JPH0742222U - 表面実装型弾性表面波装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】製造工程が短縮され、小型化が可能でかつ信頼
性が高い表面実装型弾性表面波装置を提供する。 【構成】本考案は、圧電性基板の端部にまで延出する入
出力電極９を有する弾性表面波素子３と、表面側に弾性
表面波素子３を収納する凹部５及び弾性表面波素子３の
入出力電極９と接続する接続電極６を形成し、裏面側に
前記接続電極６と接続する端子電極７をそれぞれ形成し
たセラミック基板２と、一面が開口し、弾性表面波素子
３を被覆する内部空間を有する蓋体４とからなり、弾性
表面波素子３の入出力電極９とセラミック基板２上の接
続電極６とをポリイミド系耐熱性導電ペースト層１２を
介して接続するとともに、弾性表面波素子３を被覆する
ように、セラミック基板２と蓋体４とを低融点ガラス層
１３を介して封止した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ＡＶ機器や通信機器のモジュレータ、各種リモコン等の発振子とし て用いられる弾性表面波共振子、また、ＡＶ機器や通信機器の中間周波フィルタ として用いられる弾性表面波フィルタ等であって、その形態を表面実装型とした 弾性表面波装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

弾性表面波共振子は基本波による直接発振が得られ、且つ高いＱが得られる上 、その共振周波数を圧電基板表面に形成する電極設計により決められるという特 徴がある。すなわち、圧電基板材料固有の表面波の音速を、その表面に形成する 櫛形励振電極のピッチで割った値がほぼ共振周波数となる。

【０００３】 このような性質上、ＶＨＦ〜ＵＨＦ帯の高周波領域で動作可能な弾性表面波素 子を小型軽量に形成するのに適しており、この周波数帯を利用するＴＶのＲＦモ ジュレータや各種無線電話、通信機器に応用されている。また、最近では、キー レスエントリーシステムなどのリモコン用共振子としても用途が広がっている。

【０００４】 一方、弾性表面波フィルタも、上記周波数帯の中間周波フィルタとして広く用 いられているのは周知の通りである。

【０００５】 従来、これらの弾性表面波装置は図６に示すように弾性表面波素子４１をリー ド端子４４の形成されたステム４２に搭載し、金属蓋体４３で抵抗溶接により密 閉封止した、いわゆるキャンケースタイプのものが一般的であった。弾性表面波 素子の引き出し電極４５とリード端子４４とはワイヤボンディング４６を介して 接続され、内部の密閉空間には窒素ガスなどの不活性ガスが充填されている。

【０００６】 このような構造の弾性表面波装置が用いられてきた理由は、弾性表面波素子の 共振特性がその表面の状態に大きく影響され、異物の付着や表面の変質を極度に 嫌うからである。特に水分の付着が一番の問題であり、気密性が不十分であると 、水分が侵入して共振抵抗値が悪化する。これは、基準信号用の共振子では致命 的な問題となる。

【０００７】 ステムと金属蓋体とからなるキャンケースは気密性に関して最も信頼性が高い とされ、多用されてきたが、最近では各種の電子機器の小型化、製造工程の簡素 化が求められており、その要請に応じて電子機器に用いられる電子部品が表面実 装型に移行しつつある。そのため、封止の信頼性を優先した構造を採用してきた 弾性表面波装置においても、表面実装型のものが考えられている。

【０００８】 この場合、上述のようなキャンケースを用いて、その底面に絶縁板や樹脂ブロ ックを介在させ、リード端子を折曲げて表面実装型としたものなどが提案されて いるが、この様にしたとしても全体のコストが割高なものになる上、ケースの周 囲に溶接のための鍔部が必要で占有面積が大きくなり、小型低背化は達成できな い。

【０００９】 また、これらキャンケースを用いた弾性表面波装置は、その構造上大幅なコス トダウンが困難であるという問題もある。

【００１０】 以上のような背景から、セラミック基板と蓋体とを密封ケースとして用いた表 面実装型弾性表面波装置が考えられている。

【００１１】 例えば、実開平３−１０７８２２では、凹部を有するセラミックケース基板に 弾性表面波素子を収納固定し、蓋体で密閉すると共に、弾性表面波素子の入出力 電極と接続電極とがワイヤボンディングを介して接続され、接続導電部が基板と 蓋体の接合部を通ってケース外表面の外部電極へ引き出された構造の弾性表面波 装置が開示されている。

【００１２】

【考案が解決しようとする課題】

実開平３−１０７８２２に示すような弾性表面波装置では、セラミック基板と 弾性表面波素子の機械的接続を接着剤で行うため、電気的接続とは別の工程が必 要となっている。この接着剤の硬化には１５０〜２００℃、２〜４時間の加熱処 理が必要である。

【００１３】 また、封止後にケース両端部外表面に外部電極を形成する工程が必要になる。

【００１４】 この外部電極はリフロー半田接続可能な金属層でなければならないが、弾性表面 波素子が収納されているため、銀焼き付け電極形成のような高温が加わる工程は 採用できず、薄膜形成とメッキを組み合わせるなどの特殊な方法となる。

【００１５】 以上の点から、工程が煩雑となって生産性が良くない。

【００１６】 更に弾性表面波素子とセラミック基板上の配線との接続はワイヤボンディング 法で行われているが、ボンディングワイヤを弾性表面波素子の入出力電極からセ ラミック基板表面の接続電極に湾曲させて張るため、密封ケース蓋体がワイヤと 接触しないように一定の高さが必要となり、ボンディングに必要なエリアを確保 しなくてはならず、弾性表面波装置全体を小型化するには、限界があった。

【００１７】 更に専用のワイヤボンディング装置が必要で、１配線ずつ接続せねばならず、 量産性には不向きであった。

【００１８】 本考案は上述の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、製造工程 が短縮され、小型化が可能でかつ信頼性が高い表面実装型弾性表面波装置を提供 することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】

本考案は、圧電性基板の端部にまで延出する入出力電極を有する弾性表面波素 子と、一方主面側に前記弾性表面波素子を収納する凹部及び前記入出力電極と接 続する接続電極を形成し、他方主面側に前記接続電極と接続する端子電極をそれ ぞれ形成したセラミック基板と、 一面が開口し、弾性表面波素子を収容する内 部空間を有する蓋体とから成る表面実装型弾性表面波装置であって、 前記弾性表面波素子の入出力電極と前記セラミック基板上の接続電極とをポリ イミド系耐熱性導電ペースト層を介して接続するとともに、弾性表面波素子を内 部に収容するように、前記セラミック基板と前記蓋体とを低融点ガラス層を介し て封止した表面実装型弾性表面波装置である。

【００２０】

【作用】

本考案によれば、弾性表面波素子をセラミック基板の表面に設けた凹部に収納 し、ポリイミド系耐熱性導電ペースト層でセラミック基板の接続電極に接続する ことにより、電気的接続と機械的接続が兼用されており、構造の簡素化が図られ るとともに、ワイヤボンディング接続の場合のようにボンディングに必要なエリ アの面積や密封容器の内部空間の高さを確保する必要がないので、装置全体が小 型且つ低背化されている。

【００２１】 この時、前記凹部は弾性表面波素子の厚みととほぼ同じ深さとしており、且つ 収納した弾性表面波素子が位置ずれやがたつきを生じないような所定寸法として いるため、弾性表面波素子接続時の仮止めが不要となり、また、弾性表面波素子 を収納した時に、弾性表面波素子の入出力電極と基板の接続電極がほぼ同一面上 で近接した状態となって、導電ペーストを接続部に滴下し硬化させるだけで、電 気的且つ機械的接続が確実に行われる。

【００２２】 また、ワイヤボンディングのように１接続ずつの処理をする必要がなく多数個 を同時に処理できるという点で、製造工程の簡略化、短縮が図られる。

【００２３】 さらに、セラミック基板と蓋体の封止部分に低融点ガラス層を用いた構成とす ることにより、封止の信頼性が確保されている。即ち、セラミック基板や蓋体に セラミック材料を用い、低融点ガラス層で封止することにより、大気中の酸素や 水分が弾性表面波素子密閉空間内に侵入するのを防止する。酸素が存在すると弾 性表面波素子の電極パターンを酸化させる恐れがあり、水分の侵入は、前述のよ うな表面波の減衰を招くが、本考案の構成ではこれらの侵入を完全に阻止する結 果、安定した特性が得られる。

【００２４】 水分の影響は特に弾性表面波共振子において著しい。トランスバーサル型フィ ルタの場合は、弾性表面波共振子に比較して帯域が広く、元々減衰率が大きいの で、共振子に比べれば水分の影響は小さい。そのため、本考案の構成は弾性表面 波共振子及び共振子型フィルタにおいて特に優れている。

【００２５】 また、ポリイミド系導電ペーストは耐熱性に優れ、特に低融点ガラス層で封止 の際に４００℃、１０分間程度加熱されるが、あらかじめペーストを十分硬化し ベーキングを行っていれば、この温度に耐えることができ、しかもこの加熱で樹 脂成分自身が焼損したり、弾性表面波素子表面を汚染するような噴出物等を発生 するようなことはない。もちろん、その後に完成した表面弾性波装置をリフロー 炉等を通してプリント配線基板上に実装する場合の温度を経由しても全く問題は 生じない。従って、ポリイミド系導電ペーストと低融点ガラス封止との組み合わ せは好都合である。

【００２６】

【実施例】

以下、本考案の表面実装型弾性表面波装置を図面に基づいて説明する。

【００２７】 図１に本考案による表面実装型弾性表面波共振子の断面図を、図２に蓋体を除 いた平面図を示す。

【００２８】 表面実装型弾性表面共振子１は、セラミック基板（以下、セラミックベース基 板という）２と、弾性表面波素子３と、蓋体４とから主に構成されている。

【００２９】 セラミックベース基板２はアルミナなどのセラミック材料からなり、弾性表面 波素子３が搭載される上面側には弾性表面波素子３を収納する凹部５とその端部 に帯状の２つの接続電極６が形成されており、また、プリント配線基板上に接合 される下面側には、表面実装用の帯状の２個の端子電極７が形成されている。な お、接続電極６と端子電極７とはセラミックベース基板の端面に形成した端面導 体膜８を介して接続されている。

【００３０】 ここで、凹部５は、弾性表面波素子３の厚みととほぼ同じ深さとしており、且 つ収納した弾性表面波素子３が位置ずれやがたつきを生じないような所定寸法と しているため、弾性表面波素子３を収納した時に、弾性表面波素子３の入出力電 極９とセラミックベース基板２の接続電極６がほぼ同一面上で近接した状態とな り、導電ペーストを接続部に滴下するだけで接続が確実に行われる。

【００３１】 このセラミックベース基板２の厚みは弾性表面波装置の高さ寸法と要求される 機械的強度を考慮して決められるが、通常焼成後で２００μｍ〜１ｍｍとする。

【００３２】 また、上述の接続電極６、端子電極７、端面導体膜８は厚膜印刷技術で形成さ れ、その形状は、回路基板に実装したときに接続強度が所定値に保証される広さ を確保する必要がある。その厚みは５〜２０μｍである。

【００３３】 端面導体膜８を形成するために、この実施例のようにセラミックベース基板２ の端面部分を突出させてこの突出部に導体膜を印刷したり、また、その部分を凹 ませてその内壁面に形成したりしてもよい。

【００３４】 図２に示す弾性表面波素子３は、所定方位に切断した圧電単結晶基板などの圧 電性基板上に、単一の弾性表面波共振子の電極パターンが形成されている。この 電極パターンは、圧電基板の中央部に形成されたインターデジタル電極１１とそ の両側に形成された反射器１２からなり、また、圧電性基板の端部には、インタ ーデジタル電極１１と接続する入出力電極９が形成されている。

【００３５】 蓋体４は、アルミナなどのセラミック材料からなり、セラミックベース基板２ の上面と接合する面には、開口が形成され、その内部は、弾性表面波素子が収納 される内部空間が形成されている。

【００３６】 以下に、この弾性表面波共振子の構成を更に詳細に説明する。

【００３７】 セラミックベース基板２には、その上面側の凹部５に弾性表面波素子３が載置 され、弾性表面波素子３の入出力電極９と接続電極６とがポリイミド系耐熱性導 電ペーストを硬化した導電性接合部材１０によって電気的、機械的に接続されて いる。

【００３８】 ここで、セラミックベース基板２の接続電極６と弾性表面波素子３の入出力電 極９とを接続するポリイミド系耐熱性導電ペーストは、ポリイミド系樹脂をベー スとし、これに導体として銀粉末等を分散して構成され、例えば２００℃で約６ ０分間の加熱処理により硬化される。この硬化条件は、応力吸収性を高めたポリ イミドペーストの代表的な硬化条件であり、一段階加熱で硬化させること、加熱 温度が相対的に低いことが特徴である。ポリイミド系耐熱性導電ペーストは、後 述の蓋体４とセラミックベース基板２との低融点ガラス封止層１３による接合の 際の加熱に対し十分な耐熱性を有し高温でガスを発生しないことが必要条件で、 このペーストは完全に硬化させることによって、蓋体の封止時やプリント配線基 板への表面実装時の加熱でガスや飛散物が発生することは極めて少ないので、弾 性表面波素子の動作に影響を与えることがなく、好適な材料と言える。

【００３９】 更に、ポリイミド系ペーストの材質としては、硬化後に弾性表面波素子にスト レスを与えないように、硬度を低めにして応力吸収性を向上させたものを選択す るのが良い。硬度が高いと、低融点ガラス層の封止時の加熱により弾性表面波素 子に熱応力が加わり、温度特性、共振周波数に影響を与える。

【００４０】 なお、ポリイミド系耐熱性導電ペーストの供給は通常のディスペンサによる滴 下法で行えば良い。

【００４１】 このように弾性表面波素子３が接合されたセラミックベース基板２の上面には 、Ｎ₂ 、Ｈｅ、Ａｒなどの不活性ガス雰囲気中で蓋体４が被覆され、蓋体４の開 口周囲の接合面で、低融点ガラス封止層１３により封止されている。

【００４２】 ここで、低融点ガラスの材質としては、従来周知のホウ珪酸鉛系ガラス等を使 用することができるが、熱応力によるシール不良を防止するため、基板、蓋体と 熱膨張係数を適合させる必要がある。そのために、ガラス中にセラミックのフィ ラーを分散させることも効果がある。

【００４３】 このガラス封止は、代表的には４００℃、１０分間の加熱により行われるが、 このような処理条件であれば導電ペースト中のポリイミド樹脂が変質分解するこ とはない。

【００４４】 また、この処理を不活性ガス雰囲気中で行うことにより、弾性表面波装置の内 部空間に不活性ガスが充満し、共振特性の経時劣化が防止される。

【００４５】 以上の低融点ガラス封止により製品が完成するわけであるが、この後更に表面 実装時の半田付け性を向上させるために、外部に露出した端子電極７の表面だけ にニッケル・半田の電解メッキ層を形成してもよい。これには、従来積層セラミ ックコンデンサの製造などにおいて公知のバレルメッキ法が適用できる。本考案 の構造の弾性表面波装置では、密封容器がセラミックであり、低融点ガラスによ り完全に封止されているため、このような方法を組み合わせることが可能となる 。 次に本考案の他の実施例を図３及び図４に示す。図３はリモコン用クロック などに用いられる表面実装型２ポート弾性表面波共振子の断面図であり、図４は その蓋体を除いた平視図である。

【００４６】 図４に示す弾性表面波素子３１は、圧電基板の中央部に直列に接続された２つ のインターデジタル電極１１１が形成され、その両側に一対の反射器１２１が形 成されており、圧電基板の端部には、インターデジタル電極と接続する入出力電 極９１が形成されている。更に圧電基板の中央部の一辺側には、直列接続された インターデジタル電極間から導出された共通電極１４１が形成されている。

【００４７】 以上のような弾性表面波素子３１を載置するセラミックベース基板２１は、弾 性表面波素子３１が搭載される上面側には弾性表面波素子３１を収納する凹部５ １とその端部及び中央部に接続電極６１が形成されており、また、プリント配線 基板上に接合される下面側には、上面側の接続電極に対応して表面実装用の帯状 の３個の端子電極７１が形成されている。接続電極と端子電極とはセラミックベ ース基板の端面に形成した端面導体膜８１を介して接続されている。ここで、セ ラミックベース基板の凹部５１はその中央部で弾性表面波素子の中央部の共通電 極と接するような形状になっており、両端部と同様、この部分でもポリイミド系 導電ペーストによる導電性接合部材１０１で接続されている。

【００４８】 その他の構造は図１、図２に示す弾性表面波素子と共通である。

【００４９】 本考案の更に他の実施例を図５に示す。図５は、ＶＴＲのＲＦモジュレータな どに用いられる表面実装型２チャンネル弾性表面波共振子の蓋体を除いた平面図 である。この断面図は図３と同様なので省略する。

【００５０】 図５に示す弾性表面波素子３２は、圧電基板の中央部に共通電位の電極指を有 する２つのインターデジタル電極１１２が、その両側に各々２組の反射器１２２ が形成されており、２組の弾性表面波共振子が並列に配置された形となっている 。圧電基板の一端部には、一方のインターデジタル電極と接続する一方の入力側 電極９１１が形成され、他端部には共通電位の電極指から延出する共通の出力側 電極９１２が、更に圧電基板の中央部の一辺側には、他方のインターデジタル電 極と接続する他方の入力側電極９１３が形成されている。その他の構造は図３、 図４に示す２ポート弾性表面波共振子と共通である。

【００５１】 上記実施例では弾性表面波共振子の実施例のみ述べたが、これは、本考案が表 面実装型弾性表面波共振子にも十分適用できることを示したものであって、もち ろん本考案の適用はこれに限定されるものでなく、トランスバーサル型弾性表面 波フィルタを含めた全ての表面実装型弾性表面波装置に適用できるものである。

【００５２】 また、本考案の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えてもよい。

【００５３】

【考案の効果】

本考案の構造によれば、弾性表面波素子をポリイミド系耐熱性導電ペーストで ベース基板に接続していることにより、電気的接続と機械的接続が兼用されてお り、構造が簡素化され、弾性表面波装置全体が小型低背化されている。

【００５４】 また、セラミック基板と蓋体とが低融点ガラス封止層で封止されているため、 接続不良や封止不良がなく、表面実装に適した信頼性が確保されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による表面実装型弾性表面波共振子の断
面図である。

【図２】図１の蓋体を省略した状態の平面図を示す。

【図３】本考案による表面実装型２ポート弾性表面波共
振子の断面図である。

【図４】図３の蓋体を省略した状態の平面図を示す。

【図５】本考案による表面実装型２チャンネル弾性表面
波共振子の蓋体を除いた平面図である。

【図６】従来の弾性表面波装置の分解斜視図である。

【符号の説明】

１・・・・表面実装型弾性表面共振子 ２・・・・セラミック基板 ３、３１、３２・・・・弾性表面波素子 ４・・・・蓋体 ５、５１・・・・凹部 ６、６１・・・・接続電極 ７、７１・・・・端子電極 ８、８１・・・・端面導体膜 ９、９１、９１１、９１２・・・・入出力電極 １０・・・導電性接合部材 １３・・・低融点ガラス封止層

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電性基板の端部にまで延出する入出力
   電極を有する弾性表面波素子と、 一方主面側に前記弾性表面波素子を収納する凹部及び前
   記入出力電極と接続する接続電極を形成し、他方主面側
   に前記接続電極と接続する端子電極をそれぞれ形成した
   セラミック基板と、 一面が開口し、弾性表面波素子を収容する内部空間を有
   する蓋体とから成る表面実装型弾性表面波装置であっ
   て、 前記弾性表面波素子の入出力電極と前記セラミック基板
   上の接続電極とをポリイミド系耐熱性導電ペースト層を
   介して接続するとともに、弾性表面波素子を内部に収容
   するように前記セラミック基板と前記蓋体とを低融点ガ
   ラス層を介して封止したことを特徴とする表面実装型弾
   性表面波装置。