(57)【要約】【課題】小型化しても高信頼性を実現するための構造を有する弾性表面波装置を提供することを目的とする。【解決手段】励振電極を形成した圧電基板２を、該圧電基板２の熱膨張係数に略等しく且つ熱可塑性樹脂からなる回路基板３上にフリップチップ方式で実装するとともに、圧電基板２と回路基板３とを、回路基板３と樹脂からなる保護部材４で覆って固着させてなる弾性表面波フィルタ１とする。【選択図】　図１
2004120660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励振電極を形成した圧電基板を、該圧電基板の熱膨張係数に略等しく且つ熱可塑性樹脂からなる回路基板上にフリップチップ方式で実装するとともに、前記圧電基板と前記回路基板とを、前記回路基板と樹脂からなる保護部材で覆って固着させてなることを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項２】
前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度は２３０℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気通信分野において携帯電話やセルラ電話等の移動体用通信機器に高周波素子として頻繁に使用される弾性表面波装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図２に示すように、弾性表面波フィルタ１１は、主に励振電極を形成した圧電基板２（弾性表面波素子）とそれを実装固定する回路基板３から構成されている。弾性表面波素子は圧電基板２上に、弾性表面波を励振し所望の電気特性を実現する櫛歯電極（励振電極）と、この櫛歯電極へ接続される入出力電極と接地電極が形成されて構成される。
【０００３】
圧電基板２と回路基板３の接続は、この圧電基板２上に形成された（入出力端子電極６ａと図示しない接地端子電極を合わせた）端子電極と回路基板３上に形成された端子電極８ａとを、ワイヤやバンプなどの導通接続材７を熱圧着法や熱超音波圧着法により行われる。
【０００４】
また、圧電基板２に形成されている弾性表面波素子の振動を阻害することのないよう、圧電基板２と回路基板３の間には振動空間５が形成されている。圧電基板２と回路基板３とは互いに導通接続された後、圧電基板２の全体を樹脂４で覆い、さらにその上から半田材９で覆って水分や気体を完全に遮断している。半田材９は回路基板３上に形成された、接地される端子電極８ｂに導通接続されている。
【０００５】
このような構造を採用することにより、弾性表面波フィルタは圧電基板２と回路基板３が固着されている。圧電基板２にはタンタル酸リチウム単結晶やニオブ酸リチウム単結晶が用いられ、回路基板３にはこれらの圧電基板の熱膨張係数に近いアルミノシリケート系セラミックスが用いられる（例えば、特許文献１を参照）。
【０００６】
また、図３（ａ）における従来の弾性表面波フィルタの断面図、及び図３（ｂ）における回路基板３の圧電基板２と接続される電極面に示すように（同じ機能を有する構成要素については図２と同一符号で示す）、弾性表面波フィルタ１０１は、上述した弾性表面波フィルタと同様に、励振電極等（図示せず）を形成した圧電基板２と、それを実装固定する回路基板３から構成されている。
【０００７】
弾性表面波素子は弾性表面波を励振し所望の電気特性を実現する櫛歯電極（励振電極）と、この櫛歯電極へ接続される入出力電極と接地電極が形成されて構成される。圧電基板２と回路基板３の接続は、この圧電基板上に形成された（入出力端子電極６ａと接地端子電極６ｂを合わせた）端子電極と回路基板３上に形成された端子電極８ａ、８ｂを半田バンプなどの導通接続材７を用いて行われる。さらに、圧電基板２に形成されている弾性表面波素子の振動を阻害することのないように、圧電基板２と回路基板３の間には振動空間５が形成されている。両基板の接地端子電極６ｂ，８ｂはリング状に形成されており、このリング状部分全体で圧電基板２と回路基板３が強固に固着されている。この例においても、回路基板３はアルミナセラミックスが用いられる（例えば、参考文献２を参照）。
【０００８】
以上のように、従来の回路基板３はセラミックスを用いるのが一般的であり、圧電基板２と回路基板３は、樹脂もしくはリング状の電極により強固に接続されていた。
【０００９】
【特許文献１】
特開平７−１１１４３８号公報
【特許文献２】
特開平４−２９３３１０号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年の弾性表面波フィルタを含む携帯電話などの通信機器に搭載される電子部品は、小型・低背のものが強く要求されている。これに対応するため、各部品の厚みを極力薄くしなければならない。
【００１１】
現在、弾性表面波フィルタの高さは０．６ｍｍ以下という要求がされてきており、これを満たすためには、圧電基板２の厚みが０．３５ｍｍ以下で、回路基板３の厚みが０．２ｍｍ以下、導通接続材７の厚みが０．０５ｍｍ以下であることが要求されている。圧電基板２の上に樹脂を塗布する場合には、さらに厚みを薄くする必要がある。
【００１２】
ここで、弾性表面波フィルタの作製方法について簡単に説明する。圧電基板２は所望の電気特性が得られるように、タンタル酸リチウム単結晶やニオブ酸リチウム単結晶などの圧電性を有する基板に複数の微細櫛歯電極を作製した後、ダイシングで個々の圧電基板に切り分けられる。これを複数の圧電基板２を実装できるようにパターンニングされた回路基板３にフリップチップ実装されて、樹脂を塗布する場合はここで塗布を行い、その後再度ダイシングされて個々の弾性表面波フィルタが完成する。
【００１３】
セラミックスからなる回路基板３は、生シートに電極を印刷したものを積層して一括焼成することにより作製される。０．３ｍｍ以下の厚みまで薄くすると、そりが発生したり、基板の表面の方向に電極パターンが蛇行したりするという欠点を持っていた。
【００１４】
すなわち、そりが発生すると、圧電基板２を回路基板３に実装する条件が回路基板の位置によりばらつき、ときには接続が確実にできなかったりすることがあった。また、電極パターンが蛇行すると、ある弾性表面波フィルタは正確な位置でダイシングカットされるものの、別の弾性表面波フィルタはずれた位置でカットされてしまい。回路基板２の電極に対応して形成されている回路基板３の電極が切断されることがあった。
【００１５】
また、セラミック基板は硬いが脆いという性質を持っており、基板が薄くなると基板のたわみによりクラックが発生することがあった。上述した従来の両実施例においては、圧電基板２と回路基板３を強固に接続しているがために、弾性表面波フィルタはたわみに弱くなっており、弾性表面波フィルタが搭載される携帯電話などの通信機器のモジュール基板がたわんだ場合にクラックが入ってしまうおそれがあった。
【００１６】
圧電基板２の面積が１ｍｍ×１ｍｍ程度に小型化されてくると、回路基板３の寸法は２ｍｍ×２ｍｍ以下となり、弾性表面波フィルタの周波数（例えば、２ＧＨｚ）における波長に対する電磁波の波長（例えば、２ＧＨｚでは電磁波の波長は１５ｃｍ）よりも十分小さくなる。このため、回路基板３は分布定数的なふるまいをしなくなり、もはや回路基板３の比誘電率を大きくすることにより、回路基板３自体を小型化する意味はなくなっている。逆に、浮遊容量が発生させないように、回路基板３の比誘電率は小さくする必要があった。なお、セラミック基板の比誘電率は約９程度であり、従来例のアルミノシリケート系セラミックスでも６．２程度であった。
【００１７】
そこで本発明は、小型化しても高信頼性を実現するための構造を備えた優れた弾性表面波装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の弾性表面波装置は、励振電極を形成した圧電基板を、該圧電基板の熱膨張係数に略等しく且つ熱可塑性樹脂からなる回路基板上にフリップチップ方式で実装するとともに、前記圧電基板と前記回路基板とを、前記回路基板と樹脂からなる保護部材で覆って固着させてなることを特徴とする。さらに、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度は２３０℃以上であることとする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る弾性表面波装置の実施形態について模式的に図示した図１に基づいて説明する。なお、既に説明した部材と同一部材には同一符号を付すものとする。
【００２０】
弾性表面波装置である弾性表面波フィルタ１は、主として励振電極を形成した圧電基板２（弾性表面波素子）とそれを実装固定する回路基板３から構成されている。弾性表面波素子は弾性表面波を励振し所望の電気特性を実現する櫛歯電極（励振電極）と、この櫛歯電極へ接続される入出力電極と接地電極が形成されて構成されている。圧電基板２と回路基板３の接続は、この圧電基板２上に形成された（入出力端子電極６ａと接地端子電極６ｂを合わせた）端子電極と、回路基板３上に形成された端子電極８ａ、８ｂを半田バンプなどの導通接続材７とに対してリフローを用いて行われる。
【００２１】
また、弾性表面波素子の振動を阻害することのないように、圧電基板２と回路基板３の間には振動空間５が形成されている。圧電基板２と回路基板３は導通接続された後、圧電基板２の全体を樹脂４で覆って固着させている。
【００２２】
このように、弾性表面波フィルタ１は励振電極を形成した圧電基板２を、該圧電基板２の熱膨張係数に略等しく且つ熱可塑性樹脂からなる回路基板３上にフリップチップ方式で実装するとともに、圧電基板２と回路基板３とを、回路基板３と樹脂からなる保護部材４で覆って固着させてなる。
【００２３】
ここで、圧電基板２はタンタル酸リチウム単結晶もしくはニオブ酸リチウム単結晶から成り、回路基板３は圧電基板２の熱膨張係数に略等しい樹脂基板である。すなわち、回路基板３は熱膨張係数が１２〜１８ｐｐｍ／℃である、例えば熱可塑性のエポキシ樹脂（熱膨張係数：１３〜１６ｐｐｍ／℃、ガラス転移点：１２３〜１６２℃）やポリイミド樹脂（熱膨張係数：１２〜１５ｐｐｍ／℃、ガラス転移点：２３０〜２５０℃）から成り、圧電基板２の熱膨張係数と約±１０％の範囲内で略一致させてある。また、保護部材４を構成する樹脂材料は回路基板３と同一材料とするのが熱膨張係数を一致させることができる上に密着性を高めることができるので最良である。
【００２４】
このように、回路基板３は樹脂であるため、セラミック基板に固有の脆性をもたず、基板の厚みを薄くしてもクラックが入ることはない。また、圧電基板２と熱膨張係数が同じであるから、熱処理による膨張によりクラックが入ることもない。これにより、圧電基板２と回路基板３は強固に接続してもクラックが入ることがないから、圧電基板２を上から樹脂で覆ってもよいし、入出力電極を取り囲む接地電極で両基板を接続してもよい。
【００２５】
また、回路基板３を樹脂基板としたから、そりによる実装性の低下や・クラックによる信頼性の低下、電極の蛇行によるダイシング加工による位置ずれが発生しない。また、比誘電率が小さく浮遊容量が少なくなり高周波特性に優れている。
樹脂基板の熱膨張係数を圧電基板と略一致させたから、熱膨張の差によるクラックが発生しない。
【００２６】
圧電基板がタンタル酸リチウムもしくはニオブ酸リチウムの場合には、回路基板の熱膨張係数が１２〜１８ｐｐｍ／℃である樹脂を採用すればよい。
【００２７】
回路基板３を樹脂とし、その熱膨張係数を圧電基板２と合わせたから、圧電基板２と回路基板３とを強固に樹脂で固着することができ、外部からの衝撃に対しても強い弾性表面波フィルタとすることができる。
【００２８】
また、圧電基板２と回路基板３を入出力電極パッドに加えて、入出力電極を取り囲む接地電極により強固に導通接続させて外部からの衝撃に対しても強い弾性表面波フィルタとすることができる。この場合には、この接地電極で気密封止することができる。
【００２９】
さらには、回路基板３を熱可塑性樹脂からなるので、基板に設けられた配線ビア電極と樹脂との密着がよくなり、ビア電極と樹脂との間に空間ができることもなく、気密性に優れた弾性表面波フィルタとすることができる。
【００３０】
また、特に回路基板３のガラス転移温度を２３０℃以上の樹脂材料を用いることにより、フリップチップ実装時もしくは、携帯電話などのモジュール基板の搭載される際の鉛フリー半田の溶融温度以上においても、変質することがなく、信頼性に優れた弾性表面波フィルタとすることができる。
【００３１】
また、回路基板３は液晶ポリマーなどの樹脂で構成されていても良く、樹脂の種類を問わず所望のガラス転移温度を有すれば、本発明を適用できる。
【００３２】
以上説明したように、本発明の弾性表面波装置によれば、少なくとも１つの弾性表面波素子を形成した圧電基板を回路基板上に実装するようにした弾性表面波装置において、回路基板を樹脂基板とし、さらには樹脂基板の熱膨張係数を圧電基板と略一致させたので、小型化を行っても優れた信頼性を有する弾性表面波フィルタを実現することができる。
【００３３】
なお、本発明に係わる弾性表面波装置を弾性表面波フィルタを例にとり説明したが、レゾネータでも同様な効果が期待できる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の弾性表面波装置によれば、回路基板を樹脂基板としたから、そりによる実装性の低下や・クラックによる信頼性の低下、電極の蛇行によるダイシング加工による位置ずれが発生しない。その上、比誘電率が小さく浮遊容量が少なくなり高周波特性に優れた弾性表面波装置を提供できる。
【００３５】
また、樹脂基板の熱膨張係数を圧電基板と略一致させたから、熱膨張の差によるクラックが発生せず信頼性に優れた弾性表面波装置を提供できる。
【００３６】
さらに、圧電基板と回路基板とを樹脂で強固に固着することができ、外部からの衝撃に対しても強く堅固で小型な弾性表面波装置を提供できる。
【００３７】
そして、回路基板を構成する樹脂のガラス転移温度を２３０℃以上としたので、フリップチップ実装時もしくは、携帯電話などのモジュール基板の搭載される際の鉛フリー半田の溶融温度である高温においても、変質することがなく、信頼性に優れた弾性表面波装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る弾性表面波装置を模式的に示す断面図である。
【図２】従来の弾性表面波装置を示す断面図である。
【図３】他の従来の弾性表面波装置を示す平面模式図である。
【符号の説明】
１、１１、１０１：弾性表面波装置（弾性表面波フィルタ）
２：圧電基板
３：回路基板
４：樹脂
５：振動空間
６ａ、６ｂ：端子電極（圧電基板側）
７：導通接続材
８ａ、８ｂ：端子電極（回路基板側）
９：半田材
【図１】
2004120660.tif 000003
【図２】
2004120660.tif 000004
【図３】
2004120660.tif 000005