JP3439951B2 - Surface wave resonator - Google Patents
Surface wave resonatorInfo
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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、圧電基板に高周波
信号を印加することで、弾性表面波を発生させるように
した表面波レゾネータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の表面波レゾネータの概略構造は図
６に示す通りである。この表面波レゾネータは、水晶や
ＬｉＮｂＯ3 等の圧電材料からなる圧電基板１の一方の
主面に、対向する一対の櫛歯状の電極２、２を備えたも
のである。
【０００３】この電極２は、対向する櫛歯部２１とこれ
らを束ねるターミナル部２２から成り、櫛歯部２１の近
傍を振動部３としてある。このターミナル部２２に、高
周波信号４を印加すると、圧電効果により隣合う櫛歯部
２１間に互いに逆位相のひずみが生じて振動部３に表面
波が励起され、表面波レゾネータ（共振器）として作用
することができる。
【０００４】また、図示していないが、圧電基板１上に
一対の電極２、２を２組形成しておき、一方の電極２、
２に入力端子を、他方の電極２、２に出力端子を形成し
て、表面弾性波フィルタとすることもできる。
【０００５】また、このような表面波レゾネータをパッ
ケージに封入する場合は、図７に示すように、リード電
極１３とリード端子１４を備えたベース１１に、電極２
を備えた圧電基板１を載置し、電極２のターミナル部２
１とリード電極１３の間をワイヤボンディング１６で接
続した後、キャップ１２で覆って封止するようになって
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図６に示す
表面波レゾネータでは、圧電基板１の一方の主面に全て
の電極２を形成してあるため、圧電基板１のうち一部分
しか振動部３として使用できなかった。
【０００７】そのため、振動部３の寸法よりも大きな圧
電基板１が必要となり、小型化が困難であった。また、
振動部３で発生する表面波が、周囲の部分によって拡
散、吸収されるため、表面波の発生効率が低いという問
題もあった。しかも、振動部３の耐久性を高めるため
に、保護膜を形成するような場合、ターミナル部２２は
覆わずに振動部３のみを覆うように保護膜を形成するこ
とは困難であった。
【０００８】また、この表面波レゾネータをパッケージ
に封入する場合、図７に示すようにワイヤボンディング
を行う必要があり、製造工程が煩雑になるという問題も
あった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】そこで本発明は、圧電基
板の表面に、櫛歯部と該櫛歯部を束ねるターミナル部と
からなる一対の電極を対向して備えてなる表面波レゾネ
ータにおいて、上記圧電基板の一方の主面に、互いに対
向する櫛歯部からなる振動部を形成し、他方の主面に上
記圧電基板の側面を経由した上記櫛歯部の一部と該各櫛
歯部と連続する一対のターミナル部とを形成したことを
特徴とする。
【００１０】即ち、圧電基板の両面を利用し、一方の主
面は櫛歯部からなる振動部とすることによって、この主
面のほぼ全面を振動部として利用できるため、小型化が
可能で、発生した表面波が周囲の部分で拡散、吸収され
ることを防止できる。
【００１１】また、圧電基板の他方の主面（裏面）には
一対のターミナル部を形成することによって、パッケー
ジに封入する場合、ワイヤボンディングを行う必要がな
く、通常の表面実装と同様に半田リフロー等で容易に接
合することができる。
【００１２】また、本発明は、上記の表面波レゾネータ
において、振動部を形成した主面上に絶縁保護膜を形成
したことを特徴とする。
【００１３】即ち、ターミナル部を裏面に形成したこと
によって、振動部を形成した主面の全面を保護膜で覆う
ことができ、容易に保護膜を形成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
よって説明する。
【００１５】図１に示す表面波レゾネータは、圧電基板
１の表面に櫛歯部２１とターミナル部２２からなる一対
の電極２を形成してなるものである。
【００１６】そして、図１（ａ）に示すように、圧電基
板１の一方の主面１ａには対向する櫛歯部２１、２１の
みが形成され、各櫛歯部２１、２１は、側面を経由して
もう一方の主面（裏面）１ｂまで連続している。また、
図１（ｂ）にもう一方の主面（裏面）１ｂを示すよう
に、この主面１ｂには、上記主面１ａに連続する櫛歯部
２１の一部と、各櫛歯部２１を束ねる一対のターミナル
部２２、２２が形成されている。
【００１７】そして、主面１ｂ側に備えた一対のターミ
ナル部２２、２２間に高周波信号４を印加すれば、主面
１ａ側の櫛歯部２１、２１部分で表面波を発生させるこ
とができ、表面波レゾネータとして作用させることがで
きる。
【００１８】このとき、圧電基板１の主面１ａ側は、全
面を振動部３とすることができるため、圧電基板１の寸
法を有効利用することができ、表面波レゾネータを小型
化することができる。また、発生した表面波が周囲の部
分で拡散、吸収されることがないため、表面波発生効率
を高くできる。
【００１９】次に、本発明の表面波レゾネータの他の実
施形態を図２に示すように、圧電基板１の一方の主面１
ａに櫛歯部２１とターミナル部２２の一部を形成してお
き、もう一方の主面１ｂにはターミナル部２２のみを形
成することもできる。
【００２０】また、図３（ａ）に他の実施形態を示すよ
うに、基板１にスルーホール２３を形成しておき、主面
１ａに形成した櫛歯部２１と、主面１ｂ側に形成したタ
ーミナル部２２の間をスルーホール２３に充填した導電
材で接続した構造とすることもできる。
【００２１】さらに、図３（ｂ）に他の実施形態を示す
ように、振動部３側の主面１ａに絶縁保護膜５を形成し
て、電極２の櫛歯部２１の耐久性を向上させることもで
きる。即ち、本発明の表面波レゾネータでは、振動部３
の保護膜５は、圧電基板１の主面１ａの全面に形成すれ
ば良いことから、容易に形成することができるのであ
る。
【００２２】以上に示す本発明の表面波レゾネータは、
高周波信号４を印加することによって表面弾性波を発生
できることから、表面波を使った圧電アクチュエータ
や、発振子、フィルタやデュプレクサ等に利用すること
ができる。
【００２３】この他、図４に示すように、圧電基板１上
に形成する一対の電極２、２を２組備え、一方の電極
２、２側に入力端子を、他方の電極２、２側に出力端子
をそれぞれ接続すれば、表面弾性波フィルタとして使用
することができる。
【００２４】また、以上に示す表面波レゾネータをパッ
ケージに封入する場合は、図５に示すように、リード電
極１３とリード端子１４を備えたベース１１に、電極２
を備えた圧電基板１を載置し、圧電基板１の一方の主面
１ｂに形成したターミナル部２２とリード電極１３の間
を半田１５で接続した後、キャップ１２で覆って封止す
れば良い。
【００２５】このように、本発明の表面波レゾネータ
は、振動部３と反対側の主面（裏面）１ｂにターミナル
部２２が存在するため、通常の表面実装と同様に半田リ
フロー等で容易にハンダ１５で接続できるため、ワイヤ
ボンディング等の必要がなく、製造工程を簡略化でき
る。
【００２６】上記圧電基板１は、水晶、ＬｉＴａＯ3 、
ＬｉＮｂＯ3 、Ｂｉ12ＧｅＯ20、Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 、ＰＺ
Ｔ、ＺｎＯ、ＡｌＮ等の圧電材料からなるものであり、
それぞれ公知の方法で製造した後、製品寸法に切断加工
し、蒸着やスパッタ加工を加えることによって得られ
る。
【００２７】また、電極２は、クロム、アルミニウム、
金等からなり、蒸着等の薄膜手法により圧電基板１上に
形成する。この時、圧電基板１の主面１ａ、１ｂ及び側
面にそれぞれ所定形状のマスクを設置しておいて、蒸着
することにより、所定形状の電極２を形成することがで
きる。
【００２８】さらに、図３に示す保護膜５を形成する場
合は、保護膜５の材質はアルミナ等の誘電体膜やフッ素
樹脂等の有機膜等を用い、スパッタリングや容射等で形
成し、その厚みは１μｍ以下でできる限り薄くすること
が好ましい。
【００２９】
【実施例】圧電基板１としてＬｉＮｂＯ3 を用い、電極
２はクロム（Ｃｒ）を用い、保護膜５としてアルミナを
厚み５０００Åに形成して、図１に示す本発明実施例の
表面波レゾネータを作製した。また、同様の材質を用い
て、図６に示す比較例の表面波レゾネータも作製した。
【００３０】いずれも、同程度の特性を有するように作
製したところ、比較例では、圧電基板１の寸法が３×２
×０．５ｍｍであったのに対し、本発明実施例では、圧
電基板１の寸法が３×１×０．２ｍｍとなり、半分の大
きさとできることがわかった。
【００３１】また、表面波の発生効率としてＱ値を比較
したところ、本発明実施例では比較例に比べて２．５倍
となり、発生効率が高いことも確認できた。
【００３２】したがって、本発明の表面波レゾネータ
は、小型化することができ、しかも表面波の発生効率を
向上できることがわかる。
【００３３】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、圧電基
板の一方の主面に、互いに対向する櫛歯部からなる振動
部を形成したために（構成要件ａ）、小型化が可能で、
発生した表面波が周囲の部分で拡散、吸収されることを
防止できます。また、圧電基板の他方の主面には圧電基
板の側面を経由した上記櫛歯部の一部と該各櫛歯部と連
続する一対のターミナル部とを形成したために、一方の
主面のほぼ全面を振動部として利用できるため、小型化
が可能で、発生した表面波が周囲の部分で拡散、吸収さ
れることを防止できる。
【００３４】また、圧電基板の他方の主面（裏面）には
圧電基板の側面を経由した上記櫛歯部の一部と該各櫛歯
部と連続する一対のターミナル部を形成することによっ
て、パッケージに封入する場合、ワイヤボンディングを
行う必要がなく、通常の表面実装と同様に半田リフロー
等で容易に接合することができる。
【００３５】さらに、本発明は、上記の表面波レゾネー
タにおいて、振動部を形成した主面上に絶縁保護膜を形
成したことによって、振動部を形成した主面の全面を保
護膜で覆うことができ、容易に保護膜を形成することが
できる。
【００３６】したがって、本発明によれば、小型で表面
波発生効率の高い表面波レゾネータを容易に製造するこ
とが可能となる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface acoustic wave resonator that generates a surface acoustic wave by applying a high-frequency signal to a piezoelectric substrate. 2. Description of the Related Art A schematic structure of a conventional surface acoustic wave resonator is as shown in FIG. This surface acoustic wave resonator includes a pair of opposing comb-shaped electrodes 2 and 2 on one main surface of a piezoelectric substrate 1 made of a piezoelectric material such as quartz or LiNbO 3 . The electrode 2 is composed of opposing comb teeth 21 and a terminal 22 for bundling them, and the vicinator 3 is located near the comb teeth 21. When the high-frequency signal 4 is applied to the terminal portion 22, distortions of opposite phases are generated between the adjacent comb-tooth portions 21 due to the piezoelectric effect, and surface waves are excited in the vibrating portion 3 to serve as a surface wave resonator (resonator). Can work. Although not shown, two pairs of electrodes 2 and 2 are formed on the piezoelectric substrate 1 and one of the electrodes 2 and 2 is formed.
An input terminal can be formed on the second electrode 2 and an output terminal can be formed on the other electrodes 2 and 2 to provide a surface acoustic wave filter. When such a surface acoustic wave resonator is enclosed in a package, as shown in FIG. 7, an electrode 2 is provided on a base 11 having a lead electrode 13 and a lead terminal 14.
A piezoelectric substrate 1 provided with
After connecting between the lead electrode 13 and the lead electrode 13 by wire bonding 16, the lead electrode 13 is covered with a cap 12 and sealed. However, in the surface acoustic wave resonator shown in FIG. 6, since all the electrodes 2 are formed on one main surface of the piezoelectric substrate 1, only a part of the piezoelectric substrate 1 is formed. The vibrating part 3 could not be used. Therefore, a piezoelectric substrate 1 larger than the size of the vibrating section 3 is required, and it has been difficult to reduce the size. Also,
Since the surface wave generated in the vibrating section 3 is diffused and absorbed by the surrounding portion, there is a problem that the generation efficiency of the surface wave is low. In addition, when a protective film is formed to increase the durability of the vibrating portion 3, it is difficult to form the protective film so as to cover only the vibrating portion 3 without covering the terminal portion 22. Further, when the surface acoustic wave resonator is sealed in a package, it is necessary to perform wire bonding as shown in FIG. 7, and there is a problem that the manufacturing process becomes complicated. [0009] Accordingly, the present invention provides a piezoelectric substrate
A comb portion and a terminal portion for bundling the comb portion on the surface of the plate;
Wave resonator having a pair of electrodes consisting of
The main surface of the piezoelectric substrate with respect to each other.
A vibrating part consisting of opposing comb teeth is formed, and the vibrating part is
A part of the comb tooth portion passing through the side surface of the piezoelectric substrate and each of the combs;
A pair of terminal portions that are continuous with the tooth portion are formed. That is, by using both sides of the piezoelectric substrate and making one main surface a vibrating portion comprising a comb tooth portion, almost the entire main surface can be used as a vibrating portion. It is possible to prevent the generated surface wave from being diffused and absorbed in the surrounding area. Further, by forming a pair of terminals on the other main surface (back surface) of the piezoelectric substrate, it is not necessary to perform wire bonding when enclosing the piezoelectric substrate in a package. And so on. According to the present invention, in the above-mentioned surface acoustic wave resonator, an insulating protective film is formed on the main surface on which the vibrating portion is formed. That is, since the terminal portion is formed on the back surface, the entire main surface on which the vibrating portion is formed can be covered with the protective film, and the protective film can be easily formed. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The surface acoustic wave resonator shown in FIG. 1 has a structure in which a pair of electrodes 2 each having a comb portion 21 and a terminal portion 22 are formed on the surface of a piezoelectric substrate 1. As shown in FIG. 1A, only opposing comb teeth 21, 21 are formed on one main surface 1a of the piezoelectric substrate 1, and each comb tooth 21, 21 has a side surface. Via the other main surface (back surface) 1b. Also,
As shown in FIG. 1B, the other main surface (back surface) 1b is formed by bundling a part of the comb teeth 21 continuous with the main surface 1a and the comb teeth 21 on the main surface 1b. A pair of terminal portions 22, 22 are formed. If a high-frequency signal 4 is applied between the pair of terminal portions 22 provided on the main surface 1b, a surface wave can be generated at the comb teeth 21 on the main surface 1a. , Can act as a surface wave resonator. At this time, since the entire surface of the main surface 1a of the piezoelectric substrate 1 can be the vibrating portion 3, the dimensions of the piezoelectric substrate 1 can be effectively used, and the size of the surface acoustic wave resonator can be reduced. it can. Further, since the generated surface wave is not diffused and absorbed in the surrounding portion, the surface wave generation efficiency can be increased. Next, another embodiment of the surface acoustic wave resonator of the present invention is shown in FIG.
A part of the comb tooth part 21 and the terminal part 22 may be formed in a, and only the terminal part 22 may be formed on the other main surface 1b. Further, as shown in FIG. 3A, a through hole 23 is formed in the substrate 1 and a comb tooth portion 21 formed on the main surface 1a and a through hole 23 formed on the main surface 1b side. The terminal portions 22 may be connected by a conductive material filled in the through holes 23. Further, as shown in another embodiment in FIG. 3B, an insulating protective film 5 is formed on the main surface 1a on the vibrating portion 3 side to improve the durability of the comb teeth portion 21 of the electrode 2. It can also be done. That is, in the surface acoustic wave resonator of the present invention, the vibrating section 3
Since the protective film 5 described above may be formed on the entire main surface 1a of the piezoelectric substrate 1, it can be easily formed. The above-described surface acoustic wave resonator of the present invention comprises:
Since a surface acoustic wave can be generated by applying the high-frequency signal 4, it can be used for a piezoelectric actuator using a surface wave, an oscillator, a filter, a duplexer, and the like. In addition, as shown in FIG. 4, two pairs of electrodes 2 and 2 formed on the piezoelectric substrate 1 are provided, and one of the electrodes 2 and 2 has an input terminal, and the other has a pair of electrodes 2 and 2. Can be used as a surface acoustic wave filter by connecting the output terminals to the filter. When the above-described surface acoustic wave resonator is encapsulated in a package, as shown in FIG.
After mounting the piezoelectric substrate 1 provided with the above and connecting the terminal portion 22 and the lead electrode 13 formed on the one main surface 1b of the piezoelectric substrate 1 with the solder 15, it may be covered with the cap 12 and sealed. . As described above, in the surface acoustic wave resonator according to the present invention, since the terminal portion 22 exists on the main surface (back surface) 1b opposite to the vibrating portion 3, the terminal portion 22 is easily formed by solder reflow or the like as in normal surface mounting. Since the connection can be made by the solder 15, there is no need for wire bonding or the like, and the manufacturing process can be simplified. The piezoelectric substrate 1 is made of quartz, LiTaO 3 ,
LiNbO 3 , Bi 12 GeO 20 , Li 2 B 4 O 7 , PZ
It is made of a piezoelectric material such as T, ZnO, AlN, etc.
Each of them is manufactured by a known method, cut into a product size, and then subjected to vapor deposition or sputter processing. The electrode 2 is made of chromium, aluminum,
It is made of gold or the like and is formed on the piezoelectric substrate 1 by a thin film method such as vapor deposition. At this time, a predetermined-shaped mask is provided on each of the main surfaces 1a, 1b and side surfaces of the piezoelectric substrate 1, and the electrodes 2 having a predetermined shape can be formed by vapor deposition. When the protective film 5 shown in FIG. 3 is formed, the material of the protective film 5 is a dielectric film such as alumina or an organic film such as a fluororesin, and is formed by sputtering or spraying. It is preferable that the thickness be 1 μm or less and be as thin as possible. EXAMPLE A LiNbO 3 was used for the piezoelectric substrate 1, chromium (Cr) was used for the electrode 2, and alumina was formed to a thickness of 5000 mm as the protective film 5. A resonator was manufactured. In addition, a surface acoustic wave resonator of a comparative example shown in FIG. 6 was manufactured using the same material. In all of the comparative examples, the dimensions of the piezoelectric substrate 1 were 3 × 2.
In contrast, the size of the piezoelectric substrate 1 was 3 × 1 × 0.2 mm in the example of the present invention, which was × 0.5 mm. Further, when the Q value was compared as the generation efficiency of the surface wave, it was confirmed that the example of the present invention was 2.5 times as large as that of the comparative example, and the generation efficiency was high. Therefore, it can be seen that the surface acoustic wave resonator of the present invention can be downsized and the efficiency of generating surface acoustic waves can be improved. As described above, according to the present invention, since the vibrating portion composed of the comb teeth opposing each other is formed on one main surface of the piezoelectric substrate (structural requirement a), miniaturization is achieved. Is possible,
The generated surface waves can be prevented from being diffused and absorbed in the surrounding area. In addition, the other main surface of the piezoelectric substrate has a piezoelectric substrate
Since a part of the above-described comb- tooth portion and a pair of terminal portions continuous with each of the comb-tooth portions are formed through the side surface of the plate, almost the entire main surface can be used as a vibrating portion. It is possible to prevent the generated surface wave from being diffused and absorbed in the surrounding area. On the other main surface (back surface) of the piezoelectric substrate,
Part of the comb teeth portion passing through the side surface of the piezoelectric substrate and each of the comb teeth
By forming a pair of terminal portions continuous with the portion, when enclosing in a package, it is not necessary to perform wire bonding, and bonding can be easily performed by solder reflow or the like as in normal surface mounting. Further, according to the present invention, in the surface acoustic wave resonator described above, by forming an insulating protective film on the main surface on which the vibrating portion is formed, the entire surface of the main surface on which the vibrating portion is formed can be covered with the protective film. Thus, a protective film can be easily formed. Therefore, according to the present invention, it is possible to easily manufacture a small surface acoustic wave resonator having high surface acoustic wave generation efficiency.
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）（ｂ）は本発明の表面波レゾネータを示
す斜視図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は本発明の表面波レゾネータの他
の実施形態を示す斜視図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は本発明の表面波レゾネータの他
の実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明の表面波レゾネータをフィルタに応用し
た実施形態を示す斜視図である。
【図５】本発明の表面波レゾネータのパッケージへの収
納構造を示す断面図である。
【図６】従来の表面波レゾネータを示す斜視図である。
【図７】従来の表面波レゾネータのパッケージへの収納
構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１：圧電基板
２：電極
２１：櫛歯部
２２：ターミナル部
３：振動部
４：高周波信号
５：保護膜BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIGS. 1A and 1B are perspective views showing a surface acoustic wave resonator according to the present invention. FIGS. 2A and 2B are perspective views showing another embodiment of the surface acoustic wave resonator of the present invention. FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views showing another embodiment of the surface acoustic wave resonator of the present invention. FIG. 4 is a perspective view showing an embodiment in which the surface acoustic wave resonator of the present invention is applied to a filter. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a structure for housing the surface acoustic wave resonator of the present invention in a package. FIG. 6 is a perspective view showing a conventional surface acoustic wave resonator. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a structure for accommodating a conventional surface acoustic wave resonator in a package. [Description of References] 1: Piezoelectric substrate 2: Electrode 21: Comb portion 22: Terminal portion 3: Vibration portion 4: High frequency signal 5: Protective film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03H 9/25 H03H 9/145 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H03H 9/25 H03H 9/145
Claims (1)
ねるターミナル部とからなる一対の電極を対向して備え
てなる表面波レゾネータにおいて、上記圧電基板の一方
の主面に、互いに対向する櫛歯部からなる振動部を形成
し、他方の主面に上記圧電基板の側面を経由した上記櫛
歯部の一部と該各櫛歯部と連続する一対のターミナル部
とを形成したことを特徴とする表面波レゾネータ。(57) [Claims 1] A comb-shaped portion and a comb- shaped portion are bundled on the surface of the piezoelectric substrate.
In a surface acoustic wave resonator comprising a pair of electrodes, each of which is opposed to a twisted terminal portion, a vibrating portion formed of comb teeth opposing each other is formed on one main surface of the piezoelectric substrate, and the other main surface is formed on the other main surface. The comb through the side of the piezoelectric substrate
A surface acoustic wave resonator comprising a part of a tooth part and a pair of terminal parts continuous with the respective comb tooth parts.
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| JPH1127090A JPH1127090A (en) | 1999-01-29 |
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