JP4161267B2

JP4161267B2 - 弾性表面波装置

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Publication number: JP4161267B2
Application number: JP2003287734A
Authority: JP
Inventors: 毅杉浦
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-08-06
Filing date: 2003-08-06
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2023-08-06
Also published as: US7183619B2; JP2005057577A; US20050093171A1

Description

本発明は弾性表面波装置に係り、特に弾性表面波発振器など、半導体集積回路と弾性表面波素子を有する弾性表面波装置に関する。

弾性表面波装置は、圧電体の表面に沿って伝搬する弾性表面波を利用した弾性表面波素子を備える装置である。表面弾性波は電磁波に比べて波長が短く、伝搬速度が遅いことを利用してデバイスの小型化が可能なため、近年ではフィルタ、振動子、遅延素子などに利用され、携帯電話などの携帯型通信器にも利用されている。このため、前記弾性表面波装置は、近年、より一層の小型化が求められてきている。

例えば従来の弾性表面波装置では、図７に示すように弾性表面波素子（ＳＡＷデバイス）１と、前記ＳＡＷデバイス１に信号を送る半導体集積回路（ＩＣ）２とが、基板３に並べて載置され、各電極間をワイヤボンディングされるというものである。このような構成の弾性表面波装置では、基板３の表面にＳＡＷデバイス１とＩＣ２とのそれぞれの実装空間（キャビティ）を確保する必要があり、弾性表面波装置自体の小型化も限界に近付きつつあった。

このような弾性表面波装置の現状を鑑み、特許文献１に示されるようなものが提案されている。特許文献１に示される弾性表面波装置を図８に示す。この弾性表面波装置は、基板３の表面にＩＣ２を載置して基板３に形成された電極とワイヤボンディングし、前記ＩＣ２の能動面にＳＡＷデバイス１をバンプ４を介して実装する構成である。つまり、ＳＡＷデバイス１は、ＩＣ２の能動面にフリップチップ実装されることとなり、ＳＡＷデバイス１とＩＣ２とは互いに能動面を向い合わせて実装されることとなる。
特開平９−１６２６９１号公報

上記構成の弾性表面波装置によれば、確かに基板に対する実装面積を低減させることができ、弾性表面波装置自体の小型化を実現している。

しかし、上記構成の弾性表面波装置では、ＩＣは能動面に、ＳＡＷデバイスを実装する面積の他にワイヤボンディングのための面積（電極部）を設ける必要がある。このため、ＩＣはＳＡＷデバイスよりも大きいものとする必要があり、実質的に小型化を制約することとなってしまう。また、ＳＡＷデバイスとＩＣとの実装面（電極部）を互いに一致させる必要があり、互いの電極部の形状等や大きさに制限が課されてしまう。さらに、上記ＳＡＷデバイスでは、ＩＣとＳＡＷデバイスとの実装を、能動面同士を接合するという方式で行っているため、実装時の熱等によっては能動面に対する悪影響も予想される。

本発明では、上記問題を解決し、半導体集積回路と弾性表面波素子との互いの大きさや実装位置の制限を無くし、実装時に互いの能動面へ影響を与えることが無く、小型化を実現する弾性表面波装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る弾性表面波装置では、パッケージ内に半導体集積回路と弾性表面波素子とを備える弾性表面波装置であって、前記パッケージは、凹部と補助基板を有し、前記半導体集積回路は、一方の面が能動面であり、他方の面が非能動面であり、前記半導体集積回路は、前記能動面を前記パッケージの前記凹部の底面に相対させた状態で前記底面に実装され、前記弾性表面波素子は、一方の面が能動面であり、他方の面が非能動面であり、前記弾性表面素子の前記非能動面は、前記半導体集積回路の前記非能動面に接合されており、前記弾性表面波素子の前記非能動面の前記半導体集積回路からはみ出した部分は、前記補助基板に接合されることを特徴とする。これにより、接合時に互いの能動面に悪影響を及ぼす虞がなく、互いの大きさや実装位置を制限することも無く、弾性表面波装置の小型化を図ることができる。また、互いの大きさの制限が無いことから、複数の製品に部品の共有化を図る事ができ、低コストでのデバイス作製が可能となる。さらに、前記半導体集積回路の能動面を前記パッケージの前記凹部の底面に相対させたことより、前記弾性表面波素子にプラズマ若しくはイオン等を照射する場合に前記半導体集積回路の能動面に前記プラズマ等が照射されてしまい、悪影響を及ぼすという虞が無い。また、前記弾性表面波素子の非能動面が前記半導体集積回路の非能動面よりも大きい場合であっても、前記弾性表面波素子を安定して載置することができる。

以下、本発明に係る弾性表面波装置について図面を参照して説明する。図１は本発明に係る弾性表面波装置の前提となる実施形態を示す図である。
図１に示す実施形態の基本的構成は、デバイスを実装するための実装空間（キャビティ）を備えたパッケージ１０と、前記パッケージ１０に実装される半導体集積回路（ＩＣ）１２と、前記ＩＣに接合される弾性表面波素子（ＳＡＷデバイス）１４とから成る。

前記パッケージ１０は底部１０ａと、側壁部１０ｂとから成るようにすることができる。また、パッケージ１０には、前記ＩＣ１２や弾性表面波素子１４を実装するための電極パターン（不図示）が形成されている。

前記ＩＣ１２は、例えば発振回路等を有する集積回路であれば良く、前記底部１０ａにフリップチップ実装すると良い。フリップチップ実装は、底部１０ａの実装面と、ＩＣ１２の能動面とが向い合うようにしてＩＣ１２を実装する方法であり、実装に際しては、各々の電極間をバンプ（突起状電極）１６によって接続するようにして実装することが一般的である。前記バンプ１６の材質は、はんだ等でも良いが、Ａｕを使用すると電気伝導性を良好に保つことができる。このようにして実装されたＩＣ１２は、非能動面を図中上側に向けた状態となる。

上記のごとく実装されたＩＣ１２の非能動面には、前記ＳＡＷデバイス１４を接合すると良い。接合に際しては、前記ＳＡＷデバイス１４の非能動面と、前記ＩＣ１２の非能動面とが向い合わせになるように接合する。接合は、接着剤１８によれば良い。なお、接合は、実装を伴うものではないので、前記接着剤１８は導電性のものである必要は無い。

上記のように載置されたＳＡＷデバイス１４は、その能動面を図中上側に向けた状態となる。前記ＳＡＷデバイス１４の能動面に配設された電極部（不図示）と、側壁部１０ｂに形成された電極パターン（不図示）とは、ワイヤ２０によりワイヤボンディングすると良い。

上記弾性表面波装置は、底部１０ａと側壁部１０ｂとを接合してパッケージ１０を形成する。接合は接着剤等によれば良い。前記パッケージ１０の底部である底部１０ａには、ＩＣ１２を実装するためのパターンが形成されており、実装部には、バンプ１６を形成しておく。前記バンプ１６を介して、ＩＣ１２をフリップチップ実装する。フリップチップ実装された前記ＩＣ１２は、その非能動面が図中上側を向くこととなる。当該ＩＣ１２の非能動面には、ＳＡＷデバイス１４を接合する。接合の際は、前記ＩＣ１２の非能動面と、前記ＳＡＷデバイス１４の非能動面とが互いに向き合うようにする。接合は、前記ＩＣ１２の非能動面、若しくは前記ＳＡＷデバイス１４の非能動面のうち、少なくともどちらか一方の面に接着剤１８を塗布しておき、接合するようにすれば良い。

上記のようにして接合されたＳＡＷデバイス１４は、その能動面を図中上側に向けることとなる。前記ＳＡＷデバイス１４の能動面に配設される電極部と、前記パッケージ１０の側壁部１０ｂに形成された電極パターンとをワイヤ２０によってワイヤボンディングする。

上記のような弾性表面波装置では、ＩＣ１２とＳＡＷデバイス１４とを重ねてパッケージ１０に実装するようにしたことにより、パッケージ１０への実装空間（キャビティ）を低減することができ、実質的に弾性表面波装置の小型化を図ることができる。また、前記弾性表面波装置を上面から見た場合、ＩＣ１２の能動面は底部１０ａ側（下側）を向いているため、ＳＡＷデバイス１４にプラズマやイオンを照射する場合に、前記ＩＣ１２の能動面には前記プラズマやイオンが照射されてしまうといった虞が無い。

図２に本発明に係る弾性表面波装置の実施形態を示す。本実施形態の基本的構成、および製造行程は、上述した実施形態と略同一である。よって、同一箇所については、同一符号を付したうえで、その説明を省略する。
本実施形態と、上述した実施形態との相違点は、ＳＡＷデバイス１４と、ＩＣ１２との大きさが異なるということである。すなわち、上述した実施形態では、前記ＩＣ１２と前記ＳＡＷデバイス１４との大きさが略等しく、前記ＳＡＷデバイス１４は前記ＩＣ１２の上面に安定な状態で接合されていた。これに対し、本実施形態ではＩＣ１２に比べ、ＳＡＷデバイス１４が大きく、実装に際して必要とするキャビティが大きい。なお、ＳＡＷデバイス１４は一般的に周波数が低くなるほど大きくなる。

このような本実施形態では、パッケージ１０に、新たに補助基板１０ｃを設けるようにした。補助基板１０ｃは、底部１０ａの上面であって、側壁部１０ｂの内壁面に接するようにして接合され、前記ＳＡＷデバイス１４を前記ＩＣ１２に接合した際に、前記ＩＣ１２からはみ出した部分を接合可能とする。
これにより、前記ＳＡＷデバイス１４を実装する場合に、前記ＩＣ１２の非能動面の表面積よりも大きな実装面積を必要とする場合であっても、前記ＳＡＷデバイス１４を安定して載置することができる。

上記構成の弾性表面波装置は、底部１０ａと側壁部１０ｂとを接合し、さらに補助基板１０ｃを接合してパッケージ１０を形成する。接合は接着剤等によれば良い。前記パッケージ１０の底部１０ａには、ＩＣ１２を実装するための電極パターン（不図示）が形成されており、実装部には、バンプ１６が形成されている。前記バンプ１６を介して、ＩＣ１２をフリップチップ実装する。フリップチップ実装されたＩＣ１２は、その非能動面が図中上側を向くこととなる。当該ＩＣ１２の非能動面には、ＳＡＷデバイス１４を接合するようにする。ＳＡＷデバイス１４の接合にあたって、当該ＳＡＷデバイス１４が前記ＩＣ１２よりも大きく、接合（載置）が不安定となってしまう場合には、補助基板１０ｃの上面にも接合部を設けるようにすることで、接合の安定化を図るようにすると良い。なお、接合は上記実施形態と同様に、互いの非能動面が向き合うようにする。また、接合は、前記ＩＣ１２の非能動面、若しくはＳＡＷデバイス１４の非能動面のうち少なくともどちらか一方の面に接着剤１８ａを塗布しておき、接合に補助基板１０ｃを使用する場合には、前記接着剤１８ａに加え、ＳＡＷデバイスの非能動面、若しくは補助基板１０ｃの上面のうち少なくともどちらか一方の面に接着剤１８ｂを塗布して、両者若しくは三者を接合するようにすれば良い。なお、接着剤１８ａおよび接着剤１８ｂは、同一素材でも良いし、異なる素材であっても良い。

上記のようにして接合されたＳＡＷデバイス１４は、その能動面を図中上側に向けることとなる。前記ＳＡＷデバイス１４の能動面に配設される電極部（不図示）と、前記パッケージ１０の側壁部１０ｂに形成された電極パターン（不図示）とをワイヤ２０によってワイヤボンディングする。

上記弾性表面波装置でも、上述した実施形態と同様に、ＩＣ１２とＳＡＷデバイス１４とを重ねてパッケージ１０に実装するようにしたことにより、パッケージ１０への実装空間（キャビティ）を低減することができ、実質的に弾性表面波装置の小型化を図ることができる。また、前記弾性表面波装置を上面から見た場合、ＩＣ１２の能動面は底部１０ａ側（下側）を向いているため、ＳＡＷデバイス１４にプラズマやイオンを照射する場合に、前記ＩＣ１２の能動面には前記プラズマやイオンが照射されてしまうといった虞が無い。また、ＳＡＷデバイス１４がＩＣ１２よりも大きい場合であっても、前記ＳＡＷデバイス１４を安定して載置することができる。

次に、本発明に関連する弾性表面波装置の実施形態について図３に示し、説明をする。本実施形態の基本的な構成部材は上述した前提となる実施形態と同一である。よって、同一部材には、同一符号を付してその説明を省略する。
本実施形態と前提となる実施形態との相違点は、ＩＣ１２とＳＡＷデバイス１４との配置が逆になったことにある。すなわち、底部１０ａ上には、バンプ１６を介してＳＡＷデバイス１４がフリップチップ実装される。そして、前記ＳＡＷデバイス１４の非能動面には、ＩＣ１２の非能動面が接着剤１８によって接合される。前記ＳＡＷデバイス１４の非能動面に接合されたＩＣ１２は、その能動面に配設される電極部（不図示）と、側壁部１０ｂに形成された電極パターン（不図示）とをワイヤ２０によってワイヤボンディングされるというものである。

上記構成によれば、ＩＣ１２とＳＡＷデバイス１４とを接合する際に、接合時の発熱等により互いの能動面に悪影響を及ぼす虞がなく、互いの大きさや実装位置を制限することも無くなり、弾性表面波装置の小型化を図ることができる。

また、上記関連する実施形態を応用した実施形態を図４に示す。本実施形態については、第一の実施形態を応用した実施形態と構成部材を同一とし、それを第二の実施形態に適応させた構成である。よって詳細な説明は省略する。
また、上記実施形態では、パッケージ１０に実装されるＩＣ１２、ＳＡＷデバイス１４はいずれも一つづつであったが、図５に示すように、ＩＣ１２の非能動面に接合するＳＡＷデバイス１４を複数設けるようにしても良い。この場合に、ＳＡＷデバイス１４は、ＩＣ１２の非能動面とパッケージ１０の一部とに接合されるようにしても良い（不図示）。また、前記ＳＡＷデバイス１４と前記半導体集積回路１２とは、互いを入れ替えて実装したとしても良い。

さらに、上記実施形態中の補助基板１０ｃを接合する箇所には、図６に示すようにコンデンサや抵抗等の他のデバイス２２を実装するようにすることもできる。この場合に、ＩＣ１２とＳＡＷデバイス１４とを互いに入れ替えて実装することもできる。なお、図５に示される複数のＳＡＷデバイス１４のうちのいずれかを図６に示す他のデバイス２２とすることもできる。

上記それぞれの実施形態において、ＩＣ１２とＳＡＷデバイス１４とを備える弾性表面波装置であって、前記ＩＣ１２と前記ＳＡＷデバイス１４とは両者の非能動面を接合してパッケージ１０に実装するようにしたことにより、接合時に互いの能動面に悪影響を及ぼす虞がなく、互いの大きさや実装位置を制限することも無く、弾性表面波装置の小型化を図ることができる。

また、ＩＣ１２とＳＡＷデバイス１４とを備える弾性表面波装置であって、前記ＩＣ１２は底部１０ａにフリップチップ実装し、前記ＳＡＷデバイス１４はその非能動面を、前記ＩＣ１２の非能動面に接合し、能動面を側壁部１０ｂにワイヤボンディングするようにしたことにより、ＩＣ１２とＳＡＷデバイス１４とを接合する際に、互いの能動面に悪影響を及ぼす虞がなく、互いの大きさや実装位置を制限することも無く、弾性表面波装置の小型化を図ることができる。また、前記ＩＣ１２を底部１０ａにフリップチップ実装するようにしたことにより、前記ＳＡＷデバイス１４にプラズマ若しくはイオン等を照射する場合に前記ＩＣ１２の能動面に前記プラズマ等による悪影響を及ぼす虞が無い。

また、前記ＳＡＷデバイス１４はその非能動面を、前記ＩＣ１２の非能動面と、前記補助基板１０ｃとに接合するようにすることで、ＳＡＷデバイス１４がＩＣ１２よりも大きい場合であっても、前記ＳＡＷデバイスを安定して載置することができる。

また、ＩＣ１２とＳＡＷデバイス１４とを備える弾性表面波装置であって、前記ＳＡＷデバイス１４は底部１０ａにフリップチップ実装し、前記ＩＣ１２は非能動面を、前記ＳＡＷデバイス１４の非能動面に接合し、能動面を側壁部１０ｂにワイヤボンディングすることにより、ＩＣ１２とＳＡＷデバイス１４を接合する際に、互いの能動面に発熱等による悪影響を及ぼす虞がなく、互いの大きさや実装位置を制限することも無くなり、弾性表面波装置の小型化を図ることができる。

また、前記ＩＣ１２は非能動面を、前記ＳＡＷデバイス１４の非能動面と、前記補助基板１０ｃとに接合するようにしても良い。これにより、ＩＣ１２がＳＡＷデバイス１４よりも大きい場合であっても、前記ＩＣ１２を安定して載置することができる。

また、前記ＩＣ１２若しくはＳＡＷデバイス１４の非能動面に接合する前記ＳＡＷデバイス１４若しくはＩＣ１２のうちフリップチップ実装されていない方を、複数備えるようにすることで、弾性表面波装置に様々な機能を持たせることもできる。また、ＳＡＷデバイス１４と、ＩＣ１２とを重ねて載置するようにしているので、パッケージ内部に実装するデバイスが増えたとしてもパッケージを小型化することができる。

なお、上記それぞれの実施形態では、パッケージ１０は底部１０ａと側壁部１０ｂ、若しくは補助基板１０ｃを接合して形成するようにしているが、予め一体形成するようにしても良い。
また、上記構成によれば、パッケージのキャビティ構造を単純化することができるため、接合部等の角部に集中する応力を分散させることができる。

本発明に係る弾性表面波装置の前提となる実施形態を示す図である。本発明に係る弾性表面波装置の第一の実施形態を示す図である。本発明に関連する弾性表面波装置の実施形態を示す図である。本発明に関連する弾性表面波装置の実施形態を応用した実施形態を示す図である。本発明に係る実施形態の応用例であって、上部側に配置するデバイスを複数備える場合を示す図である。本発明に係る実施形態の応用例であって、フリップチップ実装されるデバイスを複数備える場合を示す図である。従来の弾性表面波装置であって、一般的構成を示す図である。弾性表面波装置の従来の提案例を示す図である。

符号の説明

１０………パッケージ、１０ａ………底部、１０ｂ………側壁部、１０ｃ………補助基板、１２………半導体集積回路（ＩＣ）、１４………弾性表面波素子（ＳＡＷデバイス）、１６………バンプ、１８（１８ａ、１８ｂ）………接着剤、２０………ワイヤ。

Claims

パッケージ内に半導体集積回路と弾性表面波素子とを備える弾性表面波装置であって、
前記パッケージは、凹部と補助基板を有し、
前記半導体集積回路は、一方の面が能動面であり、他方の面が非能動面であり、
前記半導体集積回路は、前記能動面を前記パッケージの前記凹部の底面に相対させた状態で前記底面に実装され、
前記弾性表面波素子は、一方の面が能動面であり、他方の面が非能動面であり、
前記弾性表面素子の前記非能動面は、前記半導体集積回路の前記非能動面に接合されており、
前記弾性表面波素子の前記非能動面の前記半導体集積回路からはみ出した部分は、前記補助基板に接合されることを特徴とする弾性表面装置。