(57)【要約】【課題】ＳＡＷフィルタを封止するはんだの疲労を軽減した低コストかつ小型のＳＡＷフィルタ装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、一対の入出力電極２１１、２１３からなるＳＡＷフィルタ用電極２１と一対の入出力電極２２１、２２３からなるＳＡＷフィルタ用電極２２を設け、２個のＳＡＷフィルタ用電極２１、２２を取り囲むとともにこのＳＡＷフィルタ用電極２１とＳＡＷフィルタ用電極２２とを区画するように導体パターン２３を形成し、さらにこの導体パターン２３の２個のＳＡＷフィルタ用電極２１、２２を区画する部位に沿って溝２４を形成してなる圧電板２を、ＳＡＷフィルタ用電極２１、２２を気密に封止するように、導体パターン２３と同様のパターンに形成された封止枠３を介してベース基板１に実装してなり、前記圧電板２がベース基板１への実装時に２つに分割され離間していることを特徴とするＳＡＷフィルタ装置である。【選択図】図１
2006180335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＳＡＷフィルタ用電極と、該複数のＳＡＷフィルタ用電極を取り囲むとともに該複数のＳＡＷフィルタ用電極を区画するように形成された導体パターンと、該導体パターンの前記複数のＳＡＷフィルタ用電極を区画する部位に沿って形成された溝とを有する圧電板を、
前記ＳＡＷフィルタ用電極を気密に封止するように、前記導体パターンと同様のパターンに形成された封止枠を介してベース基板に実装してなり、
前記圧電板が前記ベース基板への実装時に２つに分割され離間していることを特徴とするＳＡＷフィルタ装置。
【請求項２】
圧電板とベース基板との熱膨張係数差により生じる熱応力によって、溝から割れが生じ、圧電板が２つに分割され離間していることを特徴とする請求項１に記載のＳＡＷフィルタ装置。
【請求項３】
複数のＳＡＷフィルタ用電極を区画する導体パターンが形成された位置に設けられた封止枠が、前記溝に沿って分割されていることを特徴とする請求項１または２に記載のＳＡＷフィルタ装置。
【請求項４】
圧電板の熱膨張係数が、前記ベース基板の熱膨張係数よりも５×１０−６／℃以上大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＳＡＷフィルタ装置。
【請求項５】
複数のＳＡＷフィルタ用電極と、該複数のＳＡＷフィルタ用電極を取り囲むとともに該複数のＳＡＷフィルタ用電極を区画するように形成された導体パターンと、該導体パターンの前記複数のＳＡＷフィルタ用電極を区画する部位に沿って形成された溝とを有する圧電板を、前記ＳＡＷフィルタ用電極を気密に封止するように、前記導体パターンと同様のパターンに形成された封止枠を介してベース基板に実装する際に、前記圧電板と前記ベース基板との熱膨張係数差により生じる熱応力によって前記圧電板の溝から割れを生じさせ、前記圧電板を２つに分割し離間させることを特徴とするＳＡＷフィルタ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電板の表面弾性波により通過周波数帯を制御するＳＡＷフィルタ装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧電板を用いたＳＡＷフィルタ装置は小型であること、高減衰が得られること等の理由から、移動体通信機のフィルタとして広く用いられている。また、近年の携帯電話等の小型の無線通信機器の急激な増加に伴い、ＳＡＷフィルタ装置にも小型化、低コスト化が要求されている。
【０００３】
そこで、従来、１枚の圧電板上に一対の入出力電極からなるＳＡＷフィルタ用電極を２個形成し、この２個のＳＡＷフィルタ用電極を取り囲むとともにこの２個のＳＡＷフィルタ用電極を区画するように導体パターンを形成してなる圧電板を、ＳＡＷフィルタを気密に封止するように、導体パターンと同様のパターンに形成された封止枠を介してベース基板に実装したＳＡＷフィルタ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
上記構成のＳＡＷフィルタ装置には、図３（ｂ）に示すように、圧電板５のベース基板４に実装される側の面上に、所定の間隔を有する一対の入出力電極５１１、５１３からなるＳＡＷフィルタ用電極５１が設けられるとともに、このＳＡＷフィルタ用電極５１とほぼ同一形状のＳＡＷフィルタ用電極５２、即ち、一対の入出力電極５２１、５２３からなるＳＡＷフィルタ用電極５２が形成されており、さらにそれぞれのＳＡＷフィルタ用電極５１、５２を取り囲むとともにＳＡＷフィルタ用電極５１とＳＡＷフィルタ用電極５２とを区画するように導体パターン５３が形成されている。ここで、圧電板５に形成されたＳＡＷフィルタ用電極５１及びＳＡＷフィルタ用電極５２がそれぞれＳＡＷフィルタを形成している。
【０００５】
そしてこの圧電板５は、図３（ｃ）に示すように、それぞれのＳＡＷフィルタ用電極５１、５２を気密に封止するように、導体パターン５３と同様のパターンに形成された封止枠６を介してベース基板４に実装されている。入出力電極５１１、５１３からはリード電極５１２、５１４が引き出され、同様に入出力電極５２１、５２３からもリード電極５２２、５２４が引き出されており、これらのリード電極５２１、５２２、５２３、５２４とベース基板４に設けられた電極パッド（図示しない）とをフリップチップボンディングにより導通させるようになっている。このとき、入出力電極５１１、５１３（入出力電極５２１、５２３）は図示しない導体パターンで接続され、ベース基板の電極から送られてきた交流電流がこれらを通過して再びベース基板の他の電極に返されるようになっている。尚、実際にはベース基板４にＳＡＷフィルタの入出力電極と導通するための電極が形成されているが、ここでは図示を省略している。
【特許文献１】特開平４−２９３３１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、一般に圧電板とベース基板の熱膨張係数差は大きく、上記のように１枚の圧電板上に２個のＳＡＷフィルタ用電極を配置すると、圧電板のサイズが大きくなるため、圧電板とベース基板との熱膨張係数差による熱応力の影響が大きくなり、ＳＡＷフィルタ用電極を封止しているはんだに疲労破壊が生じるという問題があった。
【０００７】
これに対し、それぞれに１個のＳＡＷフィルタ用電極を配置した小さな（２個のＳＡＷフィルタを配置した圧電板の半分の大きさである）２枚の圧電板を用いることにより、はんだの疲労を低減する方法も考えられるが、製造工数が増加するためコスト的に不利であり、また寸法マージンが削られてしまうため、小型化にも不利である。
【０００８】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであって、封止枠の疲労を軽減した低コストかつ小型のＳＡＷフィルタ装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討の結果、以下の構成を見出した。
【００１０】
本発明は、複数のＳＡＷフィルタ用電極と、該複数のＳＡＷフィルタ用電極を取り囲むとともに該複数のＳＡＷフィルタ用電極を区画するように形成された導体パターンと、該導体パターンの前記複数のＳＡＷフィルタ用電極を区画する部位に沿って形成された溝とを有する圧電板を、前記ＳＡＷフィルタ用電極を気密に封止するように、前記導体パターンと同様のパターンに形成された封止枠を介してベース基板に実装してなり、前記圧電板が前記ベース基板への実装時に２つに分割され離間していることを特徴とするＳＡＷフィルタ装置である。
【００１１】
ここで、圧電板とベース基板との熱膨張係数差により生じる熱応力によって、溝から割れが生じ、圧電板が２つに分割され離間しているのが好ましい。
【００１２】
また、複数のＳＡＷフィルタ用電極を区画する導体パターンが形成された位置に設けられた封止枠が、前記溝に沿って分割されているのが好ましい。
【００１３】
さらに、圧電板の熱膨張係数が前記ベース基板の熱膨張係数よりも５×１０−６／℃以上大きいのが好ましい。
【００１４】
また本発明は、複数のＳＡＷフィルタ用電極と、該複数のＳＡＷフィルタ用電極を取り囲むとともに該複数のＳＡＷフィルタ用電極を区画するように形成された導体パターンと、該導体パターンの前記複数のＳＡＷフィルタ用電極を区画する部位に沿って形成された溝とを有する圧電板を、前記ＳＡＷフィルタ用電極を気密に封止するように、前記導体パターンと同様のパターンに形成された封止枠を介してベース基板に実装する際に、前記圧電板と前記ベース基板との熱膨張係数差により生じる熱応力によって前記圧電板の溝から割れを生じさせ、前記圧電板を２つに分割し離間させることを特徴とするＳＡＷフィルタ装置の製造方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ＳＡＷフィルタを封止する封止枠の疲労を軽減することができ、複雑な製造工程としなくて済むので、低コストかつ小型のＳＡＷフィルタ装置を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を図面に示した実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明に係るＳＡＷフィルタ装置の説明図であって、圧電板が２つに分割され離間する前の状態を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示す圧電板２の裏面側（ベース基板側）から見た図、（ｃ）はＡ−Ａ’線断面図である。
【００１８】
本発明は、一対の入出力電極２１１、２１３からなるＳＡＷフィルタ用電極２１と一対の入出力電極２２１、２２３からなるＳＡＷフィルタ用電極２２を設け、２個のＳＡＷフィルタ用電極２１、２２を取り囲むとともにこのＳＡＷフィルタ用電極２１とＳＡＷフィルタ用電極２２とを区画するように導体パターン２３を形成し、さらにこの導体パターン２３の２個のＳＡＷフィルタ用電極２１、２２を区画する部位に沿って溝２４を形成してなる圧電板２を、ＳＡＷフィルタ用電極２１、２２を気密に封止するように、導体パターン２３と同様のパターンに形成された封止枠３を介してベース基板１に実装してなり、前記圧電板２がベース基板１への実装時に２つに分割され離間していることを特徴とするＳＡＷフィルタ装置である。尚、図１（ｃ）では、圧電板２が２つに分割され離間する前の状態を示している。
【００１９】
図１（ｂ）に示すように、圧電板２のベース基板１に実装される側の面上に、所定の間隔を有する一対の入出力電極２１１、２１３からなるＳＡＷフィルタ用電極２１が設けられるとともに、このＳＡＷフィルタ用電極２１とほぼ同一形状のＳＡＷフィルタ用電極２２、即ち、一対の入出力電極２２１、２２３からなるＳＡＷフィルタ用電極２２が形成されており、さらにそれぞれのＳＡＷフィルタ用電極２１、２２を取り囲むとともにＳＡＷフィルタ用電極２１とＳＡＷフィルタ用電極２２とを区画するように導体パターン５３が形成されている。
【００２０】
入出力電極２１１、２１３、２２１、２２３は、それぞれが、蒸着法やスパッタリングによりアルミニウム薄膜などの金属薄膜層を形成し、フォトリソグラフィー手法を用いて櫛歯状電極を対向配置させてなるＩＤＴ（インタデジタル・トランスデューサ）電極やその両側に反射器電極、及び接続用のバスバー電極からなる振動電極と電極パッドをパターン形成した構造のものである。そして、ＩＤＴ電極に所定の信号電圧を印加し、圧電板の一主面上でＩＤＴ電極の電極指ピッチに対応した所定の共振周波数で表面波振動することによって弾性表面波フィルタとして機能するようになっている。尚、本例においては、一対の入出力電極２１１と２１３をＳＡＷフィルタ電極２１と定義し、一対の入出力電極２２１と２２３をＳＡＷフィルタ電極２２と定義しており、圧電板２に形成されたＳＡＷフィルタ用電極２１及びＳＡＷフィルタ用電極２２がそれぞれＳＡＷフィルタを形成している。ここでは、入出力電極２１１、２１３（２２１、２２３）はベース基板１からみて、それぞれ入力と出力にあたるから、このように表現したものである。入出力電極２１１と入出力電極２１３の２個をもってＳＡＷフィルタ用電極２１としたが、本発明においては１個の入出力電極２１１をＳＡＷフィルタ用電極とみなしてもよく、さらに３個以上の入出力電極をもってＳＡＷフィルタ用電極とみなしてもよい。
【００２１】
この圧電板２は、図１（ｃ）に示すように、それぞれのＳＡＷフィルタ用電極２１、２２を気密に封止するように、導体パターン２３と同様のパターンに形成された封止枠３を介してベース基板１に接合、すなわち実装されており、このＳＡＷフィルタ用電極２１、２２が接する空間（封止枠３で封止された内部空間）は密閉されている。ここで封止枠３としては、はんだまたはＡｕからなるのが好ましく、これにより、内部空間を密閉することができる。尚、封止枠３が導体パターン２３と同様のパターンに形成されたとは、導体パターン２３と封止枠３が接しており封止できるようになっていればよく、その形状については相似形あるいは若干異なっていてもよい。そして、入出力電極２１１、２１３からはリード電極２１２、２１４が引き出され、同様に入出力電極２２１、２２３からもリード電極２２２、２２４が引き出されており、これらのリード電極２２１、２２２、２２３、２２４とベース基板１に設けられた電極パッド（図示しない）とをフリップチップボンディングにより導通させるようになっている。このとき、入出力電極２１１、２１３（入出力電極２２１、２２３）は図示しない導体パターンで接続され、ベース基板の電極から送られてきた交流電流がこれらを通過して再びベース基板の他の電極に返されるようになっている。
【００２２】
また、圧電板２が２つに分割され離間する前の状態において、圧電板２には溝２４が形成されており、図１（ｃ）に示すように、圧電板２をベース基板１に封止枠３を介して実装した際に、圧電板２の方がベース基板１よりも熱膨張係数が大きいために、圧電板２には引張りの熱応力Ｆが生じ、最終的に溝２４から割れて圧電板２が２つに分割され離間したものとなる。この引っ張りの熱応力Ｆは、時間の経過とともに実装時の温度よりも低くなることによって圧電板２とベース基板が縮んでしまうが、それぞれの材質が異なり熱膨張係数も異なるために、縮み方に差があって生じるものである。
【００２３】
このように、熱応力によって圧電板２が２つに分割され離間したものとなることにより、
分割された圧電板同士が独立しており、これらの間で表面振動が干渉しあうことがないという効果を奏することができる。
【００２４】
ここで、溝２４の先端と溝２４形成側と反対の圧電板２表面との距離（溝の形成されていない残存部長さ）が、圧電板２の厚みの２０％よりも小さいことが好ましい。さらに、溝２４の先端には、図２（ａ）に示すように、尖部２４１が設けられているのが好ましい。これにより、圧電板２の割れる方向をある程度制限することができ、割れが鉛直方向から大幅にずれて生じる虞が少なくなる。さらに、小さな熱応力で溝２４を割ることが可能になる。
【００２５】
上述のように、本発明は圧電板２の熱膨張係数とベース基板１の熱膨張係数との差があることを利用したものであるが、この効果は特に熱膨張係数の差が５×１０−６／℃以上である場合に発揮されるものである。
【００２６】
尚、実際にはベース基板１にＳＡＷフィルタ用電極２１としての一対の入出力電極２１１、２１３及びＳＡＷフィルタ用電極２２としての一対の入出力電極２２１、２２３と導通するための電極が形成されているが、図１では図示を省略している。
【００２７】
ここで、図１及び図２（ａ）では、導体パターン２３が形成される面と反対の面から切り込まれて溝２４が形成されているが、本発明においてはこの形状に限定されず、図２（ｂ）ように導体パターン２３が形成される（封止枠３に接続される）面から溝２４を形成するのが好ましい。溝２４がこの形状であれば、割れが生じるのはＳＡＷフィルタ２１、２２の振動面と反対側の面であり、また封止枠３とも反対側であるため、割れる方向のばらつきの影響が小さくなる。
【００２８】
また、このとき、溝２４の形成とともに封止枠３をＡ−Ａ’線断面で２つに分割するようにするのが好ましい。このように予め分割された封止枠３によって、溝２４が割れても空間１３の機密性は確実に保たれる。また、図２（ｃ）に示すような予め分割された封止枠３形状とすることにより、ＳＡＷフィルタ用電極２１とＳＡＷフィルタ用電極２２が封止枠３を介しても接続されず完全に独立したものとなることから、２個のＳＡＷフィルタの振動を独立させることに特に効果的である。
【００２９】
上記の溝２４は、例えばダイヤモンドカッターのようなものを使って作製し、溝２４の深さは圧電板２の厚さに応じて適宜変更すればよい。
【００３０】
尚、本発明は、入出力電極を複数配置したり、入出力電極の形状を変化させたＳＡＷフィルタ装置においても適用可能である。また本発明には、導体パターンで２つに区画するのみならず、３つ以上に区画する場合も含まれる。
【実施例】
【００３１】
図３に示す従来形状及び図２（ｃ）の形状について応力シミュレーションを行った。
【００３２】
圧電板の材料にはＬｉＴａＯ３を用い、パッケージ材料にはＬＴＣＣ、はんだの材料にはＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだを用いた。熱膨張係数は、ＬｉＴａＯ３の長辺方向が１５×１０―６／℃、ＬＴＣＣは１０×１０―６／℃とした。
【００３３】
圧電板のサイズは、幅Ｗ＝１．５ｍｍ、長さＤ＝２．０ｍｍ、厚みｔ＝０．３ｍｍとした。また、はんだの高さは０．０２５ｍｍとした。
【００３４】
図２（ｃ）の形状は、幅０．０５ｍｍ、深さ０．２５ｍｍの溝を形成した後、熱応力によって割れたものである。
【００３５】
応力シミュレーションの温度条件としては、温度サイクル試験を想定し、１２５℃を応力０の状態として１２５℃から−４０℃に温度を降下させた場合のはんだの相当塑性ひずみを求めた。相当塑性ひずみとは、３次元応力状態での塑性ひずみを１軸応力状態での塑性ひずみに換算したもので、疲労の程度の指標になる。この解析結果を表１に示す。
【表１】
2006180335.tif 000003
【００３６】
以上の数値解析により、本発明の実施例である図２（ｃ）の形状のはんだの相当塑性ひずみは、図３の形状に比べて小さくなっており、はんだの疲労が低減されていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係るＳＡＷフィルタ装置の一実施形態の説明図であって、圧電板が２つに分割され離間する前の状態を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示す圧電板２の裏面側（ベース基板側）から見た図、（ｃ）はＡ−Ａ’線断面図である。
【図２】（ａ）は図１に示すＡ−Ａ’線の部分断面の拡大図、（ｂ）は（ａ）の他の実施形態を示す説明図、（ｃ）は（ｂ）の溝２４が割れた状態を示す図である。
【図３】従来のＳＡＷフィルタの構成を示す説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示す圧電板５の裏面側（ベース基板側）から見た図、（ｃ）はＢ−Ｂ’線断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・ベース基板
２・・・圧電板
２１、２２・・・ＳＡＷフィルタ用電極
２１１、２１３、２２１、２２３・・・入出力電極
２１２、２１４、２２２、２２４・・・リード電極
２４・・・溝
２４１・・・尖部
３・・・封止枠
【図１】
2006180335.tif 000004
【図２】
2006180335.tif 000005
【図３】
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