(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線が形成された基台上に、ＬｉＴａＯ３単結晶から成る圧電基板の一主面に前記配線に接続される励振電極を形成した弾性表面波素子を、前記圧電基板の一主面を下面にして配設して成る弾性表面波装置であって、前記励振電極を取り囲む絶縁性の第１環状封止材と、該第１環状封止材を取り囲み且つ前記励振電極に前記基台上の配線を接続するための半田から成る接続部材と同一材料から成る第２環状封止材とを、前記圧電基板と前記基台との間に介在させており、前記圧電基板は、前記接続部材が載置される位置に前記圧電基板側からＡｌ−Ｃｕ層、Ｃｒ層、Ｎｉ層及びＡｕ層が順に積層されて成る電極パッドが形成されており、前記第２環状封止材が載置される位置に前記圧電基板側からＣｒ層、Ｎｉ層及びＡｕ層が順に積層されて成る電極パッドが形成されており、前記接続部材は外周部が前記第１環状封止材でもって取り囲まれていることを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項２】
前記第２環状封止材の外周面及び前記圧電基板の側面及び他主面を絶縁性樹脂で覆った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】
前記第１環状封止材を感光性フィルムで構成し、写真製版で形成するようにした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、例えば自動車電話及び携帯電話等の移動体無線機器に内蔵される共振器、及び周波数帯域フィルタに使用される弾性表面波装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の代表的な弾性表面波（Surface Acoustic Wave ：ＳＡＷ）装置Ｊ１，Ｊ２の概略断面図を図４，５に示す。
【０００３】
図４おいて、２１は圧電基板、２２は入出力電極のパッド、２３はパッケージに形成された、外部の駆動回路，共振回路，接地回路等に接続される電極パターンのパッド、２４は弾性表面波素子Ｈ１を構成する圧電基板２１上に形成された櫛歯状電極のＩＤＴ（Inter Digital Transducer）電極、２９はパッド２２，２３を接続するワイヤであって、これら部材により弾性表面波素子が構成されている。また、２５〜２７はセラミック，樹脂等の絶縁性材料からなるパッケージ部材、２８はセラミック，金属（コバール）等からなる蓋体である。これら部材によりパッケージが構成され、このパッケージ内に弾性表面波素子Ｈ１が収容されている。
【０００４】
弾性表面波装置Ｊ１は、パッケージ部材２５〜２７で囲まれた領域に圧電基板２１を接着剤により載置固定し、パッド２２，２３をＡｌ，Ａｕ等のワイヤ２９により電気的に接続し、さらに蓋体２８をシーム溶接、はんだ，接着剤等によりパッケージ部材２７の上から接着して気密性を保持していた。
【０００５】
また図５において、３１は圧電基板、３２は入出力電極のパッド、３３はパッド３２と後記するパッド３４を電気的に接続するバンプ等の接続体、パッド３４は基体３６の表面に形成され外部の駆動回路，共振回路，接地回路等に接続される電極パターンから成り、３５は弾性表面波素子Ｈ２を構成する圧電基板３１上に形成されたＩＤＴ電極である。このような構成において、蓋体３８をシーム溶接、はんだ，接着剤等を介してパッケージ部材３７の上から密着させ気密性を保持していた。
【０００６】
弾性表面波装置Ｊ２は、パッケージ部材３６〜３８で構成されたキャビティ内に、ＩＤＴ電極３５が設けられた機能面が、パッケージ部材である基体３６の上面に対面させフェースダウンで載置させたフリップチップ方式を利用したものである。
【０００７】
ここで、図５における接続体３３は、Ａｕ，Ａｌ等の金属製のワイヤをボールボンディング法によりバンプとなるように形成するか、Ａｕ，はんだ等からなるバンプを蒸着法，印刷法，転写法，無電解メッキ法または電解メッキ法等により、パッド３２上に形成して得られる。そして、接続体３３を設けた圧電基板３１を、接続体３３とパッド３４との間で位置合わせし、導電性接着剤の塗布やはんだのリフロー溶融法により接続し、パッケージ部材である基体３６上に固定している。
【０００８】
また、他の従来例を図６に示す。図６において、４１は圧電基板、４２は入出力電極のパッド、４３はパッド４２とパッド４４を電気的に接続するバンプ等の接続体、４４は基体４７の表面に形成され外部の駆動回路，共振回路，接地回路等に接続される電極パターンのパッド、４５は弾性表面波素子用の圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極、４６は弾性表面波素子全体にモールドされた絶縁性樹脂からなる保護部材である。そして、この保護部材４６が振動空間に入り込まないように環状部材４８を配設した弾性表面波装置が提案されている（例えば、特開平５−９０８８２号公報を参照）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示す弾性表面波装置Ｊ１では、ワイヤ２９を使用しているため、ワイヤ２９が存在する横方向と高さ方向の距離だけ弾性表面波装置全体の体積が大きくなり、小型軽量化，薄型化に不利である。また、ワイヤボンディング装置によりワイヤを１本ずつ接続しているので、製造工程が煩雑となる。さらに、ワイヤ２９の存在により、不要なインダクタンス成分を付加することになり、弾性表面波装置の周波数特性が変化し、設計上それを考慮しなければならない。
【００１０】
また、図５に示す弾性表面波装置Ｊ２では、弾性表面波素子とパッケージ側壁からある程度の空間が必要であり、横方向のサイズが大きくなる。さらに縦方向のサイズも弾性表面波素子Ｈ２と蓋体３８の空間が必要となり、弾性表面波装置の薄型化において不利な構造となる。また、金属製蓋体による気密封止は、製造コストが高くなる。
【００１１】
また、弾性表面波装置Ｊ３では、絶縁性樹脂４６が振動空間に入り込まないように、ＳＡＷ伝搬路を囲むように機能面に環状部材４８を設けたとしても、絶縁性樹脂４６の入り込みを完全に阻止するには不十分であった。また、このような環状部材４８のみを設けた場合には、環状部材４８がエポキシ樹脂等の塗布により形成されるため、弾性表面波素子の耐湿性が不十分であり、長期信頼性に問題があった。
【００１２】
そこで、本発明は上記従来の諸問題に鑑みて完成されたものであり、簡便な構成でＳＡＷによる振動空間への絶縁性樹脂の入り込みを完全に阻止でき、弾性表面波装置の特性劣化がなく、また極めて薄型で、小型軽量化が可能で、さらには低コストで製造可能な弾性表面波装置を提供することを目的とする。
【００１３】
本発明の弾性表面波装置は、配線が形成された基台上に、ＬｉＴａＯ３単結晶から成る圧電基板の一主面に前記配線に接続される励振電極を形成した弾性表面波素子を、前記圧電基板の一主面を下面にして配設して成る弾性表面波装置であって、前記励振電極を取り囲む絶縁性の第１環状封止材と、該第１環状封止材を取り囲み且つ前記励振電極に前記基台上の配線を接続するための半田から成る接続部材と同一材料から成る第２環状封止材とを、前記圧電基板と前記基台との間に介在させており、前記圧電基板は、前記接続部材が載置される位置に前記圧電基板側からＡｌ−Ｃｕ層、Ｃｒ層、Ｎｉ層及びＡｕ層が順に積層されて成る電極パッドが形成されており、前記第２環状封止材が載置される位置に前記圧電基板側からＣｒ層、Ｎｉ層及びＡｕ層が順に積層されて成る電極パッドが形成されており、前記接続部材は外周部が前記第１環状封止材でもって取り囲まれていることを特徴とする。
【００１４】
また特に、前記第２環状封止材の外周面及び前記圧電基板の側面及び他主面を絶縁性樹脂で覆ったこととする。また、前記第１環状封止材を感光性フィルムで構成し、写真製版で形成するようにしたことを特徴とする。
【００１５】
【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図面に基づき詳細に説明する。図１は弾性表面波装置Ｓ１の一部省略断面図である。
【００１６】
図１において、１は圧電基板、２は後記する励振電極に接続される入出力電極パッド、３は接続部材、４は後記する電極リードパターン９のパッド（導電パターン）、５は励振電極であるＩＤＴ電極、６は感光性フィルムから成る第１環状封止材（接着材）、７はこの第１環状封止材６を取り囲むように形成された接続部材３と同一材料から成る第２環状封止材である。また、８はセラミックス，樹脂等からなる絶縁性基板、９は外部の駆動回路、共振回路、接地回路等に接続され絶縁性基板７に設けられた電極リードパターンである。また、１０はＩＤＴ電極５の振動空間である。１１は圧電基板に設けられた第２環状封止材７の接続パッド、１２は１１と当接位置に設けた絶縁性基板８上の接続パッドである。
【００１７】
弾性表面波素子は、圧電基板１と、この上に設けられ互いに噛み合うように形成された少なくとも一対の櫛歯状電極のＩＤＴ電極５等から構成されるが、ＩＤＴ電極５は、所望の特性を得るために、複数対の櫛歯状電極を、直列接続方式，並列接続方式で接続して構成してもよい。
【００１８】
このように、弾性表面波装置Ｓ１は、配線が形成された基台である絶縁性基板８上に、ＬｉＴａＯ３単結晶から成る圧電基板１の一主面に前記配線に接続されるＩＤＴ電極５を形成した弾性表面波素子を、圧電基板１の一主面を下面にして配設して成り、ＩＤＴ電極５を取り囲む絶縁性の第１環状封止材６と、この第１環状封止材６を取り囲み且つＩＤＴ電極５に絶縁性基板８上の配線を接続するための半田から成る接続部材３と同一材料から成る第２環状封止材７とを、圧電基板１と絶縁性基板８との間に介在させており、前記圧電基板１は、前記接続部材３が載置される位置に前記圧電基板１側からＡｌ−Ｃｕ層、Ｃｒ層、Ｎｉ層及びＡｕ層が順に積層されて成る電極パッドが形成されており、前記第２環状封止材７が載置される位置に前記圧電基板１側からＣｒ層、Ｎｉ層及びＡｕ層が順に積層されて成る電極パッドが形成されており、前記接続部材３は外周部が前記第１環状封止材でもって取り囲まれている。また、特に第１環状封止材６を感光性フィルムで構成し、写真製版で形成するようにしたことを特徴とする。
【００１９】
ここで、絶縁性基板８は、例えば一枚のセラミック基板、または、セラミック基板と１枚以上の枠状セラミック基板とを積層することによって作製し、絶縁性基板８に設けられる導体パターン４は、電解めっき法または無電解めっき法によって形成する。
【００２０】
また、ＩＤＴ電極５は蒸着法，スパッタリング法またはＣＶＤ法等の薄膜形成法により形成する。
【００２１】
また、弾性表面波素子を形成するウェハ上に、感光性フィルムを貼り付け、写真製版技術によって各機能部を取り囲む第１環状封止材６を形成する。また、接続部材３及び第２環状封止材７は、絶縁性基板８の導体パターン４上に、半田ペーストをスクリーン印刷等の印刷法により形成するかまたはディスペンサーで塗布することにより同時に形成される。
【００２２】
そして、圧電基板１のＩＤＴ電極５が設けられた主面（機能面）が絶縁性基板８の上面に対面するフェースダウン構成として、圧電基板１を絶縁性基板８上に載置固定する。
【００２３】
その後、第１環状封止材６がＩＤＴ電極５の形成された機能面に入り込まない構成とし、圧電基板１の固定とＩＤＴ電極５が存在する振動空間１０の気密を確実にするために、第１環状封止材６が圧電基板１の全外周を囲むような構造とする。
【００２４】
そして、圧電基板１を載置した絶縁性基板８を、リフロー炉にてリフロー溶融することにより、接続部材３を導体パターン４に電気的に導通させて接続し、さらに、同時に第２環状封止材７が第１環状封止材６を取り囲むように固着形成される。
【００２５】
次に、他の実施形態である図２について説明する。上記と同じ方法で第１環状封止材６、接続部材３、第２環状封止材７を含み圧電基板１の全外周部を囲む構造とした後、圧電基板１の裏面全体を覆うようにディスペンサー等でエポキシ樹脂を塗布し、少なくとも本体外周面に設けられた絶縁性樹脂１３を形成する。最後に、絶縁性樹脂を加熱硬化させて、弾性表面波装置Ｓ２を完成する。すなわち、弾性表面波装置Ｓ２においては、特に、第２環状封止材７の外周面及び圧電基板１の側面及び他主面（裏面）を絶縁性樹脂１３で覆った構成とする。
【００２６】
ここで、第２環状封止材７として半田を用いているが、第１環状封止材６によりフラックスや半田によるＩＤＴ電極５の腐食を極力防止できる。
【００２７】
特に、第１環状封止材６に使用するエポキシ樹脂はディスペンサーによる塗布、印刷法による塗布で必要以上に樹脂が広がらないように、添加剤としてチクソ性付与剤を添加したり、フィラーの量で粘度を高目に調整したものが好ましく、弾性表面波素子の電極腐食が起こらないように、不純物イオン濃度を極力低減したものが好ましい。
【００２８】
図１，図２において、振動空間１０内に低湿度の空気を封入し密閉するようにしてもよい。これにより、ＩＤＴ電極５の酸化等による劣化を抑制でき好ましい。また、空気のかわりに、窒素ガス，アルゴンガスなどの不活性ガス等を封入し密閉すれば、より好ましい効果が得られる。
【００２９】
本発明において、ＩＤＴ電極５はＡｌあるいはＡｌ合金（Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｔｉ系等）からなり、特にＡｌの場合は励振効率が高く、材料コストが低いため好ましい。また、ＩＤＴ電極５の形状は、互いに噛み合うように形成された櫛歯状であるが、複数の電極指を平行に配列した反射器のようなスリット型のものにも適用でき、それらを併用したタイプであってよい。
【００３０】
そして、ＩＤＴ電極５の対数は５０〜２００、ＩＤＴ電極５の電極指の幅は０．１〜１０．０μｍ、電極指の間隔は０．１〜１０．０μｍ、電極指の交差幅は１０〜８０μｍ、ＩＤＴ電極５の厚みは０．２〜０．４μｍとすることが、共振器あるいはフィルタとしの所期の特性を得るうえで好適である。また、ＩＤＴ電極５おけるＳＡＷの伝搬路の両端に、ＳＡＷを反射し効率よく共振させるための反射器を設けてもよい。
【００３１】
圧電基板１としては、３６°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ3単結晶は、電気機械結合係数が大きく且つ群遅延時間温度係数が小さい。また、圧電基板の厚みは０．３〜０．５mm程度がよく、０．３ｍｍ未満では圧電基板が脆くなり、０．５ｍｍ超では材料コストが大きくなる。
【００３２】
かくして、本発明は、ＩＤＴ電極５の振動空間１０への絶縁性樹脂の入り込みを完全に阻止できる。また、半田による弾性表面波素子の損傷が起きないので、特性劣化を極力防止できる。また、振動空間１０を均一な高さ，幅で正確に形成できるので薄型化や小型化が可能である。さらに、弾性表面波素子の外周部全体を半田で取り囲む構造なので、耐湿性を充分に確保することができ、長期信頼性を確保することができる。
【００３３】
なお、本発明は接続部材３の外周部を第１環状封止材６でもって取り囲んで、圧電基板１と絶縁性基板７とを接合している。
【００３４】
【実施例】
次に、図２に基づいて本発明の具体的な実施例について説明する。
【００３５】
図２に示すように、圧電基板１として３６°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ３結晶を用い、そのチップサイズは、１．１ｍｍ×１．５ｍｍとした。また、実装基板として１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ２５０μｍのアルミナ基板を用いた。また、アルミナ基板には合計１μｍ膜厚のＡｕ及びＮｉを無電解めっきにて形成した。
【００３６】
第１環状封止材６は、感光性フィルムを用いて線幅約１００μｍの環状封止材をフォトリソグラフィにより形成した。感光性フィルムを用いてフォトリソグラフィにて形成しているので、感光性フィルムを微細な形状に、寸法精度よく、しかも生産性よく製造が可能であった。
【００３７】
また、図３に示すように、圧電基板１の接続部材３が載置される位置に、スパッタ法により電極パッドをＡｌ−Ｃｕ１４、Ｃｒ１５、Ｎｉ１６、Ａｕ１７で形成した。また、圧電基板１の第２環状封止材が載置される位置に、スパッタ法によりＣｒ、Ｎｉ、Ａｕを形成した。各電極パッドの層別の厚さは、Ａｌ−Ｃｕ１４が１８００Å、Ｃｒ１５が５００Å、Ｎｉ１６が１００００Å、Ａｕ１７が２０００Åであった。Ｃｒ１５は、酸化物であるＬｉＴａＯ3単結晶との密着性を改善させるためのものであり、Ｎｉ１６は半田食われを防止するために設けている。電極パッドのパターンは、リフトオフ法により形成した。
【００３８】
絶縁性基板８には圧電基板１の電極パッドが当接する位置に、接続部材３及び第２環状封止材７となる半田ペーストを予めスクリーン印刷法により塗布した。塗布した半田ペーストの線幅は約１００μｍであった。
【００３９】
絶縁性基板８の導体パターンと圧電基板１の電極パッドを当接させフェースダウンで載置した。さらに、ＳＡＷチップの上部よりエポキシ樹脂をポッティングにより塗布した後、リフロー炉で２４０℃，５分間、加熱硬化させた。
【００４０】
最後に、絶縁性基板８の裏面より各チップ間の分離位置でダイシングすることにより、個々のチップを形成して２．５ｍｍ×２．０ｍｍのサイズの弾性表面波装置を完成した。なお、弾性表面波装置の高さは０．７ｍｍ程度であった。
【００４１】
以上の工程で、第１環状封止材６にて外周を取り囲んだ振動空間１０を充分に確保することができ、さらに接続部材３及び第２環状封止材７で耐湿性を充分確保した気密構造の弾性表面波装置を作製することができた。
【００４２】
このようにして、従来のワイヤボンディング工程が不要となり、ワイヤの横方向空間及びワイヤの高さ方向サイズを縮小でき、小型化・薄型化を図ることができた。さらに、接続部材及び第２環状封止材として半田を用いているので、チップの接合応力が集中せず、生産性よく且つ安価な製造プロセスで弾性表面波装置を作製することが可能となる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の弾性表面波装置によれば、第１環状封止材にて外周を取り囲んで励振電極の振動空間を充分に確保することができ、さらに、励振電極を接続部材及び第２環状封止材で取り囲む構造としているので、耐湿性を充分確保した気密構造の弾性表面波装置を作製することができる。ひいては、長期信頼性に優れ特性の劣化のない弾性表面波装置を提供できる。
【００４４】
また、弾性表面波素子の外表面を絶縁性樹脂で覆うようにしているため、信頼性の高い弾性表面波装置を、短時間且つ簡便な工程で生産性よく安価に提供することが可能である。
【００４５】
さらに、本発明によれば、十分な薄型化及び小型化を図ることが可能な優れた弾性表面波装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る弾性表面波装置の一実施形態を模式的に説明する断面図である。
【図２】本発明に係る弾性表面波装置の他の実施形態を模式的に説明する断面図である。
【図３】本発明に係る弾性表面波装置を模式的に説明する断面図である。
【図４】従来の弾性表面波装置の一例を模式的に説明する断面図である。
【図５】従来の弾性表面波装置の一例を模式的に説明する断面図である。
【図６】従来の弾性表面波装置の一例を模式的に説明する断面図である。
【符号の説明】
１：圧電基板
２：電極パッド
３：接続部材
４：導体パターン
５：ＩＤＴ電極（励振電極）
６：第１環状封止材
７：第２環状封止材
８：絶縁性基板（基台）
９：電極リードパターン
１０：振動空間
１１：接続パッド
１２：接続パッド
１３：絶縁性樹脂
１４、１５、１６、１７：パッド
Ｓ１、Ｓ２：弾性表面波装置
【図１】
0004012753.tif 000002
【図２】
0004012753.tif 000003
【図３】
0004012753.tif 000004
【図４】
0004012753.tif 000005
【図５】
0004012753.tif 000006
【図６】
0004012753.tif 000007