專利名稱：表面聲波裝置的制造方法
技術領域：
本發明涉及一種將表面聲波元件密封在組裝件中的表面聲波裝置的制造方法。
傳統地，通過凸出部接合，將表面聲波元件連接并固定在基件上，然后通過將表面聲波元件氣密地密封在通過將蓋子元件接合到基件上確定的組裝件中形成表面聲波裝置。在過去，對于這樣的表面聲波裝置，曾使用縫焊方法，并用Kover合金確定連接處，以便在基件和蓋子元件之間形成氣密的固定。
另外，除了縫焊方法以外的密封方法包括蠟料密封方法，它需要將蠟料(塑性材料)(wax material)施加到基件或蓋子元件的連接部分上，然后使小的加熱部件與例如蓋子元件接觸，由此加熱蓋子元件，以便使蠟料軟化，然后進行冷卻處理，使基件與蓋子元件接合。
當使用上述密封方法將基件接合到蓋子元件上時，在密封縫焊處理中，蓋子元件或基件的連接部分只有一部分被加熱以升高到一個較高的溫度，這導致被接合的基件和蓋子元件處于在連接部分和其它部分之間存在顯著的溫度差的狀態。然后，通過冷卻表面聲波裝置，在基件和蓋子元件之間產生大的剩余應力，由此導致基件10和蓋子元件30顯著變形，如圖3所示。結果，由于這種變形，應力集中在已經用于將表面聲波元件20連接并固定到基件10上的金屬凸出部51上，并集中在和金屬凸出部51組合的電極12和25上。相應地，產生的問題是即金屬凸出部51和電極12、25將被破壞，并引起剝離，這導致一些不合格的連接和不合格的特性。
當使用蠟料密封方法接合基件與蓋子元件時，也產生了一個問題，即，由于上述相同的原因，基件將在接合處理后變形，產生類似于縫焊法中的問題。
注意，必須提供空間，以允許表面聲波元件的表面(表面聲波傳播表面)上的電極自由振動。但是，由于不可能用類似于形成半導體裝置的方法，用樹脂在表面聲波元件和基件之間填充空間，故不可能減小或消除金屬凸出部上所集中的應力，由此使得不可能改進接合強度。相應地，為了改進表面聲波裝置的可靠性，減小金屬凸出部上產生的應力是非常重要的。
為了克服上述問題，本發明的較佳實施例提供了一種表面聲波裝置的制造方法，它減小在接合基件和蓋子元件的處理中在金屬凸出部上產生的應力并使之最小，并防止了在凸出部的連接部分中產生的問題，由此確保了充分的可靠性。
表面聲波裝置的制造方法的一個較佳實施例包括步驟通過金屬凸出部凸出接合表面聲波元件和基件，所述凸出部的熔點大約450攝氏度或更高，從而表面聲波裝置面朝下地固定到件的凹部的底表面；和使用蠟料，通過以高于蠟料的熔點的溫度基本上均勻地加熱蓋子元件和基件以使蠟料熔化，接合蓋子元件和基件。
通過使用上述的制造方法，由于在接合基件和蓋子元件的處理中在不同的元件之間沒有溫度差，故在冷卻處理后表面聲波裝置上產生的剩余應力最小化，由此大大減小了連接部分的凸出部上的應力。為此，可以可靠地并大大地減小對金屬凸出部的破壞和對連接在凸出部連接部分上的電極的破壞，并大大減小了諸如金屬凸出部或凸出部連接部分的剝離等問題。但是，表面聲波元件可以是預先通過熔點為大約450攝氏度或更高的金屬凸出結合或接合，以便牢牢支撐并固定在基件上，同時實現電氣連接。
作為蠟料，可以使用軟化點不大于450攝氏度的焊料、Au-Sn合金或低熔點玻璃。
如上所述，根據本發明的較佳實施例，通過熔點大約450攝氏度或更高的金屬凸出部將表面聲波元件牢牢連接并固定在基件上，并且整個表面聲波裝置均勻加熱，以便將基件與蓋子元件接合，由此大大減小了金屬凸出部連接部分上產生的剩余應力。由此，可以防止在金屬凸出部和凸出部連接部分中產生的連接問題，由此得到具有高度可靠性的表面聲波裝置。
為了說明本發明，在附圖中示出目前較好的幾種形式，但是本發明不限于這些精細的安排和實施方法。
圖1是根據本發明的較佳實施例制成的表面聲波裝置的截面圖。
圖2是表示根據較佳實施例制成的表面聲波元件的平面圖。
圖3是簡要截面圖，用于解釋在基件和蓋子元件接合到一起形成傳統的表面聲波裝置過程中發生的變形。
下面，將參照附圖詳細解釋本發明的較佳實施例。
圖1是截面圖，說明了根據本發明的較佳實施例制造的表面聲波裝置，圖2是平面圖，說明圖1所示的表面聲波元件。
在表面聲波裝置中，表面聲波元件20的多個電極焊盤25和形成在基件10的凹部的表面上的電極連接件12是凸出部，凸出部通過金屬凸出部51接合，其表面朝下。表面聲波元件20固定和支撐在基件10上，并在其上面電氣連接。另外，通過有高熔點的蠟的蠟料52使蓋子元件30和基件10接合，從而覆蓋表面聲波元件20。由此，表面聲波元件20可以氣密地封裝在由基件10和蓋子元件30確定的組裝件中(在該空間內)。在這個表面聲波裝置中，在表面聲波元件20的表面聲波傳播表面和基件10之間，設置縫隙(空間)，以更為有效地傳播表面聲波，如圖1所示。
如圖2所示，表面聲波元件20包括壓電基片21。在壓電基片21的上表面上，電極圖案包括IDT(叉指式換能器)電極22、反射器電極23、自所有IDT電極22延伸的出口電極24和與所有出口電極24連接的電極焊盤25。電極圖案最好由Al制成，或者它可以由含有Al的合金制成，并且最好通過使用已知的薄膜形成方法形成。作為壓電基片21，可以使用諸如鉭酸鋰(lithium tantalate)或鈮酸鋰(lithium niobate)之類的壓電材料或其它適當的材料。
基件10最好具有凹部的結構，并通過層疊多個陶瓷層形成，還具有輸入/輸出電極圖案和地電極圖案，所述接地電極包括多個在其下側表面、其凹部的內部表面和其本身內側上延伸的電極連接件12，雖然圖中未示，但是，輸入和輸出終端電極設置在基件10的下側表面上。通過將基件10的下側表面用作安裝表面，表面聲波裝置可以安裝在安裝板(電路板)上。
蓋子元件30較好地是由Fe-Ni合金、或含有Fe的合金、或其它合適的材料制成的金屬板，并且如果必要，可以經受電鍍處理。
較好地，以下面的方式制造表面聲波裝置。首先，較好地，使用球焊方法在表面聲波元件20的每一個電極焊盤25上形成金屬凸出部51，其中每一個金屬凸出部51較好地由Au或含有Au作為其主要成份的材料制成。然后，將表面聲波元件20面朝下安裝，從而其表面聲波傳播表面(包括IDT和其它電極)面朝基件10，然后同時進行加超音波和加熱。通過這樣的方法，每一個電極焊盤25和其相應的基件10的電極連接件12通過金屬凸出部51接合在一起，由此將表面聲波元件20連接和固定在基件10上。
不必每一個金屬凸出部51都由Au制成，可以由其它金屬材料形成金屬凸出部51，只要這些材料在后來的將基件10和蓋子元件30接合在一起的處理中不容易溶化或軟化，并且這樣的材料的熔點最好是大約450攝氏度或更高。
雖然已經解釋了在上述的凸出部的接合處理中同時施加超聲波和加熱的方法，但是還可以使用一種方法，其中在上述凸出部的接合處理中僅施加超聲波或加熱。另外，形成金屬凸出部的方法不必限于用球焊方法。還可以使用其它形成金屬凸出部的方法，諸如包含電鍍處理的凸出部形成方法。
下面，在基件10上覆蓋蓋子元件30，其中蓋子元件30上安裝有用于形成蠟料52的蠟，并且它具有高熔點，以便按壓到蓋子元件上。然后，將蓋子元件30和基件10放入軟熔爐中，從而基件10、表面聲波元件20和蓋子元件30全部均勻地加熱到高于蠟料52的熔點的溫度，如圖1中箭頭所示，由此使蠟料52熔化，并使基件10和蓋子元件30接合到一起。此時，加熱的溫度較好地，不大于大約450攝氏度，從而凸出部不熔化。
按照這樣的方法，通過使用根據本較佳實施例的表面聲波裝置的制造方法，由于在一個使這個表面聲波裝置均勻加熱的處理中將基件和蓋子元件接合在一起，故在接合處理過程中不同元件之間沒有溫度差。因此，在冷卻處理之后，在表面聲波裝置上產生的剩余應力使最小化到非常小，由此大大減小了金屬凸出部連接部分上的應力。為此，可以可靠地并且大大減小金屬凸出部的破壞和連接在凸出部連接部分上的電極的破壞，并大大減小了諸如這些元件剝離等連接問題，由此可以改進成品率、減小不合格率，并在它的可靠性方面實現大大的改進。
作為蠟料，除了上述蠟以外，可以使用一種Au-Sn合金或低熔點玻璃。另外，雖然已經在上述較佳實施例中描述了將蠟料安置在蓋子元件上按壓蓋子元件，還可以預先在基件上形成蠟料，或者可以通過印刷處理形成蠟料。
另外，雖然在上述較佳實施例中已經描述了使用軟熔爐將基件和蓋子元件接合在一起，但是本發明不限制于此。還可以使用能夠均勻加熱整個表面聲波裝置的加熱爐或加熱灶。
另外，形成蓋子元件的材料應該不限于Fe-Ni合金或含Fe的合金。還可以使用其它在與蠟料一起使用時可以達到極好的氣密地密封特性的材料。另外，形成蓋子元件的材料不限于金屬。可以使用陶瓷材料形成蓋子元件。在這種情況下，可以使用低熔點玻璃作為蠟料。另外，可以使用由金屬形成的基件。
另外，基件和蓋子元件的形狀不應該限于上述的較佳實施例中。可以例如使組裝件由平板狀基件和凹的蓋子元件確定。另外，表面聲波元件的電極圖案不限于上述實施例。
雖然已經揭示了本發明的較佳實施例，在下面的權利要求范圍內可以有實施這里所揭示的內容的各種模式。由此，應明白本發明的范圍只由下面的權利要求限定。
權利要求
1.一種制造表面聲波裝置的方法，其特征在于，包含下述步驟通過凸出部接合表面聲波元件和基件，所述凸出部的熔點大約450攝氏度或更高，從而表面聲波裝置面朝下地固定到基件的凹部的底表面；和使用蠟料，通過以高于蠟料的熔點的溫度基本上均勻地加熱蓋子元件和基件以使蠟料熔化，接合蓋子元件和基件。
2.如權利要求1所述的制造表面聲波裝置的方法，其特征在于，從由焊料、Au-Sn合金和低熔點玻璃構成的一組中選出蠟料。
3.如權利要求1所述的制造表面聲波裝置的方法，其特征在于，將多個電極焊盤設置在表面聲波元件上，并將多個電極連接件設置在基件凹部的表面上，并且凸出部連接電極焊盤和電極連接件。
4.如權利要求1所述的制造表面聲波裝置的方法，其特征在于，凸出部接合處理中所使用的凸出部由金屬制成。
5.如權利要求1所述的表面聲波裝置的制造方法，其特征在于，表面聲波元件氣密地密封在由基件和蓋子元件確定的組裝件中。
6.如權利要求1所述的表面聲波裝置的制造方法，其特征在于，在表面聲波元件和基件之間確定縫隙。
7.如權利要求1所述的表面聲波裝置的制造方法，其特征在于，表面聲波元件包括壓電基片和叉指式換能器電極、反射器電極、自叉指式換能器電極延伸的出口電極和與出口電極連接的電極焊盤。
8.如權利要求7所述的表面聲波裝置的制造方法，其特征在于，壓電基片由鉭酸鋰和鈮酸鋰中的一種制成。
9.如權利要求7所述的表面聲波裝置的制造方法，其特征在于，電極圖案是Al和含有Al的合金中的一種。
10.如權利要求1所述的表面聲波裝置的制造方法，其特征在于，基件具有凹部的結構。
11.如權利要求1所述的表面聲波裝置的制造方法，其特征在于，通過層疊多個陶瓷層形成基件。
12.如權利要求1所述的表面聲波裝置的制造方法，其特征在于，蓋子元件包括由Fe-Ni合金和含有Fe的合金中的一種制成的金屬板。
13.如權利要求1所述的表面聲波裝置的制造方法，其特征在于，還包含步驟對表面聲波元件同時施加超聲波和加熱，從而將表面聲波元件面朝下地固定到基件的凹部的底表面上。
14.如權利要求13所述的表面聲波裝置的制造方法，其特征在于，將多個電極焊盤設置在表面聲波元件上，并將多個電極連接件設置在基件凹部的表面上，并且通過施加了超聲波和加熱后的凸出部，將每一個電極焊盤接合到電極連接件上。
15.如權利要求1所述的制造表面聲波裝置的方法，其特征在于，還包含步驟對表面聲波元件進行施加超聲波和加熱中的一種處理，從而表面聲波元件面朝下地固定到基件的凹部的底表面上。
16.如權利要求15所述的制造表面聲波裝置的方法，其特征在于，將多個電極焊盤設置在表面聲波元件上，并將多個電極連接件設置在基件凹部的表面上，并通過施加超聲波或熱中的一個之后的凸出部，將每一個電極焊盤接合到每一個電極連接件。
17.如權利要求1所述的表面聲波裝置的制造方法，其特征在于，凸出部由含有Au的材料制成。
18.如權利要求1所述的表面聲波裝置的制造方法，其特征在于，凸出部接合處理是球焊處理。
19.如權利要求1所述的表面聲波裝置的制造方法，其特征在于，還包含步驟將蓋子元件和基件放入軟熔爐中，基本上均勻加熱基件、表面聲波元件和蓋子元件，達到高于了蠟料熔點的溫度。
20.如權利要求19所述的表面聲波裝置的制造方法，其特征在于，凸出部在加熱中不熔化。
全文摘要
本發明提供了一種制造表面聲波裝置的方法,包括步驟:通過金屬凸出部接合表面聲波元件和基件,所述凸出部的熔點大約是450攝氏度或更高,從而表面聲波裝置面朝下固定到基件的凹部的底表面;通過在高于蠟料的熔點的溫度下均勻加熱蓋子元件和基件,使蠟料熔化,用蠟料接合蓋子元件和基件。
文檔編號H03H3/08GK1265538SQ0010383
公開日2000年9月6日 申請日期2000年3月2日 優先權日1999年3月2日
發明者田賀重人 申請人:株式會社村田制作所