JP4084188B2 - 弾性表面波装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、小型の移動体通信機器に用いられる共振器、共振子型フィルタ及び発振器等の部品として用いられる弾性表面波装置に関し、特にその封止構造を改善した弾性表面波装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
共振器、共振子型フィルタ及び発振器等の部品として用いられる弾性表面波装置（surface acoustic wave device）（ＳＡＷフィルタとも称される）は、圧電基板に櫛歯状電極（comb-like electrodes ）を形成している。この弾性表面波装置は、小型、軽量であることから携帯電話器のような移動体通信機器に用いるのに好適している。
【０００３】
この弾性表面波装置の分野では、使用する電子装置によっては重量の制限があるために、性能の向上ととともに、なお一層の小形化、低コスト化が要望されている。
【０００４】
低コスト化に関する技術として、再公表特許ＷＯ９７／０２５９６号や特開平１０−２２７６３号公報、特開平１０−６４５１１号公報に記載された技術がある。この文献では、平板状基板に対して弾性表面波素子をフェースダウンボンディングし、これを樹脂で被覆固定する方法が提案されている。この技術では、弾性表面波素子の機能部（インターデジタルトランスジューサ部）と弾性表面波素子を取り付けるための平板状基板との間の空隙部に対して、樹脂が侵入しないように図っている。このために、平板状基板と樹脂との接合部を、弾性表面波素子の外周より外側に設け、比較的広い面積を確保している。
【０００５】
図１１及び図１２には、従来の弾性表面波装置の断面構造を示している。
【０００６】
３０は、平板状基板であり、この平板状基板３０の上面には、配線パターンが形成され、スルーホール３１を介して下面のリードパターンなどに接続されている。平板状基板３０の上面には、この面と平行に弾性表面波素子４０が配置されている。弾性表面波素子４０は、圧電基板上に機能部（インターデジタルトランスジューサ部）４１が設けられており、この機能部４１が平板状基板３０の上面に対向して配置される。
【０００７】
弾性表面波素子４０と、平板状基板３０との対向面間には、空隙部５０が設けられる。これは、弾性表面波装置４０は、機能上弾性表面波を伝搬するという属性をもち、相互の対向面を密着できないことによる。このために、弾性表面波素子４０と、平板状基板３０との対向面の互いのボンディングパッドは、導電性のバンプ５１、５２により電気的接続される。
【０００８】
さらに上記の空隙部５０は密閉性が必要である。このために、弾性表面波素子４０は、硬化性樹脂６０により被覆されている。そして、硬化性樹脂６０と平板状基板３０の外周上面とが接合することで、空隙部５０の密閉が図られている。
【０００９】
図１２の従来の装置は、先の硬化性樹脂６０を用いずに、蓋体７０を用いた例である。
【００１０】
このような電子部品装置において、上記の空隙部５０の密閉性は、平板状基板３０と樹脂６０（或は蓋体７０）との接合部８０の幅（Ｌ１）に依存する。これは、空隙部５０と外部との水分の行き来は、平板状基板３０名を通過するもの、樹脂６０（或は蓋体７０）を通過するものに比べて、平板状基板３０と樹脂６０（或は蓋体７０）との界面を拡散によって通過するものが支配的であるからである。したがって、空隙部５０の密閉性を高めるために、平板状基板３０と樹脂６０との接合長を大きくすることが考えられる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし一方では、この種電子部品装置においては、小形化、軽量化が要望されている。そこで、前記接合長を小さくすると、接合部の界面の長さが短くなり、気密性が劣化するという問題が生じる。気密性を補うために、弾性表面波素子の機能部４１に保護層を設けることも考えられる。しかし、保護層を設けると、素子の特性の劣化を伴ったり、製造工程が増してコストが高くなるなどの問題が生じる。
【００１２】
そこでこの発明は、低コストであって、一層の小形化を得ることができ、且つ空隙部の密閉性を良好とすることができる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】
この発明は、上記の目的を達成するために、圧電基板の一方の面に機能部が形成された弾性表面波素子と、前記弾性表面波素子の前記機能部側の面が一方の面に対して空隙部を持つように配置され、ボンディングパッドが前記弾性表面波素子のボンディングパッドに接続された長辺３ｍｍ以下の平板状基板と、前記平板状基板のエッジに形成されこの基板表面に対して段差を持つ段差部であって、前記段差部以外の前記平板状基板の厚さは均一であり、前記段差部は、前記平板状基板のエッジ部分の周囲の外側が基板厚みを薄くすることにより形成された段差部と、前記段差部の表面及び前記弾性表面波素子の外側の表面を一体に覆い、前記平板状基板の端部まで前記段差部に合致し、前記空隙部の密閉性を得る被覆部材とを有することを特徴とする。
【００１４】
【作用】
これにより、平板状基板と樹脂との接合部界面の長さを短くすることなく、また製造工程を増すことなく、基板寸法を小さくすることができる。したがって低コストで十分な機密性を保ちながら電子部品を小形化できる。
【００１５】
【実施例】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１６】
図１はこの発明の前提となる装置を示す図である。１００は、平板状基板であり、この平板状基板１００の上面には、配線パターンが形成され、スルーホール１０１を介して下面のリードパターンなどに接続されている。平板状基板１００の上面には、この面と平行に弾性表面波素子４０が配置されている。弾性表面波素子４０は、圧電基板上に機能部（インターデジタルトランスジューサ部）４１が設けられており、この機能部４１が平板状基板１００の上面に対向して配置される。このような配置による接続は、フリップチップあるいはフェースダウン接続と言われる。
【００１７】
弾性表面波素子４０と、平板状基板１００との対向面間には、空隙部５０が設けられる。これは、弾性表面波素子４０は、機能上弾性表面波を伝搬するという属性をもち、平板状基板１００と弾性表面波素子４０との対向面を密着できないことによる。
【００１８】
弾性表面波素子４０と、平板状基板１００との対向面の互いのボンディングパッドは、導電性のバンプ５１、５２により電気的接続される。バンプ５１、５２の材料としては、金、或は銀などが用いられる。バンプを用いた電極接続は、超音波を弾性表面波素子側に伝達することで行なわれる。
【００１９】
バンプ５１、５２は、弾性表面波素子４０と、平板状基板１００との対向面の互いのボンディングパッド間に位置する。平板状基板１００には、印刷配線がされており、さらにこの印刷配線は、スルーホールコンタクト１２１、１２１を介して平板状基板１００の裏面側に電気的に導出されている。平板状基板１００の裏面には、金或はアルミニウムなどによる端子電極１３１、１３２がパターン印刷されている。スルーホールコンタクト１２１、１２２は、端子電極１３１、１３２に接続されている。これらの端子電極１３１、１３２を介して、弾性表面波素子４０の機能部に対して、入力信号が供給されたり、アース電位が与えられたり、また機能部からの出力信号が取り出されるようになっている。
【００２０】
上記のスルーホールコンタクト１２１、１２２は、後述する段差部（凸部）１１１の少なくとも内側に設けられており、弾性表面波装置の小形化に寄与する。
【００２１】
次に上記の空隙部５０は密閉性が必要である。このために、弾性表面波素子４０は、硬化性樹脂６０により被覆されている。そして、硬化性樹脂６０と平板状基板１００の外周上面とが接合することで、空隙部５０の密閉が図られている。
【００２２】
本発明においては、特に平板状基板１００の外周に、上面側へ突出し一段高くなる段差部（凸部）１１１が形成されている。この段差部１１１が周囲全体に渡って設けられたために、本発明の弾性表面波装置では、硬化性樹脂６０と平板状基板１００の面との接合界面の長さを大きくすることができる。
【００２３】
即ち、接合界面の長さが０．４ｍｍ以下になると水分が浸入しやすくなるおそれがあるが、図１Ｂ〜図１Ｄに示すように、本実施例においては、硬化性樹脂６０の端面の最短の肉厚長（または弾性表面波素子４０の端面と基板１００の端面との距離）が０．４ｍｍであったとしても、平板状基板１００の縁には段差（例えば０．２ｍｍの高さの段差）があるために、０．２ｍｍ分、硬化性樹脂６０と基板との接合長を大きくすることができる。これにより、湿気が外部から空隙部５０に侵入するのを防止する効果を高めることができる。つまり、空隙部５０の機密性を高めることができる。
【００２４】
仮に、空隙部５０の機密性が悪く、外部から湿気が進入すると、弾性表面波素子４０の電極として用いられているアルミニウム膜、さらには電極部の金製バンプに科学的な反応（腐食）が生じ、装置の耐久性劣化、性能劣化に繋がる。しかし、上記のようにこの発明の装置は、空隙部５０の機密性が良好に得られるので、装置の耐久性劣化、性能劣化を防止することが可能である。
【００２５】
ここで、本発明に係る弾性表面波装置が使用される周波数帯、及び各部の大きさなどを説明する。
【００２６】
この発明の弾性表面波装置が適用される部分は、中心周波数８００ＭＨｚ以上の高周波（ＲＦ）帯の信号が入力される部分である。また、この発明の弾性表面波装置は、平面的な形状の寸法が３×３ｍｍ以下、例えば約２．５ｍｍ×２．０ｍｍまたは２．０×１．５ｍｍの大きさである。また、段差部１１１が形成された部分であって、硬化性樹脂６０との接合部は、約０．４ｍｍであり、段差部１１１の厚みｄは、ｄ＜０．４ｍｍである。
【００２７】
これにより、従来の装置よりも格段と機密性を向上することができた。ここで、機密性に関しては、従来と少なくとも同等の信頼性を得る程度に維持するものとすると、平板状基板１００の外形を従来の基板の外形より小さくすることができた。
【００２８】
このように構成した弾性表面波装置について、高温高湿試験などの信頼性試験を行なったところ、機密性に関しては、従来と少なくとも同等の信頼性を得ることができた。また、上記の装置における平板状基板３０の接合界面が存在する部分の長さＬ２（０．４ｍｍ）を、さらに０．３ｍｍと短くすることができた。
【００２９】
したがって、左右の部分での長さを合計すると上記の装置に比べて０．２ｍｍ短くすることができたことになる。
【００３０】
またこの構造であると硬化性樹脂６０（蓋体２００）と平板状基板１００との固定効果が向上し、特に横（平面に平行な）方向の振動に対して固定強度が強化されることになる。
【００３１】
図２は、本発明の弾性表面波装置を裏面から見た平面図である。端子電極１３１、１３１ａが、例えば入力側の信号入力端子と、アース端子として利用される。また端子電極１３２、１３２ａが、出力側の信号出力端子、アース端子として利用される。この例では、４つの端子電極を有するタイプを示したがこれに限定されるものではない。
【００３２】
図３は、バンプ５２、スルーホールコンタクト１２２、端子電極１３２との配置関係の他の例を示すものである。この図では、バンプ５２の周囲のみを示しているが、他のバンプの周囲も同様な構成である。この実施の形態では、バンプ５２とスルーホールコンタクト１２２が互いに対向するように位置決めされている。このように構成した場合、板状基板１００に形成する印刷配線の引き回し長を短くすることが可能となる。
【００３３】
図４はこの発明の前提となる他の装置の例を示す。弾性表面波素子４０を被覆する部材は、硬化性樹脂６０の代わりに蓋体２００を用いても良い。この場合、蓋体２００と平板状基板１００と接合部は、先の段差部１１１に合致する形状となっている。蓋体２００と平板状基板１００との接合部は、接着剤で接着されてもよい。この実施例においても、図１Ｂ−図１Ｄ、図２、図３で説明した内容と同様なことが言える。
【００３４】
図５は、この発明の前提となるさらに他の装置の例を示している。この実施の形態では、平板状基板３００の上面の周囲全体に溝部１２１（段差部）が形成されている。このために、硬化性樹脂６０は、溝部１２１に入り込み固定されることになる。この構造であると硬化性樹脂６０が溝部１２１によって吸収されるので、空隙部５０に入り込み不具合を生じるのを防ぐという効果もある。
【００３５】
図６は、図５に示した平板状基板３００を用いて、被覆部材としては蓋体２００を用いた例である。この場合も蓋体２００と平板状基板３００との接合界面は互いに合致するように基板の端部形状が成型されている。
【００３６】
上記図４−図６の実施の形態も先の図１―図３で説明した効果と同様な効果を奏することができる。
【００３７】
図７はこの発明の実施の形態である。この実施の形態では、平板基板４００の上面周囲のエッジ部が、適宜幅をもって基板厚みを薄く加工されており（断面Ｌ字形状に加工され）、ここに段差部１３１が形成されている。したがって、弾性表面波素子４０が硬化性樹脂６０で被覆され、硬化性樹脂６０が基板と接合した状態では、硬化性樹脂６０は段差部１３１に係合するように接合されることになる。
【００３８】
図８は、図７の平板状基板４００を用い、被覆部材としては蓋体２００を用いた例である。この場合も蓋体２００と平板状基板４００との接合界面は、互いに合致するように基板の端部形状が成型されている。
【００３９】
上記図７、図８の実施の形態も先の図１―図３で説明した効果と同様な効果を奏することができる。
【００４０】
図９は沿面距離を考えた段差の形状の例である。断差部の形状は上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々の形状が可能である。図９の実施の形態は、複数の並列な溝による段差部１２１ａの例である。なお各図を通して共通部分には同一符号を付している。
【００４１】
またこの発明は、平板状基板に設けられる段差部は複数段であってもよいし、外側が低くても高くても構わない。また一部が凹でも凸でも構わない。さらにまた平板状基板は、セラミックス、プラスチックなど材質に限定されるものではなく、安価な樹脂製の基板を用いてもよい。
【００４２】
図１０Ａ、図１０Ｂは、さらに図１或は図３に示した実施の形態において、溝部１２１に対して、複数箇所に切り欠き１２２を設けた実施の形態である。この構成であると、硬化性樹脂６０が溝部１２１に入り込み、溢れるような場合、残余の樹脂が切り欠き１２２から放出され、空隙部５０に侵入することを防止できる。また、製造工程において、被覆する硬化性樹脂６０の量を決める場合、その設定量にゆとりができ、製造が容易になる。この思想は、図１に示した平板状基板３００にも適用できるものである。また溢れ吸収用の切り欠き１２２の代わりに、溝の側部に窪み（ポット）を設けてもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明は、空隙部の密閉性を良好としながら、低コスト、小形化を得ることができる。つまり基板と樹脂との接合部界面の長さを短くすることなく、また製造工程を増すことなく、基板寸法を小さくすることができる。したがって低コストで十分な機密性を保ちながら電子部品を小形化できる。
【００４４】
この発明は、共振器、共振子型フィルタ及び発振器等の部品として用いられる。またこの発明による部品は、弾性表面波装置（surface acoustic wave device）（ＳＡＷフィルタとも称される）として有効である。弾性表面波装置は、携帯電話器のような移動体通信機器等の電子装置に用いるのに好適している。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】図１Ａは、この発明の前提となる装置の構成を示す断面図。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａの一部を取り出し、拡大して示す断面図。
【図１Ｃ】図１Ｃは、図１Ｂの変形例を示す図。
【図１Ｄ】図１Ｄも図１Ｂの変形例を示す図。
【図２】図２はこの発明の弾性表面波装置を裏面から示す平面図。
【図３】図３は、この発明に係る弾性表面波装置のボンディングパッド部の他の例を示す断面図。
【図４】図４は、この発明の前提となる他の実施の形態の構成を示す断面図。
【図５】図５は、この発明の前提となるまた他の実施の形態の構成を示す断面図。
【図６】図６は、この発明の前提となるさらに他の実施の形態の構成を示す断面図。
【図７】図７は、この発明の実施の形態の構成を示す断面図。
【図８】図８は、この発明のさらに他の実施の形態の構成を示す断面図。
【図９】図９は、この沿面距離を工夫した段差の構成例を示す断面図。
【図１０Ａ】図１０Ａは、突出した段差部切り込みを設ける例を示す図。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図１０Ａの一部断面図。
【図１１】図１１は、従来の弾性表面波装置の構成を示す断面図。
【図１２】図１２は、従来の弾性表面波装置の構成を示す断面図。
【符号の説明】
４０・・・弾性表面波素子、５０・・・空隙部、６０・・・硬化性樹脂、１００・・・平板状基板。

Claims (4)

1. 圧電基板の一方の面に機能部が形成された弾性表面波素子と、
   前記弾性表面波素子の前記機能部側の面が一方の面に対して空隙部を持つように配置され、ボンディングパッドが前記弾性表面波素子のボンディングパッドに接続された長辺３ｍｍ以下の平板状基板と、
   前記平板状基板のエッジに形成されこの基板表面に対して段差を持つ段差部であって、前記段差部以外の前記平板状基板の厚さは均一であり、前記段差部は、前記平板状基板のエッジ部分の周囲の外側が基板厚みを薄くすることにより形成された段差部と、
   前記段差部の表面及び前記弾性表面波素子の外側の表面を一体に覆い、前記平板状基板の端部まで前記段差部に合致し、前記空隙部の密閉性を得る被覆部材と
   を有していることを特徴とする弾性表面波装置。
2. 前記平板状基板は、平面形状が長方形状であり、長辺約２．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項1記載の弾性表面波装置。
3. 前記弾性表面波素子に供給される信号帯域は、８００ＭＨｚ以上の周波数帯域であることを特徴とする請求項2記載の弾性表面波装置。
4. 前記被覆部材は、硬化性樹脂であることを特徴とする請求項1記載の弾性表面波装置。

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