專利名稱：彈性表面波裝置以及通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種彈性表面波(Surface Acoustic Wave，以下簡稱作SAW)裝置，特別是涉及一種被要求小型且耐高功率的通信裝置的發(fā)送接收分頻器(雙工器)等所使用的彈性表面波裝置。
背景技術(shù)：
近年來，彈性表面波濾波器廣泛應(yīng)用于各種通信裝置中。
彈性表面波濾波器具有陡峭的濾波器特性，以及量產(chǎn)性優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)，因此，其特別適用于移動(dòng)通信裝置。
特別是，構(gòu)成移動(dòng)通信裝置內(nèi)部的雙工器的濾波器，也使用彈性表面波濾波器來代替從以前一直使用的電介質(zhì)濾波器。
但是，雙工器中通過被功率放大器放大后的信號，因此在通信時(shí)被加載0.8～1.2W的高功率。
如果給彈性表面波濾波器的IDT(Inter Digital Transducer)電極加載高功率，則會(huì)在IDT電極產(chǎn)生大量的熱，該熱使得電極材料的遷移加速，因此導(dǎo)致IDT電極的耐功率性不足。
因此，由于以前一直所使用的彈性表面波濾波器中耐功率性不足，因此非常希望改善表面波濾波器的耐功率性。
另外，對于雙工器來說，不但需要高耐功率化，還希望實(shí)現(xiàn)小型化。
以前，一般在陶瓷外殼的凹部中安裝彈性表面波元件，通過引線焊接技術(shù)將彈性表面波元件的焊盤電極與陶瓷封裝的端子部連接起來之后，通過蓋帽等將該凹部氣密封起來，通過這樣來制作彈性表面波濾波器，也即所謂的封裝式彈性表面波濾波器。
與此相對，近年來為了進(jìn)一步小型化，積極運(yùn)用CSP(Chip SizePackeage)技術(shù)，將彈性表面波元件倒裝安裝在電路基板上，即所謂的CSP類型彈性表面波濾波器是公知的。通過這樣，能夠?qū)⒁郧暗姆庋b類型中用于引線焊接法所需要的空間或高度降低。
但是，如果采用CSP類型，由于將壓電基板的形成有IDT電極的一側(cè)面，向著電路基板倒裝安裝，因此，很難實(shí)施用來將因加載高功率而在IDT電極中所產(chǎn)生的熱散去的散熱對策，其結(jié)果是，存在耐功率這一點(diǎn)不佳這一問題點(diǎn)。
這是由于，CSP類型彈性表面波裝置中，無法從壓電基板的彈性表面波元件的安裝面?zhèn)龋唤?jīng)剖面面積微小的導(dǎo)體凸起，向電路基板側(cè)散熱，很難確保有效的散熱路線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種小型且耐功率性優(yōu)異的CSP類型彈性表面波裝置。
本發(fā)明的彈性表面波裝置，具有壓電基板、包含有的IDT電極與電極焊盤的濾波器元件，以及用來與上述壓電基板的上述濾波器元件形成面(稱作主面)相對安裝的電路基板，在上述主面中，形成有包圍上述濾波器元件的環(huán)狀電極；上述電路基板的安裝上述壓電基板的面中，形成有與上述環(huán)狀電極相連接的密封用環(huán)狀導(dǎo)體；與上述電路基板的安裝上述壓電基板的面相反的面，或上述電路基板的任一個(gè)內(nèi)層面中，設(shè)有散熱導(dǎo)體；設(shè)有與上述密封用環(huán)狀導(dǎo)體相連接、在上述電路基板中一直貫通到上述散熱導(dǎo)體的位置上的貫通導(dǎo)體。
根據(jù)該彈性表面波裝置，由濾波器元件的IDT電極所產(chǎn)生的熱，能夠擴(kuò)散到包圍該IDT電極而形成的環(huán)狀電極中，同時(shí)，能夠讓該環(huán)狀電極的熱量經(jīng)貫通導(dǎo)體傳遞給散熱導(dǎo)體，從散熱導(dǎo)體進(jìn)行散熱。
因此，即使是CSP類型彈性表面波裝置，彈性表面波元件的IDT電極中所產(chǎn)生的熱也能夠高效地散熱，其結(jié)果是，能夠抑制IDT電極中的遷移(migration)的產(chǎn)生，提供一種耐功率性優(yōu)異的彈性表面波裝置。
作為優(yōu)選方式，上述密封用環(huán)狀導(dǎo)體、上述貫通導(dǎo)體或上述散熱導(dǎo)體接地。由于上述密封用環(huán)狀導(dǎo)體、上述貫通導(dǎo)體或上述散熱導(dǎo)體形成為將濾波器元件包圍起來，因此如果讓其接地，就能夠取得電磁屏蔽濾波器元件的效果。因此，能夠降低與設(shè)置在通信裝置中的其他部件或其他元件之間的電磁干擾。
如果上述環(huán)狀電極為四方框狀，其任一個(gè)或所有的邊，與上述貫通導(dǎo)體相連接，就能夠通過最短距離將IDT電極與環(huán)狀電極連接起來(連接該IDT電極與環(huán)狀電極的導(dǎo)體稱作“導(dǎo)體圖形”)，因此能夠更加高效地進(jìn)行散熱。
如果上述濾波器元件在1片壓電基板中形成有多個(gè)，上述環(huán)狀電極將上述多個(gè)濾波器分別包圍起來，環(huán)狀電極就能夠起到對各個(gè)濾波器的電磁屏蔽的作用，因此，能夠消除各個(gè)濾波器之間的電磁耦合，抑制濾波器之間的干擾。
上述多個(gè)濾波器元件，例如由發(fā)送用濾波器元件與接收用濾波器元件構(gòu)成。
尤其是，在構(gòu)成雙工器的發(fā)送用濾波器與接收用濾波器的情況下，被功率放大器所放大的發(fā)送信號有時(shí)會(huì)泄露到接收側(cè)，如果發(fā)生了這樣的泄露，就會(huì)對本來必須接收的信號產(chǎn)生妨礙，因此，必須避免濾波器之間的干擾。因此，在這些多個(gè)濾波器是發(fā)送用濾波器與接收用濾波器時(shí)，該彈性表面波裝置能夠很好地用作雙工器。
另外，在上述多個(gè)濾波器例如是GSM(800MHz頻帶)用濾波器與DCS(1.9GHz頻帶)用濾波器時(shí)，該彈性表面波裝置，與兩個(gè)濾波器分別形成在不同的壓電基板上的情況相比，能夠更加小型化，并能夠縮小在電路基板中的安裝面積，因此是非常理想的。
在包圍上述濾波器元件的環(huán)狀電極之間相接合時(shí)，在多個(gè)濾波器中的發(fā)熱量有差別的情況下，發(fā)熱量多的濾波器，可以使用連接包圍自身的環(huán)狀電極與包圍發(fā)熱量少的濾波器的環(huán)狀電極雙方的貫通導(dǎo)體，進(jìn)行散熱，一側(cè)能夠?qū)崿F(xiàn)散熱性更好的構(gòu)造。另外，與多個(gè)環(huán)狀電極之間不接合的情況相比，通過接合能夠縮小環(huán)狀電極的設(shè)置面積，因此能夠?qū)椥员砻娌ㄑb置小型化。另外，這種情況下各個(gè)濾波器也被電磁屏蔽，抑制了濾波器之間的干擾。
另外，在分別包圍多個(gè)濾波器元件的環(huán)狀電極的大小不同時(shí)，通過讓包圍發(fā)熱量多的濾波器的環(huán)狀電極較大，能夠在發(fā)熱量多的濾波器的周圍設(shè)置更多貫通導(dǎo)體，因此能夠有效地向電路基板側(cè)散熱。
在上述IDT電極中的至少1個(gè)，經(jīng)電阻體與上述環(huán)狀電極電連接時(shí)，IDT電極所產(chǎn)生的熱，能夠經(jīng)電阻體散熱到環(huán)狀電極中，且由于能夠讓IDT電極的高頻信號不會(huì)泄露，因此，能夠不給IDT電極的特性以及通過它所構(gòu)成的濾波器的特性帶來影響，而良好地進(jìn)行散熱。
如果在IDT電極的彈性表面波傳送方向的兩側(cè)設(shè)置反射器，且上述反射器與上述環(huán)狀電極相連接，則被輸入了高功率信號并發(fā)熱的IDT電極的散熱路線，不僅僅是導(dǎo)體凸起等連接部，還可以確保有設(shè)置在IDT電極的彈性表面波傳送方向的兩側(cè)的反射器，因此，與以前的只從連接部進(jìn)行散熱的元件相比，能夠有效地降低彈性表面波元件的溫度。
所以，由于能夠防止IDT電極溫度變高，因此彈性表面波元件的頻率特性也不會(huì)因溫度變化而大幅變化。所以，本發(fā)明的彈性表面波裝置耐功率性優(yōu)秀，頻率特性穩(wěn)定，是一種可靠性高的裝置。
在上述構(gòu)成中，密封用環(huán)狀電極為接地電極時(shí)，由于反射器與接地電極相連接，因此彈性表面波的反射效率很高，在將彈性表面波元件用作濾波器的情況下，能夠提高通過帶域外衰減量。
另外，本發(fā)明的通信裝置，具有上述構(gòu)成的本發(fā)明的彈性表面波裝置，同時(shí)具有發(fā)送電路與接收電路中的至少1個(gè)。通過使用小型且可靠性高的彈性表面波元件，即使在使用大高功率信號的情況下，也能夠非常可靠地得到所期望的濾波器特性。
本發(fā)明的上述或其他優(yōu)點(diǎn)、特征及效果，通過下面對照附圖所進(jìn)行的實(shí)施方式的說明，能夠更加明確。


圖1為表示構(gòu)成本發(fā)明的彈性表面波裝置的壓電基板的主面的俯視圖。
圖2為表示安裝上述壓電基板的電路基板的上表面的俯視圖。
圖3為本發(fā)明的彈性表面波裝置沿著圖1的A-A’線以及圖2的B-B’線的剖視圖。
圖4為表示包圍濾波器元件的環(huán)狀電極互相接合起來的壓電基板的主面的俯視圖。
圖5為表示包圍濾波器元件的環(huán)狀電極的大小互不相同的壓電基板的主面的俯視圖。
圖6為表示安裝上述壓電基板的電路基板的上表面的俯視圖。
圖7為表示IDT電極經(jīng)電阻體與環(huán)狀電極電連接的壓電基板的主面的俯視圖。
圖8為表示反射器經(jīng)連接線與環(huán)狀電極相連接的壓電基板的主面的俯視圖。
圖9為說明本發(fā)明的彈性表面波裝置中的輸入信號的傳送特性的頻率依賴性的曲線圖。
圖10為表示反射器與環(huán)狀電極相連接的連接線的面積增大了的壓電基板的主面的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
下面對照附圖，對本發(fā)明的彈性表面波裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1為表示彈性表面波裝置的壓電基板的主面的俯視圖，圖2為表示安裝上述壓電基板的電路基板的上表面的俯視圖，圖3表示彈性表面波元件安裝在電路基板上所構(gòu)成的本發(fā)明的彈性表面波裝置，為沿著圖1的A-A’線以及圖2的B-B’線的剖視圖。
該實(shí)施方式所表示的是，使用兩個(gè)梯子形彈性表面波元件構(gòu)成雙工器的例子。
彈性表面波裝置，將作為用來產(chǎn)生彈性表面波的激勵(lì)電極的IDT電極所形成的面(稱作“主面”)，與電路基板11相向安裝在其上面。
圖1中，1為壓電電極，2為壓電基板1的主面中所形成的多個(gè)IDT電極，3為與上述IDT電極2電連接的用作輸入輸出端子的電極焊盤。4為包圍上述多個(gè)IDT電極2以及多個(gè)電極焊盤3而形成的環(huán)狀電極。通過它們構(gòu)成彈性表面波元件。
彈性表面波元件形成有兩個(gè)，分別構(gòu)成發(fā)送用濾波器5與接收用濾波器6。另外，形成分別包圍發(fā)送用濾波器5與接收用濾波器6的環(huán)狀電極4。另外，該實(shí)施方式中，環(huán)狀電極4形成為四角框狀。構(gòu)成發(fā)送用濾波器5的IDT電極2被輸入高功率，在工作中發(fā)熱。
另外，除了輸入輸出用電極焊盤3以及環(huán)狀電極4之后，可以通過保護(hù)膜(圖中未表示)等將IDT電極2覆蓋起來。這種情況下，保護(hù)膜用來防止IDT電極2等的氧化，提高耐濕性，同時(shí)，防止異物等的附著所引起的各個(gè)電極之間以及各個(gè)電極內(nèi)的短路，并調(diào)整頻率，在上述電極形成之后，通過CVD法或蒸鍍法等薄膜形成法來形成。采用SiO2膜、Si3N4膜、Si膜等。
圖2中，11為電路基板，12為形成在電路基板11中的對應(yīng)于電極焊盤3的貫通(via)導(dǎo)體，13為在電路基板11的上面對應(yīng)于上述環(huán)狀電極4而形成的密封用環(huán)狀導(dǎo)體，14為在電路基板11的內(nèi)部對應(yīng)于上述環(huán)狀電極4而形成的貫通導(dǎo)體，15為形成的電路基板11的下面的與貫通導(dǎo)體14相連接的散熱導(dǎo)體。另外，該散熱導(dǎo)體15有時(shí)候也形成在電路基板11的內(nèi)部。
環(huán)狀電極4如圖3所示，經(jīng)電路基板11的內(nèi)部所形成的貫通導(dǎo)體14，與電路基板11的內(nèi)部或下面所形成的散熱導(dǎo)體15相連接。
貫通導(dǎo)體14用來將密封用環(huán)狀導(dǎo)體13與散熱導(dǎo)體15相連接，進(jìn)行良好的散熱。該貫通導(dǎo)體14的配置，在發(fā)熱量多的IDT電極2的附近，將并聯(lián)共振子與地連接起來的布線圖形與環(huán)狀電極4的交點(diǎn)部分，或者發(fā)熱量多的IDT電極2的反射器與環(huán)狀電極4電連接起來的情況下，在接近該連接部處，散熱路線較短，散熱效果增大，因此是很理想的。
另外，環(huán)狀電極4以四角框狀形成在壓電基板1的周圍，因此，能夠利用其內(nèi)側(cè)的較大的面積，有效地設(shè)置IDT電極2與電極焊盤3。
另外，關(guān)于貫通電極14的粗細(xì)，如果到散熱，則直徑較大為好，但如果太粗，則作為電路基板11的絕緣材料的陶瓷，與金屬所制成的貫通導(dǎo)體14之間因熱膨脹系數(shù)差所引起的應(yīng)力就變大，有時(shí)候會(huì)在貫通導(dǎo)體14的附近的絕緣層中產(chǎn)生裂痕等開裂，引起連接可靠性的低下。因此，這里貫通導(dǎo)體14的直徑最好在50～200μm左右。
電路基板11的內(nèi)部或下面所形成的散熱導(dǎo)體15，與外部的電子電路相連接，將彈性表面波裝置接地，同時(shí)，具有將隨著IDT電極2的動(dòng)作所產(chǎn)生的熱良好地散熱到彈性表面波裝置的外部的功能。
這樣的散熱導(dǎo)體15，為了有效地讓IDT電極2所產(chǎn)生的熱量散到外部的電子電路中，最好位于能夠通過最短路線與密封用環(huán)狀導(dǎo)體13相連接的位置上。也即，最好通過貫通導(dǎo)體14將散熱導(dǎo)體15與密封用環(huán)狀導(dǎo)體13直線連接起來。
另外，由于散熱導(dǎo)體15上將IDT電極2所產(chǎn)生的熱散到外部的電子電路中的主要通路，因此，作為該接觸面的散熱導(dǎo)體15，最好在設(shè)計(jì)所運(yùn)行的范圍內(nèi)讓其較大。
通過這樣，IDT電極2所產(chǎn)生的熱，經(jīng)環(huán)狀電極4擴(kuò)散，同時(shí)，能夠從與該環(huán)狀電極14相連接的密封用環(huán)狀導(dǎo)體13、貫通導(dǎo)體14向散熱導(dǎo)體15傳熱量，從散熱導(dǎo)體15進(jìn)行散熱。
因此，即使是CSP類型彈性表面波裝置，該彈性表面波元件的IDT電極2中所產(chǎn)生的熱也能夠良好地散熱，其結(jié)果是，能夠抑制IDT電極2中的遷移的產(chǎn)生，提供一種耐功率性優(yōu)異的彈性表面波裝置。
壓電基板1的各個(gè)電極焊盤3，經(jīng)由環(huán)狀密封層22構(gòu)成的導(dǎo)體凸起，與形成在電路基板11的上面的各個(gè)輸入輸出用貫通導(dǎo)體12相連接，同時(shí)，環(huán)狀電極4與在電路基板11的上面對應(yīng)于該環(huán)狀電極4所形成的密封用環(huán)狀導(dǎo)體13之間，使用例如焊錫等臘材料，在內(nèi)側(cè)環(huán)狀密封從而相連接。
通過這樣，能夠在彈性表面波元件的動(dòng)作面?zhèn)却_保給定的空間，并保持該空間的氣密封性，所以能夠抑制外部環(huán)境的影響，讓彈性表面波元件穩(wěn)定工作，同時(shí)，能夠長期穩(wěn)定進(jìn)行該工作，從而能夠形成高可靠性的彈性表面波裝置。通過在上述氣密封空間中，進(jìn)一步封入例如惰性氣體的氮?dú)獾?，能夠有效地防止各個(gè)IDT電極2或各個(gè)電極重疊3、各個(gè)輸入輸出用貫通導(dǎo)體12的氧化等所引起的惡化，從而能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步的高可靠性。
另外，即使給壓電基板1作用外力，該力也被環(huán)狀電極4與密封用環(huán)狀導(dǎo)體13所承受，能夠防止對IDT電極2的動(dòng)作帶來不良影響，從而能夠提供一種可靠性優(yōu)異的彈性表面波裝置。
另外，如該實(shí)施方式所述，通過多個(gè)IDT電極2與多個(gè)電極焊盤4，構(gòu)成發(fā)送用濾波器5與接收用濾波器6。之后，環(huán)狀電極4形成為將這些發(fā)送用濾波器5與接收用濾波器6分別包圍起來。通過該構(gòu)造，環(huán)狀電極4能夠起到對各個(gè)濾波器5、6的電磁屏蔽的作用，因此，能夠讓各個(gè)濾波器5、6不會(huì)發(fā)生電磁耦合，從而能夠抑止濾波器5、6之間的干擾。
接下來，對上述彈性表面波裝置的構(gòu)成材料進(jìn)行說明。
壓電基板1，使用由壓電材料所構(gòu)成的基板。作為壓電材料，例如有36°±3°Y切X輸送方向的鉭酸鋰單晶體、42°±3°Y切X輸送方向的鉭酸鋰單晶體、64°±3°Y切X輸送方向的鈮酸鋰單晶體、41°±3°Y切X輸送方向的鈮酸鋰單晶體、45°±3°X切Z輸送方向的四硼酸鋰單晶體，各自的電氣機(jī)械結(jié)合系數(shù)都較大，且頻率溫度系數(shù)較小，因此非常適于使用。另外，壓電基板1的厚度最好為0.1mm～0.5mm左右。如果厚度不足0.1mm，則壓電基板1容易破裂，如果超過0.5mm，則零件尺寸過大，存在很難實(shí)現(xiàn)彈性表面波裝置的小型化的傾向。
IDT電極2、電極焊盤3、環(huán)狀電極4，可以使用Al、Al類合金、金、金合金、鉭、鉭合金，或這些材料所形成的一層基底膜，以及這些材料所形成的層與鈦、鉻等材料所形成的層之間的基底膜。成膜方法可以使用濺射法或電子束蒸鍍法。成膜之后，旋涂上一層約0.5μm厚的光致抗蝕劑材料。之后，在步進(jìn)曝光裝置中形成所期望的電極圖形，接下來，在顯影裝置中通過堿顯影液來溶解不需要的部分的抗蝕劑，現(xiàn)出所期望的電極圖形，之后，通過RLE(Reactive lon Etching)裝置(Apparatus)進(jìn)行電極蝕刻，得到所期望的電極圖形的IDT電極2、電極焊盤3、環(huán)狀電極4。
IDT電極2的電極指的對數(shù)為50～200，電極指的寬度為0.1～10.0μm，電極指的間隔為0.1～10μm，電極指的交叉寬度為10～80μm，IDT電極2的厚度為0.2～0.4μm，通過這樣，能夠得到作為共振器或?yàn)V波器的所期望的特性，是很理想的。
圖3中，21為對電路基板11上所安裝的彈性表面波元件進(jìn)行密封的密封樹脂。密封樹脂21由環(huán)氧樹脂或聯(lián)苯樹脂、聚酰亞胺樹脂、混合有鋁或氮化鋁或氮化硅等填充劑作為固體成分的填充劑的樹脂所構(gòu)成。密封樹脂21，具有用作保護(hù)安裝在電路基板11上的彈性表面波元件不受外部環(huán)境或外力的影響的外裝保護(hù)材料的功能。本例中，從壓電基板1的另一個(gè)主面(圖3中的上面)橫跨到電路基板11的上面，形成了彈性表面波裝置的外形。這樣，電路基板11的上面所安裝的壓電基板1被密封樹脂21所密封，通過這樣，能夠保護(hù)壓電基板1以及電連接部不受機(jī)械沖擊以及水分、藥品等的影響，從而能夠得到一種高可靠性的彈性表面波裝置。
電路基板11通過層積兩層絕緣層而制作出來。這些絕緣層，例如使用以鋁為主要成分的陶瓷，或能夠低溫?zé)频牟Ａ沾?，或以有機(jī)材料為主要成分的玻璃環(huán)氧樹脂等。在使用陶瓷或玻璃陶瓷的情況下，將陶瓷等金屬氧化物和有機(jī)黏合劑在有機(jī)溶劑等中勻質(zhì)混煉所的料漿，成型為薄片狀，從而制作出印刷電路基板，形成所期望的導(dǎo)體圖形以及貫通導(dǎo)體圖形之后，將這些印刷電路基板層積壓接起來，通過這樣形成為一體并燒制來進(jìn)行制作。
電路基板11中，以密封用環(huán)狀導(dǎo)體13以及輸入輸出用貫通導(dǎo)體12、貫通導(dǎo)體14、散熱導(dǎo)體15等為代表，來形成所期望的圖形的導(dǎo)體圖形或貫通導(dǎo)體圖形，通過對Au、Cu、Ag、Ag-Pd、W等金屬導(dǎo)體實(shí)施絲網(wǎng)印刷或蒸鍍、旋涂等成膜法與蝕刻的組合等來形成并制作。各個(gè)導(dǎo)體圖形或各個(gè)貫通導(dǎo)體圖形，如果需要與彈性表面波元件之間更好地粘合，最好在表面上實(shí)施Ni或Au等的鍍膜。
連接電極焊盤3與輸入輸出用貫通導(dǎo)體12的導(dǎo)體凸起，通過焊錫或金等導(dǎo)體材料形成。在由焊錫形成的情況下，能夠通過例如絲網(wǎng)印刷在電極焊盤3或輸入輸出用貫通導(dǎo)體12的端部涂布膏狀焊錫之后，通過溶化該焊錫來形成導(dǎo)體凸起。另外，在通過金形成的情況下，能夠例如將金線引線焊接到電極焊盤3或輸入輸出用貫通導(dǎo)體12的端部，通過將其切短，來形成導(dǎo)體凸起。在通過該導(dǎo)體凸起進(jìn)行連接時(shí)，可以一邊加載熱或超聲波一邊進(jìn)行壓接，通過這樣能夠可靠地進(jìn)行良好的連接。
接下來，圖4中表示了本發(fā)明的彈性表面波裝置的另一個(gè)實(shí)施方式。
圖4為表示彈性表面波元件的壓電基板的主面的俯視圖。圖4中給和圖1相同的部分標(biāo)注相同的符號。
本例中，分別包圍發(fā)送用濾波器5與接收用濾波器6的環(huán)狀電極4互相連在一起。
根據(jù)這樣的構(gòu)造，與上述實(shí)施方式相比，具有同樣的散熱性，能夠讓彈性表面波元件與彈性表面波裝置進(jìn)一步小型化。
接下來，圖5、圖6中表示了本發(fā)明的彈性表面波裝置的另一個(gè)實(shí)施方式。
圖5為表示與圖1相同的彈性表面波元件的主面的俯視圖。圖6為表示與圖2相同的安裝該壓電基板的電路基板的上面的俯視圖。
在圖5與圖6中，給和圖1、圖2相同的部分標(biāo)注相同的符號。
本例中，分別包圍作為多個(gè)濾波器的發(fā)送用濾波器5與接收用濾波器6的環(huán)狀電極4互相連在一起，同時(shí)，其大小不同。發(fā)送用濾波器5與接收用濾波器6，被同一個(gè)環(huán)狀電極4的大小不同的兩個(gè)環(huán)狀部所分別包圍。本例中，包圍發(fā)送用濾波器5的環(huán)狀部的大小(內(nèi)側(cè)的面積)，比包圍接收用濾波器6的環(huán)狀部的大小大(廣)。
根據(jù)該構(gòu)成，能夠?qū)⒅苯蛹虞d高功率的發(fā)送用濾波器5的IDT電極2，設(shè)計(jì)成大電極，同時(shí)，能夠在發(fā)熱量相當(dāng)大的發(fā)送用濾波器5的周圍設(shè)置更多的貫通導(dǎo)體14，與環(huán)狀電極4相連接，因此，能夠抑制彈性表面波裝置的大型化，并提高耐功率性。
接下來，圖7為表示與圖1相同的彈性表面波元件的壓電基板的主面的俯視圖。圖7中給和圖1相同的部分標(biāo)注相同的符號。
本例中，作為多個(gè)濾波器的發(fā)送用濾波器5與接收用濾波器6被環(huán)狀電極4分別包圍，同時(shí)，各個(gè)IDT電極2中的連接有不和環(huán)狀電極4直接連接的信號線的部分，經(jīng)電阻體7與環(huán)狀電極4電連接。該電阻體7可以通過例如硅或氧化鉭、氧化銅等高阻抗的半導(dǎo)體形成。另外，還可以通過氮化鉭等薄膜電阻形成。
該電阻體7，對輸入給IDT電極2中的高頻信號為高阻抗，因此，高頻信號不會(huì)經(jīng)該電阻體7泄露到環(huán)狀電極4中。另外，對直流為低阻抗，因此變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，起到從IDT電極2向環(huán)狀電極4的放熱路線的作用，因此，能夠讓IDT電極2中所產(chǎn)生的熱更有效的散熱，從而能夠進(jìn)一步提高彈性表面波裝置的耐功率性。
該電阻體7，可以與多個(gè)IDT電極2中的至少1個(gè)相連接，具體的說，可以與不和環(huán)狀電極4直接連接的發(fā)熱量最大的IDT電極2相連接。另外，既可以如本例所示經(jīng)信號線與IDT電極2相連接，又可以與IDT電極2的匯流條直接連接。
接下來，對本發(fā)明的彈性表面波裝置的另一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖8為表示與圖1相同的彈性表面波元件的壓電基板的主面的俯視圖。圖7中也給和圖1相同的部分標(biāo)注相同的符號。
圖8中，3a為接地用焊盤電極，9為反射器，10為構(gòu)成信號線的布線電極，16為反射器9與環(huán)狀電極4的連接線。
如圖8所示，在各個(gè)IDT電極2的彈性表面波的傳送方向的兩側(cè)，設(shè)置反射器9。該反射器9通過連接線16與環(huán)狀電極4相連接。
通過像這樣在IDT電極2的彈性表面波的傳送方向的兩側(cè)設(shè)置反射器9，該反射器9通過連接線16與環(huán)狀電極4相連接，能夠確保從輸入高功率的信號并進(jìn)行發(fā)熱的IDT電極2出發(fā)的散熱路線，經(jīng)設(shè)置在IDT電極2的兩側(cè)的反射器9到達(dá)環(huán)狀電極4。
因此，與只從輸入輸出焊盤電極3或接地用焊盤電極3a散熱的情況相比，能夠有效地降低彈性表面波元件的溫度。其結(jié)果是，彈性表面波元件的耐功率性優(yōu)越，成為一種可靠性高的彈性表面波元件。
另外，在進(jìn)行IDT電極2、反射器9、連接線16以及環(huán)狀電極4的圖形形成工序中，如果讓反射器9與環(huán)狀電極4經(jīng)連接線16相連接，則具有不需要新的連接用部件以及不需要復(fù)雜的工序的優(yōu)點(diǎn)。
另外，如圖8所示，輸入輸出用焊盤電極3設(shè)置在IDT電極2的附近，在Pt、Cu、Au、Al等高熱傳導(dǎo)率材料所制成的偽焊盤電極(圖中未表示)不和IDT電極2相連接的狀態(tài)下，設(shè)置在IDT電極2的附近。通過這樣，能夠增加進(jìn)行發(fā)熱的IDT電極2向外的散熱路線的面積，進(jìn)一步提高彈性表面波元件的散熱性，成為一種可靠性高的元件。
上述偽焊盤電極可以圖形形成為多邊形、橢圓形等任意形狀，在不和IDT電極2電連接的狀態(tài)下，設(shè)置在IDT電極2的附近。偽焊盤電極可以在IDT電極2形成之后再形成，也可以在形成IDT電極2時(shí)使用與IDT電極2相同的材料，在同一工序中形成。
另外，在環(huán)狀電極4接地時(shí)，反射器9也接地，因此能夠進(jìn)一步提高彈性表面波的反射效率。該機(jī)制目前還不明確，推測為以下所述的機(jī)制。也即，以前在反射器9中產(chǎn)生較小的電場，因此在反射彈性表面波時(shí)會(huì)產(chǎn)生相位偏差，其結(jié)果是，駐波因干擾而衰減，反射系數(shù)衰減到比設(shè)計(jì)值還低。但是，通過讓反射器9與接地電極相連接，就會(huì)消除反射器9中所產(chǎn)生的電場的影響，能夠抑制反射器9中的彈性表面波與反射器9中所產(chǎn)生的駐波之間的干擾。因此，反射系數(shù)高，對彈性表面波的反射效率高。所以，通過增加彈性表面波共振子中的反共振(anti-resonance)阻抗值，能夠增加通過帶域外衰減量。
圖9為說明將本發(fā)明的彈性表面波裝置用作濾波器的情況下的，輸入信號的傳送特性的頻率依賴性的曲線圖。圖中橫軸表示頻率(MHz)，縱軸表示輸入信號的衰減量(attenuation)(dB)。實(shí)線表示環(huán)狀電極4作為接地電極并與反射器9相連接的情況下的傳送特性，虛線表示反射器9不和接地的環(huán)狀電極4相連接的情況下的傳送特性。
如圖9所示，可以確認(rèn)，通過讓反射器9與接地的環(huán)狀電極4相連接，能夠增加通過帶域外衰減量。
如上所述，被輸入高功率的信號并發(fā)熱的IDT電極2的散熱線路，并不僅僅是連接倒裝的壓電基板1的焊盤電極3、3a與電路基板11的貫通導(dǎo)體12的導(dǎo)體凸起，還可以設(shè)置經(jīng)由設(shè)置在IDT電極2的彈性表面波的傳送方向的兩側(cè)的反射器9、環(huán)狀電極4以及密封用環(huán)狀導(dǎo)體13的大面積路線。因此，能夠更加有效地降低彈性表面波元件的溫度，耐功率性優(yōu)異，其結(jié)果是，能夠得到一種小型且可靠性高的彈性表面波裝置。
圖10為表示本發(fā)明的彈性表面波裝置的另一個(gè)實(shí)施方式的俯視圖。
圖10中，與圖8的彈性表面波元件相比，與環(huán)狀電極4相連接的連接線16寬度較寬。因此，被輸入了高功率的信號并進(jìn)行發(fā)熱的IDT電極2的散熱路線的面積變大，能夠更加有效地對IDT電極2所產(chǎn)生的熱進(jìn)行散熱，從而能夠得到一種可靠性高的彈性表面波元件。
接下來，本發(fā)明的通信裝置，至少具有設(shè)置了上述本發(fā)明的彈性表面波裝置的接收電路，以及設(shè)置了上述本發(fā)明的彈性表面波裝置的發(fā)送電路中的任一個(gè)。
通過在本發(fā)明的彈性表面波裝置中裝配電感、電容器等，能夠得到帶通濾波器，將該帶通濾波器分別設(shè)置在接收電路與發(fā)送電路中，通過發(fā)送接收切換裝置連接接收電路與發(fā)送電路，通過這樣，能夠得到本發(fā)明的通信裝置。
根據(jù)本發(fā)明的通信裝置，通過采用小型而耐功率優(yōu)異且可靠性高的彈性表面波元件，即使在小型且使用高功率的信號的情況下，也能夠得到所期望的濾波器特性。
另外，本發(fā)明并不僅限于以上實(shí)施方式，可以在不脫落本發(fā)明的要點(diǎn)的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更。例如，上述實(shí)施方式的例子中，壓電基板1的電極焊盤3與電路基板11的輸入輸出用貫通導(dǎo)體12的端部相連接，但也可以在電路基板11的上面形成對應(yīng)于電極焊盤3的電極焊盤并與其相連接。
另外，電路基板11內(nèi)，為了在發(fā)送用濾波器5與接收用濾波器6之間良好地絕緣，可以設(shè)置曲折的相位線路或電感以及電容所構(gòu)成的匹配電路。通過這樣，在天線端的接收用濾波器6的阻抗特性在發(fā)送頻率帶域中接近無窮大，能夠防止發(fā)送信號流入到接收濾波器6中，因此絕緣特性很好。
接下來，對本發(fā)明的彈性表面波裝置的實(shí)施例進(jìn)行說明。
<實(shí)施例1>
壓電基板使用38.7°Y切X方向傳送的鉭酸鋰單晶體基板，其一側(cè)主面上，形成有Al(占99％質(zhì)量)-Cu(占1％質(zhì)量)的Al合金所制成的IDT電極2的圖形，與作為輸入輸出電極的電極焊盤的圖形，以及將它們電連接起來的布線的圖形以及環(huán)狀電極。這些圖形制作如下所述，通過濺射法形成Al合金薄膜之后，通過步進(jìn)曝光裝置與旋涂裝置以及顯影裝置等進(jìn)行光刻，之后，通過RIE(反應(yīng)性離子蝕刻)裝置等進(jìn)行蝕刻，通過這樣進(jìn)行給定的各個(gè)圖形成形。
首先，通過丙酮、IPA(異丙基酒精)等有機(jī)溶劑，對作為壓電基板的鉭酸鋰晶片的進(jìn)行超聲波清洗，將有機(jī)成分洗凈。接下來，通過干凈的烘箱對基板進(jìn)行充分干燥之后，進(jìn)行IDT電極、電極焊盤、布線以及環(huán)狀電極的形成。
這些形成中，使用濺射裝置形成上述組成的Al-Cu薄膜之后，旋涂上厚約0.5μm的光致抗蝕劑，通過步進(jìn)曝光裝置進(jìn)行所期望的各個(gè)圖形的形成。接下來，在顯影裝置中通過堿顯影液來溶解不需要的部分的光致抗蝕劑，現(xiàn)出所期望的各圖形，之后，通過RLE裝置進(jìn)行Al-Cu薄膜的蝕刻，形成所期望的IDT電極、電極焊盤、布線以及環(huán)狀電極。
之后，形成保護(hù)它們的保護(hù)膜。這里，通過濺射裝置形成氧化硅膜，之后，通過光刻膠法來進(jìn)行光致抗蝕劑的圖形形成，通過RIE裝置等進(jìn)行對應(yīng)于電極焊盤的輸入輸出電極用開口部與對應(yīng)于環(huán)狀電極的環(huán)狀電極用開口部的蝕刻，形成保護(hù)膜圖形。
接下來，通過光刻膠法來制作保護(hù)膜中的成膜在連接IDT電極與環(huán)狀電極的電阻體上的那一部分的開口圖形，通過RIE裝置對該部分保護(hù)膜進(jìn)行蝕刻之后，通過離提法制作電阻體。該電阻體使用添加有硼的硅，通過濺射法進(jìn)行成膜。
另外，這里是獨(dú)立對電阻體進(jìn)行圖形形成的，但也可以在通過硅等半導(dǎo)體薄膜形成保護(hù)膜自身，通過該膜來將IDT電極與環(huán)狀電極電連接起來。這種情況下，可以省略重新圖形形成制作電阻體的工序。
另外，在蝕刻IDT電極時(shí)，可以在IDT電極與環(huán)狀電極之間殘留非常薄的Al-Cu薄膜，在之后的通過使用氧等離子的抗蝕劑剝離工序或使用氧等離子的CVD(化學(xué)的氣相沉積)法所進(jìn)行的保護(hù)膜制作工序中，通過將殘留的Al-Cu薄膜氧化，形成高電阻半導(dǎo)體CuAlO2，將其用作電阻體。
另外，這里通過單層的Al-Cu薄膜來形成IDT電極，但也可以將其作為基底膜，設(shè)置在Ti或Cu等基底層上，在基底層使用Ti或Cu的情況下，可以使用同樣的處理，將殘留的Ti或Cu薄層氧化，通過這樣來形成氧化鈦或氧化銅等高電阻半導(dǎo)體，因此，也可以將其用作電阻體。
接下來，沿著切割線切割壓電基板，將各個(gè)彈性表面波元件的芯片分割開。之后，通過焊錫球?qū)⑿酒碾姌O焊盤以及環(huán)狀電極、電路基板上的輸入輸出用貫通導(dǎo)體以及密封用環(huán)狀導(dǎo)體暫裝上之后，經(jīng)過回流焊工序?qū)⑵浞謩e接合起來，得到將IDT電極氣密封起來的彈性表面波濾波器。
這里，通過層積多個(gè)絕緣層來制作電路基板。這些絕緣層中，例如使用以氧化鋁為主要成分的陶瓷，或能夠低溫?zé)频牟Ａ沾?，或以有機(jī)材料為主要成分的玻璃環(huán)氧樹脂等。在使用陶瓷或玻璃陶瓷的情況下，制作陶瓷等的印刷電路基板，設(shè)置所期望的布線圖形以及貫通導(dǎo)體之后，將這些印刷電路基板層積壓接起來，通過這樣形成為一體并燒制來進(jìn)行制作。
關(guān)于如上所得到的本發(fā)明的彈性表面波裝置，在50℃的環(huán)境溫度下加載32dBm的功率的實(shí)驗(yàn)中，能夠得到比以前的彈性表面波裝置超過大約3小時(shí)的耐功率壽命。
根據(jù)以上的結(jié)果，本發(fā)明的彈性表面波裝置，能夠高效地釋放IDT電極中所產(chǎn)生的熱量，可以確認(rèn)是一種耐功率性優(yōu)秀的裝置。
<實(shí)施例2>
接下來，對照圖10對本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說明。
壓電基板1使用36°Y切X傳送方向的鉭酸鋰單晶體基板，其芯片尺寸為1.1mm×1.5mm。在壓電基板1上，通過濺射法形成厚1800的由Al-Cu合金所形成的IDT電極2、輸入輸出用焊盤電極3、接地用焊盤電極4、反射器9、引出電極10、連接線16以及環(huán)狀電極4，通過部件裝置與旋涂裝置以及顯影裝置等進(jìn)行光刻膠，之后，通過RIE(反應(yīng)性離子蝕刻)裝置等進(jìn)行蝕刻，形成給定的圖形。
電路基板11使用基板大小為70mm×70mm，厚250μm的LTCC(LowTemperature Co-fired Ceramics低溫同時(shí)燒制陶瓷)基板。
在電路基板11上，與彈性表面波元件的輸入輸出用焊盤電極3以及環(huán)狀電極4相對應(yīng)那樣，形成約1μm厚由Ag所制成的貫通導(dǎo)體12與密封用環(huán)狀導(dǎo)體13。
之后，在貫通導(dǎo)體12與密封用環(huán)狀導(dǎo)體13上，通過預(yù)絲網(wǎng)印刷法涂布線寬約100μm厚約20μm的用來作為導(dǎo)體凸起以及環(huán)狀密封層22的焊錫漿。
以電路基板11的貫通導(dǎo)體12與導(dǎo)體凸起以及密封用環(huán)狀導(dǎo)體13與環(huán)狀密封層22所形成的圖形與壓電基板1的輸入輸出用焊盤電極3與環(huán)狀電極4的位置對應(yīng)那樣，將彈性表面波元件的功能面與電路基板11的上面(圖形形成面)相向設(shè)置，在回流爐中在240℃下進(jìn)行5分鐘的回流熔化，并讓焊錫硬化將兩者接合起來。
另外，從壓電基板1的另一側(cè)主面的上部，通過填充法涂布環(huán)氧樹脂所制成的密封樹脂21，將電路基板11上的彈性表面波元件覆蓋起來之后，在干燥爐中在150℃下加熱5分鐘使其硬化。最后，從電路基板11的內(nèi)側(cè)，在各個(gè)彈性表面波元件之間的分離位置上進(jìn)行切割將其分離，形成彈性表面波裝置。
通過以上的工序所形成的彈性表面波裝置的大小為1.6mm×2.0mm，高為0.6mm。通過這樣，能夠制作使用本發(fā)明的彈性表面波裝置的彈性表面波裝置。
另外，為了對本發(fā)明的彈性表面波裝置的散熱性進(jìn)行評價(jià)，通過使用有限元法的熱分析，求出給使用彈性表面波元件的彈性表面波裝置加載大信號功率時(shí)的彈性表面波裝置的各個(gè)部位中的相對室溫的上升溫度。
將與使用上述實(shí)施例的彈性表面波元件的彈性表面波裝置同一材料以及同一構(gòu)成的、反射器9與環(huán)狀電極4相連接的彈性表面波裝置的熱分析用模型，設(shè)為模型(a)。另外，為了與本發(fā)明進(jìn)行比較，將反射器9不與環(huán)狀電極4相連接的彈性表面波裝置的熱分析用模型，設(shè)為模型(b)。
另外，設(shè)兩個(gè)模型中都存在外周的環(huán)狀電極4，進(jìn)行評價(jià)。
設(shè)分析條件為，壓電基板1的厚度為0.25mm，各個(gè)材料的熱傳導(dǎo)率(W/m·k)分別是鉭酸鋰單晶體所構(gòu)成的壓電基板1為4.1，LTCC基板所構(gòu)成的電路基板11為3.9，焊錫所構(gòu)成的導(dǎo)體凸起以及環(huán)狀密封層19為61，環(huán)氧樹脂所構(gòu)成的密封樹脂21為0.5，Al-Cu合金所構(gòu)成的IDT電極2、輸入輸出用焊盤電極3、接地用焊盤電極4、反射器9、引出電極10、連接線16以及環(huán)狀電極4為236，Ag所構(gòu)成的貫通導(dǎo)體為12，密封用環(huán)狀導(dǎo)體13為150，密封在振動(dòng)空間14內(nèi)的空氣為2.6×10-2。
分析方法是，在室溫(25℃)的環(huán)境下，給某個(gè)彈性表面波裝置輸入0.4W的信號功率，模擬出在IDT電極2及其附近所產(chǎn)生的熱量向彈性表面波裝置內(nèi)傳遞的環(huán)境中進(jìn)行散熱的狀態(tài)，計(jì)算出IDT電極2及其附近的最大上升溫度，以及從IDT電極2到外部環(huán)境之間的熱傳遞過程中的熱阻比。其結(jié)果如表1所示。
表1表1

從表1所示的結(jié)果可以得知，IDT電極2以及附近的最大上升溫度，模型(a)為58.0℃，模型(b)為83.2℃，從IDT電極2到外部環(huán)境之間的熱阻比，模型(a)為0.54，模型(b)為0.96。
如上所示，與表示彈性表面波裝置的模型(b)相比，表示使用本發(fā)明的彈性表面波裝置的彈性表面波裝置的模型(a)中，IDT電極2以及附近的最大上升溫度較低，且熱阻比降低了大約60％。
根據(jù)以上結(jié)果可以得知，使用設(shè)置在IDT電極2附近的反射器9與環(huán)狀電極4相連接的這種本發(fā)明的彈性表面波裝置的彈性表面波裝置，散熱性較高。
如上所述，使用本發(fā)明的彈性表面波裝置的彈性表面波裝置散熱性優(yōu)異，因此即使在進(jìn)行倒裝晶片安裝的情況下，耐功率性也很好，其結(jié)果是，能夠得到一種小型且可靠性高的裝置。
權(quán)利要求
1.一種彈性表面波裝置，其特征在于具有包含有形成在壓電基板的一側(cè)主面上的IDT電極與電極焊盤的濾波器元件，以及用來與上述壓電基板的形成有上述IDT電極與電極焊盤的面相對安裝的電路基板；上述壓電基板的形成有上述IDT電極與電極焊盤的面中，形成有包圍上述濾波器元件的環(huán)狀電極；上述電路基板的安裝上述壓電基板的面中，形成有與上述環(huán)狀基板相連接的密封用環(huán)狀導(dǎo)體；上述電路基板的與安裝上述壓電基板的面相反的面，或上述電路基板的任一個(gè)內(nèi)層面中，設(shè)有散熱導(dǎo)體；設(shè)有貫通導(dǎo)體，其與上述密封用環(huán)狀導(dǎo)體相連接，在上述電路基板中，一直貫通到上述散熱導(dǎo)體的位置上。
2.如權(quán)利要求1所述的彈性表面波元件，其特征在于上述密封用環(huán)狀導(dǎo)體、上述貫通導(dǎo)體或上述散熱導(dǎo)體接地。
3.如權(quán)利要求1所述的彈性表面波裝置，其特征在于上述環(huán)狀電極為四方框狀，其任一個(gè)或所有的邊，與上述貫通導(dǎo)體相連接。
4.如權(quán)利要求1所述的彈性表面波裝置，其特征在于上述濾波器元件在1片壓電基板中形成有多個(gè)，上述環(huán)狀電極將上述多個(gè)濾波器分別包圍起來。
5.如權(quán)利要求4所述的彈性表面波裝置，其特征在于上述多個(gè)濾波器元件，由發(fā)送用濾波器元件與接收用濾波器元件構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求4所述的彈性表面波裝置，其特征在于包圍上述濾波器元件的環(huán)狀電極之間相接合。
7.如權(quán)利要求4所述的彈性表面波裝置，其特征在于包圍上述濾波器元件的環(huán)狀電極的大小，在各個(gè)濾波器元件中不同。
8.如權(quán)利要求1所述的彈性表面波裝置，其特征在于上述IDT電極中的至少1個(gè)，經(jīng)電阻體與上述環(huán)狀電極電連接。
9.如權(quán)利要求1所述的彈性表面波裝置，其特征在于上述壓電基板中，在IDT電極的彈性表面波傳送方向的兩側(cè)設(shè)置反射器，上述反射器與上述環(huán)狀電極相連接。
10.一種通信裝置，其特征在于安裝有如權(quán)利要求1所述的彈性表面波裝置，同時(shí)具有發(fā)送電路與接收電路中的至少一個(gè)。
全文摘要
在壓電基板(1)的一側(cè)主面中形成IDT電極(2)與電極焊盤(3)，并形成將它們包圍的環(huán)狀電極(4)。環(huán)狀電極(4)，經(jīng)形成在電路基板(11)內(nèi)部的貫通導(dǎo)體(14)，與形成在電路基板(11)的下面的散熱導(dǎo)體(15)相連接。通過這樣，IDT電極(2)所產(chǎn)生的熱，很容易經(jīng)環(huán)狀電極(4)、貫通導(dǎo)體(14)以及散熱導(dǎo)體(15)向外部釋放，抑制了熱所帶來的不良影響，從而能夠提高彈性表面波裝置的耐功率性。
文檔編號H03H9/00GK1716769SQ20051007916
公開日2006年1月4日 申請日期2005年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月28日
發(fā)明者古賀亙, 生田貴紀(jì), 船見雅之, 飯岡淳弘 申請人:京瓷株式會(huì)社