JP2005354262A

JP2005354262A - Ｓａｗデバイス

Info

Publication number: JP2005354262A
Application number: JP2004171026A
Authority: JP
Inventors: Kunihito Yamanaka; 国人山中
Original assignee: Miyazaki Epson Corp
Current assignee: Miyazaki Epson Corp
Priority date: 2004-06-09
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2005-12-22

Abstract

【課題】トランスバーサル型ＳＡＷフィルタを構成するに当ってＩＤＴ電極と圧電基板端部との間に塗布する吸音材の幅を狭める手段を得る。
【解決手段】圧電基板の主表面上に表面波の伝搬方向に沿って少なくとも１つのＩＤＴ電極を配置すると共に、該ＩＤＴ電極と圧電基板の端部との間にメタライズ部を設け、該メタライズ部の上に吸音材を塗布して構成したＳＡＷデバイスであって、前記吸音材に銀粉を重量比で７０％以上充填した樹脂を用いてＳＡＷデバイスを構成する。
【選択図】図１

Description

本発明はＳＡＷデバイスに関し、特に不要反射波を抑圧する吸音材の塗布幅を狭め、小型化したＳＡＷデバイスに関するものである。

近年、ＳＡＷデバイス（弾性表面波デバイス）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等に多く用いられている。また、画像等の多量のデータを送受する無線通信機器のＩＦフィルタには広帯域、低リップル、急峻な減衰特性等が要求され、このような厳しい仕様を満たすフィルタとしてはトランスバーサル型ＳＡＷフィルタが適している。
図４は従来のトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの構成を示す概略平面図であって、圧電基板２１の主表面上に表面波の伝搬方向に沿って２つのＩＤＴ電極２２、２３を所定の間隙を隔して配置すると共に、該ＩＤＴ電極２２、２３の間に電極２４（ベタ電極）を配設する。ＩＤＴ電極２２、２３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櫛形電極より構成されており、ＩＤＴ電極２２の一方の櫛形電極は入力端子INに接続すると共に、他方の櫛形電極は接地する。そして、ＩＤＴ電極２３の一方の櫛形電極は出力端子OUTに接続すると共に、他方の櫛形電極は接地し、トランスバーサル型ＳＡＷフィルタを構成する。また、ＩＤＴ電極２２、２３の間に設けた電極２４は接地し、その作用は入出力端子間の直達波の遮蔽用として機能している。なお、圧電基板２１の長辺方向（表面波伝搬方向）の両端に弾性表面波吸収体（吸音材）２５を塗布して不要反射波を抑圧するのが一般的である。また、ＩＤＴ電極２２、２３上には異物（粉塵等）による電極指短絡等の機能低下を防止するため、ＳｉＯ_２等の絶縁保護膜を設ける場合もある。

一般に、図４のような正規型ＩＤＴ電極２２、２３を用いて弾性表面波を励起した場合、弾性表面波は伝搬方向に沿って図中左右に等しく伝搬するため、圧電基板２１の端面からの反射波が、ＩＤＴ電極２２で励起しＩＤＴ電極２３で受信する主信号に重畳し、振幅特性、位相特性にリップルが生ずる。この反射波を抑圧するため圧電基板２１の両端部に吸音材２５を塗布して、ＳＡＷフィルタの振幅特性、位相特性の改善を図っている。
吸音材には熱硬化型樹脂や紫外線硬化型の感光性樹脂が主に用いられ、その形成法はディスペンサーによる塗布、印刷法、フォトリソによる形成がある。熱硬化樹脂の種類としてはシリコン系、アクリル系、オレオ系、ポリイミド系、メラミン系、フェノール系等の樹脂があり、これらに石英、酸化ニオブ、アルミナ、ニッケル、タングステン、三酸化タングステン、カーボン、酸化ニレウム等の粉末を混合した樹脂も使用されている。

特開昭６０−１６０１１号公報によると、圧電基板の密度ρ、弾性係数ｃによって定義される圧電基板の音響インピーダンスＺ_Ａ＝（ρｃ）^１／２に、弾性表面波を吸収する吸音材の音響インピーダンスＺ_Ｂを近づけることにより、吸収係数（波長当たりの弾性表面波の減衰）を大きくでき、そのため吸音材の塗布幅Ｗを小さく、ひいてはＳＡＷフィルタの小型化ができたと記述されている。つまり、吸音材の音響インピーダンスＺ_Ｂとして1.1×10⁵g/cm³・s以上の吸音材を用いることにより、吸音材の塗布幅Ｗを２ｍｍまで短くでき、チップ（圧電基板）サイズを小型化できたことが示されている。このとき、電極幅３３μｍの正規型電極（ソリッド電極）を用いていることから、弾性表面波の波長λは１３２μｍであり、塗布幅Ｗは１５．２λ（λは波長）となる。一般的に吸音材は１８λ程度の塗布幅Ｗが必要であるとされていることから、３λ程度狭められたことになる。

図５は、図４に示したトランスバーサル型ＳＡＷフィルタを構成し、吸音材に通常の熱硬化型樹脂を用いた場合の、吸音材の塗布幅Ｗ（λ）と端面からの不要反射波によって生じる群遅延リップル（ｎｓ）との関係を示した図である。ここで、群遅延リップル（ｎｓ）について簡単に説明する。ＩＤＴ電極２２で励振されＩＤＴ電極２３で受信される信号αは、時間（Ｔ）−Ａｔｔ（ｄＢ）の座標で表すと図６（ａ）のαで示されるように遅延時間も短く、信号の振幅も大きい。端面で反射されてから受信される不要波は同図（ｂ）に示すように遅延時間も大きく、その振幅も小さくなる。この図を周波数（Freq）−遅延時間(Delay)で表すと、図６（ｂ）に示すように破線で示す郡遅延時間に実線で示すリップルが重畳した曲線となる。つまり、不要反射波が小さくなると郡遅延リップルも小さくなり、郡遅延リップルの大きさで反射波の抑圧度合いが分かる。
図５から吸音材の塗布幅Ｗが１７λ程度から群遅延リップル（ｎｓ）がほぼ一定値となることから、１７λ程度の吸音材を塗布すれば不要反射波の抑圧は十分であることが分かる。
特開昭６０−１６０１１号公報

しかしながら、ＳＡＷフィルタのさらなる小型化の要求はつよく、これを実現するには吸音材の塗布幅Ｗを上述の１５λよりさらに狭める必要がある。例えば、中心周波数が５０ＭＨｚのＳＡＷフィルタの場合、波長λは７８μｍとなり、吸音材の塗布幅を１５λとした場合でも１．１６ｍｍとなる。ＩＤＴ電極の総対数が２５対とした場合にはＩＤＴ電極の全長は１．９５ｍｍとなり、チップサイズは約４．３ｍｍとなる。このチップをＳＡＷフィルタで一般的に用いられているシーム溶接タイプのセラミックパッケージに実装するとなると、その大きさは一辺が５．５ｍｍ程度と大きくなる。
一辺が４ｍｍのパッケージに収容したＳＡＷフィルタが要求される場合には、チップサイズを２．８ｍｍ程度まで小型化する必要があり、総ＩＤＴ電極対数はフィルタの特性劣化のため減少出来ないので、吸音材の塗布幅Ｗを５λから６λ程度と大幅に狭めなければならないという問題があった。
また、吸音材に用いる樹脂と、水晶、タンタル酸リチウム酸、ニオブ酸リチウム酸等の圧電基板との密着性はあまりよくなく、ダイシング工程において吸音材の剥がれが起きるおそれがある。これを防ぐために樹脂と圧電基板との間にシランカップリング材等を密着補強剤として塗布する必要があり、その工程が煩雑であり製造コストが嵩むという問題があった。

本発明は、ＳＡＷデバイスを小型化するため、圧電基板の主表面上に表面波の伝搬方向に沿って少なくとも１つのＩＤＴ電極を配置し、該ＩＤＴ電極と圧電基板の端部との間に吸音材を塗布して構成したＳＡＷデバイスにおいて、前記吸音材に銀粉を充填した樹脂を用いてＳＡＷデバイスを構成することを特徴とする。

本発明のＳＡＷデバイスは、吸音材に銀粉入りの樹脂を用いるため、吸音材の塗布幅を大幅に狭くできるので、ＳＡＷデバイスを小型化できるという利点がある。

図１は本発明に係るトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの実施の形態を示す概略平面図であって、圧電基板１の主表面上に表面波の伝搬方向に沿って２つのＩＤＴ電極２、３を所定の間隙を隔して配置すると共に、該ＩＤＴ電極２、３の間に電極４（ベタ電極）を配設する。ＩＤＴ電極２、３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櫛形電極より構成されており、ＩＤＴ電極２の一方の櫛形電極は入力端子INに接続すると共に、他方の櫛形電極は接地する。そして、ＩＤＴ電極３の一方の櫛形電極は出力端子OUTに接続すると共に、他方の櫛形電極は接地する。そして、ＩＤＴ電極２、３の間に設けた電極４は接地し、圧電基板１の長辺方向（表面波伝搬方向）の両端に吸音材５を塗布してトランスバーサル型ＳＡＷフィルタを構成する。また、ＩＤＴ電極２、３上にＳｉＯ_２等の絶縁保護膜を付着し、異物（粉塵等）による電極指の短絡等の機能低下を防止している。

本発明の特徴は図１に示した吸音材５の材質である。従来の熱硬化型樹脂では図５に示すように吸音材の塗布幅Ｗは１７λ程度、特開昭６０−１６０１１号公報のものでも１５λ程度必要となるため、トランスバーサル型ＳＡＷフィルタの小型化が困難であった。そこで本発明者は吸音材の素材に着目して、銀フィラー（銀粉）入りの樹脂が吸音材として有用であることを発見した図２に実験による検証を示す。図２に示す太実線は吸音材としての銀粉入り樹脂の塗布幅Ｗと群遅延リップル（ｎｓ）との関係を示す図である。このサンプルは圧電基板としてリチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ_３）を用いた中心周波数４０ＭＨｚのトランスバーサル型ＳＡＷフィルタであり、電極はアルミニウム、電極膜厚は波長の0.4％、入力ＩＤＴ電極は４対のスプリット電極、出力ＩＤＴ電極は１０対の反射バンク型電極、交差長は波長の７倍である。このＳＡＷチップをアルミナ製のパッケージに紫外線硬化樹脂にて固定し、アルミニウム合金製のボンディングワイヤにて配線したものを用いている。
図２の破線は比較のため図５に示した従来の熱硬化型樹脂の塗布幅Ｗと群遅延リップル（ｎｓ）との関係を重ね書きしたものである。図２からも明らかなように銀粉入り樹脂の効果は絶大で、吸音材の塗布幅Ｗが５λ程度で群遅延リップル（ｎｓ）はほぼ最小値に達し、５λ程度吸音材を塗布すれば十分に不要反射波を抑止することが分かる。
上述したように、交差長が波長の約７倍と比較的短いにもかかわらず良好な結果が得られたことから、ＳＡＷの伝搬方向のみならず、これと直交する幅方向の小型化にも有効であると言えよう。

銀粉入り樹脂は水晶振動子の導通接着剤として長年の使用実績があり、且つエージング特性、耐振動・衝撃特性等の信頼性の面でも十分な実績がある。銀粉の充填量として重量比で７０％、８０％、８８％の樹脂について実験し、吸音効果を調べたところ、銀の重量比が７０％以上あれば、塗布幅Ｗが５λ程度で群遅延時間が最小値に達し、十分な吸音効果があることが判明した。
銀粉入りのシリコン系、ウレタン系、エポキシ系の樹脂についても実験したが、ほぼ同様な結果が得られた。

図３（ａ）、（ｂ）は第２の実施例であるトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの形態を示す概略平面図であって、図１と同様に圧電基板１の主表面上に表面波の伝搬方向に沿って２つのＩＤＴ電極２、３を所定の間隙を隔して配置すると共に、該ＩＤＴ電極２、３の間に電極４を配設する。更に、ＩＤＴ電極２、３と圧電基板１の端部との間にそれぞれアルミニウム電極６を設け、該電極６の上に吸音材５を所定の幅Ｗだけ塗布する。電極６の作用は吸音材５の付着性を確実にするため、圧電基板１と密着性のよい電極６を設け、その電極６上に吸音材５を塗布したもので、吸音材５と電極６との密着性は圧電基板１に直接塗布するよりも強固に接着する。

以上の説明ではトランスバーサル型ＳＡＷフィルタを用いて本発明を説明したが、一端子対ＳＡＷ共振子、二端子対ＳＡＷ共振子等にも適用できることは説明するまでもない。

本発明に係るトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの構造を示した概略構成図である。吸音材の塗布幅Ｗ（λ）と群遅延リップル（ｎｓ）との関係を示す図である。第２の実施例のトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの、（ａ）は電極パターン、（ｂ）はアルミニウム電極上に吸音材を塗布した図である。従来のトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの構造を示した概略構成図である。吸音材に従来の熱硬化型樹脂を用いた場合の塗布幅Ｗ（λ）と群遅延リップル（ｎｓ）との関係を示す図である。郡遅延リップルを説明するための図で、（ａ）は時間−振幅で表した図、（ｂ）は周波数−遅延時間で表した図である。

符号の説明

１圧電基板
２、３ＩＤＴ電極
４遮蔽用の電極
５吸音材
６圧電基板と吸音材との密着性確保するための電極

Claims

圧電基板の主表面上に表面波の伝搬方向に沿って少なくとも１つのＩＤＴ電極を配置し、該ＩＤＴ電極と圧電基板の端部との間に吸音材を塗布して構成したＳＡＷデバイスにおいて、
前記吸音材として銀粉を混入した樹脂を用いたことを特徴とするＳＡＷデバイス。
圧電基板の主表面上に表面波の伝搬方向に沿って少なくとも１つのＩＤＴ電極を配置すると共に該ＩＤＴ電極と圧電基板の端部との間にメタライズ部を設け、該メタライズ部の上に吸音材を塗布して構成したＳＡＷデバイスであって、前記吸音材として銀粉を混入した樹脂を用いたことを特徴とするＳＡＷデバイス。
前記吸音材として重量比で７０％以上の銀粉を混入した樹脂を用いたことを特徴とする請求項１又は２に記載のＳＡＷデバイス。
前記樹脂がシリコン系、ウレタン系、エポキシ系のいずれかを用いたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のＳＡＷデバイス。
前記ＳＡＷデバイスが所定の間隔を隔して２つのＩＤＴ電極を配置し、且つ前記２つのＩＤＴ電極の間に遮蔽用電極を備えているトランスバーサル型ＳＡＷフィルタであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のＳＡＷデバイス。
前記ＩＤＴ電極の上に二酸化珪素（ＳｉＯ_２）の保護膜を厚さ２５０Åから５００Åに範囲にて付着したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のＳＡＷデバイス。
前記吸音材の表面波の伝搬方向の塗布幅を表面波の波長の５倍から１５倍としたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のＳＡＷデバイス。