, 16 : 도전성 접착제 8 : 인터디지털 전극
9 : 반사기 10 : 본딩 패드
11 : 접속 단자 12 : 본딩 와이어
13 : 웨지 툴(wedge tool) 14, 17∼19, 21, 22 : 도전 충전재
15, 20 : 수지 재료
본 발명은, 예컨대 탄성 표면파(SAW : surface acoustic wave) 소자와 같은 압전 소자를 패키지 내에 접착 고정한 압전 디바이스의 구조, 및 압전 소자를 접착하는 데 알맞은 도전성 접착제에 관한 것이다.
종래부터, 압전 기판의 표면에 형성한 인터디지털(interdigital) 전극으로 이루어지는 IDT(interdigital transducer)와 반사기를 구비하고, IDT에 의해 여진한 탄성 표면파를 이용하는 SAW 소자를 이용한 공진자, 충전재 발진기 등의 SAW 디바이스가 여러 가지 전자 기기에 널리 사용되고 있다. 특히 최근에는, 통신 기기 등의 분야에서, 통신의 고속화에 대응한 SAW 디바이스의 고주파화 및 고정밀도화가 요구되고 있다.
일반적으로 SAW 디바이스는, 세라믹 재료로 이루어지는 베이스의 상단에 금속제의 덮개를, 실링을 거쳐 심 용접에 의해 기밀하게 접합 밀봉한 패키지를 갖고, 그 속에 SAW 소자를 실장한다. SAW 소자는 그 하측 면을 접착제로 베이스 내의 비어있는 곳 저면에 접착 고정하고, 그 상측 면에 마련된 전극 접속용의 각 본딩 패드가, 각각 패키지 내의 대응하는 접속 단자와 본딩 와이어로 전기적으로 접속된다. 이것은, 보통 알루미늄계 재료의 본딩 와이어를 사용하여, 그 선단부를 본딩 패드면에 웨지 툴로 가압하면서 초음파 진동을 가하여 접합하는 웨지 본딩법에 의해 행해진다(예컨대, 특허 문헌 1을 참조).
금속제 덮개는, 심 용접시, 그 발열에 의해서 200∼500℃ 정도의 고온이 되어, 열 팽창율이 작은 세라믹제 베이스보다도 열 팽창한 상태로 용융 접합되지만, 기밀 밀봉 후에 상온으로 되돌아가면 베이스보다도 수축한다. 그 때문, 베이스에는, 이것을 하향 볼록으로 변형시키는 응력이 발생하여, 접착제를 거쳐 SAW 소자에 전달되어, 그 특성에 영향을 미칠 우려가 있다. 또한, 접착제는 베이킹하여 경화할 때에 얼마쯤 수축하지만, 그것에 의한 응력이 SAW 소자에 작용한다. 이들 응력은 특히 SAW 디바이스의 고주파화 및 고정밀도화에 바람직하지 못하다.
그래서, 패키지의 베이스에 SAW 소자를 그 중앙부에만 접착 고정하거나, 탄성 접착제에 의해 또는 완충재를 거쳐 접착 고정하는 구조의 SAW 장치나, 패키지의 공동 저면에 실리콘 수지층을 형성하고 또한 그 위에 실리콘 수지계의 탄성 접착제 를 이용해서 SAW 소자를 접착 고정하여, 심 용접에 의한 열 변형 등의 응력을 흡수하는 구조의 것이 제안되어 있다(특허 문헌 2 및 3을 참조).
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제 2003-110401 호 공보
[특허문헌 2] 일본 특허 공개 평성 6-177701 호 공보
[특허문헌 3] 일본 특허 공개 제 2002-16476 호 공보
SAW 디바이스의 고주파화 및 고정밀도화에 대응하기 위해서는, SAW 소자를 접착 고정하는 접착제는, 그 경화 후에 심 용접에 의한 열 변형이나 접착제 경화시의 수축에 의한 응력을 충분히 흡수할 수 있는 유연함, 예컨대 0.1 Gpa 이하의 낮은 탄성율이 요구된다. 그렇지만, 종래부터 SAW 소자를 접착 고정하기 위해서 사용되고 있는 탄성 도전성 접착제는, 일반적으로 형상 및 치수가 다른 3 종류의 도전 충전재, 예컨대 입자 직경 2.2∼6.2㎛의 작은 입자 형상 도전 충전재와 입자 직경 8.2∼14.3㎛의 큰 입자 형상 도전 충전재와 길이 2.2∼4.4㎛의 작은 플레이키 형상 도전 충전재를 실리콘계 수지 재료에 적당한 비율로, 예컨대 77.5/22.5중량%로 첨가한 것이다. 그 때문, 실제로 베이스 실장면에 도포하고 또한 경화시킨 도전성 접착제 중에는, 이들 3종류의 도전 충전재가 불균일하게 분포되고, 또한 충전재 사이에는 많은 탄성 수지 재료가 존재한다.
이러한 탄성 도전성 접착제는, 웨지 툴로 본딩 와이어 선단부를 본딩 패드면에 가압했을 때, 불필요하게 탄성 변형하여 SAW 소자가 크게 침하(sinkage)될 우려 가 있다. 웨지 본딩법에 의한 본딩 와이어의 접합 상태는, 초음파의 출력, 본딩 와이어로의 하중, 처리 시간, 및 이것들의 균형에 좌우되므로, SAW 소자의 침하가 너무 지나치면, 본딩 와이어로의 하중 및 초음파 진동이 벗어나 버려, 양호한 접합 상태가 얻어지지 않는다고 하는 문제가 생긴다.
그래서 본 발명은, 상술한 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 특히 SAW 디바이스의 고주파화 및 고정밀도화에 대응하여, 심 용접에 의한 열 변형 등의 응력을 충분히 흡수할 수가 있고, 또한 양호한 접합 상태에서의 와이어 본딩을 실현할 수 있는 도전성 접착제를 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 목적은, 그와 같은 도전성 접착제를 사용하여 SAW 소자 또는 다른 압전 소자를 접착 고정하는 것에 의해, 와이어 본딩에 있어서의 본드 어빌리티(bond ability), 즉 접합성의 향상을 가능하게 하고, 그것에 의하여, 고주파화 및 고정밀도화에 더하여, 진동 특성 및 온도 특성의 향상을 실현할 수 있는 고품질이면서 고신뢰성의 압전 디바이스를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 의하면, 상기 목적을 달성하기 위해서, 80∼85중량%의 수지 재료와 20∼15중량%의 도전 충전재를 함유하고, 상기 도전 충전재가 플레이키 형상 도전 충전재로 이루어지는 도전성 접착제가 제공된다.
이와 같이 모든 도전 충전재가 플레이키 형상 도전 충전재로 구성되어 있기 때문에, 압전 디바이스의 제조에 있어서, 접착 베이스 실장면 상의 도전성 접착제 에 압전 소자를 가압하여 접착했을 때, 경화 후의 도전성 접착제의 안에서는, 도전 충전재가 서로 근접하여 겹쳐, 도전 충전재 사이에 존재하는 수지 재료가 종래에 비하여 크게 줄어든다. 그 때문에, 압전 소자를 와이어 본딩할 때에 웨지 툴로 위에서 가압한 경우에, 경화 후의 도전성 접착제는 탄성 변형이 적어져, 압전 소자의 침하가 대폭적으로 줄어들기 때문에, 본드 어빌리티가 향상된다. 따라서, 본딩 와이어를 양호한 접합 상태로 접속할 수가 있다.
어떤 실시예에서는, 상기 플레이키 형상 도전 충전재가 길이 4.3∼6.0㎛의 플레이키 형상 은 가루이면, 특히 양호한 본드 어빌리티가 얻어지기 때문에 적합하다.
또한, 본 발명에 의하면, 82.5∼85중량%의 수지 재료와 17.5∼15중량%의 도전 충전재를 함유하여, 해당 도전 충전재가 작은 입자 형상 도전 충전재 30중량%과 큰 입자 형상 도전 충전재 70중량%로 이루어지는 도전성 접착제가 제공된다.
이와 같이 도전 충전재가 대소 두 가지의 입자 형상 도전 충전재로 구성되어 있기 때문에, 동일한 압전 디바이스의 제조에 있어서, 접착 베이스 실장면 상의 도전성 접착제에 압전 소자를 가압하여 접착했을 때, 경화 후의 도전성 접착제의 안에서는, 도전 충전재가 인접하는 큰 입자 형상 도전 충전재의 사이를 작은 입상 충전재가 메우도록 균일하게 분포된 상태로 서로 겹친다. 이것에 의해, 도전 충전재 사이에 존재하는 수지 재료가 종래에 비하여 적어지기 때문에, 압전 소자를 와이어 본딩할 때에 웨지 툴로 위에서 가압한 경우에, 경화 후의 도전성 접착제는, 충분한 유연함을 확보하면서 탄성 변형을 적게 할 수 있다.
어떤 실시예에서는, 작은 입자 형상 도전 충전재가 입자 직경 2.2∼6.2㎛의 입자 형상 은 가루이고, 또한 상기 큰 입자 형상 도전 충전재가 입자 직경 8.2∼14.3㎛의 입자 형상 은 가루이며, 특히 양호한 본드 어빌리티와 유연함이 얻어지기 때문에 적합하다.
더욱이, 본 발명의 별도의 측면에 의하면, 압전 소자와, 해당 압전 소자를 설치하기 위한 패키지를 구비하여, 압전 소자의 하측 면이 상술한 본 발명의 도전성 접착제에 의해 패키지의 실장면에 접착 고정되어, 압전 소자 상측 면의 본딩 패드와 패키지의 접속 단자가 본딩 와이어로 접속되어 있는 압전 디바이스가 제공된다.
이와 같이 압전 소자가 본 발명의 도전성 접착제로 접착 고정되는 구성에 의해, 본딩 와이어를 웨지 본딩하기 때문에 웨지 툴로 압전 소자의 본딩 패드면에 큰 하중을 가하더라도, 압전 소자가 크게 침하될 우려가 없다. 그 때문에, 본딩 와이어와 본딩 패드의 접합부에 충분한 초음파 진동 및 하중을 걸 수 있고, 특히 SAW 디바이스에 있어서는, 그 고주파화 및 고정밀도화에 대응한 충분한 유연함과, 양호한 접합 상태가 얻어진다.
또한, 도전 충전재가 대소 두 가지의 입자 형상 도전 충전재로 구성되는 도전성 접착제를 이용한 경우에는, 압전 소자의 침하를 적게 할 수 있는 동시에, 보다 충분한 유연함이 확보된다. 따라서, 패키지의 변형이나 접착제의 수축 등에 의한 응력, 및 낙하 등에 의해 외부로부터 패키지에 가해지는 충격을 흡수할 수 있고, 압전 소자의 양호한 동작 및 소망하는 특성을 확보할 수 있기 때문에, 고정밀 도로 고품질의 압전 디바이스가 얻어진다.
어떤 실시예에서는, 많은 압전 디바이스가 그러한 것처럼, 패키지가 압전 소자의 실장면을 갖는 세라믹 재료로 이루어지는 베이스와, 해당 베이스에 심 용접으로 기밀하게 접합되는 덮개를 갖고, 그 경우, 덮개를 심 용접할 때에 생기는 열 팽창의 차이로 베이스가 변형하더라도, 그 응력이 압전 소자에 미치는 영향을 배제할 수가 있다.
또한, 어떤 실시예에서는, 압전 소자의 본딩 패드 및 본딩 와이어가 알루미늄계 재료로 이루어지면, 웨지 본딩에 적합하다는 점에서 바람직하고, 또한 가공성이 좋으면서 저비용인 점에서도 바람직하다.
또한 어떤 실시예에서는, 압전 소자가 SAW 소자이며, 해당 SAW 소자에 패키지로부터의 응력이나 외부로부터의 충격이 미쳐 발생되는 영향을 배제할 수 있는 동시에, 양호한 상태에서의 와이어 본딩이 확보되는 것에 의해, 고주파화 및 고정밀도화에 대응한 SAW 디바이스가 실현된다.
이하에, 본 발명에 따른 압전 디바이스 및 도전성 접착제의 바람직한 실시예에 관해서 첨부 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
도 1(a), 도 1(b)는, 본 발명을 적용한 SAW 디바이스의 실시예를 나타내고 있다. 이 SAW 디바이스는, 상부를 개방한 구형 박스 형상의 베이스(1)의 상단에 금속 박판의 덮개(2)를, 실링(3)을 거쳐 심 용접에 의해 기밀하게 접합한 패키지(4)를 갖고, 그 속에 SAW 소자(5)가 실장 밀봉되어 있다. 베이스(1)는, 알루미나 등 세라믹 재료로 이루어지는 복수의 박판을 적층하여 구성된다. 베이스 내부에 획정되는 빈 곳 저면의 실장면(6)에는, SAW 소자(5)가 본 발명의 도전성 접착제(7)로 접착 고정되어 있다.
SAW 소자(5)는, 수정, 리튬 탄탈레이트(lithium tantalate), 리튬 니오베이트(lithium niobate) 등의 압전 재료로 이루어지는 구형 기판의 표면 중앙에 1쌍의 인터디지털 전극(8, 8)으로 이루어지는 IDT가 형성되고, 그 긴 쪽의 양측에 격자 형상의 반사기(9, 9)가 형성되어 있다. 각 인터디지털 전극(8, 8)에는, 그 버스 바(bus bar)에 연속하고 상기 기판의 긴 쪽 방향 근처의 둘레 근방에 본딩 패드(10, 10)가 형성되어 있다. 본 실시예의 인터디지털 전극, 반사기 및 본딩 패드는, 가공성 및 비용의 관점에서 알루미늄으로 형성되어 있지만, 그 이외의 일반적으로 사용되어 있는 알루미늄 합금 등의 도전성 금속 재료를 사용할 수가 있다.
베이스(1)의 내부에는, SAW 소자(5)의 폭 방향의 양측에 단차가 마련되고, 그 상측 면에 각 본딩 패드(10, 10)에 대응하는 접속 단자(11, 11)가 형성되어 있다. 상기 각 본딩 패드와 대응하는 각 접속 단자는, 각각 본딩 와이어(12, 12)로 전기적으로 접속되어 있다. 본 실시예의 본딩 와이어에는, 공정(共晶)에 의한 접합 강도의 저하를 방지하기 위해서, 상기 본딩 패드와 같은 도전 재료의 알루미늄선을 사용한다. 상기 접속 단자는, 예컨대 W, Mo 등의 금속 배선 재료를 베이스(1)의 세라믹 박판의 표면에 스크린 인쇄하고 또한 그 위에 Ni, Au를 도금하는 것에 의해 형성되어, 상기 세라믹 박판에 마련한 배선 패턴이나 비아 홀(도시하지 않음)을 거쳐서, 베이스(1) 외면의 외부 단자에 접속되어 있다.
본딩 와이어(12)와 본딩 패드(10, 10)는, 그 표면으로부터 기계적 청정화에 의해 산화막을 제거한 후, 가압과 초음파 진동을 이용한 웨지 본딩법에 의해 접속한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 웨지 툴(13)의 하단에서 본딩 와이어(12)의 선단부를 본딩 패드(10) 면에 소정의 하중으로 가압하고, 초음파 진동을 가하여 양자를 접합한다. 이와 같이 SAW 소자(5)를 실장하고 또한 결선한 후, 심 용접으로 덮개(2)를 베이스(1) 상단에 실링(3)으로 접합하여, 패키지(4)를 기밀하게 밀봉한다.
본 발명의 실시예 1에 의한 도전성 접착제(7)는, 80∼85중량%의 실리콘계 수지 재료와 20∼15중량%의 플레이키 형상 은 가루로 이루어지는 도전 충전재를 함유한다. 베이스 실장면(6)에 도포한 도전성 접착제(7)의 위에 SAW 소자(5)의 하측 면을 가압해서 접착하고, 베이킹하여 경화시켜 고정했을 때, 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 도전성 접착제(7)의 층의 안에서는, 도전 충전재(14)가 서로 근접하여 나열되도록 하여 겹치기 때문에, 도전 충전재 사이에 존재하는 수지 재료(15)가 대단히 적어진다. 그 때문, 와이어 본딩하기 위해서 웨지 툴(13)로 SAW 소자(5)를 위에서 가압했을 때, 도전성 접착제(7)는 탄성 변형이 적고, SAW 소자(5)가 충분히 지지되어 침하가 크게 줄어들기 때문에, 본드 어빌리티가 향상하여, 본딩 와이어가 항상 양호한 접합 상태로 접속된다. 이것 때문에, 도전성 접착제(7)에 포함되는 도전 충전재(14)는 100% 플레이키 형상인 것으로만 구성되는 것이 바람직하다. 그러나, 현실에는 플레이키 형상 이외의 형상의 것이 포함될 가능성이 있고, 그 경우라도 실질적으로 100%에 가까운 비율이면, 충분히 본 발명의 작용 효과가 얻어진다.
본 실시예에서는, 도전 충전재가 길이 4.3∼6.0㎛의 플레이키 형상 은 가루 로 이루어지고, 경화 후의 경도가 6B 이하, 경화 후의 탄성율이 0.1 Gpa 이하인 도전성 접착제를 사용한다.
이것에 의해, 본딩 와이어(12)의 웨지 본딩에 있어서 대단히 양호한 본드 어빌리티가 얻어지는 동시에, 심 용접의 고열로 덮개(2)에 생기는 열 팽창으로 베이스(1)가 변형되고, 또한 접착제(7)가 경화시에 수축되더라도, 그 응력이 SAW 소자(5)의 동작에 실질적으로 영향을 미치지 않음을 알았다. 따라서, 본 발명의 SAW 디바이스는 고주파화 및 고정밀도화를 꾀하는 동시에, 고품질 또한 고신뢰성을 달성할 수가 있다.
이것에 대하여, 도 3(c)는, SAW 소자(5)를 접착 고정하는 도전성 접착제(16)에 종래의 실리콘계 도전성 접착제를 이용한 경우를 나타내고 있다. 이 종래의 실리콘계 도전성 접착제(16)는, 예컨대 입자 직경 2.2∼6.2㎛의 작은 입자 형상 도전 충전재(17)와 입자 직경 8.2∼14.3㎛의 큰 입자 형상 도전 충전재(18)와 길이 2.2∼4.4㎛의 작은 플레이키 형상 도전 충전재(19)로 이루어지는 도전 충전재를 실리콘계 수지 재료(20)에 적당한 비율로, 예컨대 77.5/22.5중량%로 첨가한 것으로, 본 실시예와 같이, 경화 후의 경도를 6B 이하, 경화 후의 탄성율을 0.1 Gpa 이하로 설정하고 있다.
이와 같이 형상 및 치수가 다른 3종류 정도의 도전 충전재가 첨가되고, 또한 수지 재료의 함유량이 많아지면, 도전성 접착제(16)의 층 안에는, 3종류의 도전 충전재가 불균일하게 흩어져 분포되고, 또한 도전 충전재 사이에는 많은 실리콘계 수지 재료가 존재하게 된다. 따라서, 웨지 툴로 본딩 패드면에 가압했을 때, 도전성 접착제(16)는 크게 탄성 변형하고, SAW 소자가 크게 침하되어, 양호한 접합 상태가 얻어지지 않게 된다.
본 발명의 실시예 2에 의한 도전성 접착제(7)는, 82.5∼85중량%의 수지 재료와 17.5∼15중량%의 도전 충전재를 함유하여, 해당 도전 충전재가 작은 입자 형상 도전 충전재 30중량%과 큰 입자 형상 도전 충전재 70중량%로 이루어진다. 베이스 실장면(6)에 도포된 도전성 접착제(7)의 위에 SAW 소자(5)의 하측 면을 눌러 붙여 접착하고, 베이킹하여 경화시켜 고정했을 때, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 도전성 접착제(7)의 층의 안에서는, 도전 충전재가, 인접하는 큰 입자 형상 도전 충전재(21)의 사이를 작은 입상 충전재(22)가 메우도록 균일하게 분포된 상태에서 서로 겹치기 때문에, 도전 충전재 사이에 존재하는 수지 재료(15)가 종래에 비하여 상당히 줄어든다.
그 때문, 와이어 본딩하기 위해서 웨지 툴(13)로 SAW 소자(5)를 위에서 가압했을 때, 도전성 접착제(7)는 탄성 변형이 적고, SAW 소자(5)가 충분히 지지되어 침하가 줄어들기 때문에, 본드 어빌리티가 향상되어, 본딩 와이어가 항상 양호한 접합 상태로 접속된다. 더구나, 실시예 1의 도전성 접착제와 비교하면, 도전 충전재 사이의 빈틈이 크고, 보다 많은 수지 재료(15)가 존재할 수 있기 때문에, 충분한 유연함도 확보할 수가 있다. 따라서, 패키지의 변형이나 접착제의 수축 등에 의한 응력, 및 낙하 등에 의한 외부로부터의 충격을 도전성 접착제(7)로 흡수할 수 있고, SAW 소자(5)의 양호한 동작 및 소망의 특성을 확보할 수가 있다. 특히, 작은 입자 형상 도전 충전재(21)가 입자 직경 2.2∼6.2㎛의 입자 형상 은 가루이며, 또한 큰 입자 형상 도전 충전재(22)가 입자 직경 8.2∼14.3㎛의 입자 형상 은 가루라면, 특히 양호한 본드 어빌리티 및 유연함을 얻을 수 있는 것을 알았다.
한편, 본 발명은 상기 실시예로 한정되는 것이 아니라, 이것에 여러 가지 변형·변경을 가하여 실시할 수 있는 것은 당업자에게 분명하다. 예컨대, 도전성 접착제의 도전 충전재에는, 은 가루 이외에 여러 가지 공지의 것을 쓸 수 있다.
또한, SAW 소자 이외의 압전 소자를 패키지에 실장한 다양한 압전 디바이스에 대해서도, 또는 음차형 이외의 압전 진동편이더라도, 동일하게 적용할 수가 있다.
(실시예 1)
도 3(a)에 관련되어 상술한 본 발명의 실시예 1의 도전성 접착제를 이용하여 SAW 소자를 접착 고정한 SAW 공진자(본 실시예 1)와, 도 3(b)에 관련되어 상술한 실시예 2의 도전성 접착제를 이용하여 SAW 소자를 접착 고정한 SAW 공진자(본 실시예 2)를 각각 제조했다. SAW 소자를 베이스 실장면에 접착할 때의 다이 부착 조건, 즉 가압력은 어느 것이나 20+/-15g/cm2로 하고, 도전성 접착제의 경화 조건은, 본 실시예 1에 관해서 180℃×1시간의 질소 베이킹으로 하고, 본 실시예 2에 대해서 280℃×3시간의 진공 베이킹으로 했다. 본딩 와이어는 40㎛ 직경의 Al/Si 1% 와이어를 사용하고, 시판되는 전자동 초음파 웨지 본딩을 이용하여, 가공 시간 20㎳, 초음파 출력 150W, 가압력 50g의 조건으로 웨지 본딩하였다. 비교예로서, 본 실시예와 같은 구조를 갖지만, 도 3(c)와 관련지어 설명한 종래의 실리콘계 도전성 접 착제를 이용한 SAW 공진자를 제조했다.
이들의 SAW 공진자에, -55℃ 30분, 125℃ 30분의 저온 고온 반복에 의한 히트 사이클 시험을 행하여, 각 SAW 공진자의 주파수의 변화량 Δf/f(ppm)을 측정하여 내구성을 시험했다. 그 결과를 도 4에 나타낸다. 본 실시예 1의 SAW 공진자는 비교예보다도 주파수의 변화량이 크고, 또한, 그 변화량은 저온 고온 반복을 1000싸이클 행한 경우에도 거의 일정했다. 본 실시예 2의 SAW 공진자는 비교예와 거의 같은 주파수 변화를 나타냈다.
다음에, 이들 SAW 공진자에 관해서, 150℃로 1000시간 방치하는 시험을 하여, 시간의 변화에 관한 각 SAW 공진자의 주파수의 변화량 Δf/f(ppm)을 측정하여 내구성을 시험했다. 그 결과를 도 5에 나타낸다. 본 실시예 1의 SAW 공진자는, 비교예보다도 주파수의 변화량이 크고, 또한, 그 변화량은 시간의 경과와 같이 조금씩 증가했다. 본 실시예 2의 SAW 공진자는 비교예와 거의 같은 주파수 변화를 나타내고, 양측 모두 500 시간을 넘으면 간신히 증가했다.
이들의 시험 결과로부터, 본 실시예 1의 SAW 공진자는, 도전성 접착제가 본 실시예 2 및 비교예보다도 딱딱한 것이 짐작되지만, 동시에 온도 변화에 관한 우수한 안정성을 나타냈다. 본 실시예2의 SAW 공진자는, 비교예와 거의 동등한 온도 특성을 나타내고, 충분한 유연함을 갖는 것이 확인되었다.
또한, 이들의 SAW 공진자에 관해서, 본딩 와이어의 접합 상태를 그 접합 강도에 의해 평가했다. 접합 강도는, 와이어 인장 시험을 채용하고, 본딩 인장(pull) 강도 및 파괴 모드를 측정했다. 파괴 모드는 와이어의 파괴 부분에 의해 서, 패키지 접합 단자와의 계면 박리를 A, 패키지 접합 단자와의 접합부 바로 가까이에서의 절단을 B, 와이어의 인장 위치에서의 절단을 C, SAW 소자 본딩 패드와의 접합부 바로 가까이에서의 절단을 D, 본딩 패드와의 계면 박리를 E로 나타낸다. 이 결과를 이하의 표 1에 나타낸다.
Figure 112004035146816-pat00001
본 실시예 1 및 2에서는, 평균하여 비교예의 2배 이상의 인장 강도가 얻어지고, 또한 파괴 모드가 B 또는 D이다. 이것에 대하여 비교예는, 인장 강도가 반 이하일 뿐만 아니라, 파괴 모드가 모두 E이다. 이로부터, 본 발명의 도전성 접착제를 채용함으로써, 본딩 와이어는 충분한 접합 강도가 얻어져, 양호하게 접합되어 있는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따르면, 심 용접에 의한 열 변형 등의 응력을 충분히 흡수하여, 양호한 접합 상태에서의 와이어 본딩을 가능하게 하여, 고주파화 및 고정밀도화에 대응하여 진동 특성 및 온도 특성이 우수한 고품질·고신뢰성의 SAW 디바이스를 제공할 수 있다.

Claims (14)

  1. 삭제
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  6. 압전 소자와,
    상기 압전 소자를 실장하기 위한 패키지를 구비하고,
    상기 압전 소자의 하측면이 도전성 접착제에 의해 상기 패키지의 실장면에 접착 고정되며,
    상기 도전성 접착제는 80∼85 중량%의 수지 재료와 20∼15 중량%의 도전 충전재(filler)를 함유하고,
    상기 도전 충전재는 플레이키(flaky) 형상 도전 충전재로 이루어지고,
    상기 압전 소자의 상측면의 본딩 패드와 상기 패키지의 접속 단자가 본딩 와이어로 접속되어 있고,
    상기 패키지는, 상기 실장면을 갖는 세라믹 재료로 이루어지는 베이스와, 상기 베이스에 심 용접(seam welding)으로 기밀하게 접합되는 덮개(lid)를 갖는 것을 특징으로 하는 압전 디바이스.
  7. 압전 소자와,
    상기 압전 소자를 실장하기 위한 패키지를 구비하고,
    상기 압전 소자의 하측면이 도전성 접착제에 의해 상기 패키지의 실장면에 접착 고정되며,
    상기 도전성 접착제는 80∼85 중량%의 수지 재료와 20∼15 중량%의 도전 충전재(filler)를 함유하고,
    상기 도전 충전재는 길이 4.3∼6.0㎛의 플레이키 형상 은가루로 이루어진 플레이키(flaky) 형상 도전 충전재로 이루어지고,
    상기 압전 소자의 상측면의 본딩 패드와 상기 패키지의 접속 단자가 본딩 와이어로 접속되어 있고,
    상기 패키지는, 상기 실장면을 갖는 세라믹 재료로 이루어지는 베이스와, 상기 베이스에 심 용접(seam welding)으로 기밀하게 접합되는 덮개(lid)를 갖는 것을 특징으로 하는 압전 디바이스.
  8. 압전 소자와,
    상기 압전 소자를 실장하기 위한 패키지를 구비하고,
    상기 압전 소자의 하측면이 도전성 접착제에 의해 상기 패키지의 실장면에 접착 고정되며,
    상기 도전성 접착제는 82.5∼85 중량%의 수지 재료와 17.5∼15 중량%의 도전 충전재를 함유하고,
    상기 도전 충전재는 작은 입자 형상의 도전 충전재 30 중량%와 큰 입자 형상의 도전 충전재 70 중량%로 이루어지며,
    상기 압전 소자의 상측면의 본딩 패드와 상기 패키지의 접속 단자가 본딩 와이어로 접속되어 있고,
    상기 패키지는, 상기 실장면을 갖는 세라믹 재료로 이루어지는 베이스와, 상기 베이스에 심 용접(seam welding)으로 기밀하게 접합되는 덮개(lid)를 갖는 것을 특징으로 하는 압전 디바이스.
  9. 압전 소자와,
    상기 압전 소자를 실장하기 위한 패키지를 구비하고,
    상기 압전 소자의 하측면이 도전성 접착제에 의해 상기 패키지의 실장면에 접착 고정되며,
    상기 도전성 접착제는 82.5∼85 중량%의 수지 재료와 17.5∼15 중량%의 도전 충전재를 함유하고,
    상기 도전 충전재는 입자 직경 2.2∼6.2㎛의 입자 형상 은가루로 이루어진 작은 입자 형상의 도전 충전재 30 중량%와, 입자 직경 8.2∼14.3㎛의 입자 형상 은가루로 이루어진 큰 입자 형상의 도전 충전재 70 중량%로 이루어지며,
    상기 압전 소자의 상측면의 본딩 패드와 상기 패키지의 접속 단자가 본딩 와이어로 접속되어 있고,
    상기 패키지는, 상기 실장면을 갖는 세라믹 재료로 이루어지는 베이스와, 상기 베이스에 심 용접(seam welding)으로 기밀하게 접합되는 덮개(lid)를 갖는 것을 특징으로 하는 압전 디바이스.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압전 소자의 본딩 패드 및 상기 본딩 와이어는 알루미늄계 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압전 디바이스.
  11. 압전 소자와,
    상기 압전 소자를 실장하기 위한 패키지를 구비하고,
    상기 압전 소자의 하측면이 도전성 접착제에 의해 상기 패키지의 실장면에 접착 고정되며,
    상기 도전성 접착제는 80∼85 중량%의 수지 재료와 20∼15 중량%의 도전 충전재(filler)를 함유하고,
    상기 도전 충전재는 플레이키(flaky) 형상 도전 충전재로 이루어지고,
    상기 압전 소자의 상측면의 본딩 패드와 상기 패키지의 접속 단자가 본딩 와이어로 접속되어 있고,
    상기 압전 소자는 탄성 표면파 소자인 것을 특징으로 하는 압전 디바이스.
  12. 압전 소자와,
    상기 압전 소자를 실장하기 위한 패키지를 구비하고,
    상기 압전 소자의 하측면이 도전성 접착제에 의해 상기 패키지의 실장면에 접착 고정되며,
    상기 도전성 접착제는 80∼85 중량%의 수지 재료와 20∼15 중량%의 도전 충전재(filler)를 함유하고,
    상기 도전 충전재는 길이 4.3∼6.0㎛의 플레이키 형상 은가루로 이루어진 플레이키(flaky) 형상 도전 충전재로 이루어지고,
    상기 압전 소자의 상측면의 본딩 패드와 상기 패키지의 접속 단자가 본딩 와이어로 접속되어 있고,
    상기 압전 소자는 탄성 표면파 소자인 것을 특징으로 하는 압전 디바이스.
  13. 압전 소자와,
    상기 압전 소자를 실장하기 위한 패키지를 구비하고,
    상기 압전 소자의 하측면이 도전성 접착제에 의해 상기 패키지의 실장면에 접착 고정되며,
    상기 도전성 접착제는 82.5∼85 중량%의 수지 재료와 17.5∼15 중량%의 도전 충전재를 함유하고,
    상기 도전 충전재는 작은 입자 형상의 도전 충전재 30 중량%와 큰 입자 형상의 도전 충전재 70 중량%로 이루어지며,
    상기 압전 소자의 상측면의 본딩 패드와 상기 패키지의 접속 단자가 본딩 와이어로 접속되어 있고,
    상기 압전 소자는 탄성 표면파 소자인 것을 특징으로 하는 압전 디바이스.
  14. 압전 소자와,
    상기 압전 소자를 실장하기 위한 패키지를 구비하고,
    상기 압전 소자의 하측면이 도전성 접착제에 의해 상기 패키지의 실장면에 접착 고정되며,
    상기 도전성 접착제는 82.5∼85 중량%의 수지 재료와 17.5∼15 중량%의 도전 충전재를 함유하고,
    상기 도전 충전재는 입자 직경 2.2∼6.2㎛의 입자 형상 은가루로 이루어진 작은 입자 형상의 도전 충전재 30 중량%와, 입자 직경 8.2∼14.3㎛의 입자 형상 은가루로 이루어진 큰 입자 형상의 도전 충전재 70 중량%로 이루어지며,
    상기 압전 소자의 상측면의 본딩 패드와 상기 패키지의 접속 단자가 본딩 와이어로 접속되어 있고,
    상기 압전 소자는 탄성 표면파 소자인 것을 특징으로 하는 압전 디바이스.
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