JP2001257555A - Surface acoustic wave element - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば共振子や帯
域フィルタなどに用いられる弾性表面波素子に関し、よ
り詳細には、圧電体の焦電効果による弊害を防止する構
造が備えられた弾性表面波素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface acoustic wave device used for, for example, a resonator or a bandpass filter, and more particularly, to a surface acoustic wave device provided with a structure for preventing the harmful effects of a pyroelectric effect of a piezoelectric material. Wave element.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、移動体通信機等における数十ＭＨ
ｚ以上の高周波域の共振子やフィルタとして弾性表面波
素子が広く用いられている。2. Description of the Related Art Conventionally, several tens of megahertz in mobile communication devices and the like.
A surface acoustic wave element is widely used as a resonator or a filter in a high frequency range of z or more.
【０００３】弾性表面波素子では、圧電基板の表面に、
一対のくし歯電極からなる少なくとも１つのインターデ
ジタルトランスデューサ（以下、ＩＤＴ）が構成されて
いる。圧電基板としては、ＬｉＴａＯ3 やＬｉＮｂＯ3
などの圧電単結晶、またはＰｂＴｉＯ3 やＰｂ（Ｔｉ，
Ｚｒ）Ｏ3 を主成分とする圧電セラミックスが用いられ
ている。また、圧電基板として、絶縁性基板上にＺｎＯ
薄膜などの圧電薄膜を形成したものも用いられている。In a surface acoustic wave device, a surface of a piezoelectric substrate is
At least one interdigital transducer (hereinafter, IDT) including a pair of comb electrodes is configured. As the piezoelectric substrate, LiTaO 3 or LiNbO 3
Such as a piezoelectric single crystal, or PbTiO 3 or Pb (Ti,
Zr) A piezoelectric ceramic mainly containing O 3 is used. Further, as a piezoelectric substrate, ZnO is formed on an insulating substrate.
A piezoelectric thin film such as a thin film is also used.
【０００４】上記弾性表面波素子では、製造過程におけ
る加熱処理や、使用環境における温度変化等により、圧
電基板に熱が加わり、圧電体の持つ焦電効果により圧電
基板の外表面に焦電荷が発生することがある。In the above-described surface acoustic wave device, heat is applied to the piezoelectric substrate due to a heat treatment in a manufacturing process or a temperature change in a use environment, and pyroelectric charges are generated on the outer surface of the piezoelectric substrate due to a pyroelectric effect of the piezoelectric body. May be.
【０００５】温度変化が緩やかな場合には、発生した焦
電荷は大気中の電荷と結合して中和したり、圧電体内部
あるいは電極上を移動していくため、あまり問題とはな
らない。しかしながら、温度変化が激しい場合には、瞬
時に多量の焦電荷が発生するため、上記中和や移動とい
った現象が追随できないことがあり、以下の２つの問題
が生じる。When the temperature change is gradual, the generated pyroelectric charge is not a problem because it is combined with the atmospheric charge and neutralized, or moves inside the piezoelectric body or on the electrode. However, when the temperature changes drastically, a large amount of pyroelectric charge is instantaneously generated, so that the phenomenon such as neutralization or movement may not be able to follow, and the following two problems occur.
【０００６】第１の問題は、発生した焦電荷によりＩＤ
Ｔのくし歯電極間に電位差が生じ、放電することであ
る。この放電により、くし歯電極の電極指が破壊された
り、放電部分が溶融し、導体を形成することがある。第
２の問題は、発生した電荷により圧電体が逆電界を受
け、脱分極することである。The first problem is that the generated pyroelectric charge causes
That is, a potential difference is generated between the comb-shaped electrodes of T and discharge occurs. This discharge may destroy the electrode fingers of the comb-shaped electrode or melt the discharged portion to form a conductor. The second problem is that the generated electric charge causes the piezoelectric body to receive a reverse electric field and depolarize.
【０００７】上記第１，第２の問題のいずれも、弾性表
面波素子の特性を変化させる。従って、温度変化を含む
環境に対する信頼性が十分でなくなったり、あるいは製
造時における不良品率が高くなるという問題があった。[0007] Both the first and second problems change the characteristics of the surface acoustic wave device. Therefore, there has been a problem that the reliability with respect to an environment including a temperature change is not sufficient, or a defective product rate at the time of manufacturing increases.
【０００８】従来、弾性表面波素子における圧電体の焦
電効果に起因する問題を解決する方法として、種々の方
法が提案されている。例えば、特開平８−１６７８２６
号公報には、弾性表面波素子のＩＤＴのくし歯電極間に
抵抗体を配置することにより、電極間に発生した電位差
を短絡する方法が開示されている。また、特開平７−２
１２１７７号公報には、くし歯電極間で放電し易いよう
な電極構造をあえて付加することにより、電極間に発生
した電位差を速やかに解消する方法が開示されている。
また、特開平９−２１４２７１号公報には、製造過程に
おいてＩＤＴの各電極を全て短絡した状態で加熱処理を
行い、個々の弾性表面波素子を最終的に得る前に短絡部
分を切断し、それによって製造時の焦電効果に起因する
問題を解決する方法が開示されている。Conventionally, various methods have been proposed as methods for solving the problems caused by the pyroelectric effect of the piezoelectric material in the surface acoustic wave device. For example, JP-A-8-167826
Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-163,086 discloses a method of short-circuiting a potential difference generated between electrodes by arranging a resistor between IDT comb electrodes of a surface acoustic wave element. Also, Japanese Patent Laid-Open No. 7-2
Japanese Patent No. 12177 discloses a method of quickly eliminating a potential difference generated between electrodes by intentionally adding an electrode structure that allows easy discharge between the comb electrodes.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-214271 discloses that in a manufacturing process, a heating process is performed in a state where all electrodes of an IDT are short-circuited, and a short-circuited portion is cut off before finally obtaining an individual surface acoustic wave element. Discloses a method for solving the problem caused by the pyroelectric effect during manufacturing.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
８−１６７８２６号公報に記載の方法では、複雑な製造
過程を必要とし、技術的に困難であるだけでなく、コス
トが増加するという問題があった。However, the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-167826 requires a complicated manufacturing process, which is not only technically difficult but also increases the cost. Was.
【００１０】また、特開平７−２１２１７７号公報に記
載の方法では、電極間の過剰な電位差が放電により解消
されるものの、放電時にその経路に導体が形成され、短
絡してはならない電極間が短絡することがあるという問
題があった。In the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-212177, although an excessive potential difference between the electrodes is eliminated by the discharge, a conductor is formed in the path at the time of the discharge, and a short circuit between the electrodes must be avoided. There is a problem that a short circuit may occur.
【００１１】さらに、特開平９−２１４２７１号公報に
記載の方法では、製造時の焦電効果に起因する電極指の
破壊等が防止され得るものの、弾性表面波素子の使用状
態において与えられる熱変化に起因する問題は解決され
ない。Further, in the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-214271, although the destruction of the electrode fingers due to the pyroelectric effect at the time of manufacturing can be prevented, the thermal change given in the use state of the surface acoustic wave element is prevented. The problem caused by is not solved.
【００１２】また、上述した各先行技術に記載の方法で
は、いずれも、放電による電極破壊に対する解決方法は
考慮されているものの、上述した第２の問題、すなわち
発生した電荷により圧電体が逆電界を受けて脱分極した
りし、圧電基板の特性が劣化する点については考慮され
ていなかった。In each of the above-described prior art methods, although a solution to electrode breakdown due to electric discharge is considered, the above-described second problem, that is, the generated electric charge causes the piezoelectric body to generate a reverse electric field. No consideration has been given to depolarization in response to this and deterioration of the characteristics of the piezoelectric substrate.
【００１３】本発明の目的は、製造時及び使用時のいず
れにおいても温度変化による焦電効果に起因する上記問
題点を解決することができ、しかも簡便な構造を有し、
かつ容易に製造し得る弾性表面波素子を提供することに
ある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems caused by a pyroelectric effect due to a temperature change during both production and use, and to have a simple structure.
Another object of the present invention is to provide a surface acoustic wave device that can be easily manufactured.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明に係る弾性表面波
素子は、表面、裏面、一対の側面及び一対の端面を有す
る圧電基板と、前記圧電基板の表面に形成されており、
一対の側面を結ぶ方向に電極指が延ばされている少なく
とも１つのＩＤＴと、前記一対の側面を結ぶ方向または
前記一対の端面を結ぶ方向において前記ＩＤＴの外側に
配置されており、かつ前記ＩＤＴとは電気的に独立に形
成されている第１，第２の放電電極とを備えることを特
徴とする。A surface acoustic wave device according to the present invention is formed on a piezoelectric substrate having a front surface, a back surface, a pair of side surfaces and a pair of end surfaces, and formed on the surface of the piezoelectric substrate.
At least one IDT having an electrode finger extending in a direction connecting the pair of side surfaces, and the IDT being disposed outside the IDT in a direction connecting the pair of side surfaces or a direction connecting the pair of end surfaces; And first and second discharge electrodes formed electrically independently.
【００１５】本発明の特定の局面では、前記第１，第２
の放電電極が互いに短絡されている。本発明のより限定
的な局面では、前記第１，第２の放電電極を短絡させる
ために、前記圧電体の外表面に形成された短絡用導体が
さらに備えられる。In a specific aspect of the present invention, the first and second
Are short-circuited to each other. In a more specific aspect of the present invention, a short-circuit conductor formed on an outer surface of the piezoelectric body is further provided to short-circuit the first and second discharge electrodes.
【００１６】本発明の他の特定の局面では、前記第１，
第２の放電電極の前記圧電基板の表面に形成されている
部分の面積の合計をＡ、第１，第２の放電電極の圧電基
板の表面、一対の側面及び裏面に形成されている部分の
全面積をＢ、前記ＩＤＴのうち一方の面積をＣとしたと
きに、Ａ／Ｂ≦Ｃ／Ａとされている。In another specific aspect of the present invention, the first
The total area of the portions of the second discharge electrodes formed on the front surface of the piezoelectric substrate is A, and the total of the areas of the first and second discharge electrodes formed on the front surface, the pair of side surfaces, and the back surface of the piezoelectric substrate. When the total area is B and one of the IDTs is C, A / B ≦ C / A.
【００１７】本発明のさらに他の特定の局面では、前記
第１，第２の放電電極が前記圧電基板の表面にのみ形成
されている。本発明のさらに他の特定の局面では、前記
第１，第２の放電電極が、前記圧電基板の表面、側面及
び裏面のうち、少なくとも表面及び側面に形成されてい
る。In still another specific aspect of the present invention, the first and second discharge electrodes are formed only on the surface of the piezoelectric substrate. In still another specific aspect of the present invention, the first and second discharge electrodes are formed on at least the front surface, the side surface, and the rear surface of the piezoelectric substrate.
【００１８】本発明の他の特定の局面では、前記圧電基
板が、表面と略平行あるいは表面と斜め方向に交差する
方向であって、かつ前記第１，第２の側面を結ぶ方向に
分極処理されており、ＳＨタイプの表面波が用いられ
る。In another specific aspect of the present invention, the piezoelectric substrate is polarized in a direction substantially parallel to or obliquely intersecting with the surface and connecting the first and second side surfaces. And SH type surface waves are used.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施例を
説明することにより、本発明を明らかにする。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the present invention.
【００２０】図１及び図２は、本発明の第１の実施例に
係る弾性表面波素子の表面側から見た斜視図及び上下逆
転させて裏面側から見た斜視図である。弾性表面波素子
１は、矩形板状の圧電基板２を有する。圧電基板２は、
ＬｉＴａＯ3 もしくはＬｉＮｂＯ3 などの圧電単結晶、
またはＰｂＴｉＯ3 もしくはＰｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3 を
主成分とする圧電セラミックスを用いて構成されてい
る。なお、圧電基板２は、絶縁性基板の表面にＺｎＯな
どの圧電薄膜を形成したものであってもよい。圧電基板
２は、厚み方向に分極軸が略一致するように構成されて
いる。FIGS. 1 and 2 are a perspective view of a surface acoustic wave device according to a first embodiment of the present invention as viewed from the front side and a perspective view as viewed from the back side when the surface acoustic wave element is turned upside down. The surface acoustic wave element 1 has a rectangular plate-shaped piezoelectric substrate 2. The piezoelectric substrate 2
A piezoelectric single crystal such as LiTaO 3 or LiNbO 3 ,
Alternatively, it is constituted by using a piezoelectric ceramic containing PbTiO 3 or Pb (Ti, Zr) O 3 as a main component. Note that the piezoelectric substrate 2 may be formed by forming a piezoelectric thin film such as ZnO on the surface of an insulating substrate. The piezoelectric substrate 2 is configured such that the polarization axes substantially match in the thickness direction.
【００２１】本実施例の弾性表面波素子１では、共振子
を構成するために、ＩＤＴ３が圧電基板２の表面２ａに
形成されている。ＩＤＴ３は、一対のくし歯電極３ａ，
３ｂを有する。くし歯電極３ａ，３ｂの電極指は互いに
間挿し合うように配置されている。また、くし歯電極３
ａ，３ｂの電極指は、圧電基板２の側面２ｃ，２ｄを結
ぶ方向に延ばされている。In the surface acoustic wave device 1 of this embodiment, the IDT 3 is formed on the surface 2a of the piezoelectric substrate 2 to constitute a resonator. The IDT 3 has a pair of comb electrodes 3a,
3b. The electrode fingers of the comb-teeth electrodes 3a and 3b are arranged so as to be inserted into each other. In addition, the comb electrode 3
The electrode fingers a and 3b extend in a direction connecting the side surfaces 2c and 2d of the piezoelectric substrate 2.
【００２２】なお、本実施例では、共振子を構成するた
めに１個のＩＤＴ３が形成されているが、後述の他の実
施例からも明らかなように、本発明においては、帯域フ
ィルタなどを構成するために複数のＩＤＴが形成されて
いてもよい。In this embodiment, one IDT 3 is formed to constitute a resonator. However, as will be apparent from other embodiments described later, in the present invention, a band-pass filter and the like are used. A plurality of IDTs may be formed to configure.
【００２３】本実施例では、圧電基板２の表面２ａにお
いて、ＩＤＴ３の表面波伝搬方向両側にグレーティング
反射器４，５が形成されている。従って、ＩＤＴ３及び
反射器４，５により、レイリー波を利用した一端子対Ｓ
ＡＷ共振子が構成される。上記ＩＤＴ３及び反射器４，
５は、例えばＡｌやＡｌを主体とする合金などの適宜の
金属材料により構成することができる。In this embodiment, grating reflectors 4 and 5 are formed on the surface 2a of the piezoelectric substrate 2 on both sides in the surface wave propagation direction of the IDT 3. Therefore, the IDT 3 and the reflectors 4 and 5 make one terminal pair S using the Rayleigh wave.
An AW resonator is configured. IDT3 and reflector 4,
5 can be made of an appropriate metal material such as Al or an alloy mainly containing Al.
【００２４】本実施例の特徴は、圧電基板２の側面２
ｃ，２ｄを結ぶ方向においてＩＤＴ３の外側に、第１，
第２の放電電極６，７が形成されていることにある。第
１，第２の放電電極６，７は、本実施例では、圧電基板
２の表面２ａから、側面２ｃまたは２ｄを経て裏面２ｂ
に至るように形成されている。また、本発明において必
ずしも必須ではないが、第１，第２の放電電極６，７を
短絡するための短絡用導体８が圧電基板２の外表面に形
成されている。すなわち、短絡用導体８は、圧電基板２
の側面２ｃから端面２ｆを経て他方の側面２ｄに至るよ
うに形成されており、その両端が放電電極６，７に電気
的に接続されている。This embodiment is characterized in that the side surface 2 of the piezoelectric substrate 2
outside the IDT 3 in the direction connecting c and 2d,
That is, the second discharge electrodes 6 and 7 are formed. In the present embodiment, the first and second discharge electrodes 6 and 7 are connected to the back surface 2b from the front surface 2a of the piezoelectric substrate 2 via the side surface 2c or 2d.
Is formed. Although not essential in the present invention, a short-circuit conductor 8 for short-circuiting the first and second discharge electrodes 6 and 7 is formed on the outer surface of the piezoelectric substrate 2. That is, the short-circuit conductor 8 is connected to the piezoelectric substrate 2.
Is formed so as to extend from the side surface 2c to the other side surface 2d via the end surface 2f, and both ends are electrically connected to the discharge electrodes 6 and 7, respectively.
【００２５】上記放電電極６，７及び短絡用導体８は、
ＩＤＴ３や反射器４，５を構成した金属材料と同様の適
宜の金属材料を用いて構成することができる。好ましく
は、放電電極６，７及び短絡用導体８は、ＩＤＴ３や反
射器４，５を構成する電極材料と同じ材料を用いて構成
され、その場合、製造に際して必要な電極材料の種類を
低減することができる。なお、本発明においては、放電
電極や短絡用導体は、金属以外の材料、例えば半導体に
より構成してもよい。The discharge electrodes 6 and 7 and the short-circuit conductor 8
The IDT 3 and the reflectors 4 and 5 can be formed using an appropriate metal material similar to the metal material. Preferably, the discharge electrodes 6 and 7 and the short-circuit conductor 8 are formed using the same material as the electrode material forming the IDT 3 and the reflectors 4 and 5, and in that case, the types of electrode materials required for manufacturing are reduced. be able to. In the present invention, the discharge electrode and the short-circuit conductor may be made of a material other than metal, for example, a semiconductor.
【００２６】次に、本実施例の弾性表面波素子１におい
て、温度変化が与えられた場合の焦電荷の発生に起因す
る問題が抑制されることを説明する。圧電基板２は、そ
の基板材料あるいは利用しようとする弾性表面波の種類
に応じて、所定の方向に分極されている。本実施例で
は、圧電基板２は、弾性表面波としてレイリー波を利用
するため、厚み方向、すなわち表面２ａから裏面２ｂ側
に向かって分極処理されている。なお、圧電基板２が圧
電単結晶からなる場合には、分極軸が上記圧電セラミッ
クスを用いる場合と同様の方向に位置するように圧電基
板２が圧電単結晶から切り出される。もっとも、圧電単
結晶を用いる場合には、温度特性を改善するために結晶
を斜めにカットして用いることが多い。この場合、圧電
基板の厚み方向に対して分極軸は傾斜することになる。Next, a description will be given of how the surface acoustic wave device 1 of the present embodiment suppresses a problem caused by the generation of pyroelectric charge when a temperature change is given. The piezoelectric substrate 2 is polarized in a predetermined direction according to the substrate material or the type of surface acoustic wave to be used. In this embodiment, the piezoelectric substrate 2 is polarized in the thickness direction, that is, from the front surface 2a toward the back surface 2b, in order to use a Rayleigh wave as a surface acoustic wave. When the piezoelectric substrate 2 is made of a piezoelectric single crystal, the piezoelectric substrate 2 is cut out of the piezoelectric single crystal so that the polarization axis is located in the same direction as when the above-mentioned piezoelectric ceramic is used. However, when a piezoelectric single crystal is used, the crystal is often cut obliquely in order to improve the temperature characteristics. In this case, the polarization axis is inclined with respect to the thickness direction of the piezoelectric substrate.
【００２７】ところで、弾性表面波素子１に温度変化が
与えられると、焦電効果により電荷が発生する。この電
荷は、圧電基板２が厚み方向に分極されている場合、圧
電基板２の表面２ａ及び裏面２ｂに主に発生する。な
お、圧電基板２が単結晶からなり、その分極軸が圧電基
板２の厚み方向に対して傾斜している場合には、圧電基
板２の表面２ａ、裏面２ｂだけでなく、側面２ｃ，２ｄ
にも焦電荷が発生する。When a temperature change is applied to the surface acoustic wave device 1, electric charges are generated by the pyroelectric effect. This charge is mainly generated on the front surface 2a and the back surface 2b of the piezoelectric substrate 2 when the piezoelectric substrate 2 is polarized in the thickness direction. When the piezoelectric substrate 2 is made of a single crystal and its polarization axis is inclined with respect to the thickness direction of the piezoelectric substrate 2, not only the front surface 2a and the back surface 2b of the piezoelectric substrate 2 but also the side surfaces 2c and 2d.
A pyroelectric charge is also generated.
【００２８】ここで、分極軸方向を厚み方向と面内方向
とにその成分を分離して考えると、それぞれの方向にお
いて、焦電荷が弾性表面波素子１に与える影響は異な
る。面内方向、特に側面２ｃ，２ｄを結ぶ方向の分極成
分により生じる焦電荷は、圧電基板２の側面２ｃ，２ｄ
に発生し、側面２ｃ，２ｄ間に電位差が生じる。この電
位差による逆電界が、圧電基板そのものの特性を劣化さ
せるおそれがある。また、厚み方向の分極成分により生
じる焦電荷は、圧電基板２の表面２ａ及び裏面２ｂに発
生するが、ＩＤＴ３や反射器４，５上に発生した電荷は
電極上を自由に移動することができる。ここで、電極上
に発生する電荷は面積に比例するため、隣接する電極の
面積が異なると、電極間に電位差を生じることとなる。
その結果、前述したように、電極間で放電が生じ、電極
指の破壊が生じるおそれがある。Here, when the components of the polarization axis direction are separated into a thickness direction and an in-plane direction, the influence of the pyroelectric charge on the surface acoustic wave element 1 differs in each direction. The pyroelectric charge generated by the polarization component in the in-plane direction, particularly in the direction connecting the side surfaces 2c and 2d, is applied to the side surfaces 2c and 2d of the piezoelectric substrate 2.
And a potential difference occurs between the side surfaces 2c and 2d. The reverse electric field due to this potential difference may degrade the characteristics of the piezoelectric substrate itself. In addition, pyroelectric charges generated by the polarization component in the thickness direction are generated on the front surface 2a and the back surface 2b of the piezoelectric substrate 2, but electric charges generated on the IDT 3 and the reflectors 4 and 5 can freely move on the electrodes. . Here, the charge generated on the electrodes is proportional to the area, and therefore, if the areas of the adjacent electrodes are different, a potential difference occurs between the electrodes.
As a result, as described above, a discharge may occur between the electrodes, and the electrode fingers may be destroyed.
【００２９】ところが、本実施例では、上記放電電極
６，７がＩＤＴ３とは独立に形成されており、かつ短絡
用導体８により短絡されている。従って、焦電効果等に
より静電気を放電することができる。また、面内方向の
分極成分により発生した焦電荷については、圧電基板２
の側面２ｃ，２ｄにも放電電極６，７が至っているの
で、放電電極６，７により直接放電される。従って、側
面２ｃ，２ｄ間に電位差は全く生じない。However, in this embodiment, the discharge electrodes 6 and 7 are formed independently of the IDT 3 and are short-circuited by the short-circuit conductor 8. Therefore, static electricity can be discharged by the pyroelectric effect or the like. The pyroelectric charge generated by the polarization component in the in-plane direction is determined by the piezoelectric substrate 2.
Since the discharge electrodes 6 and 7 also reach the side surfaces 2c and 2d, the discharge is directly performed by the discharge electrodes 6 and 7. Therefore, no potential difference occurs between the side surfaces 2c and 2d.
【００３０】また、厚み方向の分極成分により生じた焦
電荷については、放電電極６，７により放電電極６，７
に隣接するＩＤＴ３のくし歯電極３ａ，３ｂとの間に新
たな容量が発生する。そのため、ＩＤＴ上に発生した過
剰な電荷が分散されて、ＩＤＴ３のくし歯電極３ａ，３
ｂ間の電位差が低下する。このとき、ＩＤＴ３に隣接す
る放電電極６，７における発生電荷量が少ないことが必
要であるが、放電電極６，７の圧電基板２の表面２ａ上
の面積を小さくする方法、圧電基板２の側面２ｃ，２ｄ
に形成されている放電電極部分に電荷を拡散して電荷密
度を低下する方法、あるいは圧電基板２の表面に発生し
た電荷を裏面２ｂの放電電極上に発生した逆極性の電荷
で中和する方法により厚み方向の分極成分から発生した
電荷に起因する電位差が解消される。The pyroelectric charge generated by the polarization component in the thickness direction is discharged by the discharge electrodes 6 and 7.
A new capacitance is generated between the IDT 3 and the comb electrodes 3a and 3b adjacent to the IDT 3. As a result, the excessive charges generated on the IDT are dispersed, and the IDT 3 has the comb-shaped electrodes 3a, 3a.
The potential difference between b decreases. At this time, it is necessary that the amount of electric charge generated in the discharge electrodes 6 and 7 adjacent to the IDT 3 is small, but a method of reducing the area of the discharge electrodes 6 and 7 on the surface 2a of the piezoelectric substrate 2 is described. 2c, 2d
A method of lowering the charge density by diffusing the electric charge to the discharge electrode portion formed on the substrate, or a method of neutralizing the electric charge generated on the surface of the piezoelectric substrate 2 with the electric charge of the opposite polarity generated on the discharge electrode on the back surface 2b. Thereby, the potential difference caused by the electric charge generated from the polarization component in the thickness direction is eliminated.
【００３１】仮に、電極間の放電が生じ、導体が形成さ
れるようなことがあったとしても、本実施例の弾性表面
波素子１では、ＩＤＴ３と放電電極６，７との間で短絡
されるだけであるため、弾性表面波素子１としての機能
は保たれ、特性も大きな変化はない。特に、本実施例で
は、厚み方向への分極成分が主であるレイリー波を用い
ているので、この効果により、信頼性を効果的に高め得
る。Even if a discharge occurs between the electrodes to form a conductor, the surface acoustic wave device 1 of this embodiment is short-circuited between the IDT 3 and the discharge electrodes 6 and 7. Therefore, the function as the surface acoustic wave element 1 is maintained, and the characteristics are not largely changed. In particular, in the present embodiment, since the Rayleigh wave whose polarization component is mainly in the thickness direction is used, the reliability can be effectively improved by this effect.
【００３２】好ましくは、第１，第２の放電電極６，７
の圧電基板２の表面２ａに形成されている部分の面積を
Ａ、第１，第２の放電電極６，７の圧電基板２の表面２
ａ、一対の側面２ｃ，２ｄ及び裏面２ｂに形成されてい
る部分の全面積をＢ、ＩＤＴ３の一方のくし歯電極、す
なわちくし歯電極３ａまたはくし歯電極３ｂの面積をＣ
としたとき、Ａ／Ｂ≦Ｃ／Ａとされる。Preferably, the first and second discharge electrodes 6 and 7
A is the area of the portion formed on the surface 2a of the piezoelectric substrate 2, and A is the surface 2 of the piezoelectric substrate 2 of the first and second discharge electrodes 6, 7.
a, the total area of the portions formed on the pair of side surfaces 2c, 2d and the back surface 2b is B, and the area of one of the IDT 3 comb electrodes, that is, the area of the comb electrode 3a or the comb electrode 3b is C.
, A / B ≦ C / A.
【００３３】Ａ／Ｂ≦Ｃ／Ａとした場合には、分極軸が
圧電基板の表面と斜め方向を向いている場合、ＩＤＴ３
のくし歯電極３ａ，３ｂ間の放電を効果的に抑制するこ
とができる。すなわち、圧電基板２を圧電単結晶により
構成した場合、温度特性を高めるために、圧電単結晶を
斜めにカットして圧電基板２を構成することが多い。こ
の場合、分極方向が圧電基板２の主面と直交する方向か
ら傾斜されているため、圧電基板２の厚み方向及び面内
方向のいずれにも分極成分が存在する。しかしながら、
上記のように、Ａ／Ｂ≦Ｃ／Ａとなるように、放電電極
６，７の表面２ａ上の形成面積を小さくすることによ
り、ＩＤＴに生じる過剰な電荷が分散され、それによっ
てＩＤＴのくし歯電極３ａ，３ｂ間の電位差が低めら
れ、ＩＤＴ３のくし歯電極３ａ，３ｂ間の放電を抑制す
ることができる。When A / B ≦ C / A, when the polarization axis is oblique to the surface of the piezoelectric substrate, the IDT3
Discharge between the interdigital electrodes 3a and 3b can be effectively suppressed. That is, when the piezoelectric substrate 2 is made of a piezoelectric single crystal, the piezoelectric substrate 2 is often formed by cutting the piezoelectric single crystal obliquely in order to improve the temperature characteristics. In this case, since the polarization direction is inclined from a direction orthogonal to the main surface of the piezoelectric substrate 2, a polarization component exists in both the thickness direction and the in-plane direction of the piezoelectric substrate 2. However,
As described above, by reducing the formation area of the discharge electrodes 6 and 7 on the surface 2a so that A / B ≦ C / A, excess charges generated in the IDT are dispersed, and thereby the IDT comb is formed. The potential difference between the tooth electrodes 3a and 3b is reduced, and the discharge between the comb electrodes 3a and 3b of the IDT 3 can be suppressed.
【００３４】また、上記放電電極６，７は、ＩＤＴ３と
独立に形成されているので、放電電極６，７の形成によ
る表面波素子の特性の劣化も生じない。さらに、放電電
極６，７は、側面２ｃ，２ｄを結ぶ方向においてＩＤＴ
３の両側に配置されており、短絡用導体８は端面２ｆに
配置されているので、フォトリソグラフィ−パターニン
グにより形成する場合、表面波伝搬通路に影響を与えな
い。従って、表面波の伝搬特性も阻害しない。Further, since the discharge electrodes 6 and 7 are formed independently of the IDT 3, the deterioration of the characteristics of the surface acoustic wave device due to the formation of the discharge electrodes 6 and 7 does not occur. Further, the discharge electrodes 6 and 7 have an IDT in the direction connecting the side surfaces 2c and 2d.
3 and the short-circuit conductor 8 is disposed on the end face 2f, so that when it is formed by photolithography-patterning, it does not affect the surface wave propagation path. Therefore, the propagation characteristics of the surface wave are not impaired.
【００３５】なお、好ましくは、放電電極６，７は、網
目状あるいは格子状とされ、それによって放電電極６，
７の電極面積を圧電基板２の表面２ａ上で低減すること
ができ、より一層信頼性を高めることができる。Preferably, the discharge electrodes 6 and 7 are formed in a mesh or grid, whereby the discharge electrodes 6 and 7 are formed.
7 can be reduced on the surface 2a of the piezoelectric substrate 2, and the reliability can be further improved.
【００３６】本実施例の弾性表面波素子１において、放
電電極６，７及び短絡用導体８の形成方法については特
に限定されない。もっとも、ＩＤＴ３及び反射器４，５
と同様に、フォトリソグラフィにより圧電基板２の表面
上にＩＤＴ３及び反射器４，５と同時に放電電極６，７
の圧電基板２の表面２ａ上に位置する部分を形成し、し
かる後圧電基板２の側面２ｃ，２ｄ及び裏面２ｂ並びに
端面２ｆ上に位置する放電電極６，７及び短絡用導体８
を形成する方法が好適に用いられる。この場合、表面上
の全ての電極が同じ材料を用いて単一の工程により形成
されるので、製造工程の簡略化を果たし得る。なお、第
１の実施例においては、端面２ｆ上に短絡用導体８が形
成されていたが、端面２ｅ上にも短絡用導体を形成して
もよい。In the surface acoustic wave device 1 of this embodiment, the method of forming the discharge electrodes 6, 7 and the short-circuit conductor 8 is not particularly limited. However, the IDT 3 and the reflectors 4 and 5
Similarly, the IDT 3 and the reflectors 4 and 5 are formed on the surface of the piezoelectric substrate 2 by photolithography at the same time as the discharge electrodes 6 and 7.
Are formed on the front surface 2a of the piezoelectric substrate 2, and then the discharge electrodes 6, 7 and the short-circuit conductor 8 located on the side surfaces 2c, 2d and the back surface 2b of the piezoelectric substrate 2 and the end surface 2f.
Is preferably used. In this case, since all the electrodes on the surface are formed by a single process using the same material, the manufacturing process can be simplified. Although the short-circuit conductor 8 is formed on the end face 2f in the first embodiment, a short-circuit conductor may be formed on the end face 2e.
【００３７】図３は、本発明の第１の実施例の弾性表面
波素子の変形例を示す斜視図である。図３に示す変形例
の弾性表面波素子１１では、放電電極６，７が、圧電基
板２の表面２ａ上にのみ形成されている。そして、第
１，第２の放電電極６，７は、圧電基板２の表面上にお
いて、ＩＤＴ３と反射器４，５との間の通路を表面波伝
搬方向と略直交する方向に通過している短絡用導体８，
９により短絡されている。このように、放電電極６，７
及び短絡用導体８，９を、全て圧電基板２の表面２ａの
みに形成することにより、フォトリソグラフィ−エッチ
ング法により、放電電極６，７及び短絡用導体８，９
を、ＩＤＴ３及び反射器４，５と同じ材料を用いて同じ
工程により効率良く形成することができ、製造コストの
低減も図り得る。FIG. 3 is a perspective view showing a modification of the surface acoustic wave device according to the first embodiment of the present invention. In the surface acoustic wave element 11 of the modification shown in FIG. 3, the discharge electrodes 6 and 7 are formed only on the surface 2a of the piezoelectric substrate 2. Then, the first and second discharge electrodes 6 and 7 pass through the path between the IDT 3 and the reflectors 4 and 5 on the surface of the piezoelectric substrate 2 in a direction substantially orthogonal to the surface wave propagation direction. Short-circuit conductor 8,
9 is short-circuited. Thus, the discharge electrodes 6, 7
By forming all of the short-circuit conductors 8 and 9 only on the surface 2a of the piezoelectric substrate 2, the discharge electrodes 6 and 7 and the short-circuit conductors 8 and 9 are formed by photolithography-etching.
Can be efficiently formed by the same process using the same material as the IDT 3 and the reflectors 4 and 5, and the manufacturing cost can be reduced.
【００３８】また、図３に示した弾性表面波素子１１で
は、放電電極６，７と短絡用導体８，９とが、矩形枠状
の形状を有するように連ねられている。従って、短絡用
導体８，９は、放電電極としての機能も果たす。よっ
て、弾性表面波素子１１では、圧電基板２の面内方向の
発生電界は、方向の如何にかかわらず全て解消される。In the surface acoustic wave element 11 shown in FIG. 3, the discharge electrodes 6, 7 and the short-circuit conductors 8, 9 are connected so as to have a rectangular frame shape. Therefore, the short-circuit conductors 8 and 9 also function as discharge electrodes. Therefore, in the surface acoustic wave element 11, the generated electric field in the in-plane direction of the piezoelectric substrate 2 is completely canceled regardless of the direction.
【００３９】さらに、弾性表面波素子１１では、放電電
極６，７が、短絡用導体８，９で短絡されているが、短
絡用導体８，９を反射器４，５を用いて構成してもよ
い。すなわち、放電電極６，７を反射器４，５と電気的
に接続し、それによって放電電極６，７間を短絡しても
よい。Further, in the surface acoustic wave element 11, the discharge electrodes 6, 7 are short-circuited by the short-circuit conductors 8, 9, but the short-circuit conductors 8, 9 are constituted by using the reflectors 4, 5. Is also good. That is, the discharge electrodes 6 and 7 may be electrically connected to the reflectors 4 and 5, thereby short-circuiting the discharge electrodes 6 and 7.
【００４０】さらに、弾性表面波素子の製造に際して
は、一般にマザーの圧電基板上に複数の弾性表面波素子
の電極をフォトリソグラフィ等によりパターニングし、
しかる後個々の弾性表面波素子毎に圧電基板を切断する
方法が用いられている。また、このようにして得られた
弾性表面波素子が、パッケージに実装される。この製造
工程において、上記放電電極６，７及び短絡用導体８，
９を同時にパターニングにより形成しておけば、製造工
程における焦電効果に起因する問題を解決することがで
きる。Further, when manufacturing a surface acoustic wave device, generally, electrodes of a plurality of surface acoustic wave devices are patterned on a mother piezoelectric substrate by photolithography or the like.
Thereafter, a method of cutting the piezoelectric substrate for each surface acoustic wave element has been used. The surface acoustic wave device thus obtained is mounted on a package. In this manufacturing process, the discharge electrodes 6, 7 and the short-circuit conductor 8,
If 9 is formed by patterning at the same time, the problem caused by the pyroelectric effect in the manufacturing process can be solved.
【００４１】なお、上記変形例のように、放電電極また
は短絡用導体が、ＩＤＴと反射器との間に形成されてい
る場合は、表面波伝搬通路に影響を与えることがある
が、ＩＤＴや反射器の電極指と放電用電極との間隔をλ
／４の倍数にすることによって、放電用電極は反射器の
一部として働くため、表面波の伝搬に与える影響はほと
んどなくなる。When the discharge electrode or the short-circuiting conductor is formed between the IDT and the reflector as in the above-described modification, the surface wave propagation path may be affected. The distance between the electrode finger of the reflector and the discharge electrode is λ
By setting it to a multiple of / 4, the discharge electrode acts as a part of the reflector, so that there is almost no influence on the propagation of the surface wave.
【００４２】図４は、本発明の第２の実施例に係る弾性
表面波素子を示す斜視図である。第２の実施例の弾性表
面波素子２１は、ＢＧＳ波などのＳＨタイプの表面波を
利用した端面反射型の表面波共振子である。弾性表面波
素子２１では、矢印Ｐ方向に分極軸が揃うように構成さ
れた圧電基板２２が用いられる。この圧電基板２２とし
ては、前述した適宜の圧電単結晶あるいは圧電セラミッ
クスからなるもの、さらに絶縁性基板上に前述した圧電
薄膜を形成した構造など適宜の構造の圧電基板を用いる
ことができる。FIG. 4 is a perspective view showing a surface acoustic wave device according to a second embodiment of the present invention. The surface acoustic wave element 21 according to the second embodiment is an edge-reflection surface acoustic wave resonator utilizing an SH type surface wave such as a BGS wave. In the surface acoustic wave element 21, a piezoelectric substrate 22 configured so that the polarization axes are aligned in the direction of arrow P is used. As the piezoelectric substrate 22, a substrate made of an appropriate piezoelectric single crystal or piezoelectric ceramic as described above, or a piezoelectric substrate having an appropriate structure such as a structure in which the above-described piezoelectric thin film is formed on an insulating substrate can be used.
【００４３】圧電基板２２の表面２２ａには、ＩＤＴ２
３が形成されている。ＩＤＴ２３は、一対のくし歯電極
２３ａ，２３ｂを有する。ＩＤＴ２３のくし歯電極２３
ａ，２３ｂの電極指は、互いに間挿し合うように配置さ
れており、圧電基板２２の側面２２ｃ，２２ｄを結ぶ方
向に延ばされている。The surface 22a of the piezoelectric substrate 22 has an IDT2
3 are formed. The IDT 23 has a pair of comb electrodes 23a and 23b. IDT 23 comb electrode 23
The electrode fingers a and 23b are arranged so as to be inserted into each other, and extend in a direction connecting the side surfaces 22c and 22d of the piezoelectric substrate 22.
【００４４】表面波伝搬方向最外側の電極指は、圧電基
板２２の端面２２ｅ，２２ｆに沿うように配置されてい
る。本実施例の弾性表面波素子２１は、くし歯電極２３
ａ，２３ｂ間に交流電圧を印加することにより、端面２
２ｅ，２２ｆを反射端面とする端面反射型のＳＨタイプ
の表面波を利用した表面波共振子として動作する。The outermost electrode fingers in the surface wave propagation direction are arranged along the end faces 22 e and 22 f of the piezoelectric substrate 22. The surface acoustic wave device 21 of the present embodiment includes a comb-shaped electrode 23
a, 23b, an end face 2
It operates as a surface acoustic wave resonator using an end-face reflection type SH type surface wave having reflection end faces 2e and 22f.
【００４５】表面波伝搬方向と直交する方向、すなわち
側面２２ｃ，２２ｄを結ぶ方向においてＩＤＴ２３の両
側には、第１，第２の放電電極２６，２７が形成されて
いる。放電電極２６，２７は、圧電基板２２の表面２２
ａ上にのみ形成されている。もっとも、放電電極２６，
２７は、第１の実施例と同様に、圧電基板２２の側面２
２ｃ，２２ｄに至るように形成されてもよく、さらに裏
面２２ｂに至るように形成されてもよい。First and second discharge electrodes 26 and 27 are formed on both sides of the IDT 23 in a direction orthogonal to the surface wave propagation direction, that is, in a direction connecting the side surfaces 22c and 22d. The discharge electrodes 26 and 27 are disposed on the surface 22 of the piezoelectric substrate 22.
It is formed only on a. However, the discharge electrodes 26,
27 is the side surface 2 of the piezoelectric substrate 22 as in the first embodiment.
It may be formed so as to reach 2c and 22d, and further may be formed so as to reach back 22b.
【００４６】本実施例では、第１，第２の放電電極２
６，２７は短絡用導体としてのボンディングワイヤ２８
により短絡されている。このように、本発明において、
第１，第の２放電電極は、圧電基板の外表面に形成され
た短絡用導体により短絡される必要は必ずしもなく、ボ
ンディングワイヤなどの導電性結合材を用いて第１，第
２の放電電極を短絡させてもよい。In this embodiment, the first and second discharge electrodes 2
6, 27 are bonding wires 28 as short-circuit conductors
Is short-circuited. Thus, in the present invention,
The first and second discharge electrodes do not necessarily need to be short-circuited by the short-circuiting conductor formed on the outer surface of the piezoelectric substrate, and the first and second discharge electrodes are formed using a conductive bonding material such as a bonding wire. May be short-circuited.
【００４７】第２の実施例の弾性表面波素子２１では、
温度変化が与えられると、圧電基板２２が表面２２ａと
平行な方向に分極処理されているので、焦電効果による
電荷は圧電基板２２の側面２２ｃ，２２ｄに集中する。
しかしながら、側面２２ｃ，２２ｄを結ぶ方向において
ＩＤＴ２３の外側に第１，第２の放電電極２６，２７が
形成されているので、側面に生じた電荷は、放電電極２
６，２７に移動し、放電電極２６，２７間が短絡されて
いるので直ちに電位差が解消される。In the surface acoustic wave device 21 of the second embodiment,
When a temperature change is applied, the piezoelectric substrate 22 is polarized in a direction parallel to the surface 22a, so that charges due to the pyroelectric effect concentrate on the side surfaces 22c and 22d of the piezoelectric substrate 22.
However, since the first and second discharge electrodes 26 and 27 are formed outside the IDT 23 in the direction connecting the side surfaces 22c and 22d, the charge generated on the side surfaces is
6 and 27, and the potential difference is immediately eliminated because the discharge electrodes 26 and 27 are short-circuited.
【００４８】従って、第１の実施例と同様に、温度変化
が与えられた際のＩＤＴ２３の電極指の破壊等を防止す
ることができると共に、表面波特性への影響も確実に抑
制することができる。Therefore, similarly to the first embodiment, it is possible to prevent the electrode fingers of the IDT 23 from being broken when a temperature change is given, and to reliably suppress the influence on the surface wave characteristics. Can be.
【００４９】特に、第２の実施例の弾性表面波素子２１
は、ＳＨタイプの表面波を利用しているものであるた
め、上記のように圧電基板２２の面内方向の分極成分が
主であり、従って、上記放電電極２６，２７により、側
面２２ｃ，２２ｄに生じた電荷が確実に相殺されて、表
面波特性の劣化を確実に防止することができると共に、
圧電基板２２の脱分極も確実に防止することができる。In particular, the surface acoustic wave device 21 of the second embodiment
Is based on the SH type surface wave, so that the polarization component in the in-plane direction of the piezoelectric substrate 22 is mainly used as described above. Therefore, the side surfaces 22 c and 22 d are formed by the discharge electrodes 26 and 27. The generated charges are surely canceled, and the deterioration of the surface wave characteristics can be surely prevented.
Depolarization of the piezoelectric substrate 22 can also be reliably prevented.
【００５０】本願発明者の実験によれば、−５５℃〜１
５０℃の熱衝撃を３００サイクル与えた熱衝撃試験にお
いて、放電電極が設けられていないことを除いては、第
２の実施例と同様に構成されたＳＨタイプの弾性表面波
素子では、ＢＧＳ波の電気機械結合係数ｋが５５％から
４２％へと１３％も劣化したのに対し、本実施例では、
０．３％しか変化しなかった。According to the experiment performed by the inventor of the present invention, the temperature was from -55 ° C.
In a thermal shock test in which 300 thermal shocks of 50 ° C. were given, the SH type surface acoustic wave device constructed in the same manner as in the second embodiment except that no discharge electrode was provided had a BGS wave. The electromechanical coupling coefficient k of the sample deteriorated by 13% from 55% to 42%, whereas in the present embodiment,
Only 0.3% changed.
【００５１】なお、第２の実施例の弾性表面波素子２１
においても、圧電基板２２は、圧電単結晶を用いた場
合、必ずしも表面２２ａと平行な方向に分極軸が配置さ
れず、表面２２ａに対して傾斜した方向に分極軸が位置
するように圧電基板２２が構成されていることもある。
この場合においても、第１の実施例の場合と同様に、放
電電極２６，２７により、圧電基板２２の面内方向の分
極成分による問題が上記と同様に解消され、さらに圧電
基板２２の厚み方向における分極成分による圧電基板２
２の表面２２ａ及び裏面２２ｂ上に発生した電荷による
問題も第１の実施例と同様に解決される。The surface acoustic wave device 21 of the second embodiment
Also, in the case of using a piezoelectric single crystal, the piezoelectric substrate 22 does not necessarily have a polarization axis arranged in a direction parallel to the surface 22a, and the polarization axis is positioned in a direction inclined with respect to the surface 22a. May be configured.
Also in this case, as in the first embodiment, the problem caused by the polarization component in the in-plane direction of the piezoelectric substrate 22 is solved by the discharge electrodes 26 and 27 in the same manner as described above. Substrate 2 due to polarization components in
The problem caused by the charges generated on the front surface 22a and the back surface 22b of the second 2 is also solved in the same manner as in the first embodiment.
【００５２】図５は、本発明の第３の実施例に係る弾性
表面波素子を示す斜視図である。第３の実施例の弾性表
面波素子３１では、圧電基板３２の表面３２ａ上に、２
個のＩＤＴ３３Ａ，３３Ｂが形成されている。各ＩＤＴ
３３Ａ，３３Ｂは、それぞれ、一対のくし歯電極３３
ａ，３３ｂを有する。ＩＤＴ３３Ａ，３３Ｂは、表面波
伝搬方向において所定距離を隔てて配置されており、そ
れによってトランスバーサル型の弾性表面波フィルタが
構成されている。ＩＤＴ３３Ａ，３３Ｂの電極指は側面
３２ｃ，３２ｄを結ぶ方向に延ばされている。そして、
本実施例においても、側面３２ｃ，３２ｄを結ぶ方向に
おいてＩＤＴ３３Ａ，３３Ｂの外側に、第１，第２の放
電電極３６，３７が形成されている。そして、放電電極
３６，３７は、圧電基板３２の表面３２ａ上に形成され
た短絡用導体３８，３９により短絡されている。短絡用
導体３８，３９は、ＩＤＴ３３Ａ，３３Ｂの表面波伝搬
方向外側において、表面波伝搬方向と直交する方法に、
すなわち側面３２ｃ，３２ｄを結ぶ方向に延ばされてい
る。FIG. 5 is a perspective view showing a surface acoustic wave device according to a third embodiment of the present invention. In the surface acoustic wave device 31 according to the third embodiment, the surface
IDTs 33A and 33B are formed. Each IDT
33A and 33B are a pair of comb electrodes 33, respectively.
a and 33b. The IDTs 33A and 33B are arranged at a predetermined distance from each other in the surface acoustic wave propagation direction, thereby forming a transversal type surface acoustic wave filter. The electrode fingers of the IDTs 33A and 33B extend in a direction connecting the side surfaces 32c and 32d. And
Also in this embodiment, the first and second discharge electrodes 36 and 37 are formed outside the IDTs 33A and 33B in the direction connecting the side surfaces 32c and 32d. The discharge electrodes 36 and 37 are short-circuited by short-circuit conductors 38 and 39 formed on the surface 32a of the piezoelectric substrate 32. The short-circuit conductors 38 and 39 are arranged outside the IDTs 33A and 33B in the direction of propagation of the surface waves, in a manner orthogonal to the direction of propagation of the surface waves.
That is, it extends in a direction connecting the side surfaces 32c and 32d.
【００５３】第３の実施例の弾性表面波素子３１は、レ
イリー波を利用したトランスバーサル型の弾性表面波フ
ィルタであり、圧電基板３２は厚み方向に分極処理され
ている。あるいは、圧電基板３２は、分極軸が厚み方向
に位置するように構成されている。従って、第１の実施
例の弾性表面波素子１と同様に、温度変化が与えられた
場合、圧電基板３２の表面３２ａ，３２ｂに焦電効果に
より電荷が発生する。しかしながら、第１，第２の放電
電極３６，３７が互いに短絡用導体３８，３９により短
絡されているので、ＩＤＴ３３Ａ，３３Ｂにおけるくし
歯電極３３ａ，３３ｂ間の電位差が解消され、電極指の
破壊等を抑制することができる。The surface acoustic wave element 31 of the third embodiment is a transversal type surface acoustic wave filter using Rayleigh waves, and the piezoelectric substrate 32 is polarized in the thickness direction. Alternatively, the piezoelectric substrate 32 is configured such that the polarization axis is located in the thickness direction. Therefore, similarly to the surface acoustic wave device 1 of the first embodiment, when a temperature change is given, electric charges are generated on the surfaces 32a and 32b of the piezoelectric substrate 32 by the pyroelectric effect. However, since the first and second discharge electrodes 36 and 37 are short-circuited to each other by the short-circuiting conductors 38 and 39, the potential difference between the comb electrodes 33a and 33b in the IDTs 33A and 33B is eliminated, and the electrode fingers are broken. Can be suppressed.
【００５４】なお、第２の及び第３の実施例の弾性表面
波素子２１，３１においても、第１，第２の放電電極２
６，２７、３６，３７及び短絡用導体３８，３９が圧電
基板２２，３２の表面２２ａ，３２ａ上に形成されてい
るので、これらの各電極を、フォトリソグラフィ−エッ
チング法により、ＩＤＴ２３，３３Ａ，３３Ｂと同一材
料を用いて同一工程により形成することができる。従っ
て、その場合には、製造工程の簡略化及びコストの低減
を果たし得る。In the surface acoustic wave devices 21 and 31 of the second and third embodiments, the first and second discharge electrodes 2 are also provided.
6, 27, 36, and 37 and the short-circuit conductors 38 and 39 are formed on the surfaces 22a and 32a of the piezoelectric substrates 22 and 32. It can be formed by the same process using the same material as 33B. Therefore, in that case, the manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced.
【００５５】上述した第１〜第３の実施例及び第１の実
施例の変形例の各弾性表面波素子から明らかなように、
本発明に係る弾性表面波素子においては、圧電基板の表
面上に形成されるＩＤＴの数については特に限定され
ず、例えばラダー型フィルタを構成する場合のように、
より多数のＩＤＴが圧電基板の表面に形成されていても
よい。As is clear from the surface acoustic wave devices of the first to third embodiments and the modification of the first embodiment,
In the surface acoustic wave device according to the present invention, the number of IDTs formed on the surface of the piezoelectric substrate is not particularly limited. For example, as in the case of forming a ladder type filter,
More IDTs may be formed on the surface of the piezoelectric substrate.
【００５６】また、複数のＩＤＴの両側に第１，第２の
放電電極を形成する場合、例えば第３の実施例の弾性表
面波素子３１のように、全てのＩＤＴ３３Ａ，３３Ｂが
設けられている領域の外側に各１個の放電電極３６，３
７を形成してもよく、あるいは各ＩＤＴの両側に、それ
ぞれ第１，第２の放電電極を形成してもよい。When the first and second discharge electrodes are formed on both sides of a plurality of IDTs, all the IDTs 33A and 33B are provided, for example, like the surface acoustic wave element 31 of the third embodiment. One discharge electrode 36, 3 each outside the region
7 may be formed, or first and second discharge electrodes may be formed on both sides of each IDT.
【００５７】さらに、上述した各実施例では、第１，第
２の放電電極が短絡用導体やボンディングワイヤにより
相互に短絡されていたが、本発明においては、第１，第
２の放電電極は必ずしも短絡されておらずともよい。す
なわち、第１，第２の放電電極を、それぞれ、パッケー
ジに収納するに際し、あるいは基板上に取り付けるに際
し、第１，第２の放電電極をアース電位に接続すれば、
第１，第２の放電電極間を予め短絡用導体やボンディン
グワイヤにより短絡する必要はない。Further, in each of the above-described embodiments, the first and second discharge electrodes are short-circuited to each other by the short-circuiting conductor and the bonding wire. However, in the present invention, the first and second discharge electrodes are It does not necessarily have to be short-circuited. That is, when the first and second discharge electrodes are connected to the ground potential when the first and second discharge electrodes are respectively housed in a package or when they are mounted on a substrate,
It is not necessary to short-circuit the first and second discharge electrodes in advance by using a short-circuit conductor or a bonding wire.
【００５８】また、弾性表面波素子の製造過程における
加熱処理工程等による焦電効果の問題を解消するには、
上記のように短絡用導体やボンディングワイヤにより第
１，第２の放電電極を短絡しておくことは好ましい。も
っとも、第１，第２の放電電極が短絡されていない場合
には、上記と同様に、第１，第２の放電電極をアース電
位に接続した状態で加熱処理等の工程を行えばよい。In order to solve the problem of the pyroelectric effect due to the heat treatment step in the manufacturing process of the surface acoustic wave element,
It is preferable that the first and second discharge electrodes are short-circuited by the short-circuiting conductor and the bonding wire as described above. However, when the first and second discharge electrodes are not short-circuited, a process such as heat treatment may be performed in a state where the first and second discharge electrodes are connected to the ground potential, as described above.
【００５９】[0059]
【発明の効果】以上のように、本発明に係る弾性表面波
素子では、ＩＤＴとは電気的に独立に第１，第２の放電
電極が形成されている。この第１，第２の放電電極は、
圧電基板の一対の側面を結ぶ方向においてＩＤＴの外側
に配置されている。従って、放電電極をアース電位に接
続したり、あるいは放電電極間を短絡することにより、
温度変化が与えられた場合の焦電効果により生じた電荷
をアース電位に落としたり、放電電極間で相殺すること
ができ、それによって電極指の破壊を防止することがで
きると共に、圧電基板の脱分極を抑制することができ
る。As described above, in the surface acoustic wave device according to the present invention, the first and second discharge electrodes are formed independently of the IDT. The first and second discharge electrodes are:
The piezoelectric substrate is arranged outside the IDT in a direction connecting the pair of side surfaces of the piezoelectric substrate. Therefore, by connecting the discharge electrodes to the ground potential or by short-circuiting between the discharge electrodes,
The charge generated by the pyroelectric effect when a temperature change is given can be dropped to the ground potential or offset between the discharge electrodes, thereby preventing destruction of the electrode fingers and removing the piezoelectric substrate. Polarization can be suppressed.
【００６０】従って、使用時の温度変化に起因する焦電
効果による電極指の破壊といった故障を防止することが
できると共に、表面波の特性の劣化も抑制することがで
きる。また、製造時においても、上記放電電極をアース
電位に接続することにより、同様に、ＩＤＴの破損や表
面波特性の劣化を抑制することができる。Accordingly, it is possible to prevent a failure such as destruction of an electrode finger due to a pyroelectric effect due to a temperature change during use, and also suppress deterioration of surface wave characteristics. Also, at the time of manufacturing, the damage of the IDT and the deterioration of the surface wave characteristics can be similarly suppressed by connecting the discharge electrode to the ground potential.
【００６１】しかも、上記第１，第２の放電電極を圧電
基板に形成するだけでよいため、比較的簡単な構造で温
度変化に起因する種々の問題を解決することができるの
で、信頼性に優れた弾性表面波素子を簡単な製造工程で
得ることができ、弾性表面波素子のコストの低減も果た
し得る。Moreover, since it is only necessary to form the first and second discharge electrodes on the piezoelectric substrate, various problems caused by temperature changes can be solved with a relatively simple structure. An excellent surface acoustic wave element can be obtained by a simple manufacturing process, and the cost of the surface acoustic wave element can be reduced.
【００６２】第１，第２の放電電極が互いに短絡されて
いる場合には、焦電効果により生じた電荷が第１，第２
の放電電極間で中和され、それによって焦電効果に起因
する前述した種々の問題を解消することができる。ま
た、放電電極とアース電位との接続を行うことなく、焦
電効果に起因する種々の問題を解消することができる。When the first and second discharge electrodes are short-circuited with each other, the charge generated by the pyroelectric effect is reduced to the first and second discharge electrodes.
Neutralization between the discharge electrodes, thereby eliminating the above-mentioned various problems caused by the pyroelectric effect. Further, various problems caused by the pyroelectric effect can be solved without connecting the discharge electrode to the ground potential.
【００６３】第１，第２の放電電極の圧電基板の表面に
形成されている部分の面積の合計をＡ、第１，第２の放
電電極の圧電基板の表面、一対の側面及び裏面に形成さ
れている部分の合計の面積をＢ、ＩＤＴの面積をＣとし
たときに、Ａ／Ｂ≦Ｃ／Ａとした場合には、分極軸が斜
め方向を向くようにカットされた圧電単結晶基板を用い
た場合であっても、放電電極の圧電基板の主面部分の面
積が小さくされ、ＩＤＴに生じた過剰な電荷が分散され
る。従って、ＩＤＴのくし歯電極間の電位差が低下さ
れ、ＩＤＴのくし歯電極間における放電を抑制でき、電
極指の破壊や、表面波特性の劣化を効果的に抑制するこ
とができる。The total area of the portions of the first and second discharge electrodes formed on the surface of the piezoelectric substrate is represented by A, and the surface of the piezoelectric substrate of the first and second discharge electrodes is formed on the pair of side surfaces and the back surface. In the case where A / B ≦ C / A, where A / B ≦ C / A, where B is the total area of the portion of the piezoelectric element, and C is the area of the IDT, the piezoelectric single crystal substrate is cut so that the polarization axis is directed obliquely. Even in the case of using the electrode, the area of the main surface portion of the piezoelectric substrate of the discharge electrode is reduced, and excessive charges generated in the IDT are dispersed. Therefore, the potential difference between the comb electrodes of the IDT is reduced, the discharge between the comb electrodes of the IDT can be suppressed, and the destruction of the electrode fingers and the deterioration of the surface wave characteristics can be effectively suppressed.
【００６４】第１，第２の放電電極が圧電基板の表面に
のみ形成されている場合には、放電電極を例えばフォト
リソグラフィ−エッチング法などの同じ工程により同時
に形成でき、製造コストの低減を果たし得る。When the first and second discharge electrodes are formed only on the surface of the piezoelectric substrate, the discharge electrodes can be formed simultaneously by the same process such as a photolithography-etching method, thereby reducing the manufacturing cost. obtain.
【００６５】第１，第２の放電電極が、圧電基板の表
面、側面及び裏面のうち、少なくとも表面及び側面に形
成されている場合には、圧電基板の表面と略平行な方向
の分極成分より生じた電荷が、側面に位置している放電
電極を利用して直接空気中に放電させることができる。When the first and second discharge electrodes are formed on at least the front surface, the side surface, and the back surface of the piezoelectric substrate, the polarization components in a direction substantially parallel to the front surface of the piezoelectric substrate are used. The generated charges can be directly discharged into the air using the discharge electrodes located on the side surfaces.
【００６６】圧電基板が表面と略平行あるいは表面と斜
め方向に交差する方向であって、かつ第１，第２の側面
を結ぶ方向に分極処理されており、ＳＨタイプの表面波
が用いられる弾性表面波素子では、温度変化が与えられ
た場合に圧電基板の一対の側面に主として電荷が発生す
るが、第１，第２の放電電極がＩＤＴよりも側面側に配
置されているので、側面の表面に近い領域の電荷が放電
電極により容易に放電される。また、この電荷による電
界が放電電極により圧電基板表面近傍においてはキャン
セルされる。従って、圧電基板主面近傍の特性が変化せ
ず、他方、ＳＨタイプの表面波を利用した弾性表面波素
子では、圧電基板表面近傍を主としてＳＨタイプの表面
波が伝搬するため、弾性表面波素子の特性の劣化も生じ
難い。The piezoelectric substrate is polarized in a direction substantially parallel to the surface or in a direction intersecting the surface obliquely and in a direction connecting the first and second side surfaces, and an elastic wave using an SH type surface wave is used. In the surface acoustic wave element, when a temperature change is given, electric charges are mainly generated on a pair of side surfaces of the piezoelectric substrate. However, since the first and second discharge electrodes are arranged on the side surface side of the IDT, the surface waves of the side surface are reduced. Electric charges in a region near the surface are easily discharged by the discharge electrode. Further, the electric field due to the electric charge is canceled by the discharge electrode in the vicinity of the surface of the piezoelectric substrate. Therefore, the characteristics near the main surface of the piezoelectric substrate do not change. On the other hand, in the surface acoustic wave device using the SH type surface wave, the SH type surface wave mainly propagates near the surface of the piezoelectric substrate. The characteristics are not easily deteriorated.
【００６７】第１，第２の放電電極を短絡させるため
に、圧電体の外表面に形成された短絡用導体をさらに備
える場合には、弾性表面波素子内に短絡用導体が備えら
れているので、部品点数を増加させることなく、第１，
第２の放電電極を短絡させることができる。When a short-circuit conductor formed on the outer surface of the piezoelectric body is further provided to short-circuit the first and second discharge electrodes, the short-circuit conductor is provided in the surface acoustic wave element. Therefore, without increasing the number of parts,
The second discharge electrode can be short-circuited.
【図１】本発明の第１の実施例の弾性表面波素子の表面
側から見た斜視図。FIG. 1 is a perspective view of a surface acoustic wave device according to a first embodiment of the present invention as viewed from the front side.
【図２】本発明の第１の実施例の弾性表面波素子の裏面
側から見た斜視図。FIG. 2 is a perspective view of the surface acoustic wave element according to the first embodiment of the present invention as viewed from the back surface side.
【図３】第１の実施例の表面波素子の変形例に係る弾性
表面波素子を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing a surface acoustic wave element according to a modification of the surface acoustic wave element of the first embodiment.
【図４】本発明の第２の実施例に係る弾性表面波素子を
示す斜視図。FIG. 4 is a perspective view showing a surface acoustic wave device according to a second embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第３の実施例に係る弾性表面波素子を
示す斜視図。FIG. 5 is a perspective view showing a surface acoustic wave device according to a third embodiment of the present invention.
１…弾性表面波素子 ２…圧電基板 ２ａ…表面 ２ｂ…裏面 ２ｃ，２ｄ…側面 ２ｅ，２ｆ…端面 ３…ＩＤＴ ３ａ，３ｂ…くし歯電極 ４，５…反射器 ６，７…第１，第２の放電電極 ８…短絡用導体 ９…短絡用導体 １１…弾性表面波素子 ２１…弾性表面波素子 ２２…圧電基板 ２２ａ…表面 ２２ｂ…裏面 ２２ｃ，２２ｄ…側面 ２２ｅ，２２ｆ…端面 ２３…ＩＤＴ ２３ａ，２３ｂ…くし歯電極 ２６，２７…第１，第２の放電電極 ２８…ボンディングワイヤ ３１…弾性表面波素子 ３２…圧電基板 ３２ａ…表面 ３２ｂ…裏面 ３２ｃ，３２ｄ…側面 ３３Ａ，３３Ｂ…ＩＤＴ ３３ａ，３３ｂ…くし歯電極 ３６，３７…第１，第２の放電電極 ３８，３９…短絡用導体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Surface acoustic wave element 2 ... Piezoelectric substrate 2a ... Front surface 2b ... Back surface 2c, 2d ... Side surface 2e, 2f ... End surface 3 ... IDT 3a, 3b ... Comb electrode 4,5 ... Reflector 6, 7 ... 1st, 1st 2 discharge electrodes 8 ... short-circuit conductor 9 ... short-circuit conductor 11 ... surface acoustic wave element 21 ... surface acoustic wave element 22 ... piezoelectric substrate 22a ... front surface 22b ... back surface 22c, 22d ... side surface 22e, 22f ... end surface 23 ... IDT 23a 23b Comb electrodes 26, 27 First and second discharge electrodes 28 Bonding wire 31 Surface acoustic wave element 32 Piezoelectric substrate 32a Front surface 32b Back surface 32c, 32d Side surface 33A, 33B IDT 33a, 33b ... comb-shaped electrodes 36, 37 ... first and second discharge electrodes 38, 39 ... short-circuiting conductors
Claims (7)
を有する圧電基板と、 前記圧電基板の表面に形成されており、一対の側面を結
ぶ方向に電極指が延ばされている少なくとも１つのイン
ターデジタルトランスデューサと、 前記一対の側面を結ぶ方向または前記一対の端面を結ぶ
方向において前記インターデジタルトランスデューサの
外側に配置されており、かつ前記インターデジタルトラ
ンスデューサとは電気的に独立に形成されている第１，
第２の放電電極とを備えることを特徴とする、弾性表面
波素子。1. A piezoelectric substrate having a front surface, a back surface, a pair of side surfaces, and a pair of end surfaces, and at least one electrode formed on the surface of the piezoelectric substrate and having an electrode finger extending in a direction connecting the pair of side surfaces. Two interdigital transducers, are arranged outside the interdigital transducer in a direction connecting the pair of side surfaces or a direction connecting the pair of end surfaces, and are formed electrically independently of the interdigital transducer. First
A surface acoustic wave device comprising: a second discharge electrode.
されている、請求項１に記載の弾性表面波素子。2. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein said first and second discharge electrodes are short-circuited to each other.
ために、前記圧電体の外表面に形成された短絡用導体を
さらに備えることを特徴とする、請求項２に記載の弾性
表面波素子。3. The elastic surface according to claim 2, further comprising a short-circuiting conductor formed on an outer surface of the piezoelectric body for short-circuiting the first and second discharge electrodes. Wave element.
板の表面に形成されている部分の面積の合計をＡ、第
１，第２の放電電極の圧電基板の表面、一対の側面及び
裏面に形成されている部分の全面積をＢ、前記インター
デジタルトランスデューサのうち一方の面積をＣとした
ときに、Ａ／Ｂ≦Ｃ／Ａであることを特徴とする、請求
項１〜３のいずれかに記載の弾性表面波素子。4. The sum of the areas of the portions of the first and second discharge electrodes formed on the surface of the piezoelectric substrate is A, the surface of the piezoelectric substrate of the first and second discharge electrodes, and a pair of side surfaces. A / B ≦ C / A, where B is the total area of the portion formed on the back surface and C is the area of one of the interdigital transducers. The surface acoustic wave device according to any one of the above.
板の表面にのみ形成されている、請求項１〜４のいずれ
かに記載の弾性表面波素子。5. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein said first and second discharge electrodes are formed only on a surface of said piezoelectric substrate.
基板の表面、側面及び裏面のうち、少なくとも表面及び
側面に形成されている、請求項１〜４のいずれかに記載
の弾性表面波素子。6. The elasticity according to claim 1, wherein the first and second discharge electrodes are formed on at least the front surface, the side surface, and the rear surface of the piezoelectric substrate. Surface wave element.
表面と斜め方向に交差する方向であって、かつ前記第
１，第２の側面を結ぶ方向に分極処理されており、ＳＨ
タイプの表面波が用いられる、請求項１〜５のいずれか
に記載の弾性表面波素子。7. The piezoelectric substrate is polarized in a direction substantially parallel to a surface or in a direction crossing the surface obliquely and in a direction connecting the first and second side surfaces.
The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein a surface acoustic wave of a type is used.
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|---|---|---|---|
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- 2000-03-10 JP JP2000066998A patent/JP2001257555A/en active Pending
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