專利名稱：表面聲波裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種表面聲波裝置及其制造方法，該裝置用作表面聲波諧振器或表面聲波濾波器。本發(fā)明尤其涉及一種具有連接電極的表面聲波裝置及其制造方法，該電極通過金屬線接合法連接了一根連接線。
在表面聲波裝置的制造中，一種結(jié)構(gòu)經(jīng)常被用來封焊組件中的表面聲波元件。(例如，參考第50-68058號、第51-17666號、第61-172362號日本未審查專利，)為了將表面聲波元件安裝到組件中，下面的方法被用于表面聲波裝置的裝配。首先，準(zhǔn)備表面聲波元件，在該元件中的表面聲波基片上提供至少一個叉指式換能器(在下文中，被稱為IDT)和一個電氣地連接到外界的連接電極。將這個表面聲波元件用粘合劑固定在一個組件成員的元件固定表面上。然后，利用超聲波振蕩，通過金屬線接合法，終端電極被連接到表面聲波元件的連接電極，該終端電極將被電氣地連接到組件成員外部。那就是說，在施加超聲波的同時，連接線被連接到連接電極上，并且通過相似地施加超聲波振蕩的金屬線接合法，連接線的另一端被連接到組件成員提供的終端電極上。
當(dāng)用上述連接線連接完畢以后，安排來焊封表面聲波元件的另一個組件成員被固定到這個組件成員以便完成該表面聲波裝置。
在構(gòu)造表面聲波裝置來放置組件中的表面聲波元件時，使用粘合劑把表面聲波元件固定到組件成員的元件安裝面。然而，在凝固過程中上述的粘合劑會收縮，并且由于凝固中的這種收縮，應(yīng)力會被施加到表面聲波元件中。如此會產(chǎn)生一個問題，由于凝固中的這種收縮，表面聲波裝置的特性會變化。
特別地，上述凝固收縮產(chǎn)生的應(yīng)力也隨著操作環(huán)境或大氣的變化而變化，因此，在使用和操作過程中表面聲波裝置的特性會變化。
另一方面，當(dāng)應(yīng)變在表面聲波元件所固定的組件中產(chǎn)生時，應(yīng)變通過上述的粘合劑施加在表面聲波元件中。當(dāng)上述的應(yīng)力被施加時，表面聲波元件的特性會變化。那就是說，存在一個問題，即應(yīng)力的變化導(dǎo)致了表面聲波裝置特性的變化，表面聲波裝置的成品率也隨之降低。
為了克服上述的問題，本發(fā)明的較佳實(shí)施例提供了表面聲波裝置及其制造方法，它可以使施加在表面聲波元件上的應(yīng)力和組件中產(chǎn)生的應(yīng)變影響最小，該應(yīng)力是用于固定表面聲波元件的粘合劑在凝固過程中由于收縮產(chǎn)生的，如此可以消除裝置特性中的變化，并且可以獲得極佳的連接可靠性。
根據(jù)本發(fā)明的一個較佳實(shí)施例，一個表面聲波裝置包括一個有元件安裝面的組件，一個在組件中提供并含有至少一個連接電極的表面聲波元件，一種粘合劑以便將表面聲波元件固定到組件的元件安裝表面，并且至少一個連接線連接到至少一個連接電極，其中至少一個連接電極有至少一個線型通孔延伸穿過一個區(qū)域，該區(qū)域中至少一個連接線被連接到至少一個連接電極。
根據(jù)這個較佳實(shí)施例的表面聲波裝置，將表面聲波元件通過軟粘合劑層固定在組件的元件安裝面，粘合劑的凝固收縮造成的應(yīng)力、加在組件上的應(yīng)變和其他的力不再傳遞到表面聲波元件。如此，元件特性上的變化降到了最低，表面聲波元件的合格率大大提高。
在凝固狀態(tài)，粘合劑較適宜有80HSD或更低的肖氏硬度，可以用改良的環(huán)氧樹脂膠或硅樹脂膠。
此外，因為線型通孔在上述連接電極中形成，通過開始連接時連接線在通孔的外圍邊緣部分的滑動，連接電極表面上的氧化物薄膜首先被去除，并且當(dāng)使用超聲導(dǎo)線連接法的時候，連接表面也沿著超聲振動的方向延伸了。由此，連接線到連接電極的連接強(qiáng)度和連接可靠性大大增加了。
此外，通孔是線形的，在導(dǎo)電薄膜形成以后通孔可以通過刻蝕容易地形成。由此，通孔可以容易地形成而無須增加通孔的面積，并且防止了由于通孔的形成而造成的連接電極連接面積的減少。因為防止了對連接電極到連接線的連接性能有貢獻(xiàn)的面積的減少，連接強(qiáng)度和連接可靠性也增加了。
線型通孔可能有一種形狀，該形狀結(jié)合了復(fù)雜線形部分。例如，線型通孔可能有一個鋸齒形狀或交叉形狀。
當(dāng)許多線形部分被組合到上述的線型通孔中的情況下，相對于直通孔的情況，在連接線滑動的方向上，氧化物薄膜首先被除去的邊緣部分的數(shù)目增加了，因此，連接線到連接電極的連接可靠性進(jìn)一步增強(qiáng)了。
根據(jù)本發(fā)明的另一個較佳實(shí)施例，制造表面聲波裝置的方法包括以下步驟準(zhǔn)備表面聲波基片，刻蝕導(dǎo)電薄膜以便形成至少一個叉指式換能器和一個有線型通孔的連接電極，用粘合劑把表面聲波元件固定到組件的元件安裝面上；并且通過超聲波金屬線連接法把連接線連接到連接電極上。
在這個較佳實(shí)施例的表面聲波裝置制造方法中，在導(dǎo)電薄膜在表面聲波基片上形成以后，至少刻蝕了一個IDT和有線型通孔的連接電極。因此，在IDT形成過程中，上述線型通孔可以被同步地形成，并且無需增加任何額外的處理步驟就可以容易地準(zhǔn)備本發(fā)明中的表面聲波裝置。如此，無需增加時間、成本和制造過程的難度就可以獲得本發(fā)明較佳實(shí)施例的表面聲波裝置。
為了說明本發(fā)明，圖中顯示了一些目前認(rèn)為較好的實(shí)施例，不過本發(fā)明并沒有限制為所示的精確安排和手段。


圖1A和1B是用于解釋在表面聲波裝置中把連接線連接到連接電極過程的剖視圖。
圖2是一個用于根據(jù)本發(fā)明的一個較佳實(shí)施例的表面聲波裝置的表面聲波元件的平面圖。
圖3是一個根據(jù)本發(fā)明的一個較佳實(shí)施例的表面聲波裝置的剖視圖。
圖4A和4B是用于解釋線型通孔改良平面圖。
在下文中，參考附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明的較佳實(shí)施例。
本發(fā)明的發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，如果在把表面聲波元件固定到一個組件的元件安裝面過程中使用軟性粘合劑，加在表面聲波元件上的上述應(yīng)力可以被最小化。這種軟性粘合劑凝固以后會有一種柔韌性。這種軟性粘合劑最好包括，例如，改良的環(huán)氧樹脂膠或硅樹脂膠。更明確地說，在凝固狀態(tài)，根據(jù)JIS(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))Z2246-1992，軟性粘合劑最好有80HSD或更低的肖氏硬度。
使用上述軟性粘合劑，通過把表面聲波元件固定到組件的元件安裝面，由于凝固收縮導(dǎo)致的應(yīng)力大大減少了，并且由于施加到組件或表面聲波元件上的應(yīng)變而導(dǎo)致的應(yīng)力傳播也被降至最低。如此，依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例，表面聲波裝置的特性波動被大大減少了。
然而，如果使用了上述的軟性粘合劑，在金屬線連接過程中，當(dāng)施加超聲波的時候，超聲能會被軟性粘合劑層吸收。
這里有一個問題，在傳統(tǒng)裝置中，連接線與連接電極之間的連接性能是遞降的。
人們發(fā)現(xiàn)，為了提高連接線與連接電極之間的連接性能，可以在連接電極中制造一個通孔。參考圖示1A和1B描述了這一點(diǎn)。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例，參考圖示1A和1B是表面聲波裝置中用于解釋把連接線連接到有通孔的連接電極過程的剖視圖，該過程中使用了超聲波。
如圖1A所示，一個連接電極53被裝配在表面聲波元件51的表面聲波基片52上。連接電極53最好有多個的通孔53a。通過施加超聲波，連接線54被連接到連接電極53。
在這個情況中，如圖1A所示，當(dāng)施加超聲波的時候，連接線54發(fā)生震動，結(jié)果連接線54在連接電極53上沿箭頭A的方向滑動。連接電極53通常包括基體金屬如鋁。如此，連接電極53的表面被覆蓋了一層氧化物薄膜。
為了連接導(dǎo)線54，必須要去除氧化物薄膜。在超聲導(dǎo)線連接方法中超聲震蕩被施加到連接線54，并且如上所述通過允許連接線54在連接電極53上滑動去除了氧化物薄膜，但是當(dāng)使用軟性粘合劑固定表面聲波元件時，表面聲波元件相對于超聲振動以同頻方式震動。結(jié)果連接線和連接電極之間的滑動不充分，并且氧化物薄膜不能被去除到連接所必需的程度。
另一方面，當(dāng)連接電極53有一個通孔53a在那里形成，如圖2A所示，一旦導(dǎo)線連接開始，在連接電極53中通孔53a的周圍邊緣部分，即邊緣部分53b，通過連接線54的滑動會容易地塑性變形，并且邊緣部分的氧化物薄膜首先破裂。如此，以邊緣點(diǎn)為基點(diǎn)，沿著超聲振動的方向，連接表面延伸了。而且如圖1B所示，具有了突起B(yǎng)，連接線54可靠地連接到形成巨大連接表面的連接電極53上。
那就是說，通過在連接電極53中形成通孔，連接線54可以被很好很安全地連接。
同樣地，當(dāng)金屬薄膜在表面聲波基片上形成以后，上述的通孔53可以在IDT圖案形成或蝕刻過程或其他相似形成過程的同時形成。
在內(nèi)部有一個通孔53a的連接電極中，通孔的易加工性反比與連接電極53的面積。
那就是說，當(dāng)通孔53a通過蝕刻產(chǎn)生時，隨著孔的減小，通孔53a的確實(shí)形成會越來越困難。
另一方面，如果通孔53a的面積是大的，通孔53a可以通過刻蝕容易地形成，但是連接電極53的面積被大大減小了。當(dāng)連接電極53的面積減小時，不能確保一個充分的連接面積，并且連接強(qiáng)度和連接可靠性也降低了。另外，表面聲波基片到連接電極53的粘附面積也減少了，并且表面聲波基片52到連接電極53的粘附強(qiáng)度降低，問題也隨之發(fā)生。
發(fā)明者認(rèn)真地檢查和思考了這些結(jié)構(gòu)，它們使連接電極和連接線之間能夠達(dá)到足夠的連接強(qiáng)度，并且使用軟性粘合劑和有通孔的電極在表面聲波裝置中容易地產(chǎn)生通孔，結(jié)果完成了本發(fā)明。那就是說，本發(fā)明的特征是，通過提供上述的線形的通孔，通孔的易加工性大大提高了并且連接電極的面積更大更充分。
正如上文所解釋的，以超聲振動的方向為起點(diǎn)，連接電極和連接線之間的連接表面沿著超聲振動的方向延伸。
因此，較佳的方法是，一個通孔沿著超聲振動的方向配備許多邊緣部分或者沿著超聲振動的方向在連接電極上配備多個的通孔，如此連接線可以被快速而牢固地連接到連接電極。此外，連接電極和連接線之間的連接實(shí)施時不管超聲振動的方向，如此較為有利。例如，通孔最好有一個鋸齒狀配置的線形模式，或者在連接電極上的不同方向配置多個的線型通孔。
連接電極上通孔的尺寸沒有限定特別的長寬。不過通孔的寬度最好在大約0.2μm到20μm的范圍內(nèi)。
圖1A和1B是表面聲波元件的平面圖，該元件用在本發(fā)明第一個較佳實(shí)施例的表面聲波裝置中。
表面聲波元件1最好包括一個大致五矩形的表面聲波基片2。表面聲波基片2可以由壓電基片組成，例如，諸如鈦酸鉛鋯酸鹽陶瓷之類的壓電陶瓷，或者諸如LiNbO3，LiTaO3之類的壓電單晶或石英。另一種選擇是，表面聲波基片2可以包括一個壓電薄膜，例如絕緣基片(例如鋁土)上的ZnO。
在這個較佳實(shí)施例中，兩個IDT3、4被布置在表面聲波基片2的上表面，如此構(gòu)成一個表面聲波濾波器。IDT3、4分別配備了一對梳狀電極3a、3b、4a、4b。IDT3中，梳狀電極的電極齒3a和梳狀電極的電極齒3b同樣地，IDT4中，梳狀電極的電極齒4a和梳狀電極的電極齒4b也被排列成相互交叉的樣子。
連接電極5在梳狀電極3a上連續(xù)地形成。同樣地，連接電極6-8也分別在梳狀電極3b、4a、4b上連續(xù)地形成。
連接電極5-8將表面聲波元件1電氣地連接到外部元件，并且驅(qū)動表面聲波元件1。
多個線型通孔5a-8a布置在連接電極5-8上。在這個較佳實(shí)施例中，線型通孔5a最好有一個沿大致的矩形連接電極5-8的對角線方向或與對角線方向平行的方向鋸齒狀延伸的配置。
然而，正如下面所描述的，線型通孔5a-8a的形狀無需如此限制，可以有其他的形狀。
IDT3、4和連接電極5-8可以通過準(zhǔn)備表面聲波基片2來形成，在表面聲波基片2上形成一層由鋁或類似物質(zhì)構(gòu)成的導(dǎo)電連續(xù)薄膜，然后，刻蝕該導(dǎo)電連續(xù)薄膜。那就是說，無需增加制造過程的步驟，通孔5a-8a就可以與連接電極5-8以及IDTs3、4同時形成。
本較佳實(shí)施例的表面聲波裝置制造方法中，由上述方法得到的表面聲波元件1被置于組件9中，如圖3所示。在組件9的上表面配置有凹陷部分10a和第一個組件成員10，該組件成員10包括含薄板狀環(huán)繞凹陷部分10a的框架定位片16、17。組件成員10的凹陷部分10a的下表面構(gòu)成了一個元件安裝表面10b。上述表面聲波元件1通過軟性粘合劑層11被固定在這個元件安裝表面上。粘合劑確定的軟性粘合劑層11最好包括上述改良環(huán)氧樹脂膠，硅樹脂膠或其他合適的材料。因為軟性粘合劑層11是由主要包括上述軟性樹脂的粘合劑組成的，在樹脂固化過程中的收縮應(yīng)力將被軟性粘合劑層11自身所吸收，并且防止了源自固化收縮的應(yīng)力加到表面聲波元件T上。此外，因為當(dāng)應(yīng)變被加到組件成員10時應(yīng)變也會被軟性粘合劑層11所吸收，由上述施加到表面聲波元件1的應(yīng)變所引起的應(yīng)力的傳播被降至最小，即使當(dāng)應(yīng)變不僅僅加到組件10而且也加到組件的其他部分和區(qū)域的時候也一樣。如此，我們可以獲得幾乎沒有元件特性變化的表面聲波裝置。
在表面聲波元件1被用軟性粘合劑層11固定以后，表面聲波元件1被連接到組件成員10的終端電極上。
在圖3中，只有連接電極5-8中的連接電極5、6被圖示出來。這里，通過連接線12、13，連接的電極5、6被連接到組件成員10所配置的終端電極14、15上。終端電14、15由合適的導(dǎo)電材料如鋁制成，并且被設(shè)計成從組件成員10的上表面10c延伸到外表面10d，10e。
在用導(dǎo)線連接法連接時，通過把連接線12、13的每一端連接到連接電極5、6來完成連接，同時在那里加上超聲震蕩。在此例中，示于圖1的上述線型通孔5a、6a在連接電極5、6中形成，不過他們沒有顯示在圖3中。如此，類似于圖2所示的導(dǎo)線連接過程，以線型通孔5a、6a的外圍邊緣的邊緣部分作為起點(diǎn)，連接電極5、6的氧化物薄膜也被去除了，連接線12、13被連接到連接電極5、6，并且連接表面沿著超聲振動的方向延伸。如此，連接線12、13被安全可靠地連接到連接電極5、6。
另一方面，通過超聲導(dǎo)線連接法，將連接線12、13的另一個端頭同樣地連接到終端電極14、15。上述通孔，最好是線型通孔，也可以在終端電極14、15中形成。結(jié)果，終端電極14、15到連接線12、13的連接可靠性也大大增強(qiáng)了。
此外，通過圖中沒有顯示的連接線，連接電極7、8也類似地被連接到終端電極(未被顯示)。
在通過連接線12、13的連接結(jié)束后，蓋子18被固定到定位片17的上表面，以便覆蓋組件成員10的上部開口。表面聲波裝置19如此被完成。
在表面聲波裝置19中，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中第二個組件成員由上述的蓋子18組成，并且，通過把第二個組件成員固定到第一個組件成員10，表面聲波元件1也被密封到組件9的內(nèi)部。
此外，因為終端電極14、15被引導(dǎo)到這個組件9的外表面，也就是，第一個組件成員10的端面，這個組件可以用終端電極14、15電氣地連接到外部元件，并且內(nèi)部的表面聲波元件1也可以被驅(qū)動了。
如上所述，在這個較佳實(shí)施例中，通過軟性粘合劑層11，表面聲波元件1被固定到組件成員10，并且表面聲波裝置19在元件特性上幾乎沒有變化。此外，線型通孔5a-8a在連接電極5-8中形成，如此，連接線12、13到連接電極5、6的連接可靠性大大增加了。
此外，上述線型通孔5a-8a最好有一個線形配置，并且，相對于形成小直徑圓形通孔的情況，通孔5a-8a可以在刻蝕上述導(dǎo)電連續(xù)薄膜的過程中容易地形成。那就是說，利用刻蝕過程中刻蝕劑的流動性，可以容易而且準(zhǔn)確地生成線型通孔5a-8a。
如此，即使在通孔5a-8a的面積不是大大增加的時候，通孔5a-8a也可以容易地形成，連接電極5-8到連接線的連接面積也沒有減少。如此，連接電極5a-8a到連接線12、13的充分連接面積得到了可靠的保障，并且連接線12、13到連接電極5-8的連接強(qiáng)度和連接可靠性也大大提高了。
在上述較佳實(shí)施例中，沿對角線方向延伸的鋸齒形通孔和多個與這些通孔平行的鋸齒形通孔確定了線型通孔5a-8a，不過每一個通孔只要有線形部分就是合適的形狀。例如，線型通孔可以是彎曲的。此外，如圖4A所示，如此分割通孔5a，從而形成了多個鋸齒狀通孔25a，25a，它們的形狀是在對角線方向和基本上平行于對角線的方向連續(xù)。
此外，如圖4B中所示的通孔35a，也可以使用十字型的通孔。
那就是說，下面的情況也是可以接受的多個的直部在中間被互相分割的形狀，或者多個的直部連續(xù)排列尾部呈一定角度的形狀。
那就是說，多個線型通孔可以是組合的形狀，所以多個的線形部分可以如上所述地組合。任何情況下，相對于圓形截面的通孔的情況，蝕刻過程中蝕刻劑的流動性增強(qiáng)了，無需擴(kuò)大通孔的開口面積就可以容易地生成通孔，并且連接電極到連接線的連接可靠性大大增強(qiáng)了。
在上述較佳實(shí)施例中，含有兩個IDT3、4的表面聲波濾波器被介紹為表面聲波元件1，但是，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，含有其他結(jié)構(gòu)的表面聲波濾波器，以及合適的表面聲波元件如表面聲波共振器和表面聲波延遲線，也可以被用作表面聲波元件。
此外，組件的結(jié)構(gòu)并不限制為圖示中的結(jié)構(gòu)，例如，組件成員10可以由沒有凹陷部分10a的扁平組件成員形成。
雖然已經(jīng)揭示了本發(fā)明的較佳實(shí)施例，但是認(rèn)為具有這里所揭示的原理的各種現(xiàn)實(shí)都在下列權(quán)利要求的范圍以內(nèi)。因此，應(yīng)該知道，本發(fā)明的范圍只由本發(fā)明的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種表面聲波裝置，其特征在于包含具有元件安裝表面的組件；設(shè)置在組件中，并且至少具有一個連接電極的表面聲波元件；粘合劑，以便將表面聲波元件固定到組件的元件安裝表面；以及連接到至少一個連接電極的至少一個連接線；其中所述至少一個連接電極有至少一個線型通孔，延伸穿過一個區(qū)域，該區(qū)域中至少一個連接線被連接到至少一個連接電極。
2.如權(quán)利要求1所述的表面聲波裝置，其特征在于固態(tài)時粘合劑有大約80HSD或更低的肖氏硬度。
3.如權(quán)利要求2所述的表面聲波裝置，其特征在于粘合劑是改良環(huán)氧樹脂膠和硅樹脂膠中的一種。
4.如權(quán)利要求1所述的表面聲波裝置，其特征在于線型通孔有由多個組合線形部分所確定的形狀。
5.如權(quán)利要求4所述的表面聲波裝置，其特征在于線型通孔有鋸齒型的形狀。
6.如權(quán)利要求4所述的表面聲波裝置，其特征在于線型通孔有十字型的形狀。
7.如權(quán)利要求1所述的表面聲波裝置，其特征在于至少一個連接電極內(nèi)部形成有多個通孔。
8.如權(quán)利要求1所述的表面聲波裝置，其特征在于至少一個通孔包括多個邊緣部分。
9.如權(quán)利要求1所述的表面聲波裝置，其特征在于通孔的寬度在大約0.2μm到大約20μm的范圍內(nèi)。
10.如權(quán)利要求1所述的表面聲波裝置，其特征在于線型通孔有沿至少一個連接電極的對角線方向或與對角線方向平行鋸齒狀延伸的配置。
11.如權(quán)利要求1所述的表面聲波裝置，其特征在于組件在上表面配置有一個凹陷部分。
12.如權(quán)利要求1所述的表面聲波裝置，其特征在于組件包括一個第一組件成員，該組件成員含有框架形狀的定位片，該定位片分層環(huán)繞在凹陷部分。
13.如權(quán)利要求1所述的表面聲波裝置， 其特征在于組件成員的凹陷部分的下表面確定了元件安裝表面。
14.一種表面聲波裝置的制造方法，其特征在于包括以下步驟配備有元件安裝表面的組件；配備表面聲波基片；在表面聲波基片上形成導(dǎo)電連續(xù)薄膜；刻蝕導(dǎo)電連續(xù)薄膜，形成至少一個叉指式換能器和含至少一個線型通孔的至少一個連接電極；用粘合劑把表面聲波元件固定到組件的元件安裝表面；并且使用超聲導(dǎo)線連接法，把連接線連接到表面聲波元件的至少一個連接電極。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于至少一個通孔和叉指電極同時形成。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于線型通孔有鋸齒型的形狀。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于線型通孔有十字型形狀。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于至少一個連接電極其中有多個通孔形成。
19.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于至少一個通孔含有多個邊緣部分。
20.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于通孔的寬度在大約0.2μm到20μm的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種表面聲波裝置,包括一個含有元件安裝表面的組件,一個組件中配置的有至少一個連接電極的表面聲波元件,一種粘合劑以便將表面聲波元件固定到組件的元件安裝表面,和至少一個連接到至少一個連接電極的連接線。至少一個連接電極有至少一個線型通孔延伸穿過一個區(qū)域,該區(qū)域中至少一個連接線被連接到至少一個連接電極。
文檔編號H03H9/145GK1264219SQ00102358
公開日2000年8月23日 申請日期2000年2月18日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月18日
發(fā)明者渋谷誠, 冬爪敏之, 巖佐進(jìn)吾 申請人:株式會社村田制作所