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JP2008135970A - 弾性表面波デバイス - Google Patents

弾性表面波デバイス Download PDF

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JP2008135970A
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悟士 折戸
Toru Takezaki
徹 竹崎
Koichi Wada
剛一 和田
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    • H03H9/02Details
    • H03H9/05Holders or supports
    • H03H9/10Mounting in enclosures
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    • H03H9/1071Mounting in enclosures for surface acoustic wave [SAW] devices the enclosure being defined by a frame built on a substrate and a cap, the frame having no mechanical contact with the SAW device
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
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Abstract

【課題】低背で小型であり、安価なSAWデバイスを提供すること。
【解決手段】本発明に係るSAWデバイスは、ガラスエポキシからなる基板(18)上に設けられたSAWデバイス素子(12)と、SAWデバイス素子(12)上に空洞部(20)を有し、SAWデバイス素子(12)を覆うように設けられたエポキシ樹脂からなる蓋体(16)と、SAWデバイス素子(12)を外部に電気的に接続するワイヤ(14)と、を具備し、ワイヤ(14)が設けられている領域のSAWデバイス素子(12)に相対しない蓋体(16)の天井部分(24)の最大肉厚(t3)がSAWデバイス素子(12)に相対する蓋体(16)の天井部分(24)の最大肉厚(t4)より厚くなるように形成されている。
【選択図】 図3

Description

本発明は、弾性表面波デバイスに関し、より詳細には弾性表面波デバイス素子が蓋体で覆われている弾性表面波デバイスに関する。
圧電性基板の表面に形成したIDT(Interdigital Transducer)からなる櫛型電極を備えた弾性表面波デバイス素子の櫛型電極に電力を印加することで励振した弾性波を用いる弾性表面波デバイス(以下、SAWデバイスと略す:SAWはSurface Acoustic Waveの略)は、例えば45MHz〜2GHzの周波数帯域における無線信号を処理する各種回路、例えば送信用バンドパスフィルタ、受信用バンドパスフィルタ、局部発信フィルタ、アンテナ共用器、中間周波数フィルタ、FM変調器等に広く用いられている。
近年、これら信号処理機器は小型化が進み、SAWデバイスに対しても小型化の要求が強くなってきている。特にテレビジョンチューナに用いられるフィルタでは、テレビジョンチューナ自体の小型化・低背化に伴い、表面実装が可能な小型で低背であるSAWデバイスが要求されるようになってきている。SAWデバイスでは、特性を維持するため最も重要となる機能部分であるIDTからなる櫛型電極上に空洞部を設ける必要がある。
図1は従来例1に係るSAWデバイスの断面図である。図1を参照に、基板18上にSAWデバイス素子12が設けられている。SAWデバイス素子12はワイヤ14により基板18に形成されている金属配線(図示を省略している。以下同じ)を介して外部に電気的に接続している。SAWデバイス素子12上に空洞部20を有し、SAWデバイス素子12を覆うように樹脂からなる蓋体16が設けられている。これにより、SAWデバイス素子12が封止されている。
図2は従来例2に係るSAWデバイスの断面図である。図2を参照に、セラミックパッケージ10内にSAWデバイス素子12が設けられている。SAWデバイス素子12はワイヤ14によりセラミックパッケージ10に形成されている金属配線を介して外部と電気的に接続している。SAWデバイス素子12上に空洞部20を有し、セラミックパッケージ10の上部に金属リッドからなる蓋体16が溶接されている。これにより、SAWデバイス素子12は封止されている。
特許文献1には、ループ形状をしたワイヤ14と蓋体16との接触を避けるために樹脂からなる蓋体16に窪みを設ける技術が開示されている。
特開2006−67530公報
例えば、従来例1に係るSAWデバイスは樹脂からなる蓋体16でSAWデバイス素子12を封止している。SAWデバイスの低背化を図るためには、蓋体16の天井部分の肉厚を薄くしなければならない。しかし、蓋体16は樹脂で形成されているため強度が弱く、十分な蓋体16の強度を得るには、蓋体16の天井部分の肉厚をある程度厚くしなければならない。このため、SAWデバイスの低背化を図ることができないという課題がある。
また、例えば、従来例2に係るSAWデバイスはセラミックパッケージ10を用い、金属リッドからなる蓋体16でSAWデバイスを封止している。セラミックパッケージ10や金属リッドからなる蓋体16は高い強度を有しているため、蓋体16の肉厚を薄くしてSAWデバイスの低背化を図ることはできるが、セラミックパッケージ10は非常に高価であるため、SAWデバイスを安価に提供することができないという課題がある。
さらに、例えば、特許文献1に開示されている技術は、蓋体16に窪みを設けているので、ループ形状をしたワイヤ14と蓋体16との接触を避けるために、SAWデバイス素子12と蓋体16との間隔を広げる必要がなくSAWデバイスが高背化することはないが、そもそも、従来例1に係るSAWデバイスと同様に十分な蓋体16の強度を得るには蓋体16の肉厚を厚くしなければならず、低背化を図ることができないという課題は残る。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、低背で小型であり、安価なSAWデバイスを提供することを目的とする。
本発明は、基板上に設けられた弾性表面波デバイス素子と、前記弾性表面波デバイス素子を覆うように設けられた蓋体と、を具備し、前記弾性表面波デバイス素子に相対しない前記蓋体の天井部分の最大肉厚が前記弾性表面波デバイス素子に相対する前記蓋体の天井部分の最大肉厚より厚いことを特徴とする弾性表面波デバイスである。本発明によれば、低背で小型であり、安価なSAWデバイスを提供することができる。
上記構成において、前記弾性表面波デバイス素子を外部に電気的に接続するワイヤを具備する構成とすることができる。
上記構成において、前記ワイヤが設けられている領域の前記弾性表面波デバイス素子に相対しない前記蓋体の天井部分の最大肉厚が前記弾性表面波デバイス素子に相対する前記蓋体の天井部分の最大肉厚より厚い構成とすることができる。この構成によれば、SAWデバイスの低背化を図ることができる。
上記構成において、前記蓋体の内部側面が前記基板に垂直に設けられている構成とすることができる。この構成によれば、SAWデバイスの小型化を図ることができる。
上記構成において、前記蓋体の内部側面の高さが前記弾性表面波デバイス素子の高さより低い構成とすることができる。この構成によれば、SAWデバイスの低背化をより図ることができる。
上記構成において、前記弾性表面波デバイス素子に相対しない前記蓋体の天井部分の肉厚が前記蓋体の内部側面に向かって一定の変化率で厚くなっている構成とすることができる。この構成によれば、SAWデバイスの製造を容易に行なうことができる。
上記構成において、前記弾性表面波デバイス素子に相対しない前記蓋体の天井部分の肉厚が前記蓋体の内部側面に向かって2以上の一定の変化率で厚くなっている構成とすることができる。この構成によれば、SAWデバイスの小型化および低背化をより図ることができる。
上記構成において、前記弾性表面波デバイス素子に相対しない前記蓋体の天井部分の肉厚が前記蓋体の内部側面に向かって階段状に厚くなっている構成とすることができる。
上記構成において、前記弾性表面波デバイス素子に相対しない前記蓋体の天井部分の一部の肉厚が前記蓋体の内部側面に向かって一定の変化率で厚くなっている前記蓋体の天井部分の肉厚より厚い構成とすることができる。この構成によれば、SAWデバイスの低背化をより図ることができる。
上記構成において、前記蓋体はエポキシ樹脂で形成されている構成とすることができる。この構成によれば、安価なSAWデバイスを得ることができる。
本発明によれば、低背で小型であり、安価なSAWデバイスを提供することができる。
以下、図面を参照に本発明の実施例について説明する。
図3(a)は実施例1に係るSAWデバイスの上面図であり、図3(b)は図3(a)の蓋体16を透視した上面図であり、図3(c)は図3(a)のA−A間の断面図である。図3(c)を参照に、ガラスエポキシからなる基板18上にSAWデバイス素子12が設けられている。SAWデバイス素子12上に空洞部20を有し、SAWデバイス素子12を覆うようにエポキシ樹脂からなる蓋体16が設けられている。これにより、SAWデバイス素子12が封止されている。蓋体16の内部側面22は基板18に垂直に設けられている。蓋体16の内部側面22の高さt1はSAWデバイス素子12の高さt2より低く形成されている。なお、蓋体16の内部側面22とは、空洞部20に接していて、肉厚が最大に厚い蓋体16の天井部分24に接続している蓋体16の側面のことをいう。SAWデバイス素子12はAu(金)からなるワイヤ14により基板18に形成されている金属配線を介して外部に電気的に接続している。ワイヤ14が設けられている領域のSAWデバイス素子12に相対しない蓋体16の天井部分24の最大肉厚t3はSAWデバイス素子12に相対する蓋体16の天井部分24の最大肉厚t4より厚く形成されている。ワイヤ14が設けられている領域のSAWデバイス素子12に相対しない蓋体16の天井部分24の肉厚は、蓋体16の内部側面22に向かって一定の変化率で厚くなっている。つまり、区間Aの蓋体16の天井部分24の肉厚の変化率は一定である。なお、蓋体16の天井部分24とは空洞部20上に設けられている蓋体16の部分を言う。
図4(a)から図4(e)を用いて実施例1に係るSAWデバイスの製造方法を説明する。図4(a)を参照に、金属配線が形成されている基板18上の行と列とに周期的にSAWデバイス素子12を搭載する。図4(b)を参照に、SAWデバイス素子12と基板18に形成されている金属配線とをワイヤ14により電気的に接続する。
図4(c)は蓋体16を示す図である。図4(c)を参照に、蓋体16には行と列とに周期的に窪み17が形成されている。窪み17は基板18と蓋体16とを重ね合わせた時にSAWデバイス素子12を覆う為に設けられている。窪み17の形状は、基板18と蓋体16とを重ね合わせた時に、ワイヤ14が設けられている領域のSAWデバイス素子12に相対しない蓋体16の肉厚が厚くなるような形状をしている。
図4(d)を参照に、基板18と蓋体16とを重ね合わせ、接着剤により接着し、加圧および加熱により封止する。
図4(e)を参照に、ダイシングブレード19により、SAWデバイス素子12を一つずつ有するように基板18および蓋体16を切断する。これにより、実施例1に係るSAWデバイスが完成する。
実施例1によれば、ワイヤ14が設けられている領域のSAWデバイス素子12に相対しない蓋体16の天井部分24の最大肉厚t3がSAWデバイス素子12に相対する蓋体16の天井部分24の最大肉厚t4より厚く形成されている。このため、蓋体16の天井部分24に掛かる応力が分散され、蓋体16の天井部分24の一部に応力が集中することがないため蓋体16の強度を増すことができる。したがって、SAWデバイス素子12に相対する蓋体16の天井部分24の肉厚t4を薄くすることが出来るためSAWデバイスの低背化を図ることが出来る。
また、実施例1によれば、蓋体16の内部側面22は基板18に垂直に設けられている。このため、ワイヤ14に沿って蓋体16を形成することができる。したがって、無駄なスペースを省くことができSAWデバイスの小型化が図れる。
さらに、実施例1によれば、蓋体16の内部側面22の高さt1がSAWデバイス素子12の高さt2より低く形成されている。このため、蓋体16の内部側面22の高さt1がSAWデバイス素子12の高さt2より高い場合に比べて、ワイヤ14が設けられている領域のSAWデバイス素子12に相対しない蓋体16の天井部分24の肉厚を厚くすることができる。よって、蓋体16の強度が増し、SAWデバイスの低背化を図ることができる。
さらに、実施例1によれば、ワイヤ14が設けられている領域のSAWデバイス素子12に相対しない蓋体16の天井部分24の肉厚が蓋体16の内部側面22に向かって一定の変化率で厚くなっている。したがって、蓋体16の形状が簡単であるため、SAWデバイスの製造を容易に行なうことができる。
実施例1において、蓋体16はエポキシ樹脂で形成されている場合を例に示したが、これに限らず、その他の材料でもよい。特に、SAWデバイスを安価に提供するという目的から、エポキシ樹脂等の安い材料が好ましい。
また、実施例1において、蓋体16の内部側面22の高さt1がSAWデバイス素子12の高さt2より低く形成されている場合を例に示したが、SAWデバイス素子12に相対しない蓋体16の天井部分24の最大肉厚t3をSAWデバイス素子12に相対する蓋体16の天井部分24の最大肉厚t4よりも厚くすることができれば、SAWデバイスの低背化が図れるので、蓋体16の内部側面22の高さt1がSAWデバイス素子12の高さt2より高い場合でも良い。
図5は実施例2に係るSAWデバイスの断面図である。図5を参照に、ワイヤ14が設けられている領域のSAWデバイス素子12に相対しない蓋体16の天井部分24の肉厚が蓋体16の内部側面22に向かって2つの一定の変化率で厚くなっている。つまり、区間Bの蓋体16の天井部分24の肉厚の変化率と区間Cの蓋体16の天井部分24の肉厚の変化率とが異なっている。その他の構成については実施例1と同じであり、図3(c)に示しているので説明を省略する。
実施例2によれば、ワイヤ14が設けられている領域のSAWデバイス素子12に相対しない蓋体16の天井部分24の肉厚が蓋体16の内部側面22に向かって2つの一定の変化率で厚くなっている。このため、実施例1よりもワイヤ14に沿って蓋体16を設けることができる。よって、実施例1に比べてSAWデバイスの小型化を図ることが出来る。また、ワイヤ14が設けられている領域のSAWデバイス素子12に相対しない蓋体16の天井部分24の最大肉厚を実施例1より厚くすることもでき、蓋体16の強度を増すこともできる。したがって、実施例1に比べてSAWデバイスの低背化をより図ることができる。
実施例2において、ワイヤ14が設けられている領域のSAWデバイス素子12に相対しない蓋体16の天井部分24の肉厚が蓋体16の内部側面22に向かって2つの一定の変化率で厚くなっている場合を例に示した。しかしながらこれに限らず、SAWデバイスの小型化がより図れ、SAWデバイスの低背化がより図れるので、ワイヤ14が設けられている領域のSAWデバイス素子12に相対しない蓋体16の天井部分24の肉厚が蓋体16の内部側面22に向かって2以上の一定の変化率で厚くなっている場合でも良い。
図6は実施例3に係るSAWデバイスの断面図である。図6を参照に、ワイヤ14が設けられている領域のSAWデバイス素子12に相対しない蓋体16の天井部分24の肉厚が蓋体16の内部側面に向かって階段状に厚くなっている。その他の構成については、実施例1と同じであり、図3(c)に示しているので説明を省略する。
図7は実施例4に係るSAWデバイスの断面図である。図7を参照に、ワイヤ14が設けられている領域のSAWデバイス素子12に相対しない蓋体16の天井部分24の一部の肉厚は蓋体16の内部側面22に向かって一定の変化率で厚くなる場合よりも厚くなっている。つまり、ワイヤ14が設けられている領域のSAWデバイス素子12に相対しない蓋体16の天井部分24の一部の肉厚は破線Lより下側に凸になっている。その他の構成については、実施例1と同じであり、図3(c)に示しているので説明を省略する。
図8(a)および図8(b)は比較例1および実施例4に係るSAWデバイスの内圧変化による応力分布を有限要素法により計算した結果である。図8(c)および図8(d)は実際に計算を行なった比較例1および実施例4に係るSAWデバイスの断面図である。図8(c)および図8(d)を参照に、比較例1および実施例4に係るSAWデバイスの外形は高さ1.0mm、幅4.3mmであり、基板18の厚さは0.2mmである。比較例1に係るSAWデバイスの蓋体16の天井部分24の最大肉厚t4は0.2mmである。一方、実施例4に係るSAWデバイスのSAWデバイス素子12に相対する蓋体16の天井部分24の最大肉厚t4は0.2mmであり、SAWデバイス素子12に相対しない蓋体16の天井部分24の最大肉厚t3は0.7mmである。
図8(a)および図8(b)を参照に、SAWデバイスの内圧を1.7気圧に変化させた場合のSAWデバイスに掛かる応力が3.0×10−2Kg/mm〜5.0×10−2Kg/mmの領域および−4.0×10−2Kg/mm〜−5.0×10−2Kg/mmの領域を図示している。比較例1においては、蓋体16の天井部分24に掛かる応力の分布は大きいが、実施例4においては、蓋体16の天井部分24に掛かる応力の分布が比較例1に比べて小さいことが分かる。また、SAWデバイスの歪みも実施例4のほうが比較例1に比べ小さいことが分かる。
実施例4によれば、ワイヤ14が設けられている領域のSAWデバイス素子12に相対しない蓋体16の天井部分24の一部の肉厚は、蓋体16の内部側面22に向かって一定の変化率で厚くなる場合よりも厚くなっている。よって、実施例1に比べて蓋体16の強度が増すため、SAWデバイス素子12に相対する蓋体16の天井部分24の肉厚を薄くでき、SAWデバイスの低背化を図ることができる。
実施例2および実施例3においても、実施例4のようにSAWデバイス素子12に相対しない蓋体16の天井部分24の一部の肉厚を、蓋体16の内部側面22に向かって一定の変化率で厚くなる場合より厚くすることで、よりSAWデバイスの低背化を図ることができる。
実施例1から実施例4において、ワイヤ14が設けられている領域のSAWデバイス素子12に相対しない蓋体16の天井部分24の最大肉厚がSAWデバイス素子12に相対する蓋体16の天井部分24の最大肉厚より厚くなっている場合を例に示した。しかしながらこれに限らず、SAWデバイスの低背化を図ることが出来るため、図9に示すようにワイヤ14が設けられている領域と対面側の領域の蓋体16の天井部分24の最大肉厚を厚くした場合でも良い。また図10に示すようにワイヤ14が設けられている領域と直角をなす側の領域の蓋体16の天井部分24の最大肉厚を厚くした場合でも良い。
また、図11に示すようにワイヤ14が設けられている領域と対面側の領域との蓋体16の天井部分24の最大肉厚を厚くした場合でも良い。さらに図12に示すようにワイヤ14が設けられている領域と直角をなす両側の蓋体16の天井部分24の最大肉厚を厚くした場合でも良い。さらに図13に示すようにワイヤ14が設けられている領域に対面側の領域と直角をなす側の領域との蓋体16の天井部分24の最大肉厚を厚くした場合でも良い。さらに図14に示すようにワイヤ14が設けられている領域とワイヤ14が設けられている領域に直角をなす側の領域との蓋体16の天井部分24の最大肉厚を厚くした場合でも良い。さらに図15に示すようにSAWデバイス素子12を取り囲むように蓋体16の天井部分24の最大肉厚を厚くした場合でも良い。このようにSAWデバイス素子12に相対しない蓋体16の天井部分24の最大肉厚がSAWデバイス素子12に相対する蓋体16の天井部分24の最大肉厚より厚ければ良い。しかしながら、ワイヤ14のために生じる無駄なスペースを有効に活用するという観点から、ワイヤ14が設けられている領域のSAWデバイス素子12に相対しない蓋体16の天井部分24の肉厚を厚くした場合が好ましい。
さらに、図11から図15に示すような、2以上のSAWデバイス素子12に相対しない蓋体16の天井部分24の最大肉厚が厚い場合において、SAWデバイスの低背化を図ることが出来るため、最大肉厚が厚い各々の蓋体16の天井部分24の形状が実施例1から実施例4に係るSAWデバイスの最大肉厚が厚い蓋体16の天井部分24の形状をそれぞれ構成している場合でも良い。
以上、本発明の好ましい実施例について記載したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
図1は従来例1に係るSAWデバイスの断面図である。 図2は従来例2に係るSAWデバイスの断面図である。 図3(a)は実施例1に係るSAWデバイスの上面図であり、図3(b)は図3(a)の蓋体16を透視した上面図であり、図3(c)は図3(a)のA−A間の断面図である。 図4(a)から図4(e)は実施例1に係るSAWデバイスの製造方法を示す斜視図である。 図5は実施例2に係るSAWデバイスの断面図である。 図6は実施例3に係るSAWデバイスの断面図である。 図7は実施例4に係るSAWデバイスの断面図である。 図8(a)および図8(b)は比較例1および実施例4に係るSAWデバイスの内圧変化による応力分布の計算結果であり、図8(c)および図8(d)は計算を行なった比較例1および実施例4に係るSAWデバイスの断面図である。 図9(a)は蓋体16の天井部分の肉厚が厚い領域を設ける場所の例の上面図(その1)であり、図9(b)は図9(a)の蓋体16を透視した上面図である。 図10(a)は蓋体16の天井部分の肉厚が厚い領域を設ける場所の例の上面図(その2)であり、図10(b)は図10(a)の蓋体16を透視した上面図である 図11(a)は蓋体16の天井部分の肉厚が厚い領域を設ける場所の例の上面図(その3)であり、図11(b)は図11(a)の蓋体16を透視した上面図である 図12(a)は蓋体16の天井部分の肉厚が厚い領域を設ける場所の例の上面図(その4)であり、図12(b)は図12(a)の蓋体16を透視した上面図である 図13(a)は蓋体16の天井部分の肉厚が厚い領域を設ける場所の例の上面図(その5)であり、図13(b)は図13(a)の蓋体16を透視した上面図である 図14(a)は蓋体16の天井部分の肉厚が厚い領域を設ける場所の例の上面図(その6)であり、図14(b)は図14(a)の蓋体16を透視した上面図である 図15(a)は蓋体16の天井部分の肉厚が厚い領域を設ける場所の例の上面図(その7)であり、図15(b)は図15(a)の蓋体16を透視した上面図である
符号の説明
10 セラッミクパッケージ
12 SAWデバイス素子
14 ワイヤ
16 蓋体
17 窪み
18 基板
19 ダイシングブレード
20 空洞部
22 内部側面
24 天井部分

Claims (10)

  1. 基板上に設けられた弾性表面波デバイス素子と、
    前記弾性表面波デバイス素子を覆うように設けられた蓋体と、を具備し、
    前記弾性表面波デバイス素子に相対しない前記蓋体の天井部分の最大肉厚が前記弾性表面波デバイス素子に相対する前記蓋体の天井部分の最大肉厚より厚いことを特徴とする弾性表面波デバイス。
  2. 前記弾性表面波デバイス素子を外部に電気的に接続するワイヤを具備することを特徴とする請求項1記載の弾性表面波デバイス。
  3. 前記ワイヤが設けられている領域の前記弾性表面波デバイス素子に相対しない前記蓋体の天井部分の最大肉厚が前記弾性表面波デバイス素子に相対する前記蓋体の天井部分の最大肉厚より厚いことを特徴とする請求項2記載の弾性表面波デバイス。
  4. 前記蓋体の内部側面が前記基板に垂直に設けられていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載の弾性表面波デバイス。
  5. 前記蓋体の内部側面の高さが前記弾性表面波デバイス素子の高さよりも低いことを特徴とする請求項4記載の弾性表面波デバイス。
  6. 前記弾性表面波デバイス素子に相対しない前記蓋体の天井部分の肉厚が前記蓋体の内部側面に向かって一定の変化率で厚くなっていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項記載の弾性表面波デバイス。
  7. 前記弾性表面波デバイス素子に相対しない前記蓋体の天井部分の肉厚が前記蓋体の内部側面に向かって2以上の一定の変化率で厚くなっていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項記載の弾性表面波デバイス。
  8. 前記弾性表面波デバイス素子に相対しない前記蓋体の天井部分の肉厚が前記蓋体の内部側面に向かって階段状に厚くなっていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項記載の弾性表面波デバイス。
  9. 前記弾性表面波デバイス素子に相対しない前記蓋体の天井部分の一部の肉厚が前記蓋体の内部側面に向かって一定の変化率で厚くなっている前記蓋体の天井部分の肉厚より厚いことを特徴とする請求項6記載の弾性表面波デバイス。
  10. 前記蓋体はエポキシ樹脂で形成されていることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項記載の弾性表面波デバイス。
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