JP2000022488A

JP2000022488A - 弾性表面波ムーブメント

Info

Publication number: JP2000022488A
Application number: JP10191618A
Authority: JP
Inventors: Takaya Watanabe; 隆彌渡邊
Original assignee: WTI KK
Current assignee: WTI KK
Priority date: 1998-07-07
Filing date: 1998-07-07
Publication date: 2000-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】弾性表面波ムーブメント単体での性能向上
と、コストダウン要請を同時に解決する。【解決手段】圧電基板１１０上に対向して形成された
交差指状電極１１２，１１３と該交差指状電極に電気的
に接続されてなる引出電極部１１５，１１６，１１７，
１１８とから構成されるトランスバーサル型弾性表面波
テバイスにおいて、対向して形成された交差指状電極部
との間に５ミクロン以上の空隙２０２を設け厚さ３００
ミクロン以下の金属または絶縁材料からなる単体または
複合膜２０３で弾性表面波振動領域を囲う密閉構造と
し、かつ引出電極部には厚膜処理が施されて成る。【効果】従来の固定観念であった複合部品（弾性表面波
チップ＋セラミック面実装チップキャリア〕として捉え
た組立設備投資が不要となり、かつ製品価格の材料費の
大部分を占めるセラミック面実装チップキャリアが削減
できることから、その工業的価値は極めて高い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は弾性表面波ムーブメント、
更に詳細にはすべての弾性表面波フィルタや弾性表面波
振動子に適用可能であるが、特に小型化、高機能化が要
求される移動体通信分野での携帯電話機器や光通信分野
における光中継器の各種通信機器中に使用されるモジュ
ール部品の心臓部としての弾性表面波デバイスの超小型
化・高機能化を目的とした表面実装型弾性表面波フィル
タの構造に関するもので、弾性表面波チップ自体を単体
デバイスとするパッケージレス弾性表面波フィルタやパ
ッケージレス弾性表面波振動子を提供するものである。

【０００２】

【従来技術】携帯電話機器等の超小型化・高機能化が要
求される分野において弾性表面波フィルタは、必須のエ
レクトロメカニカル機能部品としての地位を確立してい
る。弾性表面波フィルタの製造方法は、ＬＳＩと同じフ
ォトリソグラフィ技術で製作された弾性表面波チップを
シールリング付のセラミック面実装チップキヤリア内に
収納し、弾性表面波チップ＋セラミックパッケージから
なる複合部品として各種通信機器に実装されている。具
体的には、弾性表面波チップをセラミック面実装チップ
キャリア内にダイボンディング後、弾性表面波チップ上
に形成された引出電極パッド部とチップキャリア内に形
成されたボンディングパッド部をワイヤーボンディング
する方法、また一部で実装状態の信頼性の確認の問題は
あるが、弾性表面波チップ上に形成された引出電極パッ
ド部にバンプを形成しフリチップボンディングする方法
がある。その後で弾性表面波フィルタの高信頼性を保持
するため、シールリングに金属キャップを載せシーム溶
接等で気密封止し高信頼性を実現している。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】急速な移動体通信機
器の小型化、軽量化、高機能化、低コスト化の要請に対
して従来の技術で実現する弾性表面波フィルタでは対応
が困難な状況下になってきた。これまで開発の主眼は、
弾性表面波単体の性能向上と高機能化であった。低コス
ト化の要求に対しては、弾性表面波チップの小型化が各
社開発の主眼であった。開発した弾性表面波チップに合
うようにチップキャリアを選択しユーザ要請に答えてき
た。これと平行して生産技術面では、アセンブリや検査
コスト削減の方策として、自動化設備の導入が積極的に
検討されて実行されてきた。しかしながら、従来の技術
の踏襲では、開発技術的にも生産技術的に限界にきてい
る。弾性表面波デバイスをこれまでの弾性表面波チップ
＋セラミック面実装チップキャリアからなる複合部品と
して総合的に捉えれば技術的なメリットもあるが、コス
ト面でのデメリットが大きくなりつつある。そこで一部
メーカで、挑戦的試みとして、弾性表面波チップ上に形
成された引出電極パッド部にバンプを形成したものを直
接機器ボードにフリチップボンディングし、上から樹脂
でポッティングする方法をとるメーカもあるが、完全に
水分を透過しない樹脂が無いことから、残念ながら圧電
基板上に形成された弾性表面波励振用アルミニューム薄
膜が外部の厳しい使用環境には耐えられないため、信頼
性は乏しい。そこで、弾性表面波単体での性能向上と、
コストダウン要請を同時に解決する手段を考えた。

【０００４】

【問題を解決するための手段】弾性表面波フィルタは７
０ＭＨｚ〜１ＧＨｚでの使用周波数領域で交差指状電極
（ＩＤＴ）を囲む弾性表面波領域（空隙を設ける面積）
は、０．００４平方ｍｍ〜３平方ｍｍと極めて微小面積
である。金属または絶縁材料で構成された単体または複
合膜の厚みは、ダイヤモンド薄膜やβ−Ｃ₃Ｎ₄窒化物は
膜自体の強度が極めて強いことから膜の厚みは数ミクロ
ンから数十ミクロンで機械的強度は十分である。従来の
問題を解決するための手段として、本発明では下記の構
成を採用している。

【０００５】１．圧電基板上に対向して形成されてなる
交差指状電極と該交差指状電極に電気的に接続されてな
る引出電極とから構成されたトランスバーサル型弾性表
面波デバイスにおいて、弾性表面波振動領域を保持する
ように対向する交差指電極部を５ミクロン以上の空隙を
形成できるようにフォトレジスト等の有機溶剤で覆い、
その上から金属または絶縁材料で構成される膜で弾性表
面波チップ全体を覆い、その後弾性表面波振動領域を保
持するように形成した膜の一部に穴をあけフォトレジス
ト等の有機溶剤を除去し、再び膜の一部にあけた穴を金
属または絶縁材料の膜で穴を塞ぎ、完全に交差指状電極
部を外界雰囲気から遮断して高信頼性を保てるような密
閉構造を形成し、弾性表面波振動領域に形成された膜の
膜厚が３００ミクロン以下とし、かつ引出電極にはメッ
キ等の厚膜処理が施されて成る弾性表面波ムーブメント
を提供すること。

【０００６】２．圧電基板上に形成されてなる交差指状
電極と反射電極と該交差指状電極に電気的に接続されて
なる引出電極とから構成された共振器型弾性表面波デバ
イスにおいて、弾性表面波振動領域を保持するように交
差指電極部と反射電極を５ミクロン以上の空隙を形成で
きるようにフォトレジスト箏の有機溶剤で覆い、その上
から金属または絶縁材料で構成される膜で弾性表面波チ
ップ全体を覆い、その後弾性表面波振動領域を保持する
ように形成した膜の一部に穴をあけフォトレジスト等の
有機溶剤を除去し、再び膜の一部にあけた穴を金属また
は絶縁材料の膜で穴を塞ぎ、完全に交差指状電極部と反
射電極を外界雰囲気から遮断して高信頼性を保てるよう
な密閉構造を形成し、弾性表面波振動領域に形成された
膜の膜厚が３００ミクロン以下とし、かつ引出電極には
メッキ等の厚膜処理が施されて成る弾性表面波ムーブメ
ントを提供すること。

【０００７】３．請求項１から２に記載されてなる弾性
表面波ムーブメントの表面の引出電極に施された厚膜処
理部に相当する裏面が鏡面状態になっていることを特徴
とする弾性表面波ムーブメントを提供すること。

【０００８】４．請求項１から２に記載されてなる弾性
表面波ムーブメントは各コーナを面取り加工したことを
特徴とする弾性表面波ムーブメントを提供すること。

【０００９】５．請求項１から２に記載されてなる弾性
表面波ムーブメントは厚膜処理が施された引出電極部を
除いた表面を導電性物質で覆われたことを特徴とする弾
性表面波ムーブメントを提供すること。

【００１０】

【実施例】次に本発明の実施例を図面を参照にして説明
する。

【００１１】図１は弾性表面波ムーブメントの基本構造
の平面図である。この図より明らかなように圧電基板
（例えば水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウ
ム、四方酸リチウム、ランガサイト、Ｂｉ₁₂ＧａＯ₂₀、
圧電セラミックス、表面にダイヤモンド薄膜が形成され
た圧電材料、有機圧電材料、表面に圧電薄膜が形成され
た非圧電材料）１１０にトランスバーサル型弾性表面波
フィルタの交差指状電極１１１、１１２が形成されてお
り、対向する前記交差指状電極１１１と１１２間にはギ
ャップ１１３が設けられている。前記交差指状電極１１
１及び１１２にはリード電極１１９，１２０，１２１，
１２２が設けられており、これらのリード電極１１９，
１２０，１２１，１２２はそれぞれボンディングパッド
部１１５、１１６、１１７、１１８とパターン接続され
ている。なお前記ボンディングパッド部１１５、１１
６、１１７、１１８にはそれぞれパッド１２２，１２
３，１２５，１２６が設けられている。

【００１２】本発明において、このような前記交差指状
電極１１１，１１２及びギャップ１１３が形成する弾性
表面波振動領域１１４と前記交差指状電極１１１、１１
２からリード電極１１９、１２０、１２１、１２２とパ
ターン接続されたボンディングパッド部（引出電極）１
１５、１１６、１１７、１１８をフォトレジスト等の有
機溶剤で覆う。

【００１３】フォトレジストの厚みは５〜１０ミクロン
に選ぶ。５ミクロン以下では、弾性表面波振動領域１１
４上に形成した金属または絶縁膜の膜が外的なストレス
で交差指状電極１１１、１１２と機械的に接触すること
から５ミクロン以上に選ぶ必要がある。

【００１４】本発明を、四方酸リチウムを使った７０Ｍ
ＨｚディジタルＩＦフィルタに適用してみた。開口長８
λ（約０．４ｍｍ）、長さ５．７ｍｍの弾性表面波振動
領域に耐熱性ＡＺ系フォトレジストを５ミクロン塗布
し、弾性表面波チップ全面にＳｉＯ₂を２ミクロンの厚
みにスパッタリングする。弾性表面波振動領域１１４の
一部に耐熱性ＡＺ系フォトレジスト除去用の窓をフォト
リソグラフィ（ウエットエッチング）で形成し、アセト
ン溶液中でレジスト除去を行い、プラズマアシングで残
留有機溶剤を完全に除去する。その後、再び、弾性表面
波チップ全面にチタン薄膜を２ミクロンスパッタリング
し、フォトレジスト除去用の窓をチタン薄膜で塞ぐ。弾
性表面波振動領域１１４の機械的膜強度を強化するた
め、弾性表面波振動領域１１４以外をマスキングし、弾
性表面波振動領域１１４部分に下地Ｎｉメッキの硬質Ｃ
ｒを５０〜６０ミクロンメッキする。なお、本実験では
弾性表面波振動領域１１４でのトータル膜厚が５０ミク
ロン以上であれば、機械的強度は十分であった。弾性表
面波振動領域１１４以外に施されたマスキングを除去
し、パッド１２３、１２４、１２５、１２６に窓をあ
け、ハンダメッキをおこない弾性表面波ムーブメントを
実現する。

【００１５】図２は、本発明の弾性表面波ムーブメント
を機器ボード２０８に実装した時の側面の断面図で圧電
基板２００上に形成された交差指状電極２０１を空隙２
０２を設けて、複合膜２０３で囲って弾性表面波振動領
域を確保し、引出電極２０４、２０５上のパッド部２０
６、２０７にハンダメッキ処理し、パッド部２０６、２
０７をハンダ付けで機器ボード２０８に実装されてい
る。

【００１６】なお、本発明の図２の弾性表面波ムーブメ
ント裏面２０９のパッド部２０６、２０７に相当する部
分を鏡面状態にすることで、上面から、直接ハンダ付け
の実装状態が検査でき信頼性の点から非常に好都合とな
る。

【００１７】さらに、本発明の弾性表面波ムーブメント
は、各コーナをバレル研磨等の面取り加工することで、
欠けの無い弾性表面波チップ部品を提供できる。また、
強誘電体材料であるタンタル酸リチウムやニオブ酸リチ
ウムでは、強い集電効果の為に、交差指状電極が静電破
壊を起したり、常誘電体である水晶でもサブミクロン電
極では、交差指状電極の静電破壊が懸念されるため、弾
性表面波ムーブメントのハンダメッキ処理を施されたパ
ッド部を除いて、チップ全体を導電性膜で覆うことによ
り、交差指状電極の静電破壊を未然に防ぐ事ができる。
なお、弾性表面波振動領域の形成膜としてダイヤモンド
薄膜やβ−Ｃ₃Ｎ₄も適用可能である。本発明は、弾性表
面波フィルタについて説明したが、弾性表面波振動子に
ついても適用できることは言及するまでもない。

【００１８】以上のとおり、本発明の弾性表面波ムーブ
メントは、圧電基板、表面にダイヤモンド薄膜が形成さ
れた圧電基板、表面に圧電薄膜が形成された非圧電基板
に対して作製することができる。

【００１９】このように、本発明は、すべての弾性表面
波フィルタや弾性表面波振動子に適用可能であるが、特
に超小型化、高機能化が要請される各種通信分野でのモ
ジュール部品の心臓部としての弾性表面波デバイスの超
小型化・高機能化を目的として弾性表面波チップ自体を
単体デバイスとするパッケージレス弾性表面波フィルタ
やパッケージレス弾性表面波振動子を提供するものであ
る。本発明の弾性表面波ムーブメントの弾性表面波振動
領域に形成されるトータル膜厚は、使用される周波数領
域での高信頼性の確保と組合せ材料を考え、実用的な値
として３００ミクロン以下とした。

【００２０】本発明の弾性表面波ムーブメントは、基板
として透光性材料を使用した場合は、弾性表面波ムーブ
メントの裏面を鏡面状態にすることで、上面から、弾性
表面波ムーブメントを機器ボードに直接ハンダ付した時
の実装状態を検査でき、信頼性の点から極めて有利であ
る。

【００２１】さらに、本発明の弾性表面波ムーブメント
は、各コーナをバレル研磨等の面取り加工することで、
欠けの無い弾性表面波チップ部品を擬供できる。また、
強誘電体材料であるタンタル酸リチウムやニオブ酸リチ
ウムを使った弾性表面波ムーブメントでは、ハンダメッ
キを施されたパッド部を除いたチップ全体を導電性膜で
覆うことにより、静電対策を施した弾性表面波デバイス
として提供できる。

【００２２】

【発明の効果】本発明の弾性表面波ムーブメントでは、
従来の固定観念であった複合部品（弾性表面波チップ＋
セラミック面実装チップキャリア〕として捉えた組立設
備投資が不要となり、かつ製品価格の材料費の大部分を
占めるセラミック面実装チップキャリアが削減できるこ
とから、その工業的価値は極めて高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】弾性表面波ムーブメントの構造の平面図。

【図２】弾性表面波ムーブメントの実装時の側面からの
断面図。

【符号の説明】

１１０圧電基板１１１，１１２交差指状電極１１３交差指状電極間ギャップ１１４弾性表面波振動領域１１５，１１６，１１７，１１８引出電極１１９，１２０，１２１，１２２リード電極１２３，１２４，１２５，１２６，２０６，２０７
パッド２００圧電基板２０１交差指状電極２０２空隙２０３複合膜２０４，２０５引出電極２０６，２０７パッド部２０８機器ボード２０９弾性表面波ムーブメント裏面

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年７月１７日（１９９８．７．１
７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】２．圧電基板上に形成されてなる交差指状
電極と反射電極と該交差指状電極に電気的に接続されて
なる引出電極とから構成された共振器型弾性表面波デバ
イスにおいて、弾性表面波振動領域を保持するように交
差指電極部と反射電極を５ミクロン以上の空隙を形成で
きるようにフォトレジスト等の有機溶剤で覆い、その上
から金属または絶縁材料で構成される膜で弾性表面波チ
ップ全体を覆い、その後弾性表面波振動領域を保持する
ように形成した膜の一部に穴をあけフォトレジスト等の
有機溶剤を除去し、再び膜の一部にあけた穴を金属また
は絶縁材料の膜で穴を塞ぎ、完全に交差指状電極部と反
射電極を外界雰囲気から遮断して高信頼性を保てるよう
な密閉構造を形成し、弾性表面波振動領域に形成された
膜の膜厚が３００ミクロン以下とし、かつ引出電極には
メッキ等の厚膜処理が施されて成る弾性表面波ムーブメ
ントを提供すること。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】図１は弾性表面波ムーブメントの基本構造
の平面図である。この図より明らかなように圧電基板
（例えば水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウ
ム、四方酸リチウム、ランガサイト、Ｂｉ₁₂ ＧｅＯ₂₀、
圧電セラミックス、表面にダイヤモンド薄膜が形成され
た圧電材料、有機圧電材料、表面に圧電薄膜が形成され
た非圧電材料）１１０にトランスバーサル型弾性表面波
フィルタの交差指状電極１１１、１１２が形成されてお
り、対向する前記交差指状電極１１１と１１２間にはギ
ャップ１１３が設けられている。前記交差指状電極１１
１及び１１２にはリード電極１１９，１２０，１２１，
１２２が設けられており、これらのリード電極１１９，
１２０，１２１，１２２はそれぞれボンディングパッド
部１１５、１１６、１１７、１１８とパターン接続され
ている。なお前記ボンディングパッド部１１５、１１
６、１１７、１１８にはそれぞれパッド１２３，１２
４，１２５，１２６が設けられている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】さらに、本発明の弾性表面波ムーブメント
は、各コーナをバレル研磨等の面取り加工することで、
欠けの無い弾性表面波チップ部品を提供できる。また、
強誘電体材料であるタンタル酸リチウムやニオブ酸リチ
ウムを使った弾性表面波ムーブメントでは、ハンダメッ
キを施されたパッド部を除いたチップ全体を導電性膜で
覆うことにより、静電対策を施した弾性表面波デバイス
として提供できる。

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０３Ｈ 9/17 Ｈ０３Ｈ 9/17 Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電基板上に対向して形成された交差指
状電極と該交差指状電極に電気的に接続されてなる引出
電極部とから構成されるトランスバーサル型弾性表面波
テバイスにおいて、対向して形成された交差指状電極部
との間に５ミクロン以上の空隙を設け厚さ３００ミクロ
ン以下の金属または絶縁材料からなる単体または複合膜
で弾性表面波振動領域を囲う密閉構造とし、かつ引出電
極部には厚膜処理が施されて成る弾性表面波ムーブメン
ト。
【請求項２】圧電基板上に形成された交差指状電極と
反射電極と該交差指状電極に電気的に接続されてなる引
出電極部とから構成される共振器型弾性表面波デバイス
において、交差指電極部と反射電極部との間に５ミクロ
ン以上の空隙を設けた厚さ３００ミクロン以下の金属ま
たは絶縁材料からなる単体または複合膜で弾性表面波振
動領域を囲う密閉構造とし、かつ引出電極部には厚膜処
理が施されて成る弾性表面波ムーブメント。
【請求項３】前記圧電基板が表面に圧電薄膜が形成さ
れてなる非圧電基板を使用したことを特徴とする請求項
１または２に記載の弾性表面波ムーブメント。
【請求項４】前記圧電基板が表面にダイヤモンド薄膜
が形成されてなる圧電基板を使用したことを特徴とする
請求項１または２に記載の弾性表面波ムーブメント。
【請求項５】前記弾性表面波ムーブメントを構成する
基板材料が透光性材料では、弾性表面波ムーブメントの
表面の引出電極に施された厚膜処理部に相当する裏面が
鏡面状態になっていることを特徴とする請求項１から４
のいずれかに記載の弾性表面波ムーブメント。
【請求項６】前記弾性表面波ムーブメントは各コーナ
を面取り加工したことを特徴とする請求項１から５のい
ずれかに記載の弾性表面波ムーブメント。
【請求項７】前記弾性表面波ムーブメントは厚膜処理
が施された引出電極部を除いた表面を導電性物質で覆っ
たことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の
弾性表面波ムーブメント。