專利名稱：彈性表面波裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將形成了交叉指型換能器電極(稱作TDT電極)、連接電極和外周密封電極的彈性表面波元件通過(guò)焊錫凸臺(tái)構(gòu)件和焊錫密封構(gòu)件接合到基襯底上而形成的彈性表面波裝置及其制造方法。
在壓電襯底上使用薄膜技法，用鋁等形成這些IDT電極和連接電極。
另外，基襯底，例如由氧化鋁陶瓷構(gòu)成，在基襯底的一方主面上配置與所述彈性表面波元件的連接電極連接的元件連接用電極。
在這樣的彈性表面波元件的連接電極和基襯底的元件連接用電極的接合時(shí)，已經(jīng)知道使用了焊錫凸臺(tái)的構(gòu)造。
這時(shí)，在彈性表面波元件和基襯底的接合用焊錫中，一般使用Pb/Sn(例如95Pb/5Sn)。
在使用該焊錫凸臺(tái)的構(gòu)造中，象在彈性表面波元件的連接中使用金凸臺(tái)時(shí)那樣，沒(méi)必要在彈性表面波元件上外加超聲波振動(dòng)，所以能極端抑制對(duì)彈性表面波元件的物理?yè)p傷。另外，進(jìn)行了焊錫回流等加熱處理，但是焊錫的鉛成分具有吸收襯底一側(cè)的熱膨脹系數(shù)和彈性表面波元件一側(cè)的熱膨脹系數(shù)的差引起的應(yīng)力的功能。這是因?yàn)楹稿a中包含的鉛成分是比較柔軟的材料，所以即使發(fā)生熱膨脹系數(shù)的差異引起的應(yīng)力，也能用柔軟材料的鉛緩和該應(yīng)力。即使用含鉛的焊錫沒(méi)必要嚴(yán)密考慮襯底的熱膨脹系數(shù)和彈性表面波元件的熱膨脹系數(shù)，能以比較低價(jià)實(shí)現(xiàn)容易的連接。
可是，接合構(gòu)件的含鉛成分的焊錫導(dǎo)致環(huán)境惡化，所以它的利用受到限制。
另外，象這樣含有大量鉛成分的焊錫材料的屈服應(yīng)力低，所以當(dāng)作用了彈性表面波元件和襯底間的熱膨脹系數(shù)差引起的熱應(yīng)力，塑性應(yīng)變量和蠕變應(yīng)變量增大。如果只考慮接合時(shí)，如上所述，即使認(rèn)為能吸收熱應(yīng)力，如果進(jìn)行虛擬定了實(shí)際長(zhǎng)期使用的溫度周期試驗(yàn)，則彈性表面波元件和基襯底熱膨脹系數(shù)差引起的應(yīng)力集中在焊錫部分，把它重復(fù)，則在相關(guān)的焊錫部分引起金屬疲勞，存在斷裂的問(wèn)題。
另外，在上述的彈性表面波裝置中，在向母板的安裝時(shí)，由于在彈性表面波裝置的內(nèi)部也作用焊錫回流等的熱，所以在接合彈性表面波元件和基襯底的焊錫接合材料中也作用熱。其結(jié)果，由于熱，焊錫接合材料膨脹，特別是在再熔化時(shí)，體積大幅度膨脹。
彈性表面波元件的側(cè)面由外裝樹(shù)脂層覆蓋，外裝樹(shù)脂層與基襯底牢固地固定在一起，所以再熔化而體積膨脹的焊錫接合材料向著內(nèi)部方向流出彈性表面波元件與基襯底之間的空隙，其結(jié)果，產(chǎn)生彈性表面波元件的連接電極短路的問(wèn)題。
另外，在彈性表面波裝置中，因?yàn)閺椥员砻娌ㄔ褂昧藷犭婓w，所以在焊錫回流處理時(shí)，在壓電襯底上的彼此嚙合的梳齒IDT電極間發(fā)生火花，有時(shí)在IDT電極上發(fā)生熱電破壞。該熱電破壞，如果提高回流處理的升溫速度，則火花的發(fā)生變得顯著，所以以往降低升溫速度，抑制熱電破壞的發(fā)生。這樣，要花費(fèi)回流處理所需時(shí)間，很難高效制造彈性表面波裝置。
另外，在回流處理時(shí)，當(dāng)在氮?dú)鈿夥盏氖覂?nèi)進(jìn)行回流處理，在把彈性表面波元件放置在基襯底上的狀態(tài)下，必須穩(wěn)定地保持。這是因?yàn)榘鸦r底和彈性表面波元件投入室內(nèi)后，由于室為氮?dú)鈿夥眨詿o(wú)法修正位置偏移。因此，以往在焊錫凸臺(tái)中含有助熔劑，利用焊錫凸臺(tái)中的助熔劑的粘性，把彈性表面波元件穩(wěn)定地虛擬固定在基襯底上。
如果在這樣的狀態(tài)下進(jìn)行回流處理，則助熔劑成分飛散到由焊錫密封構(gòu)件包圍的間隙內(nèi)，附著在彈性表面波元件的表面上，結(jié)果發(fā)生特性的惡化。
另外，如果使用含有或供給助熔劑的焊錫凸臺(tái)，則焊錫凸臺(tái)在氮?dú)鈿夥盏氖覂?nèi)進(jìn)行回流處理前，封閉基襯底和彈性表面波元件之間形成的間隙。因此，即使對(duì)室內(nèi)減壓，置換為氮?dú)鈿夥?，也很難可靠地使彈性表面波元件和基襯底間形成的間隙區(qū)域內(nèi)為氮?dú)鈿夥铡?br> 本發(fā)明的另一目的在于提供在向母板等安裝時(shí)，防止內(nèi)部的焊錫的再熔化引起的彈性表面波元件的電短路的彈性表面波裝置。
本發(fā)明的又一其目的在于提供彈性表面波元件不被火花破壞，并且特性惡化少，能簡(jiǎn)單并可靠地使間隙內(nèi)的氣氛為氮?dú)?，制造效率高的彈性表面波裝置的制造方法。
(a)本發(fā)明的彈性表面波裝置的特征在于具有包含壓電襯底，在它的一個(gè)主面上形成了交叉指型換能器電極、與該交叉指型換能器電極連接的連接電極和外周密封電極的彈性表面波元件；形成了與所述連接電極連接的元件連接用電極、與所述外周密封電極接合的外周密封導(dǎo)體膜以及外部端子電極的基襯底；覆蓋在彈性表面波元件的另一主面和側(cè)面上的外裝樹(shù)脂層；在所述基襯底和所述彈性表面波元件之間，通過(guò)焊錫凸臺(tái)構(gòu)件接合所述連接電極和元件連接用電極，以便形成規(guī)定間隙，通過(guò)焊錫密封構(gòu)件接合所述外周密封電極和所述外周密封導(dǎo)體膜，所述焊錫凸臺(tái)構(gòu)件和焊錫密封構(gòu)件是包含90％以上的Sn的Sn-Sb類或Sn-Ag類的無(wú)鉛焊錫，所述基襯底的熱膨脹系數(shù)是9～20ppm/℃。
在本發(fā)明中，通過(guò)由包含90％以上的Sb的Sn-Sb類或Sn-Ag類焊錫構(gòu)成的焊錫凸臺(tái)構(gòu)件，進(jìn)行基襯底和彈性表面波元件的電連接，另外，通過(guò)焊錫密封構(gòu)件，特別是在彈性表面波元件的一方主面(形成了IDT電極的面)的周圍，進(jìn)行基襯底和彈性表面波元件的機(jī)械上的接合。
而且，對(duì)該焊錫凸臺(tái)或焊錫密封構(gòu)件使用包含90％以上的Sn的Sn-Sb類無(wú)鉛焊錫，所以與以往的含有鉛成分的焊錫的接合相比，減少了熱膨脹系數(shù)差引起的熱應(yīng)力導(dǎo)致的金屬疲勞，維持了長(zhǎng)期穩(wěn)定的連接。
另外，包含90％以上的Sn的Sn-Sb類無(wú)鉛焊錫，與具有鉛成分的焊錫相比，很難吸收其熱應(yīng)力，在本發(fā)明中，考慮到鉭酸鋰等壓電襯底的傳播方向的熱膨脹系數(shù)和與它正交方向的熱膨脹系數(shù)的差，嚴(yán)密地把基襯底的熱膨脹系數(shù)規(guī)定為9～20ppm/℃，所以對(duì)于由焊錫密封構(gòu)件無(wú)法吸收的應(yīng)力，也不會(huì)在彈性表面波元件和基襯底發(fā)生應(yīng)變或翹曲。
因此，即使進(jìn)行虛擬的實(shí)際使用的溫度周期試驗(yàn)中，也能維持穩(wěn)定的接合。
另外，在壓電襯底的一方主面的周圍，沿著外周密封導(dǎo)體膜設(shè)置了焊錫密封構(gòu)件。即彈性表面波元件和基襯底的間隙由接合穩(wěn)定的焊錫構(gòu)件拉攏，所以其間能維持密封的狀態(tài)。
須指出的是，作為熱膨脹系數(shù)9～20ppm/℃的基襯底的材料，能列舉出在無(wú)機(jī)填充劑的界面上存在結(jié)晶玻璃的構(gòu)造的玻璃-陶瓷襯底等。對(duì)于鉭酸鋰等具有方向性的熱膨脹系數(shù)，也能非常穩(wěn)定地追隨。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，對(duì)于熱膨脹系數(shù)的差引起的熱應(yīng)力，能非常穩(wěn)定地接合，并且能實(shí)現(xiàn)能維持長(zhǎng)期穩(wěn)定連接的彈性表面波裝置。
(b)本發(fā)明的彈性表面波裝置的特征在于具有包含壓電襯底，在它的一個(gè)主面上形成了交叉指型換能器電極、與該交叉指型換能器電極連接的連接電極和外周密封電極的彈性表面波元件；形成了與所述連接電極連接的元件連接用電極、與所述外周密封電極接合的外周密封導(dǎo)體膜以及外部端子電極的基襯底；覆蓋在所述彈性表面波元件的側(cè)面和所述焊錫密封構(gòu)件的外周面上的側(cè)面外裝樹(shù)脂層；所述側(cè)面外裝樹(shù)脂層具有適用于在所述焊錫凸臺(tái)構(gòu)件和焊錫密封構(gòu)件的熔化溫度下，由于該焊錫凸臺(tái)構(gòu)件和焊錫密封構(gòu)件的體積膨脹而產(chǎn)生的所述基襯底和所述彈性表面波元件的間隙變化的彈性模量。
根據(jù)本發(fā)明，在基襯底和彈性表面波元件的一方主面之間形成規(guī)定間隙，把彈性表面波元件連接在基襯底上，同時(shí)在彈性表面波元件的側(cè)面和焊錫密封構(gòu)件外周面上覆蓋了側(cè)面外裝樹(shù)脂層。而且，該側(cè)面外裝樹(shù)脂層具有適用于在焊錫凸臺(tái)構(gòu)件和焊錫密封構(gòu)件的熔化溫度下，由于焊錫凸臺(tái)構(gòu)件和焊錫密封構(gòu)件的體積膨脹而發(fā)生的所述基襯底和所述彈性表面波元件的間隔變化的彈性模量。
因此，當(dāng)在母板上安裝彈性表面波裝置時(shí)，當(dāng)由于焊錫回流等的熱，焊錫凸臺(tái)構(gòu)件和焊錫密封構(gòu)件熔化，產(chǎn)生了體積膨脹時(shí)，由于該體積膨脹引起的應(yīng)力，產(chǎn)生把彈性表面波元件向上托的力。這時(shí)，在側(cè)面外裝樹(shù)脂層也同時(shí)發(fā)生拉伸，適用于基襯底的表面和彈性表面波元件的一方主面間的間隔變化。因此，不用擔(dān)心象以往那樣，焊錫凸臺(tái)構(gòu)件和焊錫密封構(gòu)件再熔化而形成的焊錫向著彈性表面波元件和基襯底的空隙的內(nèi)部方向流出，發(fā)生電短路。
另外，根據(jù)本發(fā)明，由于側(cè)面外裝構(gòu)件是熱塑性樹(shù)脂，并且因?yàn)樵趶椥员砻娌ㄑb置向母板的安裝結(jié)束，彈性表面波裝置的溫度回到常溫的時(shí)刻，恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，所以不會(huì)損害原來(lái)的彈性表面波裝置的可靠性性能。
根據(jù)本發(fā)明，其特征在于彈性表面波元件和側(cè)面外裝構(gòu)件的溫度180℃～250℃的單位體積的質(zhì)量比焊錫凸臺(tái)構(gòu)件以及焊錫密封構(gòu)件的溫度180℃～250℃的單位體積的質(zhì)量小。據(jù)此，由于焊錫凸臺(tái)構(gòu)件以及焊錫密封構(gòu)件熔化時(shí)，在彈性表面波元件中產(chǎn)生的浮力，強(qiáng)化了把彈性表面波元件向上方托起的力，所以更可靠地使基襯底的表面和彈性表面波元件的一方主面之間擴(kuò)大。
(c)本發(fā)明的彈性表面波裝置的制造方法的特征在于在基襯底的元件連接用電極或所述彈性表面波元件的連接電極的任意一個(gè)上形成成為焊錫凸臺(tái)構(gòu)件的第一焊錫凸臺(tái)，在所述基襯底的外周密封導(dǎo)體膜或所述彈性表面波元件的外周密封電極的任意一個(gè)上形成高度比所述第一焊錫凸臺(tái)還低的第二焊錫凸臺(tái)，通過(guò)所述第一焊錫凸臺(tái)進(jìn)行基襯底的元件連接用電極和彈性表面波元件的連接電極的電連接，然后，在規(guī)定氣氛中，使所述第一焊錫凸臺(tái)和所述第二焊錫凸臺(tái)熔化，進(jìn)行襯底區(qū)域的外周密封導(dǎo)體膜和彈性表面波元件的外周密封電極的基于第二焊錫凸臺(tái)的密封接合。
在本發(fā)明的彈性表面波裝置的制造方法中，當(dāng)通過(guò)焊錫凸臺(tái)構(gòu)件和焊錫密封構(gòu)件，把彈性表面波元件接合到基襯底上時(shí)，使成為焊錫凸臺(tái)構(gòu)件的第一焊錫凸臺(tái)的突出量比成為焊錫密封構(gòu)件的第二焊錫凸臺(tái)的突出量變高。
因此，首先用突出量高的第一焊錫凸臺(tái)進(jìn)行基襯底的元件連接用電極和彈性表面波元件的連接電極的虛擬連接。
在虛擬保持的狀態(tài)下，由于第二焊錫凸臺(tái)突出量低，所以基襯底和彈性表面波元件的間隙是越過(guò)第二焊錫凸臺(tái)與外部氣體連通的狀態(tài)。即因?yàn)闆](méi)必要考慮彈性表面波元件和基襯底的間隙的氣氛，所以例如能在大氣氣氛中進(jìn)行虛擬保持作業(yè)。因此，使用能抽出多個(gè)基襯底的大型基襯底，在各襯底區(qū)域能統(tǒng)一虛擬保持彈性表面波元件。即使放置在基襯底上的彈性表面波元件在該作業(yè)中發(fā)生位置偏移，也能立刻修正。
因?yàn)槟艽蠓认鳒p或?qū)嵸|(zhì)上消除以往為了保持而提供給焊錫的助熔劑成分，所以助熔劑成分不會(huì)封閉在彈性表面波元件和基襯底間的空隙內(nèi)，成為取得了穩(wěn)定特性的彈性表面波裝置。
然后，放入氮?dú)鈿夥帐覂?nèi)，使用第二焊錫凸臺(tái)，進(jìn)行基襯底的外周密封導(dǎo)體膜和彈性表面波元件的外周密封電極的密封接合。
在進(jìn)行密封時(shí)，因?yàn)槟芊浅：?jiǎn)單地使彈性表面波元件和基襯底的間隙內(nèi)為氮?dú)鈿夥眨苑€(wěn)定的接合成為可能。
另外，在該密封時(shí)，把基襯底放到金屬塊上，進(jìn)行加熱處理，但是在該狀態(tài)下，已經(jīng)通過(guò)焊錫凸臺(tái)構(gòu)件連接彈性表面波元件的連接電極和基襯底的元件連接用電極，所以IDT電極之間通過(guò)金屬塊產(chǎn)生彼此短路，所以電位變?yōu)橄嗤芡耆乐瓜噜彽腎DT電極間發(fā)生的熱電破壞。
在該密封接合時(shí)，剛才虛擬接合的焊錫凸臺(tái)構(gòu)件也再度熔化，作為結(jié)果，焊錫凸臺(tái)構(gòu)件和焊錫密封構(gòu)件的高度變?yōu)橄嗤?，在該彈性表面波元件和基襯底之間形成一定厚度的間隙。其結(jié)果，第一焊錫凸臺(tái)向橫向的超出量比第二焊錫凸臺(tái)向橫向的超出量還多。
當(dāng)所述焊錫凸臺(tái)構(gòu)件的焊錫縱截面積為S1，焊錫密封構(gòu)件的縱截面積為S2，形成在所述彈性表面波元件上的連接電極的縱截面的焊錫接合寬度為L(zhǎng)1，所述彈性表面波元件的外周密封電極的縱截面的焊錫接合寬度為L(zhǎng)2時(shí)，可以用(S1/L1)＞(S2/L2)表示所述第一焊錫凸臺(tái)和第二焊錫凸臺(tái)的超出量的關(guān)系。
須指出的是，在基襯底或彈性表面波元件一側(cè)的規(guī)定電極或?qū)w膜上涂敷焊錫膏，通過(guò)使涂敷的焊錫加熱熔化，利用表面張力，能使所述第一、第二焊錫凸臺(tái)的截面形成為半圓形狀。因此，第一焊錫凸臺(tái)一側(cè)的焊錫膏的印刷次數(shù)形成很多，如果使單位面積的涂敷量比第二焊錫凸臺(tái)還多，則能使第一焊錫凸臺(tái)的突出量比第二焊錫凸臺(tái)的突出量高?；蛘撸刂坪稿a膏的絲網(wǎng)制版厚度或開(kāi)口，即使第一焊錫凸臺(tái)一側(cè)的焊錫印刷涂敷量比第二焊錫凸臺(tái)一側(cè)多，也能使第一焊錫凸臺(tái)的突出量比第二焊錫凸臺(tái)的突出量高。
須指出的是，這樣在形成第一、第二焊錫凸臺(tái)時(shí)，通過(guò)加熱使焊錫凸臺(tái)熔化，然后進(jìn)行清洗工序。據(jù)此，能洗掉助熔劑，在彈性表面波元件和基襯底的電連接和密封接合之前，就能除去進(jìn)入彈性表面波元件和基襯底的間隙的助熔劑成分。
另外，準(zhǔn)備具有形成了所述元件連接用電極、外周密封導(dǎo)體膜的多個(gè)基襯底區(qū)域的大型基襯底，把各彈性表面波元件接合到各基襯底區(qū)域上，如果對(duì)接合了各彈性表面波元件的襯底區(qū)域進(jìn)行切斷處理，實(shí)質(zhì)上就能用統(tǒng)一處理制造多個(gè)裝置，所以能使制造效率飛躍地提高。
圖2是本發(fā)明的彈性表面波裝置中使用的基襯底的俯視圖。
圖3是表示本發(fā)明的彈性表面波裝置中使用的彈性表面波元件的一主面上形成的各種電極圖案的俯視圖。
圖4A～圖4F是說(shuō)明本發(fā)明的彈性表面波裝置的制造方法各工序的剖視圖。
圖5是比較焊錫組成的不同引起的最大主應(yīng)力的特性圖。
圖6是表示襯底的熱膨脹系數(shù)引起的塑性應(yīng)變量和平均壽命的關(guān)系的特性圖。
圖7是本發(fā)明其他實(shí)施方式的彈性表面波裝置的截面構(gòu)造圖。
圖8A是焊錫凸臺(tái)構(gòu)件的縱剖視圖。
圖8B是焊錫密封構(gòu)件的縱剖視圖。
圖8C是成為焊錫凸臺(tái)構(gòu)件的第一焊錫凸臺(tái)的縱剖視圖。
圖8D是成為成為焊錫密封構(gòu)件的第二焊錫凸臺(tái)的縱剖視圖。
圖9A～G是說(shuō)明圖7的彈性表面波裝置制造方法的各工序的剖視圖。


圖10是本發(fā)明又一其他實(shí)施方式的彈性表面波裝置的截面構(gòu)造圖。
圖11A～圖11C是表示本發(fā)明彈性表面波裝置制造方法的焊錫凸臺(tái)構(gòu)件和焊錫密封構(gòu)件的虛擬固定工序到熔化工序的局部側(cè)視圖。
圖12是圖10的彈性表面波裝置中使用的基襯底的俯視圖。
圖13是本發(fā)明又一其他實(shí)施方式的彈性表面波裝置的截面構(gòu)造圖。
圖14A～C是說(shuō)明圖13的彈性表面波裝置制造方法的各工序的剖視圖。
圖15A是表示在圖13的彈性表面波裝置制造方法中形成的側(cè)面外裝樹(shù)脂的狀態(tài)的剖視圖。
圖15B是表示形成了上面外裝樹(shù)脂的狀態(tài)的剖視圖。
圖16是表示圖13的彈性表面波裝置的上面外裝樹(shù)脂的邊緣部的剖視圖。
圖17是本發(fā)明又一其他實(shí)施方式的彈性表面波裝置的截面構(gòu)造圖。
圖18A是本發(fā)明彈性表面波裝置的焊錫凸臺(tái)構(gòu)件和焊錫密封構(gòu)件的凝固時(shí)的剖視圖。
圖18B是焊錫凸臺(tái)構(gòu)件和焊錫密封構(gòu)件熔化時(shí)的剖視圖。
彈性表面波裝置由彈性表面波元件1、基襯底2、焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3、焊錫密封構(gòu)件4和外裝樹(shù)脂層5構(gòu)成。
作為彈性表面波元件1，能列舉出彈性表面波共振子、彈性表面波濾波器等。都是在由水晶、鈮酸鋰(LiNbO3)、鉭酸鋰(LiTaO3)等構(gòu)成的壓電襯底10的一主面上形成交叉指型換能器電極(包含梳齒狀電極和反射器電極。以下稱作“IDT電極”。)11，再形成與該IDT電極11連接的連接電極12。IDT電極11在壓電襯底10的中央，形成在傳播方向上，連接電極12從IDT電極11的規(guī)定地方延伸，形成在IDT電極11的周圍。連接電極12例如由信號(hào)輸入電極、信號(hào)輸出電極、接地電位電極等構(gòu)成。
另外，在該壓電襯底10的一方主面(形成了IDT電極11、連接電極12的面)的外周形成外周密封電極13。須指出的是，外周密封電極13最好為接地電位。該外周密封電極13密封彈性表面波元件1和基襯底2之間形成的間隙的周圍。須指出的是，各電極11～13是在壓電襯底10的表面，例如根據(jù)光刻技術(shù)，形成鋁、鋁-銅等，根據(jù)需要在其表面上形成鉻、鎳、金等的鍍層。
基襯底2是熱膨脹系數(shù)9～20ppm/℃的襯底材料，例如能列舉出玻璃-陶瓷材料的多層襯底、氧化鋁襯底等。該玻璃-陶瓷材料的襯底由氧化鋁粉末的無(wú)機(jī)填充劑構(gòu)成，是在該無(wú)機(jī)填充劑的界面上填充了結(jié)晶玻璃的襯底。使用蠕陶土等析出了結(jié)晶玻璃的多種金屬氧化物(硼酸、硅土、氧化鋅等)的粉末，均勻攪拌有機(jī)粘合劑、溶劑，用取得的漿生成生片，把該生片層疊后，一體燒結(jié)并形成。另外，也可以在把上述的漿印刷在支撐襯底上，另外，在支撐襯底上層疊化，形成未燒結(jié)狀態(tài)的層疊體后，進(jìn)行燒結(jié)處理。
在基襯底2的表面，如圖2所示，形成元件連接用電極21、外周密封導(dǎo)體膜22，在基襯底2的背面形成外部端子電極23。進(jìn)而，在基襯底2的內(nèi)部形成包含連接元件連接用電極21和外部端子電極23的轉(zhuǎn)接孔導(dǎo)體的內(nèi)部布線圖案24。
基襯底2除了所述玻璃-陶瓷襯底以外，可以是用玻璃纖維等無(wú)機(jī)纖維強(qiáng)化的樹(shù)脂襯底。作為樹(shù)脂，可以是環(huán)氧樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、BT樹(shù)脂，但是特別是BT樹(shù)脂的密封性好，耐濕性好，適合用于電子元件的封裝。在樹(shù)脂襯底的表面層疊銅箔，在其上使用感光性抗蝕劑形成圖案后，通過(guò)蝕刻形成內(nèi)部布線圖案24或元件連接用電極21、外周密封導(dǎo)體膜22和外部端子電極23。
尤其是使用樹(shù)脂襯底作為基襯底2，與陶瓷襯底相比，在以下幾點(diǎn)上有優(yōu)勢(shì)。第一，如上所述，因?yàn)椴季€和電極圖案使用照相顯影技術(shù)，所以圖案精度高，在大型襯底上統(tǒng)一成形后，用切片鋸分割時(shí)的切斷精度高。而陶瓷襯底由于燒結(jié)時(shí)的襯底變形，布線或電極圖案變形，無(wú)法提高切斷時(shí)的精度。第二，樹(shù)脂襯底材料的介電常數(shù)一般小，難以形成寄生電容。據(jù)此，在安裝彈性表面波濾波器時(shí)，能提供平衡度和VSWR特性良好的濾波器。
用形成上述襯底的工序，在生板或印刷涂敷膜上形成的通孔內(nèi)填充銀等的導(dǎo)電膠，或在生板或印刷涂敷膜的表面印刷規(guī)定形狀，進(jìn)行層疊處理后，在基襯底2的燒結(jié)工序中，進(jìn)行一體燒結(jié)處理，形成這些各導(dǎo)體膜或各電極21～24。
須指出的是，這些元件連接用電極21、外周密封導(dǎo)體膜22和外部端子電極23在銀的導(dǎo)體膜上進(jìn)行電鍍處理等，形成焊錫浸濕性良好的金屬表面。
當(dāng)在這樣的基襯底2上接合彈性表面波元件1時(shí)，為了在基襯底2的主面和彈性表面波元件1的一主面(形成了IDT電極11的面)間形成規(guī)定間隙，通過(guò)焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3連接彈性表面波元件1的連接電極12和基襯底2的主面的元件連接用電極21，用焊錫密封構(gòu)件4接合彈性表面波元件1的外周密封電極13和基襯底2的外周密封導(dǎo)體膜22。即接合方法是基于焊錫的面朝下接合。
須指出的是，在該接合時(shí)，可以使基襯底2和彈性表面波元件1的間隙為規(guī)定氣氛例如氮?dú)鈿夥铡?br> 另外，在接合在基襯底2上的彈性表面波元件1的另一方主面一側(cè)和側(cè)面，覆蓋形成外裝樹(shù)脂層5。該外裝樹(shù)脂層5可以列舉出環(huán)氧樹(shù)脂、聚酰亞胺類樹(shù)脂等。
本發(fā)明的特征在于在把使用了壓電襯底10的彈性表面波元件1面朝下接合時(shí)，考慮到各向異性的熱膨脹系數(shù)，把基襯底2的熱膨脹系數(shù)控制在9～20ppm/℃的同時(shí)，在該基襯底2和彈性表面波元件1的連接和接合中使用的焊錫中，使用了含Sn 90％以上的無(wú)鉛焊錫材料。
即，在本發(fā)明中，所述焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3、焊錫密封構(gòu)件4使用其組成為含Sn 90％以上的無(wú)鉛焊錫材料的Sn-Sb類或Sn-Ag類的焊錫。
據(jù)此，能在基襯底2的各電極、各導(dǎo)體膜21、22上統(tǒng)一形成焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3和焊錫密封構(gòu)件4，可以大幅度消減制造成本。另外，因?yàn)槟苁购稿a材料的熔點(diǎn)為250℃以下，所以能抑制彈性表面波元件1和基襯底2之間的應(yīng)變量，能有效抑制彈性表面波元件1的破裂的發(fā)生。因此，降低彈性表面波元件1和基襯底2之間的塑性應(yīng)變量的效果變得顯著，能保證長(zhǎng)期的高可靠性。另外，基襯底2如果使用由具有抑制水分透過(guò)效果的玻璃-陶瓷材料構(gòu)成的基襯底2，則對(duì)各元件連接用電極21、內(nèi)部布線圖案24等能使用銀或銅等低電阻材料，高頻特性變得優(yōu)良。
另外，在彈性表面波元件1的壓電襯底10的整個(gè)外周，形成外周密封電極13，該部分通過(guò)焊錫密封構(gòu)件4與基襯底2的外周密封導(dǎo)體膜22接合。因此，密封性大幅度提高，水分的浸入路徑完全消失，大幅度提高了密封性。
另外，如果用同一材料形成進(jìn)行密封的焊錫密封構(gòu)件4、電連接彈性表面波元件1和基襯底2的焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3，則例如在基襯底2上形成焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3和焊錫密封構(gòu)件4的工序變?yōu)橥还ば騼?nèi)的作業(yè)，基于焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3的連接和基于焊錫密封構(gòu)件4的接合也能在同一工序中進(jìn)行其作業(yè)。
<制造方法>
下面，參照?qǐng)D4A～4F說(shuō)明本發(fā)明的彈性表面波裝置的制造方法。
首先，準(zhǔn)備能抽出多個(gè)基襯底2的大型基襯底。該大型基襯底的各彈性表面波裝置的區(qū)域(在切斷或分割后，成為基襯底2的區(qū)域)的一方主面上，形成元件連接用電極21、外周密封導(dǎo)體膜22，在另一方主面上形成外部端子電極23，進(jìn)而，在各元件區(qū)域中形成內(nèi)部布線圖案24(參照?qǐng)D4A)。須指出的是，各襯底區(qū)域的平面形狀比各彈性表面波元件1的平面形狀大1圈例如0.5mm左右是很重要的。
接著，形成電連接彈性表面波元件1和基襯底2的焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3、密封壓電襯底10的周圍的焊錫密封構(gòu)件4(參照?qǐng)D4B)。在大型基襯底的各元件區(qū)域中形成的元件連接用電極21的表面和外周密封導(dǎo)體膜22的表面涂敷膠狀的焊錫形成該焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3和焊錫密封構(gòu)件4。須指出的是，因?yàn)槭峭古_(tái)狀，所以對(duì)于涂敷的焊錫進(jìn)行1次加熱處理、清洗處理。據(jù)此，印刷的焊錫在元件連接用電極21和外周密封導(dǎo)體膜22上，形成截面半圓形狀，還能去掉不需要的助熔劑成分。
這些焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3和焊錫密封構(gòu)件4形成在基襯底2上。如果它們形成在彈性表面波元件1上，則如果在間隔非常窄的IDT電極11上附著焊錫和其他不需要的成分，則引起彈性表面波元件1的特性惡化，所以這樣做是用于避免特性惡化。
另外，按如下所述制造壓電襯底10。準(zhǔn)備能抽出多個(gè)壓電襯底10的鉭酸鋰的大型壓電襯底。在該大型壓電襯底的一方主面的各元件區(qū)域中，如圖3所示，覆蓋形成IDT電極11、連接電極12、外周密封電極13。在該壓電襯底10的一方主面上形成了IDT電極11，進(jìn)而形成與該IDT電極11連接的連接電極12，在襯底10的周邊形成外周密封電極13，使其包圍IDT電極11和連接電極12。然后，大型壓電襯底被切斷為各彈性表面波元件1，然后，定位在定位托板上(參照?qǐng)D4C)。
然后，取出定位在托板上的彈性表面波元件1(參照?qǐng)D4C箭頭)，安放到大型基襯底的各襯底區(qū)域上。這時(shí)，把彈性表面波元件1的連接電極12和形成在襯底區(qū)域的元件連接用電極21上的焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3對(duì)位，同時(shí)進(jìn)行彈性表面波元件1的外周密封電極13和各襯底區(qū)域上形成的外周密封導(dǎo)體膜22上形成的焊錫密封構(gòu)件4的對(duì)位。據(jù)此，在大型基襯底上，與各襯底區(qū)域?qū)?yīng)，分別虛擬固定彈性表面波元件1。
然后，對(duì)搭載了彈性表面波元件1的大型基襯底統(tǒng)一進(jìn)行回流處理，通過(guò)該焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3，進(jìn)行電連接，通過(guò)焊錫密封構(gòu)件4機(jī)械地將兩者進(jìn)行接合，并且進(jìn)行密封(參照?qǐng)D4D)。據(jù)此，能在彈性表面波元件1的一方主面和大型基襯底的表面間形成相當(dāng)于焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3和焊錫密封構(gòu)件4的高度的間隙，使彈性表面波元件1產(chǎn)生的彈性表面波穩(wěn)定地在表面?zhèn)鞑ァｍ氈赋龅氖?，在該回流處理時(shí)，通過(guò)使該氣氛例如在在氮?dú)鈿夥罩刑幚恚苁乖撻g隙為氮?dú)鈿夥铡?br> 接著，在對(duì)大型基襯底進(jìn)行了電連接和機(jī)械接合的彈性表面波元件1上，從元件1的另一方主面(露出的表面)一側(cè)涂敷成為外裝樹(shù)脂層5的例如環(huán)氧樹(shù)脂膠，進(jìn)行固化處理。這時(shí)，因?yàn)榇笮突r底的各元件區(qū)域的平面形狀比彈性表面波元件1還大，所以在相鄰的彈性表面波元件1的間隙中也填充了環(huán)氧樹(shù)脂。即，彈性表面波元件1在另一方主面一側(cè)及其側(cè)面填充了外裝樹(shù)脂層5(參照?qǐng)D4E)。
接著，把安裝了多個(gè)彈性表面波元件1，并且覆蓋了外裝樹(shù)脂層5的大型基襯底在每個(gè)區(qū)域覆蓋了外裝樹(shù)脂層5的狀態(tài)下，通過(guò)切片處理切斷(參照?qǐng)D4F)。
通過(guò)以上的工序，取得了圖1所示的彈性表面波裝置。
在本發(fā)明中，對(duì)焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3和焊錫密封構(gòu)件4使用含90％以上的Sb的Sn-Sb類或Sn-Ag類的焊錫。例如，使用Sn-Sb焊錫、Sn-Ag-Cu焊錫、Sn-Ag焊錫。本發(fā)明者關(guān)于包含上述焊錫的代表性的4種焊錫(Sn-Sb焊錫、Sn-Ag-Cu焊錫、Sn-Pb焊錫、Sn-Au類焊錫)，使外周密封導(dǎo)體膜22上的焊錫的密封寬度在50～300μm范圍內(nèi)變化，分別進(jìn)行了測(cè)定。
圖5表示了該結(jié)果。在圖5中，橫軸表示密封寬度(單位μm)，縱軸表示最大主應(yīng)力(單位N/mm2)。
Sn-Pb焊錫若基于環(huán)境上的考慮，則缺乏實(shí)用性。另外，含鉛引起的最大主應(yīng)力小，但是，如果進(jìn)行溫度周期試驗(yàn)，發(fā)生金屬疲勞，引起接合可靠性的下降。
Sn-Au類焊錫的屈服應(yīng)力過(guò)高。其結(jié)果，在接合到基襯底2上時(shí)，殘留在焊錫密封構(gòu)件4中的應(yīng)力影響彈性表面波元件1。例如，如果最大主應(yīng)力超過(guò)200N/mm2，則在彈性表面波元件1接合在基襯底2上的狀態(tài)下，在溫度周期試驗(yàn)中，在彈性表面波元件1中發(fā)生了斷裂。即，最大主應(yīng)力也依存于焊錫密封構(gòu)件4的密封寬度，所以有必要調(diào)整接合中使用的焊錫材料和密封寬度，根據(jù)圖5進(jìn)行設(shè)定，使焊錫密封構(gòu)件4的最大主應(yīng)力的值不超過(guò)200N/mm2。
因此，作為焊錫密封構(gòu)件4的焊錫，使用Sn-Sb類或Sn-Ag類的焊錫是很重要的。另外，如果Sn在組成中若不達(dá)到90％以上，就無(wú)法穩(wěn)定地進(jìn)行焊錫接合。須指出的是，焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3如上所述，在與焊錫密封構(gòu)件4在同一工序中形成，用同一工序連接。因此，如果使焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3與焊錫密封構(gòu)件4為同一組成，則焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3和焊錫密封構(gòu)件4的處理變得容易。
本發(fā)明者使用Sn-Sb類焊錫、Sn-Ag類焊錫，接合壓電襯底10(鉭酸鋰的熱膨脹系數(shù)是16ppm/℃，表面波傳播方向的線膨脹系數(shù)約為16ppm/℃，與表面波傳播方向正交的方向的線膨脹系數(shù)大致為8.3ppm/℃)時(shí)，研究了最佳的基襯底2。
本發(fā)明者使用基襯底2的熱膨脹系數(shù)屬于7～25ppm/℃范圍的6種襯底材料，作為焊錫材料，使用Sn-Ag-Cu類焊錫，使密封寬度為200μm，調(diào)查了基襯底的塑性應(yīng)變量和平均故障壽命的關(guān)系。塑性應(yīng)變量是以接合了彈性表面波元件1的狀態(tài)，應(yīng)變量相對(duì)于基襯底2的一邊的襯底厚度的比例。平均故障壽命是在-40℃～125℃各重復(fù)30分鐘，從發(fā)生故障的平均次數(shù)求出平均故障壽命。
其結(jié)果，取得了圖6的曲線圖。圖6的橫軸是表示襯底的熱膨脹系數(shù)(單位ppm/℃)，縱軸是表示平均故障壽命(單位周期數(shù))、塑性應(yīng)變量(單位％)。
如圖6所示，塑性應(yīng)變量和平均故障壽命分別對(duì)于基襯底的熱膨脹系數(shù)取得了明確的相關(guān)關(guān)系。具體而言，如果基襯底2的熱膨脹系數(shù)為9～20ppm/℃，則塑性應(yīng)變量可以低于2.0％，據(jù)此，平均故障壽命變?yōu)榧s1000次以上。
而如果基襯底2的熱膨脹系數(shù)低于9ppm/℃，基襯底2和彈性表面波元件1的熱膨脹系數(shù)的差引起的應(yīng)力增大，塑性應(yīng)變量變得過(guò)大，在溫度周期次數(shù)低于1000時(shí)則發(fā)生故障。
作為這樣的襯底的材料，能列舉出氧化鋁陶瓷襯底(7.1ppm/℃)。這時(shí)，接合后的彈性表面波元件1的斷裂的發(fā)生率超過(guò)30％，在10個(gè)溫度周期中，以2～3％的比率，在彈性表面波元件1中發(fā)生斷裂，無(wú)論從基襯底2的應(yīng)變，還是從接合部分的應(yīng)力關(guān)系來(lái)看，都未達(dá)到實(shí)用的水平。
另外，而如果基襯底2的熱膨脹系數(shù)超過(guò)20ppm/℃，則基襯底2和彈性表面波元件1的熱膨脹系數(shù)的差引起的應(yīng)力增大，塑性應(yīng)變量變得過(guò)大，在溫度周期次數(shù)低于1000時(shí)，發(fā)生故障。
須指出的是，在上述的9～20ppm/℃的范圍中，能列舉出把氧化鋁陶瓷粉末作為無(wú)機(jī)填充劑使用并在它的粉末界面上配置了結(jié)晶玻璃的玻璃陶瓷襯底。而且，根據(jù)結(jié)晶玻璃的組成、氧化鋁陶瓷和結(jié)晶玻璃的配合比，取得了比較任意的熱膨脹系數(shù)的襯底。
本發(fā)明者，制作了在10.6ppm/℃的基襯底2上接合使用了壓電襯底10的彈性表面波元件1，對(duì)焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3和焊錫密封構(gòu)件4使用了Sn-Ag-Cu(96.5Sn-3.0Ag-0.5Cu)焊錫的彈性表面波裝置。須指出的是，對(duì)外裝樹(shù)脂層5使用環(huán)氧樹(shù)脂，它的熱膨脹系數(shù)為30ppm/℃，楊式模量為660kgf/mm2。
其結(jié)果，接合前的最大主應(yīng)力變?yōu)榧s137N/mm2，接合后(發(fā)生塑性應(yīng)變后)的應(yīng)力變?yōu)?8N/mm2，密封后的彈性表面波元件1的破裂和溫度周期試驗(yàn)的10次后，也不發(fā)生彈性表面波元件1的斷裂。另外，溫度周期試驗(yàn)的平均故障壽命為1700次以上。
另外，制作了在12.3ppm/℃的基襯底2上接合使用了壓電襯底10的彈性表面波元件1，對(duì)焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3和焊錫密封構(gòu)件4使用了Sn-Ag-Cu(96.5Sn-3.0Ag-0.5Cu)焊錫的彈性表面波裝置。須指出的是，對(duì)外裝樹(shù)脂層5使用環(huán)氧樹(shù)脂，它的熱膨脹系數(shù)為30ppm/℃，楊式模量為6468kgf/mm2。
其結(jié)果，接合前的最大主應(yīng)力變?yōu)榧s98N/mm2，接合后(發(fā)生塑性應(yīng)變后)的應(yīng)力變?yōu)?8N/mm2，密封后的彈性表面波元件1的破裂和溫度周期試驗(yàn)的10次后，也不發(fā)生彈性表面波元件1的斷裂。另外，溫度周期試驗(yàn)的平均故障壽命為1800次以上。
須指出的是，壓電襯底10的熱膨脹系數(shù)為表面波傳播方向的線膨脹系數(shù)約為16ppm/℃，與表面波傳播方向正交方向的線膨脹系數(shù)約為8.3ppm/℃?？墒?，從上述的各種研究可知，熱膨脹系數(shù)中，表面波傳播方向的16.0ppm/℃是支配的，其結(jié)果，基襯底2的熱膨脹系數(shù)范圍的中心值14.94與考慮了壓電襯底10的方向性的相加平均的12.15ppm/℃相比，變?yōu)楦叱鋈舾傻闹?。如果這樣設(shè)定，則即使壓電襯底10的熱膨脹系數(shù)因方向而不同，在實(shí)施上，忽視方向性，在基襯底2、焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3、焊錫密封構(gòu)件4中，通過(guò)上述的焊錫材料和基襯底的組合，成為以廉價(jià)并且制造方法容易的彈性表面波裝置。
<焊錫凸臺(tái)構(gòu)件的突出截面形狀>
圖7表示本發(fā)明其他實(shí)施方式的彈性表面波裝置的截面圖。
彈性表面波裝置由彈性表面波元件1、基襯底2、焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3、焊錫密封構(gòu)件4和外裝樹(shù)脂層5構(gòu)成。除了焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3以外，與參照?qǐng)D1說(shuō)明的彈性表面波裝置具有相同形狀、構(gòu)造，所以這里省略了再度的說(shuō)明。
圖8A是用焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3電連接彈性表面波元件1和基襯底2的局部縱剖視圖，圖8B是用焊錫密封構(gòu)件密封的局部縱剖視圖。圖8C是成為焊錫凸臺(tái)構(gòu)件的接合前的第一焊錫凸臺(tái)的縱剖視圖，圖8D是成為焊錫密封構(gòu)件的接合前的第二焊錫凸臺(tái)的縱剖視圖。
本發(fā)明的特征在于如圖8A、圖8B所示，當(dāng)焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3的焊錫縱截面積為S1，焊錫密封構(gòu)件4的縱截面積為S2，形成在彈性表面波元件1上的連接電極12的縱截面的焊錫接合寬度為L(zhǎng)1，彈性表面波元件1的外周密封電極13的縱截面的焊錫接合寬度為L(zhǎng)2時(shí)，(S1/L1)＞(S2/L2)。須指出的是，作為焊錫接合寬度的基準(zhǔn)，以彈性表面波元件1一側(cè)的電極為基準(zhǔn)，但是也可以用基襯底2的元件連接用電極21和外周密封導(dǎo)體膜22的縱截面接合寬度為基準(zhǔn)。
而且，在焊錫密封構(gòu)件4、焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3接合前的狀態(tài)下，如圖8C、圖8D所示，希望成為焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3的第一焊錫凸臺(tái)構(gòu)件30的突出量(突出高度)H1比成為焊錫密封構(gòu)件4的第二焊錫凸臺(tái)40的突出量(突出高度)H2高。即H1＞H2。例如，成為焊錫密封構(gòu)件4的第二焊錫凸臺(tái)40的突出量(突出高度)H2為28μm，成為焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3的第一焊錫凸臺(tái)構(gòu)件30的突出量(突出高度)H1為32μm。該結(jié)果，密封接合后的焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3和焊錫密封構(gòu)件4的高度變?yōu)橄嗤?彈性表面波元件1和基襯底2間的間隙，例如20μm)(參照?qǐng)D1)，所以如圖8A所示，焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3的縱截面的導(dǎo)體部分的體積膨脹增大，如圖8B所示，焊錫密封構(gòu)件4的導(dǎo)體部分的體積膨脹比焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3小。
下面，參照?qǐng)D9，說(shuō)明本發(fā)明彈性表面波裝置的制造方法。該彈性表面波裝置的制造方法與參照?qǐng)D4說(shuō)明的內(nèi)容有很多相同的部分，所以省略或簡(jiǎn)化了相同部分的說(shuō)明。
首先，在大型基襯底上形成的各基襯底2上形成電極圖案21～24(參照?qǐng)D9A)。
接著，形成電連接彈性表面波元件1和基襯底2的第一焊錫凸臺(tái)構(gòu)件30，形成密封接合彈性表面波元件1和基襯底2的第二焊錫凸臺(tái)40(參照?qǐng)D9B)。
例如在基襯底區(qū)域2的元件連接用電極21和外周密封導(dǎo)體膜22上以規(guī)定次數(shù)涂敷焊錫膏，通過(guò)加熱使涂敷的焊錫膏熔化，形成第一焊錫凸臺(tái)構(gòu)件30、第二焊錫凸臺(tái)40。據(jù)此，熔化的焊錫膏由于表面張力，在元件連接用電極21上，變?yōu)榻孛娲笾聻榘雸A形狀的焊錫凸臺(tái)，在外周密封導(dǎo)體膜22上，變?yōu)榻孛娲笾聻榘雸A形狀的焊錫凸臺(tái)。通過(guò)進(jìn)行清洗處理，除去包含在焊錫膏中并且由于熔化而浮在焊錫的表面上的助熔劑成分。
該焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3和焊錫密封構(gòu)件4形成在基襯底2一側(cè)。這是為了避免在彈性表面波元件1一側(cè)形成它時(shí)，在間隔非常窄的IDT電極11上附著焊錫和其他不需要的成分，彈性表面波元件1的特性惡化。
這里，在本發(fā)明中，使成為焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3的第一焊錫凸臺(tái)構(gòu)件30的突出量(突出高度)H1比成為焊錫密封構(gòu)件4的第二焊錫凸臺(tái)40的突出量(突出高度)H2還高(參照?qǐng)D9B)。因此，在成為第二焊錫凸臺(tái)40的外周密封導(dǎo)體膜22上例如把焊錫膏進(jìn)行1次印刷處理，在成為第一焊錫凸臺(tái)構(gòu)件30的元件連接用電極21上例如把焊錫膏進(jìn)行2次印刷處理。或者，改變印刷焊錫膏的絲網(wǎng)制版的開(kāi)口寬度，例如，在成為第一焊錫凸臺(tái)構(gòu)件30的元件連接用電極21上，使制版的開(kāi)口寬度變寬，使涂敷量變多。據(jù)此，加熱熔化后的第一焊錫凸臺(tái)構(gòu)件30的突出量(突出高度)H1為32μm，第二焊錫凸臺(tái)40的突出量(突出高度)H2為28μm。
接著，在壓電襯底10的各元件區(qū)域上覆蓋形成IDT電極11、連接電極12、外周密封電極13。把這樣的彈性表面波元件1從定位托板取出(參照?qǐng)D9C)。
然后，在大型基襯底6的各襯底區(qū)域2上放置彈性表面波元件1。這時(shí)，對(duì)彈性表面波元件1的連接電極12和基襯底2的元件連接用電極21的進(jìn)行對(duì)位，同時(shí)使彈性表面波元件1一側(cè)的外周密封電極13和襯底區(qū)域2一側(cè)的外周密封導(dǎo)體膜22對(duì)位。這時(shí)，由于第一焊錫凸臺(tái)構(gòu)件30和第二焊錫凸臺(tái)40的突出量的差，在襯底區(qū)域2中，彈性表面波元件1只虛擬固定在第一焊錫凸臺(tái)構(gòu)件30上。
須指出的是，在圖9D中，第一焊錫凸臺(tái)構(gòu)件30通過(guò)加熱熔化，已經(jīng)電連接在元件連接用電極21上，所以把第一焊錫凸臺(tái)構(gòu)件30表示為焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3。
例如，把金屬制加熱塊加熱到第一焊錫凸臺(tái)構(gòu)件30不熔化程度的溫度(100～150℃)，把大型基襯底放置在該加熱塊上，一邊對(duì)彈性表面波元件1加壓，一邊提供超聲波振動(dòng)，通過(guò)使第一焊錫凸臺(tái)構(gòu)件30超聲波熔化，進(jìn)行該虛擬固定。這時(shí)，最好第二焊錫凸臺(tái)40與外周密封電極13的一部分接觸。
另外，在加熱了金屬制加熱塊的狀態(tài)下，可以從大型基襯底6的下表面一側(cè)和彈性表面波元件1的上表面一側(cè)夾持。這時(shí)，能通過(guò)在加熱同時(shí)加壓，進(jìn)行接合。
在這些虛擬保持工序中，重要的是，即使突出量高的第一焊錫凸臺(tái)構(gòu)件30熔化，突出量降低，也要使第二焊錫凸臺(tái)40和彈性表面波元件1的外周密封電極13在其一部分上不接觸。
須指出的是，該虛擬保持能在大氣氣氛中進(jìn)行。因此，如上所述，能穩(wěn)定地進(jìn)行焊錫接合，另外，即使在虛擬保持時(shí)發(fā)生位置偏移，也能用目視確認(rèn)，并且能容易地進(jìn)行修正。
另外，以上的虛擬保持方法對(duì)于彈性表面波元件1的熱點(diǎn)破壞也是有效的。即，因?yàn)榈谝缓稿a凸臺(tái)構(gòu)件30的突出量明顯比第二焊錫凸臺(tái)40高，所以與彈性表面波元件1的外周密封電極13一側(cè)相比，一定先焊錫接合了連接電極12。而且，在該狀態(tài)下，彈性表面波元件1的相鄰的IDT電極11彼此通過(guò)大型基襯底的下表面上形成的外部端子電極23和金屬制加熱塊短路，變?yōu)橄嗤娢唬栽陔姌O指間的間隔窄的IDT電極彼此間，不發(fā)生成為熱電破壞的原因的火花。
接著在具有虛擬保持的多個(gè)彈性表面波元件1的大型基襯底6上完全進(jìn)行密封接合(參照?qǐng)D9E)。該大型基襯底6通過(guò)在保持為氮?dú)鈿夥盏氖覂?nèi)設(shè)置了形成規(guī)定的溫度曲線的加熱塊的密封裝置進(jìn)行密封接合。具體而言，把所述大型基襯底6運(yùn)送到加熱塊上，以規(guī)定的溫度曲線外加熱，使第一焊錫凸臺(tái)3和第二焊錫凸臺(tái)4熔化并完全接合。另外，在焊錫熔化的溫度曲線的峰值溫度位置，可以從彈性表面波元件1的上表面一側(cè)用第二加熱塊夾持。這時(shí)，通過(guò)加熱的同時(shí)進(jìn)行加壓，就能更完全地接合。
室內(nèi)的氮?dú)鈿夥盏难鯘舛纫栽跒?0ppm以下為宜，更希望在10ppm以下。據(jù)此，在焊錫的涂敷形成、印刷后，防止除去了助熔劑狀態(tài)的焊錫表面的氧化，焊錫浸濕性好，能進(jìn)行密封接合。
在該氮?dú)鈿夥盏氖覂?nèi)，彈性表面波元件1虛擬保持在大型基襯底6上，彈性表面波元件1和大型基襯底6之間的間隙形成了第二焊錫凸臺(tái)40的突出量以上的間隙，所以能把氮?dú)夥€(wěn)定地導(dǎo)入該間隙內(nèi)。
然后，在加熱金屬制加熱塊的同時(shí)，加壓，使虛擬保持的第一焊錫凸臺(tái)構(gòu)件30和進(jìn)行密封的第二焊錫凸臺(tái)40熔化，進(jìn)行電連接和密封接合。據(jù)此，大型基襯底6和彈性表面波元件1之間的間隙比第二焊錫凸臺(tái)40的突出量低的值，例如20μm左右。即第一焊錫凸臺(tái)構(gòu)件30的初始突出量例如為32μm，焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3的高度變?yōu)榧s20μm，第二焊錫凸臺(tái)40的突出量、例如原來(lái)的28μm變?yōu)楹稿a凸臺(tái)構(gòu)件3的高度20μm。據(jù)此，焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3的縱截面的導(dǎo)體部分的體積膨脹變得比焊錫密封構(gòu)件4的導(dǎo)體部分的體積膨脹大。
在該密封接合工序中，因?yàn)橐呀?jīng)把彈性表面波元件1虛擬保持在大型基襯底6上，所以在該室內(nèi)的加熱處理時(shí)，不發(fā)生位置偏移，從而使穩(wěn)定的密封接合成為可能。
另外，彈性表面波元件1的連接電極12通過(guò)上述的虛擬保持工序已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了連接，所以彈性表面波元件1的相鄰的IDT電極11之間通過(guò)金屬制加熱塊短路，所以與虛擬保持工序相同，不發(fā)生彈性表面波元件1的熱電破壞。因此，能提高加熱處理時(shí)的升溫速度、冷卻速度。因此，與使用大型基襯底6進(jìn)行統(tǒng)一處理相輔，能實(shí)現(xiàn)效率非常高的彈性表面波裝置的制造。
另外，在該密封接合的初始時(shí)候，能使彈性表面波元件1和大型基襯底6間的間隙與室內(nèi)的氣氛立刻一致，所以該間隙的氣氛的管理變得極容易。即，沒(méi)必要把室內(nèi)極端減壓，所以能使室內(nèi)的氧濃度為能進(jìn)行穩(wěn)定的焊錫接合的氧濃度，其結(jié)果，提高了密封的可靠性。
然后，從電連接和密封接合在大型基襯底6的各襯底區(qū)域2上的彈性表面波元件1的另一方主面(露出的表面)一側(cè)，涂敷成為外裝樹(shù)脂層5的例如環(huán)氧樹(shù)脂膏，進(jìn)行固化處理。這時(shí)，因?yàn)榇笮突r底的各元件區(qū)域的平面形狀比彈性表面波元件1大，所以在相鄰的彈性表面波元件1的間隙中也填充了環(huán)氧樹(shù)脂。即各彈性表面波元件1在另一方主面一側(cè)和其四方側(cè)面上涂敷了外裝樹(shù)脂層5(參照?qǐng)D9F)。
接著，在各襯底區(qū)域2上覆蓋了外裝樹(shù)脂層5的狀態(tài)下，通過(guò)切片處理，切斷安裝了多個(gè)彈性表面波元件1并且覆蓋了外裝樹(shù)脂層5的大型基襯底6(參照?qǐng)D9G)。根據(jù)該工序，取得圖7所示的彈性表面波裝置。
須指出的是，在上述的制造方法中，成為焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3的第一焊錫凸臺(tái)構(gòu)件30和成為焊錫密封構(gòu)件4的第二焊錫凸臺(tái)40都形成在基襯底2一側(cè)(大型基襯底)，但是，可以在彈性表面波元件1一側(cè)形成第一焊錫凸臺(tái)構(gòu)件30、第二焊錫凸臺(tái)40的雙方，也可以在不同一側(cè)形成焊錫凸臺(tái)，即在彈性表面波元件1一側(cè)形成一方的焊錫凸臺(tái)，在基襯底一側(cè)形成另一方的焊錫凸臺(tái)。
<焊錫密封構(gòu)件的構(gòu)造>
圖10是本發(fā)明其他彈性表面波裝置的剖視圖。
彈性表面波裝置由彈性表面波元件1、基襯底2、焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3、焊錫密封構(gòu)件4和外裝樹(shù)脂層5構(gòu)成。除了焊錫密封構(gòu)件4以外，具有與參照?qǐng)D1說(shuō)明的彈性表面波裝置相同形狀、構(gòu)造，所以這里省略了再度的說(shuō)明。
圖11A是表示虛擬固定彈性表面波元件1和基襯底2之前的狀態(tài)的局部側(cè)視圖，圖11B是把它們虛擬固定后的局部側(cè)視圖，圖11C是表示用焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3和焊錫密封構(gòu)件4接合了彈性表面波元件1和基襯底2后的狀態(tài)的局部側(cè)視圖。另外，圖12是本發(fā)明的彈性表面波裝置中使用的基襯底的概略俯視圖，外周密封導(dǎo)體膜22在基襯底2上與彈性表面波元件1的形狀對(duì)應(yīng)，形成整個(gè)為矩形的環(huán)狀。
本發(fā)明的特征在于環(huán)狀的外周密封導(dǎo)體膜22的導(dǎo)體寬度W(參照?qǐng)D11B、圖12)設(shè)定為比與它對(duì)應(yīng)的環(huán)狀的外周密封電極13的電極寬度w’寬，并且外周密封導(dǎo)體膜22的內(nèi)周形狀22a與外周密封電極13的內(nèi)周形狀13a大致一致。即如果在俯視圖中，外周密封導(dǎo)體膜22的外周具有比外周密封電極13的外周突出的形狀。另外，環(huán)狀的外周密封導(dǎo)體膜22在它的全周長(zhǎng)上，即即使在角部分和其他邊部分，實(shí)質(zhì)上也由同一導(dǎo)體寬度W構(gòu)成，另外，形成在外周密封導(dǎo)體膜22上的成為焊錫密封構(gòu)件4的回流焊錫4b形成該外周密封導(dǎo)體膜22的整個(gè)導(dǎo)體寬度W。
下面，參照?qǐng)D11A～圖11C說(shuō)明這樣的基襯底2和彈性表面波元件1的接合工序。
首先，如圖11A所示，在基襯底2一側(cè)的元件連接用電極21上形成成為焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3的回流焊錫3a，另外，在基襯底2一側(cè)的外周密封導(dǎo)體膜22上形成成為焊錫密封構(gòu)件4的回流焊錫4a。例如在基襯底區(qū)域2的元件連接用電極21和外周密封導(dǎo)體膜22上以規(guī)定次數(shù)涂敷焊錫膏，把該涂敷的焊錫膏加熱熔化，形成回流焊錫3a和回流焊錫4a。
接著，為了進(jìn)行虛擬固定，把回流焊錫3a對(duì)位在彈性表面波元件1的連接電極12上，把回流焊錫4a對(duì)位在彈性表面波元件1的外周密封電極13上，把彈性表面波元件1放置到基襯底2上。
接著，如圖11B所示，向基襯底2提供用于可靠地進(jìn)行超聲波熱壓接的熱(例如100～150℃)，從彈性表面波元件1一側(cè)提供超聲波振動(dòng)，同時(shí)壓接、虛擬固定。須指出的是，成為焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3的回流焊錫3a的突出高度比成為焊錫密封構(gòu)件4的回流焊錫4a高時(shí)，超聲波熔敷先在焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3(3a)一側(cè)進(jìn)行，如果該焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3a的突出量變低，超聲波熔敷也在外周密封導(dǎo)體膜22上的焊錫密封構(gòu)件4(4a)進(jìn)行。
據(jù)此，實(shí)現(xiàn)虛擬固定，能抑制彈性表面波元件1的位置偏移等，能維持彈性表面波元件1和基襯底2的穩(wěn)定連接，并且成為制造工序中的搬運(yùn)等處理非常容易的制造方法。
接著，如圖11C所示，一邊從彈性表面波元件1一側(cè)加負(fù)載，一邊在焊錫熔化溫度以上的溫度通過(guò)回流爐，使焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3、焊錫密封構(gòu)件4熔化，實(shí)現(xiàn)在彈性表面波元件1和基襯底2的電連接和外周部分的密封。須指出的是，通過(guò)一邊在彈性表面波元件1上作用負(fù)載，一邊通過(guò)回流處理(再熔化)，進(jìn)行熔化密封工序。
須指出的是，為了使彈性表面波元件1和基襯底2間的間隙為規(guī)定氮?dú)鈿夥?，以?guī)定氮?dú)鈿夥者M(jìn)行這些接合工序。
在該熔化接合時(shí)，由于從彈性表面波元件1一側(cè)提供負(fù)載，所以在外周密封導(dǎo)體膜22和外周密封電極13間的焊錫密封構(gòu)件4充分破壞的狀態(tài)下熔化接合，能可靠地進(jìn)行密封。
然后，在解除了該負(fù)載的狀態(tài)下，逐漸從熔化溫度冷卻到常溫。據(jù)此，接合工序結(jié)束。據(jù)此，能統(tǒng)一形成大量的彈性表面波裝置，能以低價(jià)進(jìn)行批量生產(chǎn)。特別當(dāng)加壓條件強(qiáng)時(shí)，熔化的焊錫變?yōu)閴核榈男螒B(tài)，電極間的距離窄，最壞考慮到短路的可能性，但是通過(guò)所述加壓的解除，能實(shí)現(xiàn)適宜的連接和密封狀態(tài)。
下面，說(shuō)明外周密封導(dǎo)體膜22和外周密封電極13的外周寬度的關(guān)系。
一般而言，當(dāng)虛擬固定基襯底2一側(cè)的外周密封導(dǎo)體膜22上形成的回流焊錫4a時(shí)，如果該回流焊錫4a的頂點(diǎn)部分接觸表面為金層(底層Ni，表面為金)的外周密封電極13，進(jìn)行超聲波熱壓接，則產(chǎn)生焊錫浸濕性差的合金層。而外周密封電極13的表面和基襯底2上的外周密封導(dǎo)體膜22上形成的焊錫密封構(gòu)件4a中的Sn在超聲波壓接時(shí)合金化，SnNi、SnAu等焊錫密合性差的粒狀物質(zhì)以與外周密封電極13的接觸部分的表面為中心而形成。該密合性差的合金層不與焊錫一體化，結(jié)果，引起外周密封接合部分的耐濕可靠性不良。
該密合性差的合金層集中在回流焊錫4a的頂點(diǎn)即成為截面半圓形狀的頂點(diǎn)(圖11B的箭頭)部分。如果，彈性表面波元件1的外周密封電極13和基襯底2一側(cè)的外周密封導(dǎo)體膜22的形狀、寬度相同，則在外周密封導(dǎo)體膜22的整個(gè)寬度上，形成回流焊錫，所以密合性差的合金層變成位于外周密封電極13的中央部分。由于該密合性差的合金層位于進(jìn)行外周密封的中央部分，因此大幅度減小了進(jìn)行穩(wěn)定接合的區(qū)域，引起耐濕可靠性不良。
可是，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，焊錫浸濕性差的合金層主要發(fā)生在圖11B所示的焊錫密封構(gòu)件4a的頂點(diǎn)部(用三角表示)，但是如上所述，外周密封導(dǎo)體膜22的外周是比外周密封電極13的外周更突出的形狀(W＞w’)，所以焊錫密封構(gòu)件4a的頂點(diǎn)部變成位于外周密封電極13的寬度w’方向的靠外位置。即如圖11C所示，當(dāng)通過(guò)回流爐進(jìn)行熔化接合時(shí)，在從外周密封電極13的寬度w’的中央靠?jī)?nèi)即不形成焊錫浸濕性差的合金層的區(qū)域中，熔化的焊錫穩(wěn)定浸濕，能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的接合，實(shí)現(xiàn)良好的密封。
因此，在以往，焊錫浸濕性差的區(qū)域位于外周密封電極的中央，而在本發(fā)明中，浸濕性差的區(qū)域靠外，其結(jié)果有助于可靠的焊錫接合的區(qū)域增大。
為了穩(wěn)定地產(chǎn)生這樣的狀況，如圖12所示，把基襯底2上的外周密封導(dǎo)體膜22的導(dǎo)體寬度W形成均勻的寬度是有效的。即外周密封導(dǎo)體膜22的導(dǎo)體圖案中，角部的外周具有1/4圓的形狀，角部的內(nèi)周和外周都具有圓弧狀的圖案。這時(shí)，形成在該角部的回流焊錫由于表面張力的關(guān)系，與角部的以外的其他邊相比，容易形成向上的形態(tài)。
因此，通過(guò)使外周密封導(dǎo)體膜22的導(dǎo)體寬度W形成均勻的寬度，能使外周密封導(dǎo)體膜22上成為焊錫密封構(gòu)件4的回流焊錫4a的高度在角部和其他邊部分都為大致均勻的高度，能穩(wěn)定地接合全部外周。
在本發(fā)明中，外周密封導(dǎo)體膜22的寬度W和外周密封電極13的電極寬度w’的關(guān)系可以為成為焊錫密封構(gòu)件4的回流焊錫4a的頂點(diǎn)位于比外周密封電極13的中央更靠外的位置。
另外，因?yàn)槿刍暮稿a非常有助于密封接合，所以減少流到外周密封導(dǎo)體膜22和外周密封電極13的內(nèi)周一側(cè)的焊錫量是重要的。因此，最好使外周密封導(dǎo)體膜22的內(nèi)周部分22a和外周密封電極13的內(nèi)周部分一致。
考慮以上2點(diǎn)，如果以在外周密封導(dǎo)體膜22的導(dǎo)體整個(gè)寬度上形成回流焊錫4a為前提，則寬度W和電極寬度w’以w’＜W，并且w’＞W(wǎng)/2為宜。
<外裝樹(shù)脂的形狀>
在以往的彈性表面波裝置中，從彈性表面波元件滴下液狀外裝樹(shù)脂，在該狀態(tài)下加熱固化并形成，所以固化后的樹(shù)脂層不均勻地在彈性表面波元件上擴(kuò)散，它的截面形狀變?yōu)樯降男螤?，成為彎曲的形狀。因此，?shù)脂層的厚度也形成得比較厚，因此彈性表面波裝置自身的厚度也變厚，無(wú)法充分適用于彈性表面波裝置的小型化、薄型化的要求。另外，彈性表面波裝置的上表面變?yōu)樯降男螤?，成為彎曲的形狀，不是平坦面，所以向母板安裝時(shí)，基于裝配機(jī)的吸附噴嘴的吸附無(wú)法順利進(jìn)行，發(fā)生吸附錯(cuò)誤，結(jié)果，產(chǎn)生了生產(chǎn)率下降的問(wèn)題。
因此，本發(fā)明提出了薄型并且尺寸偏差小，安裝性優(yōu)異的外裝樹(shù)脂的形成方法。
圖13是本發(fā)明的彈性表面波裝置的剖視圖。
彈性表面波裝置由彈性表面波元件1、基襯底2、焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3、焊錫密封構(gòu)件4、側(cè)面外裝樹(shù)脂層5a、上表面外裝樹(shù)脂層5b構(gòu)成。
與圖1的彈性表面波裝置1的不同在于在本實(shí)施方式中，外裝樹(shù)脂層5由側(cè)面外裝樹(shù)脂層5a、上表面外裝樹(shù)脂層5b分割構(gòu)成。此外與圖1的彈性表面波裝置1同樣，所以省略了重復(fù)說(shuō)明。
側(cè)面外裝樹(shù)脂層5a如圖13所示，覆蓋彈性表面波元件1、外周密封電極13、外周密封導(dǎo)體膜22、焊錫密封構(gòu)件4的側(cè)面外周而形成。
上表面外裝樹(shù)脂層5b覆蓋彈性表面波元件1的另一方主面和側(cè)面外裝樹(shù)脂層5a的上表面而形成。上表面外裝樹(shù)脂層5b含有最大粒徑10μm～30μm(最大30μm)的填充劑。
下面，說(shuō)明上述彈性表面波元件1的制造方法。首先，準(zhǔn)備由多個(gè)形成了元件連接用電極21、外周密封導(dǎo)體膜22、外部端子電極23的基襯底2構(gòu)成的集合襯底，準(zhǔn)備形成了連接電極12和外周密封電極13的彈性表面波元件1。在該集合襯底的元件連接用電極21和外周密封導(dǎo)體膜22上形成焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3和焊錫密封構(gòu)件4。到此與參照?qǐng)D4A～圖4C說(shuō)明的內(nèi)容相同。
接著，如圖14A所示，使連接電極12和元件連接電極10相對(duì)，外周密封電極13和外周密封導(dǎo)體膜22相對(duì)，把彈性表面波元件1放置到基襯底2上，通過(guò)進(jìn)行焊錫回流處理等，通過(guò)焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3接合連接電極12和元件連接用電極21，并且通過(guò)焊錫密封構(gòu)件4接合外周密封電極13和外周密封導(dǎo)體膜22。
據(jù)此，在彈性表面波元件1的一方主面和基襯底2的表面間形成相當(dāng)于焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3和焊錫密封構(gòu)件4的高度的空隙，并且進(jìn)行密封，所以在彈性表面波元件1的主面，能使穩(wěn)定的彈性表面波在表面?zhèn)鞑ァ?br> 接著，進(jìn)入圖14B所示的工序。首先，在集合襯底上的彈性表面波元件1間填充側(cè)面外裝樹(shù)脂層5a。該側(cè)面外裝樹(shù)脂層5a例如是環(huán)氧樹(shù)脂，因?yàn)槭呛腥軇┏煞?，具有流?dòng)性的液態(tài)樹(shù)脂，所以通過(guò)流入彈性表面波元件1間而填充。
接著，在彈性表面波元件1的另一方主面和側(cè)面外裝樹(shù)脂層5a的上表面通過(guò)絲網(wǎng)印刷等方法形成上表面外裝樹(shù)脂層5b。
然后，例如通過(guò)在溫度150℃加熱1小時(shí)，上表面外裝樹(shù)脂層5b和側(cè)面外裝樹(shù)脂層5a同時(shí)固化。
然后，如圖14C所示，使用切片鋸等，在彈性表面波元件1之間切斷，分離為單個(gè)，成為圖13所示的彈性表面波裝置1。
這里，本發(fā)明的特征在于在彈性表面波元件2上形成側(cè)面外裝樹(shù)脂層5a和上表面外裝樹(shù)脂層5b的工序包含在彈性表面波元件1間填充側(cè)面外裝樹(shù)脂層5a的工序；在彈性表面波元件1的另一方主面和側(cè)面外裝樹(shù)脂層5a的上表面上印刷上表面外裝樹(shù)脂層5b的工序；使側(cè)面外裝樹(shù)脂層5a和上表面外裝樹(shù)脂層5b同時(shí)固化的工序。
即，在彈性表面波元件1間填充側(cè)面外裝樹(shù)脂層5a，掩埋彈性表面波元件1間的間隔，減小了臺(tái)階差后，通過(guò)印刷在彈性表面波元件1的另一方主面和側(cè)面外裝樹(shù)脂層5a的上表面上形成上表面外裝樹(shù)脂層5b。據(jù)此，能在彈性表面波元件1的另一方主面和側(cè)面樹(shù)脂6的上表面以薄的膜厚均勻覆蓋形成上表面外裝樹(shù)脂層5b。
因此，彈性表面波裝置的薄型化成為可能，同時(shí)在彈性表面波元件部分形成了平坦的面，所以向母板的安裝時(shí)的裝配器的吸附變得可靠，不發(fā)生錯(cuò)誤，成為安裝性優(yōu)異的彈性表面波裝置。
另外，該上表面外裝樹(shù)脂層5b含有最大粒徑10μm～30μm(最大30μm)的填充劑，所以層厚為最大填充劑直徑即30μm的厚度。為了彈性表面波裝置1的薄型化，上表面外裝樹(shù)脂層5b的層厚越薄越好，但是如果太薄，則樹(shù)脂層的強(qiáng)度下降，在用切片鋸等在彈性表面波元件1之間切斷，分離為單個(gè)時(shí)，發(fā)生斷裂或剝離。因此，為了確保能實(shí)用的最小層厚30μm，使含有最大粒徑10μm～30μm的填充劑。據(jù)此，能實(shí)現(xiàn)上述的薄型化，并且能使上表面外裝樹(shù)脂層5b的平坦度穩(wěn)定。
另外，只要上表面外裝樹(shù)脂層5b是含碳黑的環(huán)氧樹(shù)脂，由于碳黑的粒徑為10nm～500nm，是非常細(xì)的粒子，所以能以薄的層厚形成上表面外裝樹(shù)脂層5b。
另外，本發(fā)明的特征在于在填充了側(cè)面外裝樹(shù)脂層5a時(shí)，側(cè)面外裝樹(shù)脂層5a在彈性表面波元件1間，填充成上表面的截面形狀彎曲為弓狀的形狀。即側(cè)面外裝樹(shù)脂層5a的與彈性表面波元件1相鄰的第一上表面水平與彈性表面波元件1的上表面水平相同，但是位于切斷的部位的第二上表面水平位于比第一上表面水平低的位置下面，參照?qǐng)D15A、圖15B，詳細(xì)說(shuō)明該情況。如圖15A所示，側(cè)面外裝樹(shù)脂層5a是包含溶劑成分的液體樹(shù)脂，在填充時(shí)，由于毛細(xì)管現(xiàn)象，與彈性表面波元件1相鄰的部分的液面變高。在該狀態(tài)下，如圖15B所示，印刷上表面外裝樹(shù)脂層5b，由于側(cè)面外裝樹(shù)脂層5a和上表面外裝樹(shù)脂層5b同時(shí)固化，上表面外裝樹(shù)脂層5b在側(cè)面外裝樹(shù)脂層5a上的部分中，也形成了截面彎曲為弓狀的形狀即截面凹狀。
在由x’-x’線切斷后的彈性表面波裝置1中，如圖16A、圖16B所示，在彈性表面波元件1部分，平坦地形成了上表面外裝樹(shù)脂層5b，但是在側(cè)面外裝樹(shù)脂層5a部分，形成向外側(cè)帶R的形狀。據(jù)此，上表面外裝樹(shù)脂層5b雖然是厚度薄的層，但是由于在邊緣部形成了磨邊，所以對(duì)來(lái)自外部的沖擊，不發(fā)生傾倒和斷裂，能維持樹(shù)脂層。
所述側(cè)面外裝樹(shù)脂例如是由無(wú)機(jī)填充劑比率60～73wt％、環(huán)氧樹(shù)脂成分12～23wt％、固化劑成分8～15wt％、硅酮彈性體成分0.7～1wt％構(gòu)成的熱固化型樹(shù)脂，在加熱固化時(shí)，通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂成分的固化，發(fā)生體積收縮，進(jìn)一步加強(qiáng)截面彎曲為弓狀的形態(tài)，從而獲得更有效的形狀。
<側(cè)面外裝樹(shù)脂的彈性模量>
圖17是本發(fā)明其他實(shí)施方式的彈性表面波裝置的剖視圖。
彈性表面波裝置由彈性表面波元件1、基襯底2、焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3、焊錫密封構(gòu)件4和外裝樹(shù)脂層5構(gòu)成。
如使用圖4A～圖4F或圖9A～圖9G而說(shuō)明的那樣，彈性表面波元件1焊錫接合在基襯底2上，進(jìn)行了電連接。在該彈性表面波元件1中，覆蓋另一方主面一側(cè)和側(cè)面外周，形成外裝樹(shù)脂層5。
該外裝樹(shù)脂層5由覆蓋彈性表面波元件1的另一方主面的上表面外裝樹(shù)脂層5a和覆蓋側(cè)面的側(cè)面外裝樹(shù)脂層5b構(gòu)成?？墒牵绻麑?duì)來(lái)自外部的沖擊能確保充分的強(qiáng)度，就不一定要形成上表面外裝樹(shù)脂層5a。
這里，本發(fā)明的特征在于側(cè)面外裝樹(shù)脂層5b具有適用于由于在焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3和焊錫密封構(gòu)件4熔化的溫度下的體積膨脹，基襯底2的表面和彈性表面波元件1的間隔變化的彈性模量。
即當(dāng)在母板等上安裝彈性表面波裝置1時(shí)，由于焊錫回流的熱，焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3和焊錫密封構(gòu)件4熔化，發(fā)生體積膨脹，結(jié)果產(chǎn)生把彈性表面波元件1向上方托的力。這時(shí)，因?yàn)樵趥?cè)面外裝樹(shù)脂層5b中產(chǎn)生拉伸，所以基襯底2的表面和彈性表面波元件1的一方主面的間隔可以擴(kuò)大。即如圖18A所示，在向母板安裝時(shí)，焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3和焊錫密封構(gòu)件4熔化，產(chǎn)生體積膨脹的結(jié)果是安裝到母板前的基襯底3的表面和彈性表面波元件1的一方主面的間隔A變?yōu)閳D18B所示的間隔B。這時(shí)，變?yōu)殚g隔A＜間隔B的關(guān)系，由于基襯底3的表面和彈性表面波元件1的一方主面的間隔擴(kuò)大，不會(huì)妨礙焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3和焊錫密封構(gòu)件4的體積膨脹(特別是上下方向的移動(dòng))。因此，不用擔(dān)心象以往那樣，焊錫向內(nèi)部方向在彈性表面波元件1和基襯底3的空隙流出，發(fā)生短路。
側(cè)面外裝樹(shù)脂層5b的材料例如具有熱塑性的環(huán)氧樹(shù)脂成分。例如在環(huán)氧樹(shù)脂成分中含有無(wú)機(jī)填充劑、固化劑成分的同時(shí)還含有硅酮樹(shù)脂彈性體成分。而且，通過(guò)控制該硅酮樹(shù)脂彈性體成分，能控制彈性模量。該彈性模量在溫度25℃時(shí)，是3.5GPa～6GPa，并且，在230℃時(shí)，是0.2GPa～0.4GPa。
如果是這樣的樹(shù)脂，則在常溫，例如25℃時(shí)，具有保護(hù)彈性表面波元件1由于外部沖擊所必要的強(qiáng)度，并且能抑制樹(shù)脂的固化時(shí)的收縮引起的翹曲。并且，焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3和焊錫密封構(gòu)件4熔化的溫度例如在230℃，因?yàn)閺椥阅Ａ肯陆?，所以適用于焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3和焊錫密封構(gòu)件4熔化時(shí)的體積膨脹而變形，基襯底2的表面和彈性表面波元件1的一方主面的間隔可以發(fā)生變化。因此，沒(méi)有焊錫的流出引起的短路不良，能確保與彈性表面波元件1的密合強(qiáng)度。
作為側(cè)面外裝樹(shù)脂層5b，使用彈性模量不同的10種樹(shù)脂，進(jìn)行了評(píng)價(jià)。該樹(shù)脂的25℃的彈性模量在1.5GPa～8GPa間是不同的。分別制作以這10種樹(shù)脂形成側(cè)面外裝樹(shù)脂層5b的彈性表面波裝置1。同時(shí)，作為用于評(píng)價(jià)翹曲，也分別只用樹(shù)脂制作了邊長(zhǎng)30mm的襯底。樹(shù)脂的固化條件都是100℃、1小時(shí)以及150℃、3小時(shí)的加熱。接著，使這些生成的彈性表面波裝置1從1m的高度自由落到水泥地上，進(jìn)行調(diào)查樹(shù)脂中是否發(fā)生破裂和缺口的落下試驗(yàn)，測(cè)定邊長(zhǎng)30mm的襯底的翹曲量。表1表示了這些樹(shù)脂在25℃的彈性模量和落下試驗(yàn)的不良數(shù)以及襯底翹曲的評(píng)價(jià)結(jié)果。
25℃的彈性模量和落下試驗(yàn)以及襯底翹曲的評(píng)價(jià)

如果樹(shù)脂的彈性模量小，則強(qiáng)度惡化，所以在落下試驗(yàn)中，發(fā)生破裂和缺口等不良。如果彈性模量增大，則樹(shù)脂固化時(shí)的收縮也增大，發(fā)生翹曲，對(duì)作為彈性表面波裝置的電特性產(chǎn)生不良影響。因此，如果把在落下試驗(yàn)中不發(fā)生不良，對(duì)作為彈性表面波裝置的電特性不產(chǎn)生不良影響的翹曲量0.1mm以下的樣品判定為合格，則樣品序號(hào)4、5、6、7變?yōu)楹细?，即可以選定25℃的彈性模量3.5GPa～6GPa的樹(shù)脂。
接著，用相同的10種樹(shù)脂，作為用于與形成了側(cè)面外裝樹(shù)脂層5b的彈性表面波裝置1的密合強(qiáng)度的評(píng)價(jià)，使用在邊長(zhǎng)1.8mm的彈性表面波元件1上形成了樹(shù)脂層1的樣品，進(jìn)行焊錫回流處理，調(diào)查焊錫流出引起的短路不良的發(fā)生數(shù)，并且用戴西埃爾強(qiáng)度計(jì)測(cè)定了樹(shù)脂的密合強(qiáng)度。這時(shí)，在230℃的彈性模量在0.1GPa～1.3GPa間是不同的，另外，表1表示的樣品序號(hào)和表2表示的樣品序號(hào)是相同的樣品。表2表示了230℃的彈性模量和短路不良的發(fā)生數(shù)以及密合強(qiáng)度的評(píng)價(jià)結(jié)果。
230℃的彈性模量和短路不良以及密合強(qiáng)度的評(píng)價(jià)

如果230℃的彈性模量小，則能充分吸收熔化的焊錫的體積膨脹，所以不發(fā)生焊錫流動(dòng)引起的短路不良。可是，如果彈性模量變得過(guò)小，則與彈性表面波元件1的密合強(qiáng)度下降。因此，如果把不發(fā)生短路不良，密合強(qiáng)度充分的戴西埃爾強(qiáng)度40N以上的樣品判定為合格，則樣品序號(hào)3、4為合格，即可以選定230℃的彈性模量0.2GPa～0.4GPa的樹(shù)脂。
因此，如果綜合表1和表2中的判定，則能使用25℃的彈性模量3.5GPa～6GPa并且230℃的彈性模量0.2GPa～0.4GPa的樹(shù)脂，作為滿足兩者的樹(shù)脂，能使用樣品序號(hào)4的樹(shù)脂。
溫度180℃～250℃的焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3和焊錫密封構(gòu)件5的單位體積的質(zhì)量根據(jù)焊錫組成而不同，但是對(duì)于5～8g/cm3左右，同樣在溫度180℃～250℃的單位體積的質(zhì)量為彈性表面波元件1為2～3g/cm3左右，側(cè)面外裝樹(shù)脂層5b為1～2g/cm3左右，上表面外裝樹(shù)脂層5a為1～2g/cm3左右，是比焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3和焊錫密封構(gòu)件4的單位體積的質(zhì)量小的值，所以當(dāng)焊錫凸臺(tái)構(gòu)件3和焊錫密封構(gòu)件4熔化時(shí)，彈性表面波元件2上產(chǎn)生浮力，更可靠地使基襯底2的表面和彈性表面波元件1的一方主面的間隔擴(kuò)大。
權(quán)利要求
1.一種彈性表面波裝置，其特征在于具有包含壓電襯底，在它的一個(gè)主面上形成了交叉指型換能器電極、與該交叉指型換能器電極連接的連接電極和外周密封電極的彈性表面波元件；形成了與所述連接電極連接的元件連接用電極、與所述外周密封電極接合的外周密封導(dǎo)體膜以及外部端子電極的基襯底；覆蓋在彈性表面波元件的另一主面和側(cè)面上的外裝樹(shù)脂層；在所述基襯底和所述彈性表面波元件之間，通過(guò)焊錫凸臺(tái)構(gòu)件接合所述連接電極和元件連接用電極，以便形成規(guī)定間隙，通過(guò)焊錫密封構(gòu)件接合所述外周密封電極和所述外周密封導(dǎo)體膜；所述焊錫凸臺(tái)構(gòu)件和焊錫密封構(gòu)件是包含90％以上Sn的Sn-Sb類或Sn-Ag類的無(wú)鉛焊錫，所述基襯底的熱膨脹系數(shù)是9～20ppm/℃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性表面波裝置，其中所述基襯底是在陶瓷粉末的界面上存在結(jié)晶玻璃構(gòu)造的玻璃-陶瓷襯底。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性表面波裝置，其中所述基襯底是用無(wú)機(jī)纖維強(qiáng)化的樹(shù)脂襯底。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性表面波裝置，其中當(dāng)所述焊錫凸臺(tái)構(gòu)件的焊錫縱截面積為S1，焊錫密封構(gòu)件的縱截面積為S2，形成在所述彈性表面波元件上的連接電極的縱截面的焊錫接合寬度為L(zhǎng)1，所述彈性表面波元件的外周密封電極的縱截面的焊錫接合寬度為L(zhǎng)2時(shí)，則(S1/L1)＞(S2/L2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性表面波裝置，其中所述基襯底的外周密封導(dǎo)體膜的導(dǎo)體寬度比所述彈性表面波元件的外周密封電極的電極寬度還寬，并且所述外周密封導(dǎo)體膜的內(nèi)周形狀與所述外周密封電極的內(nèi)周形狀大體一致。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的彈性表面波裝置，其中所述外周密封導(dǎo)體膜在其全周長(zhǎng)上，實(shí)質(zhì)上形成同一導(dǎo)體寬度，接合在該外周密封導(dǎo)體膜上的焊錫密封構(gòu)件的寬度與該外周密封導(dǎo)體膜的導(dǎo)體寬度相同。
7.一種彈性表面波裝置，其特征在于具有包含壓電襯底，在它的一個(gè)主面上形成了交叉指型換能器電極、與該交叉指型換能器電極連接的連接電極和外周密封電極的彈性表面波元件；形成了與所述連接電極連接的元件連接用電極、與所述外周密封電極接合的外周密封導(dǎo)體膜以及外部端子電極的基襯底；在所述基襯底和所述彈性表面波元件之間，為了形成規(guī)定間隙，通過(guò)焊錫凸臺(tái)構(gòu)件接合所述連接電極和元件連接用電極，通過(guò)焊錫密封構(gòu)件接合所述外周密封電極和所述外周密封導(dǎo)體膜，在所述彈性表面波元件的側(cè)面和所述焊錫密封構(gòu)件的外周面上覆蓋了側(cè)面外裝樹(shù)脂層，所述側(cè)面外裝樹(shù)脂層具有適用于在所述焊錫凸臺(tái)構(gòu)件和焊錫密封構(gòu)件的熔化溫度下，由于該焊錫凸臺(tái)構(gòu)件和焊錫密封構(gòu)件的體積膨脹而發(fā)生的所述基襯底和所述彈性表面波元件的間隙變化的彈性模量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的彈性表面波裝置，其中所述側(cè)面外裝樹(shù)脂層是具有熱塑性的樹(shù)脂。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的彈性表面波裝置，其中所述側(cè)面外裝樹(shù)脂層是溫度25℃的彈性模量為3.5GPa～6GPa，并且230℃的彈性模量為0.2GPa～0.4GPa的樹(shù)脂。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的彈性表面波裝置，其中所述彈性表面波元件和所述側(cè)面外裝樹(shù)脂層的在溫度180℃～250℃的單位體積的質(zhì)量比所述焊錫凸臺(tái)構(gòu)件和焊錫密封構(gòu)件的在溫度180℃～250℃的單位體積的質(zhì)量小。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的彈性表面波裝置，其中由所述彈性表面波元件、基襯底和焊錫密封構(gòu)件形成的空間中，由空氣或氮等惰性氣體以密封狀態(tài)填充。
12.一種彈性表面波裝置的制造方法，該彈性表面波裝置是把在一方主面上形成了連接電極和外周密封電極的彈性表面波元件、分別形成了與所述連接電極連接的元件連接用電極和與所述外周密封電極接合的外周密封導(dǎo)體膜以及外部端子電極的基襯底，在所述基襯底和所述彈性表面波元件之間形成規(guī)定間隔而接合，其特征在于在所述基襯底的元件連接用電極或所述彈性表面波元件的連接電極的任意一個(gè)上形成成為焊錫凸臺(tái)構(gòu)件的第一焊錫凸臺(tái)，在所述基襯底的外周密封導(dǎo)體膜或所述彈性表面波元件的外周密封電極的任意一個(gè)上形成高度比所述第一焊錫凸臺(tái)還低的第二焊錫凸臺(tái)，通過(guò)所述第一焊錫凸臺(tái)進(jìn)行基襯底的元件連接用電極和彈性表面波元件的連接電極之間的電連接和虛擬固定，然后，在規(guī)定氣氛中，使所述第一焊錫凸臺(tái)和所述第二焊錫凸臺(tái)熔化，進(jìn)行襯底區(qū)域的外周密封導(dǎo)體膜和彈性表面波元件的外周密封電極的基于第二焊錫凸臺(tái)的密封接合。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的彈性表面波裝置的制造方法，其中在所述元件連接用電極或連接電極上印刷焊錫膏，通過(guò)加熱處理和清洗處理形成所述第一焊錫凸臺(tái)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的彈性表面波裝置的制造方法，其中在所述外周密封導(dǎo)體膜或外周密封電極上印刷焊錫膏，通過(guò)加熱處理和清洗處理形成所述第二焊錫凸臺(tái)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的彈性表面波裝置的制造方法，其中分別印刷焊錫膏并通過(guò)加熱處理和清洗處理形成第一焊錫凸臺(tái)和第二焊錫凸臺(tái)，使用形成第一焊錫凸臺(tái)的焊錫凸臺(tái)，通過(guò)超聲波熱壓接，虛擬固定所述連接電極和元件連接用電極，然后，使所述兩焊錫凸臺(tái)熔化，使所述連接電極和所述元件連接用電極連接的同時(shí)，使所述外周密封電極和所述外周密封導(dǎo)體膜接合。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的彈性表面波裝置的制造方法，其中在使所述焊錫凸臺(tái)熔化，使連接電極和所述元件連接用電極連接的同時(shí)，使所述外周密封電極和所述外周密封導(dǎo)體膜接合的工序中，在所述彈性表面波元件上外加負(fù)載，并且通過(guò)回流處理進(jìn)行熔化。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的彈性表面波裝置的制造方法，其中在解除了所述負(fù)載的狀態(tài)下，逐漸從熔化溫度冷卻到常溫。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的彈性表面波裝置的制造方法，其中準(zhǔn)備由多個(gè)所述基襯底連續(xù)構(gòu)成的集合襯底，在接合在所述集合襯底上的彈性表面波元件間填充成為側(cè)面外裝樹(shù)脂的樹(shù)脂，在所述彈性表面波元件的另一方主面和側(cè)面外裝樹(shù)脂上形成成為上表面外裝樹(shù)脂的樹(shù)脂，使成為所述側(cè)面外裝樹(shù)脂的樹(shù)脂和成為所述上表面外裝樹(shù)脂的樹(shù)脂同時(shí)固化，按各基襯底區(qū)域切斷所述側(cè)面外裝樹(shù)脂和集合襯底。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的彈性表面波裝置的制造方法，其中填充在所述彈性表面波元件間的側(cè)面外裝樹(shù)脂的表面，在相鄰的彈性表面波元件之間，截面形成為凹形。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的彈性表面波裝置的制造方法，其中所述上表面外裝樹(shù)脂含有最大粒徑30μm的填充劑。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的彈性表面波裝置的制造方法，其中所述上表面外裝樹(shù)脂是含有碳黑的環(huán)氧樹(shù)脂。
全文摘要
一種彈性表面波裝置，由以下部分構(gòu)成在鉭酸鋰壓電襯底的一主面上形成了IDT電極、連接電極和外周密封電極的彈性表面波元件；形成了通過(guò)焊錫凸臺(tái)構(gòu)件與所述連接電極連接的元件連接用電極、通過(guò)焊錫密封構(gòu)件與所述外周密封電極接合的外周密封導(dǎo)體膜的基襯底。而且，焊錫凸臺(tái)構(gòu)件和焊錫密封構(gòu)件使用包含90％以上Sn的Sn－Sb類或Sn－Ag類的無(wú)鉛焊錫，所述基襯底的熱膨脹系數(shù)設(shè)定為9～20ppm/℃?？梢蕴峁┮环N對(duì)于熱膨脹系數(shù)差引起的熱應(yīng)力能非常穩(wěn)定地接合，并且能夠維持長(zhǎng)期穩(wěn)定連接的彈性表面波裝置。
文檔編號(hào)H01L27/14GK1476166SQ03152449
公開(kāi)日2004年2月18日 申請(qǐng)日期2003年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月31日
發(fā)明者嶌田光隆, 田光隆, 史, 山形佳史, 大塚一弘, 弘, 久高將文, 文, 及川彰, 彥, 桑畑道彥, 山野勝 申請(qǐng)人:京瓷株式會(huì)社