JP3426930B2 - 弾性表面波装置 - Google Patents
弾性表面波装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、四硼酸リチウム
（Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 、以下単にＬＢＯという）単結晶基板
を用いた弾性表面波装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】弾性表
面波装置は、携帯電話機などに使用される中間周波用フ
ィルタとして多用されている。ＰＨＳなどのデジタル通
信機器の中間周波用ＳＡＷフィルタとしては、比較的狭
い通過帯域特性を持ち、且つ挿入損失が少ないことが要
求される。これに応えるものとしては、多重モードの共
振子型フィルタを採用することが多い。 【０００３】圧電基板のＬＢＯ単結晶基板は、圧電結合
係数が他の圧電単結晶材料に比べて高く、所定帯域を取
りやすく、また、室温付近でゼロ温度係数をもつこと、
さらに、表面波共振器の簾状反射器の反射電極指１本当
たりの反射量が大きいため、少ない反射電極で共振器を
構成できるなど、特性的にも、また、弾性表面波装置の
小型化の面でも極めて有望な材料と言える。 【０００４】従来、このＬＢＯ基板を用いた弾性表面波
装置は、例えば特公平７−１６１４１号、特開昭６２−
１８０６０２号などに開示されている。 【０００５】特公平７−１６１４１号には、弾性表面波
装置に用いるＬＢＯ基板の切り出し角と表面波の伝搬方
向とを示すカット角は、（４５±１°、９０±１°、９
０±１°）となるが最適の温度特性が得られることを示
している。 【０００６】そして、この最適な温度特性を有するＬＢ
Ｏ基板は、この特性を維持するように、ステムやパッケ
ージにマウントしていた。特に、ステムやパッケージの
マウントに際しては、ステムやパッケージの熱膨張係数
の影響がＬＢＯ圧電基板に受けないようにしており、接
着層を軟質のシリコン樹脂などで、その厚みを３０〜２
００μｍ程度としていた。 【０００７】尚、ＬＢＯ基板に弾性表面波を伝搬させる
アルミニウム電極指群と、外部回路との間を接続するた
めに、ＬＢＯ基板上の電極指群の一部である電極パッド
と外部回路と接続するステムやパッケージの電極パッド
間をボンディング細線でもって、ワイヤボンドしてい
た。 【０００８】しかし、上述のように、容器側の熱膨張係
数による応力がＬＢＯ基板に影響しないように、シリコ
ン樹脂接着層の厚みを３０〜２００μｍと相当厚くする
と、逆に、ボンディングワイヤとＬＢＯ基板上の電極パ
ッド間の剥がれが発生するという問題が発生してしま
う。これは、ボンディングワイヤとＬＢＯ基板上の電極
パッドとは、超音波圧接により接合するが、その際の超
音波振動のエネルギが、シリコン樹脂接着層に吸収され
てしまうためである。このため、従来はボンディング接
合の圧接条件をきつくして対応しなくてはならなかっ
た。しかし、逆に薄膜電極を破損して接合できなくなっ
てしまう。いずれにしても、電極パッドとボンディング
細線との接合強度が低いものであった。 【０００９】ところで、ＬＢＯ基板の温度特性は、主に
カット角によって大きく左右されるが、その他に、アル
ミニウム電極群の規格化膜厚（実際の電極の膜厚／表面
波長長）を変えることによっても変化することが知られ
ている。 【００１０】通常、ＬＢＯ基板の表面に形成され、弾性
表面波を励振、伝搬、吸収または反射する電極指群の膜
厚は、室温付近での温度係数がゼロとなるように、伝搬
周波数を考慮して選択される。前記の先行技術では、最
適な規格化膜厚（Ｈ／λ）が０．００５〜０．０１５の
範囲とされていた。 【００１１】上述した条件で、ＬＢＯ基板のカット角を
定め、最適な規格化膜厚を定めて、縦結合の共振子型Ｓ
ＡＷフィルタを作成し、評価してみると、その温度特性
は、室温付近で温度係数がゼロを達成するものの、室温
以外の温度では急激に共振周波数が低下してしまうとい
う問題があった。これは、所定帯域特性のフィルタとし
て使用可能な温度範囲が限られたものを意味し、実用性
を考慮した時には充分な弾性表面波装置とは言えないも
のであった。 【００１２】これは、従来は、ＬＢＯ基板の固有の特
性、及びＬＢＯ基板上に形成されるアルミニウム電極指
群の規格化膜厚のみを考慮した結果であると言える。 【００１３】本発明は、上述の状況に鑑みて案出された
ものであり、その目的は、実際の使用にあたり、容器も
含めた全ての構成を考慮して、実用に適した比較的広い
温度範囲で良好な特性を導出し、また、ＬＢＯ基板の電
極パッドと容器側の接合の信頼性を向上させた弾性表面
波装置を提供するものである。 【００１４】 【課題を解決するための手段】本発明によれば、弾性表
面波を伝搬するためのアルミニウム電極が形成された四
硼酸リチウム（Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 ）単結晶基板を、入出力
端子を有するアルミナセラミック基板にシリコン樹脂か
らなる接着層を介して接合するとともに、前記入出力端
子と前記電極とをボンディング細線を介し接続して成る
弾性表面波装置において、前記四硼酸リチウム（Ｌｉ2
Ｂ4 Ｏ7 ）単結晶基板のカット角をオイラー角表示で
（４５±０．５°、９３．５±０．５°、９０±０．５
°）とするとともに、シリコン樹脂接着層の厚みを５±
３μｍとしたことを特徴とする弾性表面波装置である。
尚、アルミ電極の規格化膜厚をＨ／λ＝０．０１５〜
０．０２とする。 【００１５】 【作用】本発明では、容器としてアルミナセラミック基
板を用いて、ＬＢＯ基板とアルミナ基板とを接着する接
着層の条件を設定することにより、ＬＢＯ基板の電極指
群（電極パッド）とアルミナセラミック基板側の入出力
端子（電極パッド）との間のボンディング細線によるボ
ンディング接合の信頼性を向上する。 【００１６】また、同時に、アルミナセラミック基板、
ＬＢＯ基板、シリコン樹脂接着層の各々の熱膨張係数を
考慮し、ＬＢＯ基板のカット角、アルミニウム電極の規
格化膜厚を規定した。これにより、温度係数が室温付近
ゼロとなり、しかも、比較的広い温度範囲で良好な特性
を導出できるように成る。 【００１７】即ち、アルミニウム電極と入出力端子との
ボンディング細線による接合が強固に達成でき、且つ、
室温を中心に比較的広い温度範囲で安定した特性が維持
できる弾性表面波装置となる。 【００１８】例えば、図３は、ＬＢＯ基板のカット角
を、オイラー角表示で（４５°、９０°、９０°）とし
て、アルミニウムの規格化膜厚を、Ｈ／λ＝０．０１５
とし、シリコン樹脂接着層の厚み（１００μｍ・・特性
Ａ、３０μｍ・・特性Ｂ、５μｍ・・特性Ｃ）を種々変
えて、アルミナセラミック基板に実装した時の周波数の
温度変化を示す。何れの特性Ａ〜Ｃも、上に凸の放物線
状の曲線特性となる。 【００１９】ここで、シリコン樹脂接着層の厚みを減少
させる（特性Ａ→特性Ｂ→特性Ｃ）と、曲線の頂点は温
度が高い方にシフトし、温度特性が悪化する状態とな
る。 【００２０】これらの特性で重要なことは、シリコン樹
脂接着層の厚みを減少させると、曲線の曲率が少し緩や
かになり、頂点付近での温度変化率が小さくなる傾向を
示すことである。理想的な温度特性は、水平に近いもの
で、広い温度領域で安定した動作が可能なフィルタとな
ることであり、図３の特性Ｃに示す特性の頂点温度を、
室温付近（約２０°）に移行できれば、従来の特性に比
較して優れた特性が得られることになる。 【００２１】本発明は、上述のように、シリコン樹脂接
着層の厚みを２〜８μｍ（５±３）μｍに設定し、ＬＢ
Ｏ基板のカット角を調整して、その特性の頂点温度が室
温、例えば２０℃付近になるようにした。その結果、図
４の実線に示されているような特性が得られる。尚、図
４の点線の特性図は、シリコン樹脂接着層の厚みを１０
０μｍ、ＬＢＯ基板のカット角（４５°、９０°、９０
°）、即ち、図３の特性Ａを示す。 【００２２】図４の実線の特性（シリコン樹脂接着層の
厚みを５±２μｍ、ＬＢＯ基板のカット角（４５°、９
３．５°、９０°））と点線の特性（シリコン樹脂接着
層の厚みを１００μｍ、ＬＢＯ基板のカット角（４５
°、９０°、９０°））との比較から、曲線の曲率が少
し緩やかになり、頂点付近での温度変化率が小さくなる
傾向となっている。 【００２３】このメカニズムについては、アルミナセラ
ミック基板とＬＢＯ基板の熱膨張係数の差が結果とし
て、温度変化を抑える形で作用しているものと推定され
る。即ち、ＬＢＯ基板は、線膨張係数の異方性が強く、
例えばα11＝１１．１×１０-6／℃、α33＝−３．７４
×１０-6／℃となり、対称性で規定される１１方向では
温度が上昇すると縮むという特異な性質を持つ。これに
熱膨張係数α＝５．６８×１０-6／℃のアルミナセラミ
ック基板に実装されると、α11（ＬＢＯ基板の１１方向
の熱膨張係数）とα（アルミナ基板の熱膨張係数）との
差により、接着層自身が例えば上向きに反ってしまう。
逆にα33（ＬＢＯ基板の３３方位の熱膨張係数）とα
（アルミナ基板の熱膨張係数）との差により、接着層が
逆に反ってしまう。即ち、ＬＢＯ基板の内部では別々の
方向に曲げようとする力が働き、アルミニウム電極指群
に何らかの変形と、ＬＢＯ基板に内部応力を発生させて
いるものと推定される。温度変化によるこの変形、この
応力発生により表面波の伝搬特性が変わり、素子自体の
温度特性を変化させているものと見られる。 【００２４】本発明によれば、シリコン樹脂接着層の厚
みを薄くし、ＬＢＯ基板のカット角を最適にすることに
より、本来頂点温度が低温領域に存在しているものを、
アルミナセラミック基板からの熱膨張を利用して、室温
付近にシフトさせるとともに、頂点付近の周波数の温度
変化を緩やかにしたものである。 【００２５】同時に、シリコン樹脂接着層の厚みを薄膜
化することにより、ＬＢＯ基板のアルミニウム電極（電
極パッド）とアルミナ基板の入出力端子（電極パッド）
との接合信頼性が向上する。また、室温付近での温度特
性をゼロとすることができ、しかも、その周囲の温度に
おける周波数の変化率を緩和させ、広い温度範囲で使用
しても、良好な特性を維持できる弾性表面波装置とな
る。 【００２６】 【発明の実施の形態】以下、本発明の弾性表面波装置を
図面を用いて説明する。 【００２７】図１は、本発明の弾性表面波装置、例えば
多重モード共振子型フィルタの平面図であり、図２は図
１中Ｘ−Ｘ線断面図である。尚、いずれの図において
も、蓋体を省略している。 【００２８】フィルタ１０は、アルミニウム電極である
複数の電極指群２〜５が形成されたＬｉ2 Ｂ4 Ｏ7 単結
晶基板１（以下、単にＬＢＯ基板と記す）と、該ＬＢＯ
基板１を気密封止するためのアルミナセラミック製容器
２０とから構成されている。 【００２９】ＬＢＯ基板１は、オイラー角表示（λ、
μ、θ）＝（４５°、９３．５°、９０°）のＬｉ2 Ｂ
4 Ｏ7 単結晶材料から成り、その表面が研磨されたＬＢ
Ｏ基板１上に、アルミニウムを用いたリフトオフ法によ
って弾性表面波を伝搬するための電極指群２ａ〜５ａ、
２ｂ〜５ｂが被着形成されている。 【００３０】電極指群２ａ〜５ａ、２ｂ〜５ｂは、１対
の入力用櫛歯電極２ａと、該入力櫛歯電極２ａに対して
表面波伝搬方向に配列された１対の接続用櫛歯電極３ａ
と、該入力用櫛歯電極２ａ及び接続用櫛歯電極３ａの表
面波伝播方向の外側に配置された反射電極４ａ、５ａと
からなる第１の電極指群と、１対の接続用櫛歯電極２ｂ
と、該接続櫛歯電極２ｂに対して表面波伝搬方向に配列
された１対の出力用櫛歯電極３ｂと、該接続用櫛歯電極
２ｂ及び出力用櫛歯電極３ｂの表面波伝播方向の外側に
配置された反射電極４ｂ、５ｂとからなる第２の電極指
群とから構成されている。尚、第１の電極指群と第２の
電極指群とは、表面波伝搬方向に直交するように配列さ
れている。 【００３１】各電極指群２ａ〜５ａ、２ｂ〜５ｂの隣接
する電極指の間隔は、弾性表面波の伝播波長λによって
決定される。ここで、アルミニウムから成る各電極指群
２ａ〜５ａ、２ｂ〜５ｂの膜厚Ｈは、波長λにより規格
された規格化膜厚Ｈ／λが０．０１５（１．５％）〜
０．０２（２％）となるように決定されている。 【００３２】ここで、フィルタ１０の中心周波数を２５
０ＭＨｚ、規格化膜厚Ｈ／λを０．０２で考えると、伝
播速度がＬＢＯ基板１によって約３５００ｍ／ｓｅｃと
決まっているため、膜厚Ｈが２１００〜２８００Åとな
る。 【００３３】アルミナセラミック製容器２０は、少なく
ともアルミナセラミックから成る実装基板２１と実装基
板２１に密着可能な蓋体２２とからなっている。図にお
いて、アルミナ製実装基板２１には、ＬＢＯ基板１が収
納されるキャビティー２３とキャビティー２３の内周に
電極パッド用段差部２４が形成されている。そして、各
電極指群２ａ〜５ａ、２ｂ〜５ｂが被着されたＬＢＯ基
板１は、キャビティー２３の底面にシリコン樹脂接着材
３０を介して接合されている。 【００３４】また、実装基板２１の電極パッド用段差部
２４には、実装基板２１の各端子電極と導通する入力電
極パッド２５、出力電極パッド２６、グランド電極パッ
ド２７が夫々形成されている。 【００３５】そして、実装基板２１に接合されたＬＢＯ
基板１の各電極指群２ａ〜５ａ、２ｂ〜５ｂはＡｕのボ
ンディング細線４０によってボンディング接合されてい
る。 【００３６】例えば、１対の入力用櫛歯電極２ａの一方
は入力電極パッド２５に、１対の出力用櫛歯電極３ｂの
一方は出力電極パッド２６に、１対の入力用櫛歯電極２
ａの他方、１対の出力用櫛歯電極３ｂの他方、接続用櫛
歯電極２ａの他方、接続用櫛歯電極２ｂの一方はグラン
ド電極パッド２７に夫々ボディング細線４０を介して電
気的に接続されている。尚、接続用櫛歯電極２ａの一方
と接続用櫛歯電極２ｂの他方とは電極指群の形成工程で
形成された導体膜によって接続されている。 また、実
装基板２１の表面に、シーム溶接により金属製蓋体２２
と密着するシーム導体膜２８が形成されている。 【００３７】このような構造の実装基板２１のキャビテ
ィー２３の底面に、厚み２〜８μｍ（５±３μｍ）の厚
みのシリコン樹脂接着材３０（シリコンゴム硬度＝２
８）によって接合されている。 【００３８】その後、上述したように、ＬＢＯ基板１上
の各電極指群２ａ〜３ａ、２ｂ〜３ｂの一部と、実装基
板２１の電極パッド用段差部２４上の各電極パッド２５
〜２７間にボンディング細線４０によるボンディング接
合が施される。 【００３９】その後、容器２の内部を所定雰囲気に保ち
ながら、金属製蓋体２２をシーム用導体２７上に載置し
て、シーム溶接により各電極指群２ａ〜５ａ、２ｂ〜５
ｂが形成されたＬＢＯ基板１を気密封止する。 【００４０】本発明の特徴的なことは、ＬＢＯ基板１を
アルミナセラミックから成る実装基板２１上に、軟質の
シリコン樹脂を用いて、その厚み２〜８μｍの接着層３
０で接合したことであり、同時に、その厚み２〜８μｍ
による特性の悪化を、ＬＢＯ基板１のカット角をオイラ
表示で（４５°、９３．５°、９０°）に設定して補正
したことである。 【００４１】この接合においては、実装基板２１上に予
めデイスペンサーなどで所定量のシリコン樹脂を塗布し
ておき、この上にＬＬＢＯ基板１を載せ軽く押しつけ
て、両者の間からシリコン樹脂を押し出す。この後、１
５０℃で加熱してシリコン樹脂を硬化させる。特に、接
着層３０の厚み（５±３μｍ）は、シリコン樹脂の供給
量、押しつけ圧力との設定により決定されるが、粒径５
μｍ程度のガラスフイラーが混入したシリコン樹脂を用
いると、厚みの制御が容易となる。 【００４２】シリコン樹脂接着層３０の厚み、２〜８μ
ｍの範囲について、これ以上厚くなると、特定のカット
角を有するＬＢＯ基板１における固有温度特性の頂点温
度を高温側にシフトして補正しようとしても、補正が充
分に達成できず、室温付近に温度特性ゼロを設定するこ
とが困難となる。 【００４３】また、２μｍ未満では、厚みの管理、即
ち、アルミナセラミック製の実装基板２１とＬＢＯ基板
１と間にシリコン樹脂接着層３０で完全に接着させるこ
とが困難となり、例えば、空気の層が介在されてしま
い、上述したように、実装基板２１の熱膨張係数とＬＢ
Ｏ基板１との熱膨張係数の差以外に、空気の層の介在に
より、初期の補正が達成できなくなる。 【００４４】また、本発明のように、シリコン樹脂接着
層３０の厚みが２〜８μｍ未満では、ＬＢＯ基板１上の
各電極指群２ａ〜３ａ、２ｂ〜３ｂに接合するボンディ
ング細線４０が強硬に接合できる。即ち、実際には、ボ
ンディング細線４０の先端を超音波により融着するが、
その超音波振動のエネルギーが漏れることなく、非常に
簡単に強固なボンディング接合が達成される。 【００４５】また、本発明において、ＬＢＯ基板１のカ
ット角において（４５、９３．５、９０°）を中心とし
て、各々の値が±０．５°の範囲で変化しても、充分に
本発明の作用効果が得られることを確認した。 【００４６】また、アルミニウム電極の規格化膜厚Ｈ／
λの０．０１５〜０．０２で範囲であれば、上述のＬＢ
Ｏ基板１のカット角において（４５±０．５°、９３．
５±０．５°、９０±０．５°）を中心として、また、
シリコン樹脂接着層の厚みを２〜８μｍとの組み合わせ
により、充分に充分に本発明の作用効果が得られること
を確認した。 【００４７】 【発明の効果】本発明によれば、ＬＢＯ基板の温度特性
だけでは得られない良好な温度特性を得ることができ、
同時に、シリコン樹脂接着層の薄型化によって、超音波
融着によるワイヤボンディング細線の接合を行う際に、
振動エネルギーが漏れることがなく、容易かつ確実に接
合を行うことができ、信頼性の高い実装が可能となる。
（Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 、以下単にＬＢＯという）単結晶基板
を用いた弾性表面波装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】弾性表
面波装置は、携帯電話機などに使用される中間周波用フ
ィルタとして多用されている。ＰＨＳなどのデジタル通
信機器の中間周波用ＳＡＷフィルタとしては、比較的狭
い通過帯域特性を持ち、且つ挿入損失が少ないことが要
求される。これに応えるものとしては、多重モードの共
振子型フィルタを採用することが多い。 【０００３】圧電基板のＬＢＯ単結晶基板は、圧電結合
係数が他の圧電単結晶材料に比べて高く、所定帯域を取
りやすく、また、室温付近でゼロ温度係数をもつこと、
さらに、表面波共振器の簾状反射器の反射電極指１本当
たりの反射量が大きいため、少ない反射電極で共振器を
構成できるなど、特性的にも、また、弾性表面波装置の
小型化の面でも極めて有望な材料と言える。 【０００４】従来、このＬＢＯ基板を用いた弾性表面波
装置は、例えば特公平７−１６１４１号、特開昭６２−
１８０６０２号などに開示されている。 【０００５】特公平７−１６１４１号には、弾性表面波
装置に用いるＬＢＯ基板の切り出し角と表面波の伝搬方
向とを示すカット角は、（４５±１°、９０±１°、９
０±１°）となるが最適の温度特性が得られることを示
している。 【０００６】そして、この最適な温度特性を有するＬＢ
Ｏ基板は、この特性を維持するように、ステムやパッケ
ージにマウントしていた。特に、ステムやパッケージの
マウントに際しては、ステムやパッケージの熱膨張係数
の影響がＬＢＯ圧電基板に受けないようにしており、接
着層を軟質のシリコン樹脂などで、その厚みを３０〜２
００μｍ程度としていた。 【０００７】尚、ＬＢＯ基板に弾性表面波を伝搬させる
アルミニウム電極指群と、外部回路との間を接続するた
めに、ＬＢＯ基板上の電極指群の一部である電極パッド
と外部回路と接続するステムやパッケージの電極パッド
間をボンディング細線でもって、ワイヤボンドしてい
た。 【０００８】しかし、上述のように、容器側の熱膨張係
数による応力がＬＢＯ基板に影響しないように、シリコ
ン樹脂接着層の厚みを３０〜２００μｍと相当厚くする
と、逆に、ボンディングワイヤとＬＢＯ基板上の電極パ
ッド間の剥がれが発生するという問題が発生してしま
う。これは、ボンディングワイヤとＬＢＯ基板上の電極
パッドとは、超音波圧接により接合するが、その際の超
音波振動のエネルギが、シリコン樹脂接着層に吸収され
てしまうためである。このため、従来はボンディング接
合の圧接条件をきつくして対応しなくてはならなかっ
た。しかし、逆に薄膜電極を破損して接合できなくなっ
てしまう。いずれにしても、電極パッドとボンディング
細線との接合強度が低いものであった。 【０００９】ところで、ＬＢＯ基板の温度特性は、主に
カット角によって大きく左右されるが、その他に、アル
ミニウム電極群の規格化膜厚（実際の電極の膜厚／表面
波長長）を変えることによっても変化することが知られ
ている。 【００１０】通常、ＬＢＯ基板の表面に形成され、弾性
表面波を励振、伝搬、吸収または反射する電極指群の膜
厚は、室温付近での温度係数がゼロとなるように、伝搬
周波数を考慮して選択される。前記の先行技術では、最
適な規格化膜厚（Ｈ／λ）が０．００５〜０．０１５の
範囲とされていた。 【００１１】上述した条件で、ＬＢＯ基板のカット角を
定め、最適な規格化膜厚を定めて、縦結合の共振子型Ｓ
ＡＷフィルタを作成し、評価してみると、その温度特性
は、室温付近で温度係数がゼロを達成するものの、室温
以外の温度では急激に共振周波数が低下してしまうとい
う問題があった。これは、所定帯域特性のフィルタとし
て使用可能な温度範囲が限られたものを意味し、実用性
を考慮した時には充分な弾性表面波装置とは言えないも
のであった。 【００１２】これは、従来は、ＬＢＯ基板の固有の特
性、及びＬＢＯ基板上に形成されるアルミニウム電極指
群の規格化膜厚のみを考慮した結果であると言える。 【００１３】本発明は、上述の状況に鑑みて案出された
ものであり、その目的は、実際の使用にあたり、容器も
含めた全ての構成を考慮して、実用に適した比較的広い
温度範囲で良好な特性を導出し、また、ＬＢＯ基板の電
極パッドと容器側の接合の信頼性を向上させた弾性表面
波装置を提供するものである。 【００１４】 【課題を解決するための手段】本発明によれば、弾性表
面波を伝搬するためのアルミニウム電極が形成された四
硼酸リチウム（Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 ）単結晶基板を、入出力
端子を有するアルミナセラミック基板にシリコン樹脂か
らなる接着層を介して接合するとともに、前記入出力端
子と前記電極とをボンディング細線を介し接続して成る
弾性表面波装置において、前記四硼酸リチウム（Ｌｉ2
Ｂ4 Ｏ7 ）単結晶基板のカット角をオイラー角表示で
（４５±０．５°、９３．５±０．５°、９０±０．５
°）とするとともに、シリコン樹脂接着層の厚みを５±
３μｍとしたことを特徴とする弾性表面波装置である。
尚、アルミ電極の規格化膜厚をＨ／λ＝０．０１５〜
０．０２とする。 【００１５】 【作用】本発明では、容器としてアルミナセラミック基
板を用いて、ＬＢＯ基板とアルミナ基板とを接着する接
着層の条件を設定することにより、ＬＢＯ基板の電極指
群（電極パッド）とアルミナセラミック基板側の入出力
端子（電極パッド）との間のボンディング細線によるボ
ンディング接合の信頼性を向上する。 【００１６】また、同時に、アルミナセラミック基板、
ＬＢＯ基板、シリコン樹脂接着層の各々の熱膨張係数を
考慮し、ＬＢＯ基板のカット角、アルミニウム電極の規
格化膜厚を規定した。これにより、温度係数が室温付近
ゼロとなり、しかも、比較的広い温度範囲で良好な特性
を導出できるように成る。 【００１７】即ち、アルミニウム電極と入出力端子との
ボンディング細線による接合が強固に達成でき、且つ、
室温を中心に比較的広い温度範囲で安定した特性が維持
できる弾性表面波装置となる。 【００１８】例えば、図３は、ＬＢＯ基板のカット角
を、オイラー角表示で（４５°、９０°、９０°）とし
て、アルミニウムの規格化膜厚を、Ｈ／λ＝０．０１５
とし、シリコン樹脂接着層の厚み（１００μｍ・・特性
Ａ、３０μｍ・・特性Ｂ、５μｍ・・特性Ｃ）を種々変
えて、アルミナセラミック基板に実装した時の周波数の
温度変化を示す。何れの特性Ａ〜Ｃも、上に凸の放物線
状の曲線特性となる。 【００１９】ここで、シリコン樹脂接着層の厚みを減少
させる（特性Ａ→特性Ｂ→特性Ｃ）と、曲線の頂点は温
度が高い方にシフトし、温度特性が悪化する状態とな
る。 【００２０】これらの特性で重要なことは、シリコン樹
脂接着層の厚みを減少させると、曲線の曲率が少し緩や
かになり、頂点付近での温度変化率が小さくなる傾向を
示すことである。理想的な温度特性は、水平に近いもの
で、広い温度領域で安定した動作が可能なフィルタとな
ることであり、図３の特性Ｃに示す特性の頂点温度を、
室温付近（約２０°）に移行できれば、従来の特性に比
較して優れた特性が得られることになる。 【００２１】本発明は、上述のように、シリコン樹脂接
着層の厚みを２〜８μｍ（５±３）μｍに設定し、ＬＢ
Ｏ基板のカット角を調整して、その特性の頂点温度が室
温、例えば２０℃付近になるようにした。その結果、図
４の実線に示されているような特性が得られる。尚、図
４の点線の特性図は、シリコン樹脂接着層の厚みを１０
０μｍ、ＬＢＯ基板のカット角（４５°、９０°、９０
°）、即ち、図３の特性Ａを示す。 【００２２】図４の実線の特性（シリコン樹脂接着層の
厚みを５±２μｍ、ＬＢＯ基板のカット角（４５°、９
３．５°、９０°））と点線の特性（シリコン樹脂接着
層の厚みを１００μｍ、ＬＢＯ基板のカット角（４５
°、９０°、９０°））との比較から、曲線の曲率が少
し緩やかになり、頂点付近での温度変化率が小さくなる
傾向となっている。 【００２３】このメカニズムについては、アルミナセラ
ミック基板とＬＢＯ基板の熱膨張係数の差が結果とし
て、温度変化を抑える形で作用しているものと推定され
る。即ち、ＬＢＯ基板は、線膨張係数の異方性が強く、
例えばα11＝１１．１×１０-6／℃、α33＝−３．７４
×１０-6／℃となり、対称性で規定される１１方向では
温度が上昇すると縮むという特異な性質を持つ。これに
熱膨張係数α＝５．６８×１０-6／℃のアルミナセラミ
ック基板に実装されると、α11（ＬＢＯ基板の１１方向
の熱膨張係数）とα（アルミナ基板の熱膨張係数）との
差により、接着層自身が例えば上向きに反ってしまう。
逆にα33（ＬＢＯ基板の３３方位の熱膨張係数）とα
（アルミナ基板の熱膨張係数）との差により、接着層が
逆に反ってしまう。即ち、ＬＢＯ基板の内部では別々の
方向に曲げようとする力が働き、アルミニウム電極指群
に何らかの変形と、ＬＢＯ基板に内部応力を発生させて
いるものと推定される。温度変化によるこの変形、この
応力発生により表面波の伝搬特性が変わり、素子自体の
温度特性を変化させているものと見られる。 【００２４】本発明によれば、シリコン樹脂接着層の厚
みを薄くし、ＬＢＯ基板のカット角を最適にすることに
より、本来頂点温度が低温領域に存在しているものを、
アルミナセラミック基板からの熱膨張を利用して、室温
付近にシフトさせるとともに、頂点付近の周波数の温度
変化を緩やかにしたものである。 【００２５】同時に、シリコン樹脂接着層の厚みを薄膜
化することにより、ＬＢＯ基板のアルミニウム電極（電
極パッド）とアルミナ基板の入出力端子（電極パッド）
との接合信頼性が向上する。また、室温付近での温度特
性をゼロとすることができ、しかも、その周囲の温度に
おける周波数の変化率を緩和させ、広い温度範囲で使用
しても、良好な特性を維持できる弾性表面波装置とな
る。 【００２６】 【発明の実施の形態】以下、本発明の弾性表面波装置を
図面を用いて説明する。 【００２７】図１は、本発明の弾性表面波装置、例えば
多重モード共振子型フィルタの平面図であり、図２は図
１中Ｘ−Ｘ線断面図である。尚、いずれの図において
も、蓋体を省略している。 【００２８】フィルタ１０は、アルミニウム電極である
複数の電極指群２〜５が形成されたＬｉ2 Ｂ4 Ｏ7 単結
晶基板１（以下、単にＬＢＯ基板と記す）と、該ＬＢＯ
基板１を気密封止するためのアルミナセラミック製容器
２０とから構成されている。 【００２９】ＬＢＯ基板１は、オイラー角表示（λ、
μ、θ）＝（４５°、９３．５°、９０°）のＬｉ2 Ｂ
4 Ｏ7 単結晶材料から成り、その表面が研磨されたＬＢ
Ｏ基板１上に、アルミニウムを用いたリフトオフ法によ
って弾性表面波を伝搬するための電極指群２ａ〜５ａ、
２ｂ〜５ｂが被着形成されている。 【００３０】電極指群２ａ〜５ａ、２ｂ〜５ｂは、１対
の入力用櫛歯電極２ａと、該入力櫛歯電極２ａに対して
表面波伝搬方向に配列された１対の接続用櫛歯電極３ａ
と、該入力用櫛歯電極２ａ及び接続用櫛歯電極３ａの表
面波伝播方向の外側に配置された反射電極４ａ、５ａと
からなる第１の電極指群と、１対の接続用櫛歯電極２ｂ
と、該接続櫛歯電極２ｂに対して表面波伝搬方向に配列
された１対の出力用櫛歯電極３ｂと、該接続用櫛歯電極
２ｂ及び出力用櫛歯電極３ｂの表面波伝播方向の外側に
配置された反射電極４ｂ、５ｂとからなる第２の電極指
群とから構成されている。尚、第１の電極指群と第２の
電極指群とは、表面波伝搬方向に直交するように配列さ
れている。 【００３１】各電極指群２ａ〜５ａ、２ｂ〜５ｂの隣接
する電極指の間隔は、弾性表面波の伝播波長λによって
決定される。ここで、アルミニウムから成る各電極指群
２ａ〜５ａ、２ｂ〜５ｂの膜厚Ｈは、波長λにより規格
された規格化膜厚Ｈ／λが０．０１５（１．５％）〜
０．０２（２％）となるように決定されている。 【００３２】ここで、フィルタ１０の中心周波数を２５
０ＭＨｚ、規格化膜厚Ｈ／λを０．０２で考えると、伝
播速度がＬＢＯ基板１によって約３５００ｍ／ｓｅｃと
決まっているため、膜厚Ｈが２１００〜２８００Åとな
る。 【００３３】アルミナセラミック製容器２０は、少なく
ともアルミナセラミックから成る実装基板２１と実装基
板２１に密着可能な蓋体２２とからなっている。図にお
いて、アルミナ製実装基板２１には、ＬＢＯ基板１が収
納されるキャビティー２３とキャビティー２３の内周に
電極パッド用段差部２４が形成されている。そして、各
電極指群２ａ〜５ａ、２ｂ〜５ｂが被着されたＬＢＯ基
板１は、キャビティー２３の底面にシリコン樹脂接着材
３０を介して接合されている。 【００３４】また、実装基板２１の電極パッド用段差部
２４には、実装基板２１の各端子電極と導通する入力電
極パッド２５、出力電極パッド２６、グランド電極パッ
ド２７が夫々形成されている。 【００３５】そして、実装基板２１に接合されたＬＢＯ
基板１の各電極指群２ａ〜５ａ、２ｂ〜５ｂはＡｕのボ
ンディング細線４０によってボンディング接合されてい
る。 【００３６】例えば、１対の入力用櫛歯電極２ａの一方
は入力電極パッド２５に、１対の出力用櫛歯電極３ｂの
一方は出力電極パッド２６に、１対の入力用櫛歯電極２
ａの他方、１対の出力用櫛歯電極３ｂの他方、接続用櫛
歯電極２ａの他方、接続用櫛歯電極２ｂの一方はグラン
ド電極パッド２７に夫々ボディング細線４０を介して電
気的に接続されている。尚、接続用櫛歯電極２ａの一方
と接続用櫛歯電極２ｂの他方とは電極指群の形成工程で
形成された導体膜によって接続されている。 また、実
装基板２１の表面に、シーム溶接により金属製蓋体２２
と密着するシーム導体膜２８が形成されている。 【００３７】このような構造の実装基板２１のキャビテ
ィー２３の底面に、厚み２〜８μｍ（５±３μｍ）の厚
みのシリコン樹脂接着材３０（シリコンゴム硬度＝２
８）によって接合されている。 【００３８】その後、上述したように、ＬＢＯ基板１上
の各電極指群２ａ〜３ａ、２ｂ〜３ｂの一部と、実装基
板２１の電極パッド用段差部２４上の各電極パッド２５
〜２７間にボンディング細線４０によるボンディング接
合が施される。 【００３９】その後、容器２の内部を所定雰囲気に保ち
ながら、金属製蓋体２２をシーム用導体２７上に載置し
て、シーム溶接により各電極指群２ａ〜５ａ、２ｂ〜５
ｂが形成されたＬＢＯ基板１を気密封止する。 【００４０】本発明の特徴的なことは、ＬＢＯ基板１を
アルミナセラミックから成る実装基板２１上に、軟質の
シリコン樹脂を用いて、その厚み２〜８μｍの接着層３
０で接合したことであり、同時に、その厚み２〜８μｍ
による特性の悪化を、ＬＢＯ基板１のカット角をオイラ
表示で（４５°、９３．５°、９０°）に設定して補正
したことである。 【００４１】この接合においては、実装基板２１上に予
めデイスペンサーなどで所定量のシリコン樹脂を塗布し
ておき、この上にＬＬＢＯ基板１を載せ軽く押しつけ
て、両者の間からシリコン樹脂を押し出す。この後、１
５０℃で加熱してシリコン樹脂を硬化させる。特に、接
着層３０の厚み（５±３μｍ）は、シリコン樹脂の供給
量、押しつけ圧力との設定により決定されるが、粒径５
μｍ程度のガラスフイラーが混入したシリコン樹脂を用
いると、厚みの制御が容易となる。 【００４２】シリコン樹脂接着層３０の厚み、２〜８μ
ｍの範囲について、これ以上厚くなると、特定のカット
角を有するＬＢＯ基板１における固有温度特性の頂点温
度を高温側にシフトして補正しようとしても、補正が充
分に達成できず、室温付近に温度特性ゼロを設定するこ
とが困難となる。 【００４３】また、２μｍ未満では、厚みの管理、即
ち、アルミナセラミック製の実装基板２１とＬＢＯ基板
１と間にシリコン樹脂接着層３０で完全に接着させるこ
とが困難となり、例えば、空気の層が介在されてしま
い、上述したように、実装基板２１の熱膨張係数とＬＢ
Ｏ基板１との熱膨張係数の差以外に、空気の層の介在に
より、初期の補正が達成できなくなる。 【００４４】また、本発明のように、シリコン樹脂接着
層３０の厚みが２〜８μｍ未満では、ＬＢＯ基板１上の
各電極指群２ａ〜３ａ、２ｂ〜３ｂに接合するボンディ
ング細線４０が強硬に接合できる。即ち、実際には、ボ
ンディング細線４０の先端を超音波により融着するが、
その超音波振動のエネルギーが漏れることなく、非常に
簡単に強固なボンディング接合が達成される。 【００４５】また、本発明において、ＬＢＯ基板１のカ
ット角において（４５、９３．５、９０°）を中心とし
て、各々の値が±０．５°の範囲で変化しても、充分に
本発明の作用効果が得られることを確認した。 【００４６】また、アルミニウム電極の規格化膜厚Ｈ／
λの０．０１５〜０．０２で範囲であれば、上述のＬＢ
Ｏ基板１のカット角において（４５±０．５°、９３．
５±０．５°、９０±０．５°）を中心として、また、
シリコン樹脂接着層の厚みを２〜８μｍとの組み合わせ
により、充分に充分に本発明の作用効果が得られること
を確認した。 【００４７】 【発明の効果】本発明によれば、ＬＢＯ基板の温度特性
だけでは得られない良好な温度特性を得ることができ、
同時に、シリコン樹脂接着層の薄型化によって、超音波
融着によるワイヤボンディング細線の接合を行う際に、
振動エネルギーが漏れることがなく、容易かつ確実に接
合を行うことができ、信頼性の高い実装が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の弾性表面波装置において、蓋体を省略
した状態の平面図である。 【図２】図１中のＸ−Ｘ線断面図である。 【図３】従来の弾性表面波装置のＬＢＯ基板の通常のカ
ット角における接着層の厚みの変化による温度特性の変
化を示す特性図である。 【図４】本発明におけるＬＢＯ基板のカット角の変化に
よる温度特性の変化を示す特性図である。 【符号の説明】 １・・・・・・Ｌｉ2 Ｂ7 Ｏ4 単結晶基板 ２ａ〜５ａ、２ｂ〜５ｂ・・電極指群 ２０・・・・・容器 ２１・・・・・実装基板 ２２・・・・・蓋体 ３０・・・・・接着層 ４０・・・・・ボンディング細線
した状態の平面図である。 【図２】図１中のＸ−Ｘ線断面図である。 【図３】従来の弾性表面波装置のＬＢＯ基板の通常のカ
ット角における接着層の厚みの変化による温度特性の変
化を示す特性図である。 【図４】本発明におけるＬＢＯ基板のカット角の変化に
よる温度特性の変化を示す特性図である。 【符号の説明】 １・・・・・・Ｌｉ2 Ｂ7 Ｏ4 単結晶基板 ２ａ〜５ａ、２ｂ〜５ｂ・・電極指群 ２０・・・・・容器 ２１・・・・・実装基板 ２２・・・・・蓋体 ３０・・・・・接着層 ４０・・・・・ボンディング細線
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平４−253412（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−360408（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−281611（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−119219（ＪＰ，Ａ)
実開 昭55−135521（ＪＰ，Ｕ)
室田真男、清水康敬，Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７
基板を伝搬する漏洩弾性表面波特性のカ
ット依存性，電気情報通信学会技術研究
報告，日本，電子情報通信学会，1988年
９月20日，Ｖｏｌ．88／Ｖｏｌ．181,
57−62
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H03H 9/145
H03H 9/25
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 弾性表面波を伝搬するためのアルミニウ
ム電極が形成された四硼酸リチウム（Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 ）
単結晶基板を、入出力端子を有するアルミナセラミック
基板にシリコン樹脂からなる接着層を介して接合すると
ともに、前記入出力端子と前記アルミニウム電極とをボ
ンディング細線を介して接続して成る弾性表面波装置に
おいて、 前記四硼酸リチウム（Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 ）単結晶基板のカ
ット角をオイラー角表示で（４５±０．５°、９３．５
±０．５°、９０±０．５°）とするとともに、前記接
着層の厚みを２〜８μｍとしたことを特徴とする弾性表
面波装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26638397A JP3426930B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 弾性表面波装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26638397A JP3426930B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 弾性表面波装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11112270A JPH11112270A (ja) | 1999-04-23 |
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ID=17430183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26638397A Expired - Fee Related JP3426930B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 弾性表面波装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3426930B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020075475A1 (ja) * | 2018-10-12 | 2020-04-16 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 生体信号計測装置及び生体信号計測システム |
-
1997
- 1997-09-30 JP JP26638397A patent/JP3426930B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 室田真男、清水康敬，Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７基板を伝搬する漏洩弾性表面波特性のカット依存性，電気情報通信学会技術研究報告，日本，電子情報通信学会，１９８８年 ９月２０日，Ｖｏｌ．８８／Ｖｏｌ．１８１，５７−６２ |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11112270A (ja) | 1999-04-23 |
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