彈性表面波裝置以及通信裝置的制作方法

專利名稱：彈性表面波裝置以及通信裝置的制作方法
技術領域：
本發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：
近年來，彈性表面波濾波器廣泛應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，以及量產性優越等優點，因此，其特別適用于移動通信裝置。
特別是，構成移動通信裝置內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，則會在IDT電極產生大量的熱，該熱使得電極材料的遷移加速，因此導致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，還希望實現小型化。
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，近年來為了進一步小型化，積極運用CSP(Chip SizePackeage)技術，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，能夠將以前的封裝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電極的一側面，向著電路基板倒裝安裝，因此，很難實施用來將因加載高功率而在IDT電極中所產生的熱散去的散熱對策，其結果是，存在耐功率這一點不佳這一問題點。
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側，只經剖面面積微小的導體凸起，向電路基板側散熱，很難確保有效的散熱路線。

發明內容
本發明的目的在于，提供一種小型且耐功率性優異的CSP類型彈性表面波裝置。
本發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，形成有與上述環狀電極相連接的密封用環狀導體；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內層面中，設有散熱導體；設有與上述密封用環狀導體相連接、在上述電路基板中一直貫通到上述散熱導體的位置上的貫通導體。
根據該彈性表面波裝置，由濾波器元件的IDT電極所產生的熱，能夠擴散到包圍該IDT電極而形成的環狀電極中，同時，能夠讓該環狀電極的熱量經貫通導體傳遞給散熱導體，從散熱導體進行散熱。
因此，即使是CSP類型彈性表面波裝置，彈性表面波元件的IDT電極中所產生的熱也能夠高效地散熱，其結果是，能夠抑制IDT電極中的遷移(migration)的產生，提供一種耐功率性優異的彈性表面波裝置。
作為優選方式，上述密封用環狀導體、上述貫通導體或上述散熱導體接地。由于上述密封用環狀導體、上述貫通導體或上述散熱導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。
如果上述環狀電極為四方框狀，其任一個或所有的邊，與上述貫通導體相連接，就能夠通過最短距離將IDT電極與環狀電極連接起來(連接該IDT電極與環狀電極的導體稱作“導體圖形”)，因此能夠更加高效地進行散熱。
如果上述濾波器元件在1片壓電基板中形成有多個，上述環狀電極將上述多個濾波器分別包圍起來，環狀電極就能夠起到對各個濾波器的電磁屏蔽的作用，因此，能夠消除各個濾波器之間的電磁耦合，抑制濾波器之間的干擾。
上述多個濾波器元件，例如由發送用濾波器元件與接收用濾波器元件構成。
尤其是，在構成雙工器的發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送信號有時會泄露到接收側，如果發生了這樣的泄露，就會對本來必須接收的信號產生妨礙，因此，必須避免濾波器之間的干擾。因此，在這些多個濾波器是發送用濾波器與接收用濾波器時，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，該彈性表面波裝置，與兩個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狀電極之間相接合時，在多個濾波器中的發熱量有差別的情況下，發熱量多的濾波器，可以使用連接包圍自身的環狀電極與包圍發熱量少的濾波器的環狀電極雙方的貫通導體，進行散熱，一側能夠實現散熱性更好的構造。另外，與多個環狀電極之間不接合的情況相比，通過接合能夠縮小環狀電極的設置面積，因此能夠將彈性表面波裝置小型化。另外，這種情況下各個濾波器也被電磁屏蔽，抑制了濾波器之間的干擾。
另外，在分別包圍多個濾波器元件的環狀電極的大小不同時，通過讓包圍發熱量多的濾波器的環狀電極較大，能夠在發熱量多的濾波器的周圍設置更多貫通導體，因此能夠有效地向電路基板側散熱。
在上述IDT電極中的至少1個，經電阻體與上述環狀電極電連接時，IDT電極所產生的熱，能夠經電阻體散熱到環狀電極中，且由于能夠讓IDT電極的高頻信號不會泄露，因此，能夠不給IDT電極的特性以及通過它所構成的濾波器的特性帶來影響，而良好地進行散熱。
如果在IDT電極的彈性表面波傳送方向的兩側設置反射器，且上述反射器與上述環狀電極相連接，則被輸入了高功率信號并發熱的IDT電極的散熱路線，不僅僅是導體凸起等連接部，還可以確保有設置在IDT電極的彈性表面波傳送方向的兩側的反射器，因此，與以前的只從連接部進行散熱的元件相比，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因溫度變化而大幅變化。所以，本發明的彈性表面波裝置耐功率性優秀，頻率特性穩定，是一種可靠性高的裝置。
在上述構成中，密封用環狀電極為接地電極時，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，本發明的通信裝置，具有上述構成的本發明的彈性表面波裝置，同時具有發送電路與接收電路中的至少1個。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。
本發明的上述或其他優點、特征及效果，通過下面對照附圖所進行的實施方式的說明，能夠更加明確。


圖1為表示構成本發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電極經電阻體與環狀電極電連接的壓電基板的主面的俯視圖。
圖8為表示反射器經連接線與環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。
具體實施例方式
下面對照附圖，對本發明的彈性表面波裝置進行詳細說明。
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成的本發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。
該實施方式所表示的是，使用兩個梯子形彈性表面波元件構成雙工器的例子。
彈性表面波裝置，將作為用來產生彈性表面波的激勵電極的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IDT電極2以及多個電極焊盤3而形成的環狀電極。通過它們構成彈性表面波元件。
彈性表面波元件形成有兩個，分別構成發送用濾波器5與接收用濾波器6。另外，形成分別包圍發送用濾波器5與接收用濾波器6的環狀電極4。另外，該實施方式中，環狀電極4形成為四角框狀。構成發送用濾波器5的IDT電極2被輸入高功率，在工作中發熱。
另外，除了輸入輸出用電極焊盤3以及環狀電極4之后，可以通過保護膜(圖中未表示)等將IDT電極2覆蓋起來。這種情況下，保護膜用來防止IDT電極2等的氧化，提高耐濕性，同時，防止異物等的附著所引起的各個電極之間以及各個電極內的短路，并調整頻率，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中的對應于電極焊盤3的貫通(via)導體，13為在電路基板11的上面對應于上述環狀電極4而形成的密封用環狀導體，14為在電路基板11的內部對應于上述環狀電極4而形成的貫通導體，15為形成的電路基板11的下面的與貫通導體14相連接的散熱導體。另外，該散熱導體15有時候也形成在電路基板11的內部。
環狀電極4如圖3所示，經電路基板11的內部所形成的貫通導體14，與電路基板11的內部或下面所形成的散熱導體15相連接。
貫通導體14用來將密封用環狀導體13與散熱導體15相連接，進行良好的散熱。該貫通導體14的配置，在發熱量多的IDT電極2的附近，將并聯共振子與地連接起來的布線圖形與環狀電極4的交點部分，或者發熱量多的IDT電極2的反射器與環狀電極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，能夠利用其內側的較大的面積，有效地設置IDT電極2與電極焊盤3。
另外，關于貫通電極14的粗細，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體14之間因熱膨脹系數差所引起的應力就變大，有時候會在貫通導體14的附近的絕緣層中產生裂痕等開裂，引起連接可靠性的低下。因此，這里貫通導體14的直徑最好在50～200μm左右。
電路基板11的內部或下面所形成的散熱導體15，與外部的電子電路相連接，將彈性表面波裝置接地，同時，具有將隨著IDT電極2的動作所產生的熱良好地散熱到彈性表面波裝置的外部的功能。
這樣的散熱導體15，為了有效地讓IDT電極2所產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狀導體13相連接的位置上。也即，最好通過貫通導體14將散熱導體15與密封用環狀導體13直線連接起來。
另外，由于散熱導體15上將IDT電極2所產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體15，最好在設計所運行的范圍內讓其較大。
通過這樣，IDT電極2所產生的熱，經環狀電極4擴散，同時，能夠從與該環狀電極14相連接的密封用環狀導體13、貫通導體14向散熱導體15傳熱量，從散熱導體15進行散熱。
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中所產生的熱也能夠良好地散熱，其結果是，能夠抑制IDT電極2中的遷移的產生，提供一種耐功率性優異的彈性表面波裝置。
壓電基板1的各個電極焊盤3，經由環狀密封層22構成的導體凸起，與形成在電路基板11的上面的各個輸入輸出用貫通導體12相連接，同時，環狀電極4與在電路基板11的上面對應于該環狀電極4所形成的密封用環狀導體13之間，使用例如焊錫等臘材料，在內側環狀密封從而相連接。
通過這樣，能夠在彈性表面波元件的動作面側確保給定的空間，并保持該空間的氣密封性，所以能夠抑制外部環境的影響，讓彈性表面波元件穩定工作，同時，能夠長期穩定進行該工作，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，進一步封入例如惰性氣體的氮氣等，能夠有效地防止各個IDT電極2或各個電極重疊3、各個輸入輸出用貫通導體12的氧化等所引起的惡化，從而能夠實現進一步的高可靠性。
另外，即使給壓電基板1作用外力，該力也被環狀電極4與密封用環狀導體13所承受，能夠防止對IDT電極2的動作帶來不良影響，從而能夠提供一種可靠性優異的彈性表面波裝置。
另外，如該實施方式所述，通過多個IDT電極2與多個電極焊盤4，構成發送用濾波器5與接收用濾波器6。之后，環狀電極4形成為將這些發送用濾波器5與接收用濾波器6分別包圍起來。通過該構造，環狀電極4能夠起到對各個濾波器5、6的電磁屏蔽的作用，因此，能夠讓各個濾波器5、6不會發生電磁耦合，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成材料進行說明。
壓電基板1，使用由壓電材料所構成的基板。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，各自的電氣機械結合系數都較大，且頻率溫度系數較小，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，存在很難實現彈性表面波裝置的小型化的傾向。
IDT電極2、電極焊盤3、環狀電極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，現出所期望的電極圖形，之后，通過RLE(Reactive lon Etching)裝置(Apparatus)進行電極蝕刻，得到所期望的電極圖形的IDT電極2、電極焊盤3、環狀電極4。
IDT電極2的電極指的對數為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濾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行密封的密封樹脂。密封樹脂21由環氧樹脂或聯苯樹脂、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成。密封樹脂21，具有用作保護安裝在電路基板11上的彈性表面波元件不受外部環境或外力的影響的外裝保護材料的功能。本例中，從壓電基板1的另一個主面(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，能夠保護壓電基板1以及電連接部不受機械沖擊以及水分、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，或能夠低溫燒制的玻璃陶瓷，或以有機材料為主要成分的玻璃環氧樹脂等。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黏合劑在有機溶劑等中勻質混煉所的料漿，成型為薄片狀，從而制作出印刷電路基板，形成所期望的導體圖形以及貫通導體圖形之后，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行制作。
電路基板11中，以密封用環狀導體13以及輸入輸出用貫通導體12、貫通導體14、散熱導體15等為代表，來形成所期望的圖形的導體圖形或貫通導體圖形，通過對Au、Cu、Ag、Ag-Pd、W等金屬導體實施絲網印刷或蒸鍍、旋涂等成膜法與蝕刻的組合等來形成并制作。各個導體圖形或各個貫通導體圖形，如果需要與彈性表面波元件之間更好地粘合，最好在表面上實施Ni或Au等的鍍膜。
連接電極焊盤3與輸入輸出用貫通導體12的導體凸起，通過焊錫或金等導體材料形成。在由焊錫形成的情況下，能夠通過例如絲網印刷在電極焊盤3或輸入輸出用貫通導體12的端部涂布膏狀焊錫之后，通過溶化該焊錫來形成導體凸起。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體12的端部，通過將其切短，來形成導體凸起。在通過該導體凸起進行連接時，可以一邊加載熱或超聲波一邊進行壓接，通過這樣能夠可靠地進行良好的連接。
接下來，圖4中表示了本發明的彈性表面波裝置的另一個實施方式。
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相同的部分標注相同的符號。
本例中，分別包圍發送用濾波器5與接收用濾波器6的環狀電極4互相連在一起。
根據這樣的構造，與上述實施方式相比，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一步小型化。
接下來，圖5、圖6中表示了本發明的彈性表面波裝置的另一個實施方式。
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相同的部分標注相同的符號。
本例中，分別包圍作為多個濾波器的發送用濾波器5與接收用濾波器6的環狀電極4互相連在一起，同時，其大小不同。發送用濾波器5與接收用濾波器6，被同一個環狀電極4的大小不同的兩個環狀部所分別包圍。本例中，包圍發送用濾波器5的環狀部的大小(內側的面積)，比包圍接收用濾波器6的環狀部的大小大(廣)。
根據該構成，能夠將直接加載高功率的發送用濾波器5的IDT電極2，設計成大電極，同時，能夠在發熱量相當大的發送用濾波器5的周圍設置更多的貫通導體14，與環狀電極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相同的部分標注相同的符號。
本例中，作為多個濾波器的發送用濾波器5與接收用濾波器6被環狀電極4分別包圍，同時，各個IDT電極2中的連接有不和環狀電極4直接連接的信號線的部分，經電阻體7與環狀電極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，高頻信號不會經該電阻體7泄露到環狀電極4中。另外，對直流為低阻抗，因此變為導通狀態，起到從IDT電極2向環狀電極4的放熱路線的作用，因此，能夠讓IDT電極2中所產生的熱更有效的散熱，從而能夠進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IDT電極2中的至少1個相連接，具體的說，可以與不和環狀電極4直接連接的發熱量最大的IDT電極2相連接。另外，既可以如本例所示經信號線與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，對本發明的彈性表面波裝置的另一個實施方式進行說明。
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為構成信號線的布線電極，16為反射器9與環狀電極4的連接線。
如圖8所示，在各個IDT電極2的彈性表面波的傳送方向的兩側，設置反射器9。該反射器9通過連接線16與環狀電極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設置反射器9，該反射器9通過連接線16與環狀電極4相連接，能夠確保從輸入高功率的信號并進行發熱的IDT電極2出發的散熱路線，經設置在IDT電極2的兩側的反射器9到達環狀電極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。其結果是，彈性表面波元件的耐功率性優越，成為一種可靠性高的彈性表面波元件。
另外，在進行IDT電極2、反射器9、連接線16以及環狀電極4的圖形形成工序中，如果讓反射器9與環狀電極4經連接線16相連接，則具有不需要新的連接用部件以及不需要復雜的工序的優點。
另外，如圖8所示，輸入輸出用焊盤電極3設置在IDT電極2的附近，在Pt、Cu、Au、Al等高熱傳導率材料所制成的偽焊盤電極(圖中未表示)不和IDT電極2相連接的狀態下，設置在IDT電極2的附近。通過這樣，能夠增加進行發熱的IDT電極2向外的散熱路線的面積，進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電連接的狀態下，設置在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時使用與IDT電極2相同的材料，在同一工序中形成。
另外，在環狀電極4接地時，反射器9也接地，因此能夠進一步提高彈性表面波的反射效率。該機制目前還不明確，推測為以下所述的機制。也即，以前在反射器9中產生較小的電場，因此在反射彈性表面波時會產生相位偏差，其結果是，駐波因干擾而衰減，反射系數衰減到比設計值還低。但是，通過讓反射器9與接地電極相連接，就會消除反射器9中所產生的電場的影響，能夠抑制反射器9中的彈性表面波與反射器9中所產生的駐波之間的干擾。因此，反射系數高，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)。實線表示環狀電極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，通過讓反射器9與接地的環狀電極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的貫通導體12的導體凸起，還可以設置經由設置在IDT電極2的彈性表面波的傳送方向的兩側的反射器9、環狀電極4以及密封用環狀導體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，耐功率性優異，其結果是，能夠得到一種小型且可靠性高的彈性表面波裝置。
圖10為表示本發明的彈性表面波裝置的另一個實施方式的俯視圖。
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行發熱的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所產生的熱進行散熱，從而能夠得到一種可靠性高的彈性表面波元件。
接下來，本發明的通信裝置，至少具有設置了上述本發明的彈性表面波裝置的接收電路，以及設置了上述本發明的彈性表面波裝置的發送電路中的任一個。
通過在本發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置在接收電路與發送電路中，通過發送接收切換裝置連接接收電路與發送電路，通過這樣，能夠得到本發明的通信裝置。
根據本發明的通信裝置，通過采用小型而耐功率優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，本發明并不僅限于以上實施方式，可以在不脫落本發明的要點的范圍內進行各種變更。例如，上述實施方式的例子中，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，為了在發送用濾波器5與接收用濾波器6之間良好地絕緣，可以設置曲折的相位線路或電感以及電容所構成的匹配電路。通過這樣，在天線端的接收用濾波器6的阻抗特性在發送頻率帶域中接近無窮大，能夠防止發送信號流入到接收濾波器6中，因此絕緣特性很好。
接下來，對本發明的彈性表面波裝置的實施例進行說明。
<實施例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，其一側主面上，形成有Al(占99％質量)-Cu(占1％質量)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，通過步進曝光裝置與旋涂裝置以及顯影裝置等進行光刻，之后，通過RIE(反應性離子蝕刻)裝置等進行蝕刻，通過這樣進行給定的各個圖形成形。
首先，通過丙酮、IPA(異丙基酒精)等有機溶劑，對作為壓電基板的鉭酸鋰晶片的進行超聲波清洗，將有機成分洗凈。接下來，通過干凈的烘箱對基板進行充分干燥之后，進行IDT電極、電極焊盤、布線以及環狀電極的形成。
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，通過步進曝光裝置進行所期望的各個圖形的形成。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，現出所期望的各圖形，之后，通過RLE裝置進行Al-Cu薄膜的蝕刻，形成所期望的IDT電極、電極焊盤、布線以及環狀電極。
之后，形成保護它們的保護膜。這里，通過濺射裝置形成氧化硅膜，之后，通過光刻膠法來進行光致抗蝕劑的圖形形成，通過RIE裝置等進行對應于電極焊盤的輸入輸出電極用開口部與對應于環狀電極的環狀電極用開口部的蝕刻，形成保護膜圖形。
接下來，通過光刻膠法來制作保護膜中的成膜在連接IDT電極與環狀電極的電阻體上的那一部分的開口圖形，通過RIE裝置對該部分保護膜進行蝕刻之后，通過離提法制作電阻體。該電阻體使用添加有硼的硅，通過濺射法進行成膜。
另外，這里是獨立對電阻體進行圖形形成的，但也可以在通過硅等半導體薄膜形成保護膜自身，通過該膜來將IDT電極與環狀電極電連接起來。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，可以在IDT電極與環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(化學的氣相沉積)法所進行的保護膜制作工序中，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，將各個彈性表面波元件的芯片分割開。之后，通過焊錫球將芯片的電極焊盤以及環狀電極、電路基板上的輸入輸出用貫通導體以及密封用環狀導體暫裝上之后，經過回流焊工序將其分別接合起來，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，或能夠低溫燒制的玻璃陶瓷，或以有機材料為主要成分的玻璃環氧樹脂等。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，設置所期望的布線圖形以及貫通導體之后，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行制作。
關于如上所得到的本發明的彈性表面波裝置，在50℃的環境溫度下加載32dBm的功率的實驗中，能夠得到比以前的彈性表面波裝置超過大約3小時的耐功率壽命。
根據以上的結果，本發明的彈性表面波裝置，能夠高效地釋放IDT電極中所產生的熱量，可以確認是一種耐功率性優秀的裝置。
<實施例2>
接下來，對照圖10對本發明的另一個實施例進行說明。
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以及環狀電極4，通過部件裝置與旋涂裝置以及顯影裝置等進行光刻膠，之后，通過RIE(反應性離子蝕刻)裝置等進行蝕刻，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以及環狀電極4相對應那樣，形成約1μm厚由Ag所制成的貫通導體12與密封用環狀導體13。
之后，在貫通導體12與密封用環狀導體13上，通過預絲網印刷法涂布線寬約100μm厚約20μm的用來作為導體凸起以及環狀密封層22的焊錫漿。
以電路基板11的貫通導體12與導體凸起以及密封用環狀導體13與環狀密封層22所形成的圖形與壓電基板1的輸入輸出用焊盤電極3與環狀電極4的位置對應那樣，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)相向設置，在回流爐中在240℃下進行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的另一側主面的上部，通過填充法涂布環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的內側，在各個彈性表面波元件之間的分離位置上進行切割將其分離，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，能夠制作使用本發明的彈性表面波裝置的彈性表面波裝置。
另外，為了對本發明的彈性表面波裝置的散熱性進行評價，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的彈性表面波裝置的各個部位中的相對室溫的上升溫度。
將與使用上述實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成的、反射器9與環狀電極4相連接的彈性表面波裝置的熱分析用模型，設為模型(a)。另外，為了與本發明進行比較，將反射器9不與環狀電極4相連接的彈性表面波裝置的熱分析用模型，設為模型(b)。
另外，設兩個模型中都存在外周的環狀電極4，進行評價。
設分析條件為，壓電基板1的厚度為0.25mm，各個材料的熱傳導率(W/m·k)分別是鉭酸鋰單晶體所構成的壓電基板1為4.1，LTCC基板所構成的電路基板11為3.9，焊錫所構成的導體凸起以及環狀密封層19為61，環氧樹脂所構成的密封樹脂21為0.5，Al-Cu合金所構成的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以及環狀電極4為236，Ag所構成的貫通導體為12，密封用環狀導體13為150，密封在振動空間14內的空氣為2.6×10-2。
分析方法是，在室溫(25℃)的環境下，給某個彈性表面波裝置輸入0.4W的信號功率，模擬出在IDT電極2及其附近所產生的熱量向彈性表面波裝置內傳遞的環境中進行散熱的狀態，計算出IDT電極2及其附近的最大上升溫度，以及從IDT電極2到外部環境之間的熱傳遞過程中的熱阻比。其結果如表1所示。
表1表1

從表1所示的結果可以得知，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％。
根據以上結果可以得知，使用設置在IDT電極2附近的反射器9與環狀電極4相連接的這種本發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，使用本發明的彈性表面波裝置的彈性表面波裝置散熱性優異，因此即使在進行倒裝晶片安裝的情況下，耐功率性也很好，其結果是，能夠得到一種小型且可靠性高的裝置。
權利要求
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，形成有與上述環狀基板相連接的密封用環狀導體；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內層面中，設有散熱導體；設有貫通導體，其與上述密封用環狀導體相連接，在上述電路基板中，一直貫通到上述散熱導體的位置上。
2.如權利要求1所述的彈性表面波元件，其特征在于上述密封用環狀導體、上述貫通導體或上述散熱導體接地。
3.如權利要求1所述的彈性表面波裝置，其特征在于上述環狀電極為四方框狀，其任一個或所有的邊，與上述貫通導體相連接。
4.如權利要求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，上述環狀電極將上述多個濾波器分別包圍起來。
5.如權利要求4所述的彈性表面波裝置，其特征在于上述多個濾波器元件，由發送用濾波器元件與接收用濾波器元件構成。
6.如權利要求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狀電極之間相接合。
7.如權利要求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狀電極的大小，在各個濾波器元件中不同。
8.如權利要求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，經電阻體與上述環狀電極電連接。
9.如權利要求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設置反射器，上述反射器與上述環狀電極相連接。
10.一種通信裝置，其特征在于安裝有如權利要求1所述的彈性表面波裝置，同時具有發送電路與接收電路中的至少一個。
全文摘要
在壓電基板(1)的一側主面中形成IDT電極(2)與電極焊盤(3)，并形成將它們包圍的環狀電極(4)。環狀電極(4)，經形成在電路基板(11)內部的貫通導體(14)，與形成在電路基板(11)的下面的散熱導體(15)相連接。通過這樣，IDT電極(2)所產生的熱，很容易經環狀電極(4)、貫通導體(14)以及散熱導體(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 優先權日2004年6月28日
發明者古賀亙, 生田貴紀, 船見雅之, 飯岡淳弘 申請人:京瓷株式會社