JP2003008392A - 弾性表面波デバイス - Google Patents
弾性表面波デバイスInfo
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- JP2003008392A JP2003008392A JP2001184191A JP2001184191A JP2003008392A JP 2003008392 A JP2003008392 A JP 2003008392A JP 2001184191 A JP2001184191 A JP 2001184191A JP 2001184191 A JP2001184191 A JP 2001184191A JP 2003008392 A JP2003008392 A JP 2003008392A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 SAWデバイスの周波数温度特性のバラツキ
と、頂点温度のバラツキを抑える手段を得る。 【解決手段】 圧電基板上にIDT電極と、グレーティ
ング反射器とを配置した構成した表面波デバイス素子
を、パッケージの内底面に接着剤にて固定する接着材の
硬度を45(JIS−Aによる)以下とする。
と、頂点温度のバラツキを抑える手段を得る。 【解決手段】 圧電基板上にIDT電極と、グレーティ
ング反射器とを配置した構成した表面波デバイス素子
を、パッケージの内底面に接着剤にて固定する接着材の
硬度を45(JIS−Aによる)以下とする。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は弾性表面波デバイス
に関し、特に周波数温度特性を改善した弾性表面波デバ
イスに関する。 【0002】 【従来の技術】近年、弾性表面波デバイス(以下、SA
Wデバイスと称す)は通信分野で広く利用され、高性
能、小型、量産性等の優れた特徴を有することから特に
携帯電話機等に多く用いられている。数年来、携帯電話
機の搬送波の輻輳に伴い、周波数関連デバイスに対する
周波数安定度の向上が強く求められている。図4は携帯
電話機等の中間周波フィルタ(IFフィルタ)に用いら
れる横結合二重モードSAWフィルタ(以下、二重モー
ドSAWフィルタと称す)の構成を示す平面図であっ
て、圧電基板20の主表面上に表面波の伝搬方向に沿っ
てIDT電極21を配置すると共に、伝搬方向に直交し
てほぼ同じ形状のIDT電極22を、21と近接併置す
る。そして、併置したIDT電極21、22の両側にグ
レーティング反射器23a、23b(以下、反射器と称
す)を配設して、横結合二重モードSAWフィルタを構
成する。IDT電極21、22はそれぞれ互いに間挿し
合う複数の電極指を有する一対のくし形電極より形成さ
れ、IDT電極21、22の外寄りのバスバーと、入出
力端子IN、OUTとをそれぞれボンディングワイヤ等
にて接続し、圧電基板20中央寄りのバスバーをそれぞ
れ接地して、二重モードSAWフィルタを構成する。図
4に示した例は中央よりのバスバーを互いに接して配置
し、共通バスバーとした例を示している。 【0003】二重モードSAWフィルタに用いられる圧
電基板としてはタンタル酸リチウム(LiTaO3)、
ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、STカット水晶、
四硼酸リチウム(Li2B4O7)、ランガサイト等が
あるが、LiTaO3、LiNbO3はそれぞれ電気機
械結合係数は大きいが、周波数温度特性は1次係数(-3
5ppm/℃、-50ppm/℃)を有するので、広帯域フィルタ
に適している。一方、STカット水晶、Li2B
4O7)、ランガサイト等は、電気機械結合係数はそれ
程大きくないが、周波数温度特性はそれぞれ2次係数
(-3.4×10-8/℃2、-3.0×10-7/℃2、-7.0×10-8/℃
2)を有するので、比帯域幅が狭いフィルタに向いてい
る。図5は圧電基板にSTカット水晶基板(-3.4×10-8
/℃2)を用いて、周波数を130MHz、電極膜厚を
6800Åに設定し、パッケージにセラミックパッケー
ジを用いた二重モードSAWフィルタの周波数温度特性
の一例である。 【0004】図4に示すような二重モードSAWフィル
タ素子(チップ)をパッケージの内底面に接着固定する
場合、加熱硬化型のシリコン系接着剤を用いて固定する
のが一般的であった。この理由は、シリコン系接着剤は
加熱硬化後もそれ程硬くならないため、温度を常温に戻
したときにチップにかかる歪みが小さく、SAWフィル
タ素子とパッケージとの熱膨張率の差を吸収緩和するの
で、SAWデバイスの周波数温度特性は比較的よいと考
えられていた。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パッケ
ージ内底にSAWフィルタ素子(チップ)を接着固定す
る際に、シリコン系接着剤を用いた素子の周波数温度特
性は、精度よく測定するしてみると周波数安定度がばら
つくことが分かってきた。例えば、2次の温度特性を有
するSTカット水晶圧電基板を用いて、二重モードSA
Wフィルタを構成し、その周波数温度特性を測定する
と、頂点温度(周波数温度特性の周波数が最大となる温
度)と、2次温度曲線の曲率とがばらついて、フィルタ
の歩留まりを悪化させ、コストが低減できないという問
題があった。また、紫外線、可視光線を用いて硬化させ
る非加熱硬化型接着剤もあるが、従来の接着剤は硬化後
の硬度が比較的大きく、LiTaO3、LiNbO3等
の1次の周波数温度特性を有する圧電基板に用いた場合
には、さほど問題にならないが、STカット水晶、Li
2B4O7等の2次の温度特性を有する圧電基板に用い
ると、圧電基板とパッケージとの熱膨張率の差による歪
みが緩和されないため、周波数温度特性の2次曲線と頂
点温度とがばらつくという問題が顕著となる。本発明は
上記問題を解決するためになされたものであって、周波
数温度特性の2次係数と、頂点温度とのバラツキを抑え
たSAWデバイスを提供することを目的とする。 【0006】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る弾性表面波デバイスの請求項1記載の発
明は、圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿ってIDT電
極と、グレーティング反射器とを配置した表面波デバイ
ス素子を、パッケージの内底面に接着剤にて固定した弾
性表面波デバイスにおいて、前記接着材の硬化後の硬度
が45(JIS−A:JIS−K−6253ショアA)
以下であることを特徴とする弾性表面波デバイスであ
る。 【0007】 【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示した実施の
形態に基づいて詳細に説明する。STカット水晶基板に
図4に示すような二重モードSAWフィルタの電極パタ
ーンを形成し、パッケージの内底面に紫外線、可視光線
により硬化する接着剤を用いて接着固定する際に、周波
数温度特性の2次係数、頂点温度がバラツク要因につい
て種々検討した。即ち、接着剤が完全に硬化したとき、
その硬度が変わるように、接着剤の成分を種々設定した
接着剤を購入し、接着剤の硬度と周波数温度特性の関係
を詳細に実験した。なお、STカット水晶基板の切断角
度、電極膜厚等は周波数温度特性に影響を与えるので、
常に一定になるようにした。 【0008】図1は圧電基板にSTカット水晶基板を用
いて形成した二重モードSAWフィルタ素子をパッケー
ジに接着する際の接着剤の硬度(JIS−A)と周波数
温度特性の2次係数との関係を示す図であって、横軸を
硬度、縦軸を2次係数に設定した場合の図である。図1
から硬度が30より小さい場合は、2次係数はほぼ一定
で-3×10-8/℃2程度であり、30より大きくなると硬
度が大きくなるのに応じて2次係数も大きくなることが
分かる。硬度が80になると2次係数は-6×10-8/℃2
程度となる。従って、要求規格によって異なるが、接着
剤の硬度は45以下、望ましくは40以下の場合に周波
数温度特性は良好であることが分かった。 【0009】図2は横軸を接着剤の硬度、縦軸を2次係
数の標準偏差σとした場合の曲線である。硬度が50程
度まではほぼ一定であるが、50を境に硬度と共に大き
くなることが分かる。この図から2次係数の標準偏差、
即ち、バラツキはを抑えるためには、接着剤の硬度は5
0以下が適当である。 【0010】図3は接着剤の硬度と、2次曲線を呈する
周波数温度特性の頂点温度との関係を表す図で、硬度が
大きくなるに伴い、頂点温度も高い温度へシフトしてゆ
くことが分かる。即ち、硬度と頂点温度との関係はほぼ
1次式で近似することができる。周知のように、頂点温
度のみのシフトならSTカット水晶基板の切断角度を適
切に選ぶことにより、常温(25℃)近辺の値に設定す
ることは可能であるが、2次係数が大きくなることに対
する改善手段はない。 【0011】接着剤の硬度による周波数温度特性のバラ
ツキの理由は次のように考えられる。即ち、接着剤の硬
化後の硬度が大きいと温度変化の際に、パッケージの熱
膨張が接着剤を介してSAWデバイス(チップ)に歪み
を起こすことになり、その歪みのためにSAWデバイス
の温度特性を劣化させるものと思われる。硬度が小さ
い、即ち、柔らかいとパッケージの熱膨張が接着剤内で
ある程度吸収されて、圧電基板に起こす歪みが小さくな
るものと考えられる。硬度の小さいものの一例として、
エポキシ系樹脂(商品名スリーボンド3027C)があ
る。 【0012】 【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成した
ので、請求項1に記載の発明は、例えば圧電基板に2次
の周波数温度特性を有するものを用いると、2次係数の
バラツキが小さく、且つ、頂点温度のバラツキが少ない
とという優れた効果を表す。
に関し、特に周波数温度特性を改善した弾性表面波デバ
イスに関する。 【0002】 【従来の技術】近年、弾性表面波デバイス(以下、SA
Wデバイスと称す)は通信分野で広く利用され、高性
能、小型、量産性等の優れた特徴を有することから特に
携帯電話機等に多く用いられている。数年来、携帯電話
機の搬送波の輻輳に伴い、周波数関連デバイスに対する
周波数安定度の向上が強く求められている。図4は携帯
電話機等の中間周波フィルタ(IFフィルタ)に用いら
れる横結合二重モードSAWフィルタ(以下、二重モー
ドSAWフィルタと称す)の構成を示す平面図であっ
て、圧電基板20の主表面上に表面波の伝搬方向に沿っ
てIDT電極21を配置すると共に、伝搬方向に直交し
てほぼ同じ形状のIDT電極22を、21と近接併置す
る。そして、併置したIDT電極21、22の両側にグ
レーティング反射器23a、23b(以下、反射器と称
す)を配設して、横結合二重モードSAWフィルタを構
成する。IDT電極21、22はそれぞれ互いに間挿し
合う複数の電極指を有する一対のくし形電極より形成さ
れ、IDT電極21、22の外寄りのバスバーと、入出
力端子IN、OUTとをそれぞれボンディングワイヤ等
にて接続し、圧電基板20中央寄りのバスバーをそれぞ
れ接地して、二重モードSAWフィルタを構成する。図
4に示した例は中央よりのバスバーを互いに接して配置
し、共通バスバーとした例を示している。 【0003】二重モードSAWフィルタに用いられる圧
電基板としてはタンタル酸リチウム(LiTaO3)、
ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、STカット水晶、
四硼酸リチウム(Li2B4O7)、ランガサイト等が
あるが、LiTaO3、LiNbO3はそれぞれ電気機
械結合係数は大きいが、周波数温度特性は1次係数(-3
5ppm/℃、-50ppm/℃)を有するので、広帯域フィルタ
に適している。一方、STカット水晶、Li2B
4O7)、ランガサイト等は、電気機械結合係数はそれ
程大きくないが、周波数温度特性はそれぞれ2次係数
(-3.4×10-8/℃2、-3.0×10-7/℃2、-7.0×10-8/℃
2)を有するので、比帯域幅が狭いフィルタに向いてい
る。図5は圧電基板にSTカット水晶基板(-3.4×10-8
/℃2)を用いて、周波数を130MHz、電極膜厚を
6800Åに設定し、パッケージにセラミックパッケー
ジを用いた二重モードSAWフィルタの周波数温度特性
の一例である。 【0004】図4に示すような二重モードSAWフィル
タ素子(チップ)をパッケージの内底面に接着固定する
場合、加熱硬化型のシリコン系接着剤を用いて固定する
のが一般的であった。この理由は、シリコン系接着剤は
加熱硬化後もそれ程硬くならないため、温度を常温に戻
したときにチップにかかる歪みが小さく、SAWフィル
タ素子とパッケージとの熱膨張率の差を吸収緩和するの
で、SAWデバイスの周波数温度特性は比較的よいと考
えられていた。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パッケ
ージ内底にSAWフィルタ素子(チップ)を接着固定す
る際に、シリコン系接着剤を用いた素子の周波数温度特
性は、精度よく測定するしてみると周波数安定度がばら
つくことが分かってきた。例えば、2次の温度特性を有
するSTカット水晶圧電基板を用いて、二重モードSA
Wフィルタを構成し、その周波数温度特性を測定する
と、頂点温度(周波数温度特性の周波数が最大となる温
度)と、2次温度曲線の曲率とがばらついて、フィルタ
の歩留まりを悪化させ、コストが低減できないという問
題があった。また、紫外線、可視光線を用いて硬化させ
る非加熱硬化型接着剤もあるが、従来の接着剤は硬化後
の硬度が比較的大きく、LiTaO3、LiNbO3等
の1次の周波数温度特性を有する圧電基板に用いた場合
には、さほど問題にならないが、STカット水晶、Li
2B4O7等の2次の温度特性を有する圧電基板に用い
ると、圧電基板とパッケージとの熱膨張率の差による歪
みが緩和されないため、周波数温度特性の2次曲線と頂
点温度とがばらつくという問題が顕著となる。本発明は
上記問題を解決するためになされたものであって、周波
数温度特性の2次係数と、頂点温度とのバラツキを抑え
たSAWデバイスを提供することを目的とする。 【0006】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る弾性表面波デバイスの請求項1記載の発
明は、圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿ってIDT電
極と、グレーティング反射器とを配置した表面波デバイ
ス素子を、パッケージの内底面に接着剤にて固定した弾
性表面波デバイスにおいて、前記接着材の硬化後の硬度
が45(JIS−A:JIS−K−6253ショアA)
以下であることを特徴とする弾性表面波デバイスであ
る。 【0007】 【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示した実施の
形態に基づいて詳細に説明する。STカット水晶基板に
図4に示すような二重モードSAWフィルタの電極パタ
ーンを形成し、パッケージの内底面に紫外線、可視光線
により硬化する接着剤を用いて接着固定する際に、周波
数温度特性の2次係数、頂点温度がバラツク要因につい
て種々検討した。即ち、接着剤が完全に硬化したとき、
その硬度が変わるように、接着剤の成分を種々設定した
接着剤を購入し、接着剤の硬度と周波数温度特性の関係
を詳細に実験した。なお、STカット水晶基板の切断角
度、電極膜厚等は周波数温度特性に影響を与えるので、
常に一定になるようにした。 【0008】図1は圧電基板にSTカット水晶基板を用
いて形成した二重モードSAWフィルタ素子をパッケー
ジに接着する際の接着剤の硬度(JIS−A)と周波数
温度特性の2次係数との関係を示す図であって、横軸を
硬度、縦軸を2次係数に設定した場合の図である。図1
から硬度が30より小さい場合は、2次係数はほぼ一定
で-3×10-8/℃2程度であり、30より大きくなると硬
度が大きくなるのに応じて2次係数も大きくなることが
分かる。硬度が80になると2次係数は-6×10-8/℃2
程度となる。従って、要求規格によって異なるが、接着
剤の硬度は45以下、望ましくは40以下の場合に周波
数温度特性は良好であることが分かった。 【0009】図2は横軸を接着剤の硬度、縦軸を2次係
数の標準偏差σとした場合の曲線である。硬度が50程
度まではほぼ一定であるが、50を境に硬度と共に大き
くなることが分かる。この図から2次係数の標準偏差、
即ち、バラツキはを抑えるためには、接着剤の硬度は5
0以下が適当である。 【0010】図3は接着剤の硬度と、2次曲線を呈する
周波数温度特性の頂点温度との関係を表す図で、硬度が
大きくなるに伴い、頂点温度も高い温度へシフトしてゆ
くことが分かる。即ち、硬度と頂点温度との関係はほぼ
1次式で近似することができる。周知のように、頂点温
度のみのシフトならSTカット水晶基板の切断角度を適
切に選ぶことにより、常温(25℃)近辺の値に設定す
ることは可能であるが、2次係数が大きくなることに対
する改善手段はない。 【0011】接着剤の硬度による周波数温度特性のバラ
ツキの理由は次のように考えられる。即ち、接着剤の硬
化後の硬度が大きいと温度変化の際に、パッケージの熱
膨張が接着剤を介してSAWデバイス(チップ)に歪み
を起こすことになり、その歪みのためにSAWデバイス
の温度特性を劣化させるものと思われる。硬度が小さ
い、即ち、柔らかいとパッケージの熱膨張が接着剤内で
ある程度吸収されて、圧電基板に起こす歪みが小さくな
るものと考えられる。硬度の小さいものの一例として、
エポキシ系樹脂(商品名スリーボンド3027C)があ
る。 【0012】 【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成した
ので、請求項1に記載の発明は、例えば圧電基板に2次
の周波数温度特性を有するものを用いると、2次係数の
バラツキが小さく、且つ、頂点温度のバラツキが少ない
とという優れた効果を表す。
【図面の簡単な説明】
【図1】接着剤の硬度と2次温度係数との関係を表す図
である。 【図2】接着剤の硬度と2次温度係数の標準偏差との関
係を表す図である。 【図3】接着剤の硬度と頂点温度との関係を表す図であ
る。 【図4】横結合二重モードSAWフィルタの構成を示す
平面図である。 【図5】横結合二重モードSAWフィルタの周波数温度
特性を示す図である。 【符号の説明】
である。 【図2】接着剤の硬度と2次温度係数の標準偏差との関
係を表す図である。 【図3】接着剤の硬度と頂点温度との関係を表す図であ
る。 【図4】横結合二重モードSAWフィルタの構成を示す
平面図である。 【図5】横結合二重モードSAWフィルタの周波数温度
特性を示す図である。 【符号の説明】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項1】 圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って
IDT電極と、グレーティング反射器とを配置した表面
波デバイス素子を、パッケージの内底面に接着剤にて固
定した弾性表面波デバイスにおいて、 前記接着材の硬化後の硬度が45(JIS−A)以下で
あることを特徴とする弾性表面波デバイス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001184191A JP2003008392A (ja) | 2001-06-19 | 2001-06-19 | 弾性表面波デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001184191A JP2003008392A (ja) | 2001-06-19 | 2001-06-19 | 弾性表面波デバイス |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003008392A true JP2003008392A (ja) | 2003-01-10 |
Family
ID=19023995
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001184191A Pending JP2003008392A (ja) | 2001-06-19 | 2001-06-19 | 弾性表面波デバイス |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003008392A (ja) |
-
2001
- 2001-06-19 JP JP2001184191A patent/JP2003008392A/ja active Pending
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