(57)【要約】  【課題】  接続不良等のない信頼性に優れた弾性表面波装置および電子回路装置を提供すること。  【解決手段】  基体２の上面に、圧電基板３の一方主面の上に励振電極５を設けた弾性表面波素子を、圧電基板３の一方主面を対向させた状態で配設してなる。そして、基体２の上面と下面との間を貫通する貫通孔９と、この貫通孔９を塞ぎ、基体２の下面に形成され励振電極５に電気的に接続された引き出し電極10と、この引き出し電極10をその一部領域を露出させるように覆う絶縁体11とを備えた弾性表面波装置とする。これにより、この弾性表面波装置を回路基板等に実装する際に貫通孔９内に気泡が発生することがなく、クラックの発生を防止でき、信頼性のある弾性表面波装置および電子回路装置を提供できる。  【選択図】  図１
2005191740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体の上面に、圧電基板の一方主面の上に励振電極を設けた弾性表面波素子を、前記圧電基板の前記一方主面を対向させて設けてなる弾性表面波装置であって、前記基体の前記上面と下面との間を貫通する貫通孔と、該貫通孔を塞ぐとともに前記基体の前記下面に形成され前記励振電極に電気的に接続された導体パターンと、該導体パターンをその一部領域を露出させるように覆う絶縁体とを備えたことを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項２】
前記貫通孔内に前記導体パターンによる凹部が形成され、該凹部に前記絶縁体が充填されていることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の弾性表面波装置が、回路基板上に前記導体パターンの前記一部領域に接続された接続導体を介して配設されてなることを特徴とする電子回路装置。
【請求項４】
前記接続導体は接続用パッドと該接続用パッドの上に形成されたはんだとを有し、前記絶縁体を前記接続用パッドと前記導体パターンとで挟んでいることを特徴とする請求項３に記載の電子回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
基体の上面に、圧電基板の一方主面の上に励振電極を設けた弾性表面波素子を、前記圧電基板の前記一方主面を対向させて設けてなる、いわゆるフェースダウン構造の弾性表面波装置およびそれを回路基板に配設した電子回路装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、弾性表面波装置の一種である弾性表面波フィルタは通信分野で広く利用され、特に移動体通信機器に多く用いられている。この移動体通信機器は、デジタルカメラやラジオ受信機としての機能、さらには家電製品をリモートコントロールする機能をも備えた多機能機器へと進化してきている。このような流れの中で、移動体通信機器に使用されるデバイスは増加する傾向にある。しかし、市場の要求より移動体通信機器のサイズを大きくすることはできないので、移動体通信機器に使用されるデバイスには小型化・低背化が求められている。
【０００３】
これまで、移動体通信機器に用いられる弾性表面波フィルタは、セラミック基板にフェイスダウン構造に実装した、いわゆるチップサイズパッケージ（Chip Size Package：ＣＳＰ）構造のものが一般的であった。最近では、製造が容易であることなどの理由により、樹脂基板を用いたＣＳＰ構造が提案されている。
【０００４】
このような樹脂基板を用いたＣＳＰ構造の弾性表面波装置の一例を図５に示す。ここで、２は貫通孔９を形成した樹脂基板の基体であり、この基体２の下面には貫通孔９内にビア導体を形成した引き出し電極10が設けられている。基体２の上面の貫通孔９が位置する部位には接続用導体８およびはんだバンプ７が形成され、これらは弾性表面波素子を構成する圧電基板３の下面に形成された励振電極５とそれに電気的に接続された（図示では模式的に示した断面図のため接続されていない）入出力電極６に接続されている。このようにして、弾性表面波素子が基体２にフェースダウンボンディング構造で実装されて弾性表面波装置１’が構成されている。なお、図中11は後記する回路基板に弾性表面波装置１’をはんだを介して実装するときに、このはんだで引き出し電極10同士がショートすることを防ぐための絶縁体（ソルダーレジスト膜）である。
【特許文献１】特開平11−55069号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図６（ａ）に示すように、回路基板15に形成された回路導体パターンの入出力パッド12の上にはんだバンプ13が形成されており、このはんだバンプ13の上に図５に示す弾性表面波装置１’を配設する場合、はんだバンプ13の直上に、基体２の接続用導体８、はんだバンプ７および引き出し電極10のビア導体を位置させる必要があり、弾性表面波装置１’側のこれら導体の形成位置が制限される。
【０００６】
また、図６（ａ）に示すように、弾性表面波装置１’の貫通孔９内に形成されたビア導体に凹部が存在した状態で回路基板15とはんだバンプ13にて接続を行なおうとすると、図６（ｂ）に示すように、弾性表面波装置１’を実装する際には、はんだバンプ13の厚みを正確に制御できないために、絶縁体11の下面に間隙20が生じやすく、この間隙20にはんだバンプ13のはんだが流れ込み、励振電極５に電気的に接続するなどして短絡するおそれがあり問題である。
【０００７】
さらに、はんだバンプ13による接続の際に、図６（ｂ）に示すように、ビア導体の凹部内に気泡14が残留することがある。この気泡14中に水分が含まれていると、はんだリフロー時の熱や高電力印加時に弾性表面波装置自身から発生する熱により、水分が気化し気泡14が急激に膨張することにより、基体２と圧電基板３との間で剥離が発生したり、このような気泡14の急激な膨張による衝撃で引き出し電極10とはんだバンプ13とにクラックが生じる等の現象（以下、この現象をポップコーン現象という）が発生したり、これにより、回路導体パターンの入出力パッド12の接続不良を招来し、ひいては弾性表面波装置やそれを用いる電子回路装置の信頼性を低下させるので問題である。
【０００８】
本発明は、上述した問題を解消するために提案されたものであり、その目的は弾性表面波装置の導体の形成位置の自由度が大きい汎用性のある弾性表面波装置を提供することにあり、またはんだの流れ込みを極力防止し、しかも接続不良等の問題がない、信頼性に優れた弾性表面波装置および電子回路装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決するために、本発明の弾性表面波装置は、１）基体の上面に、圧電基板の一方主面の上に励振電極を設けた弾性表面波素子を、前記圧電基板の前記一方主面を対向させた状態で配設してなる弾性表面波装置であって、前記基体の前記上面および下面を貫通する貫通孔と、該貫通孔を塞ぐとともに前記基体の前記下面に形成され前記励振電極に電気的に接続された導体パターンと、該導体パターンをその一部領域を露出させるように覆う絶縁体とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、２）上記１）の弾性表面波装置において、前記貫通孔内に前記導体パターンによる凹部が形成され、該凹部に前記絶縁体が充填されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の電子回路装置は、３）上記１）または２）の弾性表面波装置が、回路基板上に前記導体パターンの前記一部領域に接続された接続導体を介して配設されてなることを特徴とする。
【００１２】
また、４）上記３）の電子回路装置において、前記接続導体は接続用パッドと該接続用パッドの上に形成されたはんだとを有し、前記絶縁体を前記接続用パッドと前記導体パターンとで挟んでいることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
上記１）の弾性表面波装置および上記３）の電子回路装置によれば、前記基体の前記上面および下面を貫通する貫通孔と、この貫通孔を塞ぐとともに前記基体の前記下面に形成され前記励振電極に電気的に接続された導体パターンと、この導体パターンをその一部領域を露出させるように覆う絶縁体とを備えているので、回路基板に形成された導体の定められた位置に応じて、この導体に接続された前記導体パターンの一部領域（露出領域）を、絶縁体で覆う態様を適宜設定することができる。これにより、回路基板に接続された導体の位置の自由度が大きい汎用性のある弾性表面波装置および電子回路装置を提供できる。
【００１４】
また、上記２）の弾性表面波装置および上記３）の電子回路装置によれば、前記貫通孔内に前記導体パターンによる凹部が形成され、該凹部に前記絶縁体が充填されているので、回路基板に弾性表面波装置を配設する際に、溶融したはんだなどの接続用導体が前記凹部に流れ込むことがないので、はんだなどの溶融させる導体で接合する際に、前記凹部に気泡が発生することがない。これにより、ポップコーン現象を皆無とすることができ、弾性表面波装置、引き出し電極および接合部の破損を極力防止できる。また、前記凹部に気泡が発生しないので、前記凹部内における導体が酸化して腐食することも防止できる。さらに、弾性表面波装置を移動させる際などに前記凹部に埃・ゴミ等の異物が入り込むこともない。以上により、回路基板に実装する際の異物による接触不良がなく、埃・ゴミ等による腐食の発生もない。これらにより、信頼性の高い弾性表面波装置および電子回路装置を提供できる。
【００１５】
また、上記４）の電子回路装置によれば、回路基板側の溶融したはんだが流れ出ることを防止することができ、絶縁すべき導体同士の短絡を防止することができる。また、絶縁体が剥がれるのを極力防止することができる。これにより、回路基板と絶縁体の間から水分・空気が浸入するのを極力防止し、酸化腐食やポップコーン現象の発生をなくすことができ、信頼性のきわめて高い電子回路装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明に係る弾性表面波装置の実施形態を模式的に示した図面を参照にしつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する図面において、同一部材及び同一部分には同じ符号を付すものとする。
【００１７】
図１に本発明の弾性表面波装置１の断面図を示す。また、図２（ａ），（ｂ）にこの弾性表面波装置１を回路基板15に実装して電子回路装置を構成する様子を説明する断面図を示す。図１に示すように、弾性表面波装置１は、（圧電基板３の一主面上にＩＤＴ（Inter Digital Transducer）電極を有するＡｌ−Ｃｕ合金，Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ合金とＴｉとの積層構造，Ａｌ−Ｃｕ合金とＴｉとの積層構造等の材料から構成される励振電極５と、これに接続された励振電極５と同様な材料、または接続ロスを少なくするための理由によりＡｌ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｇまたはこれらの材料を主成分とする合金等の材料から構成された入出力電極６が形成されており、また、無鉛はんだ等の材料から構成されたはんだバンプ７で樹脂基板やアルミナ，ＬＴＣＣ（低温焼成セラミックス）等のセラミックスから構成された無機材料基板などの基体２と接合されている。基体２には貫通孔９およびこの中に凹部が形成されたビア導体を含む導体パターンである引き出し電極10が形成されている。貫通孔９内のビア導体の凹部内を埋めるようにソルダーレジスト膜等の絶縁体11が形成され、貫通孔９から離れた位置に絶縁体11で引き出し電極10が覆われていない接続用パッド16が形成されている。また、弾性表面波素子と基体２とをはんだバンプ７にて接合し、さらに封止樹脂である保護カバー４で弾性表面波素子の周囲を気密に封止することにより、本発明の弾性表面波装置が完成する。
【００１８】
このように、弾性表面波装置１は、基体２の上面に、圧電基板３の一方主面の上に励振電極５を設けた弾性表面波素子を、圧電基板３の一方主面を対向させた状態で配設してなる。そして、基体２の上面と下面との間を貫通する貫通孔９と、この貫通孔９を塞ぎ、基体２の下面に形成され励振電極５に電気的に接続された引き出し電極10と、この引き出し電極10をその一部領域（接続用パッド16の領域）を露出させるように覆う絶縁体11とを備えている。なお、圧電基板３の材料として、上述の材料以外に例えば四ホウ酸リチウム単結晶やランガサイト系単結晶など各種圧電材料が適用可能である。
【００１９】
ここで、基体２は製造が容易であり、軽量であること、およびダイシング以外の切断方法であっても容易に切断することができる。また、樹脂基板を使用すると加工しやすい、コストが安い等のメリットもある。この樹脂基板からなる基体２について詳細に説明する。基体２は高耐熱性のＢＴ樹脂（ビスマレイミドトリアジンを主成分にした樹脂），ポリイミド樹脂，エポキシ樹脂，ガラスエポキシ樹脂等のプラスチック基材からなるものとするとよい。なぜなら、これら樹脂材料は耐熱性や耐水性がよく、安価で経済的であるなどの点から好ましいからである。
【００２０】
基体２に設ける貫通孔９の形成は、まず、基体２の両主面に金属膜を形成した樹脂基板において、片側の電極を薄く（例えば、約５μｍ程度）エッチングして、レーザー照射時の反射を抑えてレーザーの吸収率を良好にした後、例えば炭酸ガスレーザーを用いて、直径約0.1ｍｍ程度の貫通孔９を穿設して形成する。次に、例えばパラジウム等の触媒を基体に付与した後に、例えばホルマリンを還元剤とする強アルカリ水溶液中において無電解メッキを施す。そして、貫通孔９の内壁面に形成された無電解銅メッキの導体膜を介して基体２の両面に形成した導体が電気的に導通状態となる。このように、無電解銅メッキが施された基体２を、例えば、硫酸銅，ピロリン酸等からなるメッキ浴中に陰極側の被メッキ物として配置し、陽極側に銅板を配設し、所定の電圧を印加することによって、基体２の無電解銅メッキが施されている面に銅を析出させ、電解銅メッキの被膜を形成する。これにより、基体２の両面を電気的に導通する引き出し電極10が形成される。次に、貫通孔９に形成されたビア導体の凹部内を塞ぐために、ソルダーレジスト膜などの絶縁体11を形成する。この絶縁体11の形成方法としては、例えばペースト状のソルダーレジストをスクリーン印刷等により印刷した後に乾燥を行い形成する。
【００２１】
弾性表面波素子は、タンタル酸リチウム単結晶，ニオブ酸リチウム単結晶または四ホウ酸リチウム単結晶などの圧電性単結晶より成る圧電基板３の表面に、弾性表面波を励振させる励振電極５とこれに接続された入出力電極６とが形成されている。ここで、励振電極５を囲むように、図示のように環状電極が形成されていてもよく、この環状電極が形成されていると基体２と弾性表面波素子とを接合したときに、励振電極５を気密に封止することができ、信頼性をより高めることができる。また、励振電極５と入出力電極６は、スパッタリング法、蒸着法またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等の薄膜形成法と、縮小投影露光機（ステッパー）およびＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置を用いたフォトリソグラフィ法により形成される。
【００２２】
この後、弾性表面波素子と基体２とをはんだバンプ７にて接合し、熱硬化性樹脂（エポキシ系，シリコーン系，フェノール系，ポリイミド系，ポリウレタン系等），熱可塑性樹脂（ポリフェニレンサルファイド等），紫外線硬化樹脂または低融点ガラス等の材料からなる封止樹脂からなる保護カバー４でもって、弾性表面波素子の周囲を気密に封止することにより、本発明の弾性表面波装置１が完成する。
【００２３】
また、図２（ａ），（ｂ）に示すように、この弾性表面波装置１を回路基板15に実装する際には、弾性表面波装置１が、回路基板15上に引き出し電極10の絶縁体11で覆われていない露出された前記一部領域（接続用パッド16）に接続された接続導体を介して配設されて電子回路装置が構成されている。ここで、前記接続導体は接続用パッドである入出力パッド12とはんだバンプ13とを有し、絶縁体11を入出力パッド12と引き出し電極10とで挟んだ構成としているので、はんだバンプ13の溶融したはんだが絶縁体11によりその流れが抑制され、これによりはんだが貫通孔９の内部に入り込むことがなく、ポップコーン現象の原因となる気泡が発生することがない。
【００２４】
以上のように、本発明の弾性表面波装置および電子回路装置によれば、基体２の上面と下面との間を貫通する貫通孔９と、この貫通孔９を塞ぎ基体２下面に形成され励振電極５に電気的に接続された導体パターンである引き出し電極10と、この引き出し電極10をその一部領域を露出させるように覆う絶縁体11とを備えているので、回路基板15に形成された導体の定められた位置に応じて、この導体に接続された引き出し電極10の一部領域（露出領域）を、絶縁体11で覆う態様を適宜設定することができる。これにより、回路基板15に接続された導体の位置の自由度が大きい汎用性のある弾性表面波装置および電子回路装置を提供できる。
【００２５】
また、貫通孔９は引き出し電極10が貫通孔９内に凹部が形成された状態で塞がれており、この凹部は絶縁体11で充填されているので、回路基板15に弾性表面波装置１を配設する際に、溶融したはんだなどの接続用導体が前記凹部に流れ込むことがない。これにより、はんだなどの溶融させる導体で接合する際に、前記凹部に気泡が発生することがなく、ポップコーン現象を皆無とすることができ、弾性表面波装置１、引き出し電極および接合部の破損を極力防止できる。また、前記凹部に気泡が発生しないので、前記凹部内における導体が酸化して腐食することも防止できる。さらに、弾性表面波装置１を移動させる際などに前記凹部に埃・ゴミ等の異物が入り込むこともない。以上により、回路基板15に実装する際の異物による接触不良がなく、埃・ゴミ等による腐食の発生もない。これらにより信頼性の高い弾性表面波装置および電子回路装置を提供できる。
【００２６】
また、本発明の電子回路装置によれば、回路基板15側の溶融したはんだが流れ出ることを防止することができ、絶縁すべき導体同士の短絡を防止することができる。また、絶縁体11が剥がれるのを極力防止することができる。これにより、回路基板15と絶縁体11の間から水分・空気が浸入するのを極力防止し、酸化腐食やポップコーン現象の発生をなくすことができ、信頼性のきわめて高い電子回路装置を提供できる。
【実施例】
【００２７】
次に、本発明をより具体化した実施例について図面を参照にしつつ説明する。図１に示す弾性表面波素子は38.7°ＹカットＸ方向伝搬のタンタル酸リチウム単結晶基板である圧電基板３上に、Ａｌ（99質量％）−Ｃｕ（１質量％）のＩＤＴ電極パターンと入出力電極パターンとこれらを電気的に接続する配線パターンを形成した。これらのパターン作製には、スパッタリング法により薄膜を形成した後、ステッパー、およびＲＩＥ装置等によりフォトリソグラフィを行ない所定の励振電極５の電極パターンを得た。
【００２８】
ここで、まず基板材料であるタンタル酸リチウムウエハをアセトン，ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等の有機溶剤によって超音波洗浄し、有機成分を洗浄した。次に、クリーンオーブンによって十分に基板乾燥を行なった後、電極の成膜を行なった。
【００２９】
この電極の成膜では、スパッタ装置を使用し、上述した組成のＡｌ−Ｃｕ膜を形成した後、フォトレジストを約0.5μｍ厚みにスピンコートし、ステッパーにより所望の電極パターンにパターニングを行なった。同時に入出力電極のパターニングも行なった。
【００３０】
次に、現像装置にて不要部分のレジストをアルカリ現像液で溶融させ、所望の電極パターンを表出させた後、ＲＩＥ装置により電極のエッチングを行ない所望の励振電極５の電極パターンを得た。
【００３１】
この後、保護膜を作製した。すなわち、酸化シリコン（ＳｉＯ２）をスパッタリング装置にて成膜し、その後、フォトリソグラフィによってレジストのパターニングを行ない、ＲＩＥ装置等で入出力電極用窓開け部と環状電極部のエッチングを行ない保護膜パターンを形成した。
【００３２】
次に、圧電基板をダイシング線に沿ってダイシングしチップごとに分割して、弾性表面波素子を得た。
【００３３】
このようにして得られた弾性表面波素子に、無鉛はんだから成るはんだペーストをスクリーン印刷し、リフローすることによりはんだバンプを形成し、ＢＴ樹脂基板に接合した後、封止樹脂で弾性表面波素子を封止し、しかる後に個片ごとにダイシングして弾性表面波装置１を得た。
【００３４】
以下に、樹脂基板である基体２に、Ｃｕからなる裏面電極パターンと、ポリベンゾオキサゾールポリイミド樹脂からなるソルダーレジスト膜を形成した各パターンの位置関係について詳細に説明する。
【００３５】
図３に樹脂基板の裏面側の平面図を示す。図３（ａ）は引き出し電極10と貫通孔９の位置を示したものである。図３（ｂ）はソルダーレジスト膜である絶縁体11の形状を示したものである。図３（ｃ）は図３（ａ）と（ｂ）を重ね合わせたものを示した図であり、本発明における貫通孔９の位置と接続用パッド16の位置関係を具体的に示したものである。
【００３６】
図３（ｃ）に示すように、貫通孔９の上にはスクリーン印刷工程により、絶縁体11が形成されており、絶縁体11がない導体部分をＣｕで形成した接続用パッド16としている。この構造では、貫通孔９が絶縁体11により完全に塞がれているために、図２における回路基板15とはんだで接合する際に、はんだが貫通孔９の凹部内に入り込み気泡が発生することがない。
【００３７】
比較例として、裏面電極パターンとソルダーレジスト膜の絶縁体11のパターンを図４に示す。図４（ａ）は引き出し電極10と貫通孔９の位置を示したものである。図４（ｂ）は絶縁体11の形状を示したものである。図４（ｃ）は図４（ａ）と（ｂ）を重ね合わせたものである。図４（ｃ）に示すように、比較例の構造では接続用パッド16に貫通孔９の凹部内が露出した状態となり、図２に示す回路基板15とはんだで接合する際に、凹部内に気泡が残ってしまうことがあった。
【００３８】
このように、本実施例においても、本発明の弾性表面波装置は基体２として樹脂基板を用いることにより、比較例のセラミック基板を用いたものよりコストを抑えた弾性表面波装置とすることができ、なおかつ、図２に示す回路基板15に実装したときに発生していたポップコーン現象を抑えることが確認できた。これにより、信頼性に優れた弾性表面波装置および電子回路装置とすることができた。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の弾性表面波装置の実施形態の一例を示す断面図である。
【図２】（ａ）は図１に示す弾性表面波装置を回路基板に実装する様子を示す断面図であり、（ｂ）は図１に示す弾性表面波装置を回路基板に実装した電子回路装置の一例を示す断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の弾性表面波装置の基体裏面側の様子を示す平面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ比較例の弾性表面波装置の基体裏面側の様子を示す平面図である。
【図５】従来の弾性表面波装置の一例を示す断面図である。
【図６】（ａ）は図５に示す弾性表面波装置を回路基板に実装する様子を示す断面図であり、（ｂ）は図５に示す弾性表面波装置を回路基板に実装した電子回路装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１・・・弾性表面波装置
２・・・基体
３・・・圧電基板
４・・・保護カバー
５・・・励振電極
６・・・入出力電極
７，13・・・はんだバンプ
８・・・接続用電極
９・・・貫通孔
10・・・引き出し電極（導体パターン）
11・・・絶縁体
12・・・入出力パッド
14・・・気泡
15・・・回路基板
16・・・接続用パッド
【図１】
2005191740.tif 000003
【図２】
2005191740.tif 000004
【図３】
2005191740.tif 000005
【図４】
2005191740.tif 000006
【図５】
2005191740.tif 000007
【図６】
2005191740.tif 000008