(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部回路に接続するための導体を内外に形成した筐体内に水平方向へ突出した突起台を設け、該突起台の上下面に一主面どうしが対向する圧電基板を接合するとともに、前記突起台の上面に接合した圧電基板の下主面、及び前記突起台の下面に接合した圧電基板の上主面のそれぞれに、前記導体に接続される励振電極を形成したことを特徴とする弾性表面波装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信機器等の無線通信回路に好適に用いられる弾性表面波装置に関するものであり、特に表面実装可能な弾性表面波装置の小型化に関する。
【０００２】
【従来技術とその課題】
近年、電波を利用する電子機器のフィルタ，遅延線，発信機等の素子として多くの弾性表面波装置が用いられている。特に小型・軽量でかつ急峻遮断性能に優れた弾性表面波フィルタは、移動体通信分野において、携帯端末装置のＲＦ段及びＩＦ段のフィルタとして多用されるようになってきている。
【０００３】
また、このような携帯端末装置は小型・軽量化が進むとともに、複数の通信システムに対応するマルチバンド化のために、弾性表面波フィルタを内蔵する回路が増加してきている。
【０００４】
そして、携帯端末装置に使用される電子部品には、実装密度を向上させるために、表面実装可能な小型部品が強く要望されている。携帯端末装置のキーパーツである弾性表面波フィルタにおいても、低損失かつ通過帯域外の遮断特性とともに、表面実装可能な小型の弾性表面波フィルタが要求されている。
【０００５】
弾性表面波装置は、キャンパッケージ型のものよりセラミックパッケージ型が実用化されているが、これはセラミックパッケージ型がキャンパッケージ型より表面実装可能で小型化が実現できるからである。
【０００６】
第１世代のセラミックパッケージ型の弾性表面波装置は、パッケージ内に接着固定した弾性表面波素子（圧電基板上に励振電極等が形成されて構成）とパッケージの内部電極とをワイヤボンディングにより電気接続していたが、ワイヤボンディングを用いることにより、パッケージ外形が大きくなり、弾性表面波装置は内蔵する弾性表面波素子の５倍〜６倍もの占有面積となっていた。
【０００７】
現在、これを解決し小形化を図るために、第２世代のセラミックパッケージ型弾性表面波フィルタ装置として、弾性表面波素子をパッケージ内部にフェースダウンボンディングしたものが実用化されてきている。
【０００８】
すなわち、例えば図３に示す弾性表面波装置Ｊ１のように、圧電基板１２上に励振電極１３等が形成された弾性表面波素子１６の表面に形成された金属バンプ１５と、枠状セラミック体と平板状セラミック体から成るパッケージ１７の内外に形成された電極１８とを接続することにより、外部回路（不図示）に対し電気的に接続可能となるので、ボンディングワイヤが不要となる。これにより、第１世代のセラミックパッケージ型の弾性表面波装置に比べ、約２分の１程度の小型化を図ることができる。なお、図中１１は蓋体である。
【０００９】
しかしながら、上述したように携帯端末装置は小型・軽量化が進むとともに、複数の通信システムに対応するマルチバンド化のために、内蔵するべき弾性表面波装置が増加してきており、第２世代のフェースダウン実装方式のセラミックパッケージ型の弾性表面波装置においても、複数の弾性表面波素子を従来の１つのパッケージに実装するにはパッケージの面積が大きくなりすぎるという欠点があった。
【００１０】
そこで、このような課題に対処するために、図４に示すような弾性表面波装置Ｊ２のように、パッケージ２１の中央部に形成された仕切り壁２２を挟んで、それぞれ逆向きに開口した凹部２３を備えるようにすることにより、２個の弾性表面波素子１９をパッケージ２１内に収容する構造が提案されている（例えば、特開平６−６１７０号公報を参照）。なお、図中２０はボンディングワイヤである。
【００１１】
ところがこのような構造では、仕切り壁２２を挟んで弾性表面波素子１９を載置し、弾性表面波素子２つ分の振動空間が必要となるだけでなく、ワイヤボンディングによる高さ確保も必要となり、弾性表面波装置の全体の高さ（厚み）が大きくなってしまうという欠点がある。
【００１２】
本発明は上述の課題に対処するためになされたものであり、外形による占有面積が弾性表面波素子１つからなる弾性表面波装置と同等で、かつ複数の弾性表面波素子を筐体内に載置させ、高機能化及び低背化を実現する優れた弾性表面波装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の弾性表面波装置は、外部回路に接続するための導体を内外に形成した筐体内に水平方向へ突出した突起台を設け、該突起台の上下面に一主面どうしが対向する圧電基板を接合するとともに、前記突起台の上面に接合した圧電基板の下主面、及び前記突起台の下面に接合した圧電基板の上主面のそれぞれに、前記導体に接続される励振電極を形成したことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる弾性表面波装置の実施形態を模式的に図示した図面に基づき詳細に説明する。なお、同一構成部材には同一符号を付し説明を省略することがある。
【００１５】
図１（ｃ）は本発明に係る弾性表面波装置Ｓ１の下面図である。また、図１（ａ）は図１（ｃ）のＡ−Ａ’線断面図である。また、図１（ｂ）は図１（ｃ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【００１６】
例えば、内部配線を施した多層セラミックを焼成したものである筒状の筐体６には、外部回路（不図示）に接続するための接続導体８と電極７ａ〜７ｆから成る導体を内外に形成しており、筐体６を立設した状態において水平方向へ突出した突起台６ａを、筐体６内の壁面の複数箇所または環状に設けている。
【００１７】
突起台６ａの上下面には、互いに一主面が対向する圧電基板１をそれぞれ接合し、突起台６ａの上面に接合した圧電基板１の下主面、及び突起台６ａの下面に接合した圧電基板１の上主面のそれぞれに、接続導体８に接続される励振電極２を形成して成る。
【００１８】
具体的には、櫛歯状のＩＤＴ電極を例えばラダー型回路や格子型回路等に接続されて成る励振電極２、配線電極３、及びバンプ４などを形成した圧電基板１から構成された上側弾性表面波素子５ａ、及びこれと同様な構成の下側弾性表面波素子５ｂを筐体６内に収容しており、筐体６の外部に形成された電極７ａ〜７ｆ（７ａ：接地電極、７ｂ：接地電極、７ｃ：上側弾性表面波素子５ａの信号入力電極、７ｄ：下側弾性表面波素子５ｂの信号入力電極、７ｅ：上側弾性表面波素子５ａの信号出力電極、７ｆ：下側弾性表面波素子５ｂの信号出力電極）に接続導体８が接続されて、筐体６の内外に導通する電気導体を形成している。
【００１９】
接続導体８は突起台６ａの表面にも形成されており、筐体６の作製の際にタングステン等の導電体を印刷することにより形成できる。また、筐体６の上下部段差部６ｂ，６ｃが形成されており、この段差部６ｂ，６ｃに蓋体９が嵌め込まれて接着材等により筐体６内を気密に封止している。さらに、突起台６ａの上下面には、２個の弾性表面波素子５ａ，５ｂをその主面を互いに対向させた状態で、各励振電極２が接続導体８に接続するように配設されている。これにより、複数の弾性表面波素子の振動空間を１つのキャビティ内で確保することができる。
【００２０】
ここで、突起台６ａは筐体６内の壁面４面の全面にわたって形成してもよい。これにより、複数の弾性表面波素子を収容した場合、壁面４面に内部導体を形成することで、弾性表面波素子との接続を簡便かつ確実に行わせることができる。
【００２１】
また、筐体６内の四隅には突起台を形成せずに、この四隅に接地電極を形成し、突起台を壁面の各面に棚状に設けるようにしてもよい。これにより、弾性表面波素子の入力信号と出力信号を電気的にさらに分離することができ、よりいっそう信号アイソレーションの良好な弾性表面波装置を提供することが可能となる。
【００２２】
かくして、本発明の弾性表面波装置によれば、複数の弾性表面波素子の振動空間を確保しつつ、外形の占有面積の大きさがシングルフィルタの弾性表面波装置と同等で、かつ複数の弾性表面波素子を実装することができる。
【００２３】
次に、本発明に係る弾性表面波装置の他の実施形態について図２に基づき説明する。弾性表面波装置Ｓ２では、弾性表面波素子５ａ，５ｂを個片化する前に、接着材２４によって蓋体１０となる基板に接着し、その後ダイシングを行い、上述した弾性表面波装置Ｓ１と同様にして段差６ｂ、６ｃを具備した筒状の筐体６に実装し、筐体６における開口部の封止を行っている。なお、他の構成は弾性表面波Ｓ１と同一としている。
【００２４】
このように、弾性表面波装置Ｓ２の形態を採用することで、封止工程を簡便にすることができ、また弾性表面波装置Ｓ１の形態よりさらに低背化をはかることができる。
【００２５】
なお、本実施形態では２個の弾性表面波素子を実装した例を示したが、突起台を複数段設けて、その突起台に他の弾性表面波素子や電子回路を配設するようにしてもよい。
【００２６】
また、１個の弾性表面波素子に複数個の弾性表面波フィルタを作製することにより、１個の弾性表面波装置で３種類以上のマルチバンドに対応することができる。また、実装する素子を弾性表面波素子のみに限らず、弾性表面波素子に加えて例えばスイッチ素子等を配設して、これらスイッチ素子等により、高機能を有する弾性表面波装置とすることが可能である。
【００２７】
ここで、段差を具備した筒型の筐体の段差部分によるキャビティ高さは、弾性表面波素子上を伝搬する弾性表面波を抑圧しない十分な高さが必要であり、圧電基板上を伝搬する１波長以上の高さが好ましい。
【００２８】
また、弾性表面波装置用の圧電基板としては、３６°±３°ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム単結晶、４２°±３°ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム単結晶、６４°±３°ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム単結晶、４１°±３°ＹカットＸ伝搬リチウム単結晶、４５°±３°ＸカットＺ伝搬四ホウ酸リチウム単結晶は、電気機械結合係数が大きくかつ周波数温度係数が小さいため好ましい。
【００２９】
また、圧電基板の厚みは０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度が良く、０．１ｍｍ未満では圧電基板がもろくなり、０．５ｍｍ超では材料コストと部品寸法が大きくなり、好ましくない。
【００３０】
また、櫛歯状電極の形成材料に、アルミニウム、アルミニウム・銅合金、アルミニウム・チタン合金、アルミニウム・珪素合金、金、銀、銀・パラジウム合金が主に適用でき、また、入出力電極材は主材にアルミニウム、アルミニウム・銅合金、アルミニウム・チタン合金、アルミニウム・珪素合金、金、銀、銀・パラジウム合金が主に適用でき、また、電極の密着度向上や電気抵抗の削減のため下地材が必要な場合には、クロム、チタン、銅が主に適用でき、蒸着法、スパッタ法、またはＣＶＤ法などの薄膜形成法により形成する。電極厚みは０．１μｍ〜０．５μｍ程度とすることが弾性表面波装置としての電気特性を得るうえで好適である。
【００３１】
また、本発明に係る弾性表面波装置の電極および圧電基板上の弾性表面波伝搬部にＳｉ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＤＬＣ（Diamond Like Carbon）等の絶縁性材料を保護膜として形成して、導電性異物による通電防止や耐電力向上を行っても構わない。
【００３２】
また、弾性表面波素子の入出力および接地端子と筐体の導体とを電気接続させるバンプ材には、ＡｕバンプやＡｕ−Ｓｎはんだバンプ、導電性樹脂の熱硬化性樹脂（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、又は低融点ガラス等に金属フィラーが任意の割合で混入されたものを用いても構わない。
【００３３】
接着材２４の材料については、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスやガラスセラミックスなどから成るガラス質体が好ましく、また、蓋体９，１０については、例えば非単結晶のアルミナ、窒化アルミニウムやガラスセラミックス、または樹脂、ガラス等が好ましい。
【００３４】
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、ＳＡＷフィルタだけでなく、ＳＡＷデュプレクサにも本発明は適用でき、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更は何ら差し支えない。
【００３５】
【実施例】
次に、本発明の弾性表面波装置の具体的な実施例について、図１に示す弾性表面波装置Ｓ１に基づいて説明する。
【００３６】
圧電基板１に櫛歯状電極２と配線電極３を形成した。すなわち、圧電基板には厚さ２００μｍの３６°ＹカットＸ伝搬のタンタル酸リチウム単結晶基板を用い、櫛歯状電極及び配線電極の第１層目の電極にはアルミニウム合金（銅含有率１重量％）を用いた。電極厚さは２００ｎｍとした。
【００３７】
次に、クリーム半田を１０μｍの厚さで、弾性表面波素子の接続電極の上部にスクリーン印刷した後、リフローを２５０℃で行い半田バンプ４を形成した。
【００３８】
次に、圧電基板をダイシングにより弾性表面波素子個別に分離し弾性表面波素子を作製した。弾性表面波素子１個の寸法は１．５ｍｍ×１．５ｍｍとした。
【００３９】
次に、上下に段差６ｂ、６ｃを具備した筒状の筐体６の蓋体９を固着させる段差部分高さを１５０μｍ、弾性表面波素子５ａ、５ｂを載置させる突起台６ａの厚みを３００μｍ、２つの弾性表面波素子５ａ、５ｂの圧電基板どうしの対向間距離を１００μｍとした。また、筐体６中に弾性表面波素子５ａ、５ｂをチップマウンターにより実装し、バンプ４と接続導体８とを熱圧着させ、半田バンプを溶融接合させ、筐体との電気接続を行った。
【００４０】
最後に、１００μｍ厚みの蓋体９で弾性表面波素子５と筐体６を樹脂封止した。
【００４１】
製造した弾性表面波装置は、筐体中の段差部により弾性表面波素子の振動空間が確保されているとともに、小型筐体に複数の弾性表面波素子の実装が実現でき、サイズ幅３ｍｍ，奥行き３ｍｍ，高さ１．０ｍｍの超小型弾性表面波装置ができた。
【００４２】
【発明の効果】
以上、詳細に述べたように、本発明の弾性表面波装置によれば、弾性表面波の振動空間を確保し弾性表面波素子として良好に機能させつつ、外形の占有面積の大きさが弾性表面波素子１つのみを備えた弾性表面波装置と同等で、しかも複数の弾性表面波素子を備えていても低背化を実現した優れた弾性表面波装置を提供することができる。
【００４３】
さらに、本構造を採用することにより、弾性表面波素子の機能と増幅器やスイッチ素子等の機能を併せ持った機能性に非常に優れた電子複合部品をも提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる弾性表面波装置の一実施形態を説明する図であり、（ａ）は（ｃ）のＡ−Ａ’線断面図、（ｂ）は（ｃ）のＢ−Ｂ’線断面図、（ｃ）は弾性表面波装置の下面図である。
【図２】本発明に係わる弾性表面波装置の実施例を示す断面図である。
【図３】従来の弾性表面波装置を示す断面図である。
【図４】従来の他の弾性表面波装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１    ：  圧電基板
２    ：  圧電基板表面に形成された櫛歯状電極
３    ：  圧電基板表面に形成された配線電極
４    ：  バンプ
５    ：  弾性表面波素子
５ａ：上側弾性表面波素子
５ｂ：下側弾性表面波素子
６    ：  筐体
６ａ：突起台
７ａ  ：  接地電極
７ｂ  ：  接地電極
７ｃ  ：  上側弾性表面波素子の信号入力電極
７ｄ  ：  下側弾性表面波素子の信号入力電極
７ｅ  ：  上側弾性表面波素子の信号出力電極
７ｆ  ：  下側弾性表面波素子の信号出力電極
８    ：  内部配線
９    ：  蓋体
１０  ：  蓋体
２４  ：  接着材
Ｓ１，Ｓ２：弾性表面波装置
【図１】
0004467154.tif 000002
【図２】
0004467154.tif 000003
【図３】
0004467154.tif 000004
【図４】
0004467154.tif 000005