JP3991777B2 - Ｓａｗデバイス - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＳＡＷデバイスに関し、特にダミー電極を備えたＩＤＴ電極からなるＳＡＷデバイスの小型化に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、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。
図４（ａ）はトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの構成を示す平面図であって、圧電基板１１の主表面上に表面波の伝搬方向に沿って２つのＩＤＴ電極１２、１３を所定の間隔を隔して配置すると共に、該ＩＤＴ電極１２、１３の間に遮蔽電極１４を配置する。そして、ＩＤＴ電極１２、１３は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１２の一方のくし形電極は入力端子ＩＮとボンディングワイヤ１５等を用いて接続導通され、他方のくし形電極は接地（Ｅ）される。更に、ＩＤＴ電極１３の一方のくし形電極は出力端子ＯＵＴとボンディングワイヤ１５にて接続導通され、他方のくし形電極は接地（Ｅ）して、トランスバーサル型ＳＡＷフィルタを構成する。なお、図４（ａ）に示したＩＤＴ電極１２、１３はトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの挿入損失を改善するために実用化されている一方向性変換器（ＳＰＵＤＴ）を用いた例を示した。
【０００３】
ボンディングワイヤ１５をバスバー（メタライズ部）に接続する方法としては、ボンディングワイヤ１５の先端に圧力を加えながら超音波を印加して両者を接合する手段が一般的である。例えばφ３０μｍのアルミニウム線を用いてボンディングすると、接合部（ボンディングヘッド）は図４（ｂ）に示すように長径８０μｍ、短径５０μｍ程度の楕円形となる。従って、ボンディングの加工時の位置決め誤差を考慮すると、バスバーの大きさは、ボンディングヘッドの長径の５０％以上の余裕を持たせるのが一般的であるので、１２５μｍ×１２５μｍ程度の面積が必要とされている。
【０００４】
図４（ａ）に示すような一般的なＩＤＴ電極の構成では図中上部から順に圧電基板、バスバー電極、ＩＤＴ電極交叉部（以下、電極交叉部と称す）、バスバー電極、圧電基板という構成になっており、それぞれの領域の表面波の位相速度をＶｆ、Ｖｍ、Ｖｓ、Ｖｍ、Ｖｆとすると、位相速度の関係はＶｓ＜Ｖｍ＜Ｖｆとなりバスバー電極間、即ち電極交叉部に導波路が形成され、表面波は導波路の両端で反射を繰り返して、その振動エネルギが閉じ込められることになる。図４（ｃ）は導波路内で表面波の伝搬方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に励起される対称０次モード（Ｓ_０）、対称１次モード（Ｓ_１）のある瞬間の振動変位を示した図である。励起されるモードはこれ以外に対称２次モード（Ｓ_２）、対称３次モード（Ｓ_３）、・・と無数の高次対称モードが存在する。
トランスバーサル型ＳＡＷフィルタの場合、一般的に最低次の対称０次モード（Ｓ_０）を利用するので、Ｓ_０モードの近傍の高周波側に生じる対称１次モード以上の対称高次モードはフィルタ特性を劣化させる不要モードとなる。
【０００５】
図５は高次対称モードを抑圧すべく実用化されたＩＤＴ電極の構成を示す平面図であって、図中上部から順に第１のバスバー電極、第１のダミー電極、電極交叉部、第２のダミー電極、第２のバスバー電極の各領域から構成されている。この電極パターンの場合にも第１及び第２のバスバー電極の間、即ち第１のダミー電極と、電極交叉部と、第２のダミー電極とに跨る領域に導波路が形成され、表面波が閉じ込められて対称０次モード、対称１次モード、対称２次モード・・と無数の対称高次モードが励振される。図５の電極パターンが高次対称モードを抑圧する理由について対称１次モードを用いて説明する。導波路上に図に示すように対称０次モードと、対称１次モードが励振されたとすると、対称モードであるので、電極交叉部の中央の線Ｐの上下いずれかを検討すれば十分である。そこで図５に示すように、対称１次モード（Ｓ_１）の振動で励起された電荷のうちαで示す電荷と、βで示す電荷とが電極交叉部上で互いに相殺するように、電極交叉部幅Ｗと第１及び第２のダミー電極部の幅ｄを適切に設定すれば、対称１次モード（Ｓ_１）は抑圧することが可能である。一方、対称０次モードは電極交叉部にて励振することができる。また、他の対称ｎ次モードについても電極交叉幅Ｗと第１及び第２のダミー電極部の幅を適切に設定することにより同様に抑圧することが可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、電子機器の小型化が急速に進んでおり、これに伴いＳＡＷデバイスに対する小型化の要求も高まりつつあるが、周知のようにＳＡＷデバイスの設計上の理由から所望の仕様を満足するには、電極交叉部の幅、ダミー電極の幅をある値以下に狭くすることはできず、またボンディングつぶれが外にはみ出さないようバスバーの幅もむやみに細くできないため、ＳＡＷデバイスの小型化には限界があるという問題があった。
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、通常のボンディングワイヤ及びボンディング手法を用いて小型化したＳＡＷデバイスを提供することを目的とする。
【０００７】
【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ＳＡＷデバイスの請求項１記載の発明は、圧電基板の主面上にダミー電極を備えたＩＤＴ電極を配置して構成したＳＡＷデバイスにおいて、バスバー部の幅Ｍ、ボンディングワイヤのボンディングヘッドの長径をＬとしたとき
５０μｍ＜Ｍ≦１．３×Ｌ （１）
を満足すようにバスバー部の幅Ｍが設定されており、ボンディングヘッドが前記バスバー部とダミー電極とに跨るようにボンディングが施されていることを特徴とするＳＡＷデバイスである。
請求項２記載の発明は、前記バスバー部の幅Ｍを
５０μｍ＜Ｍ≦１．１×Ｌ （２）
を満足するように設定したことを特徴とする請求項１に記載のＳＡＷデバイスである。
請求項３記載の発明は、ボンディングヘッドのダミー電極へのはみ出しが４５μm以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のＳＡＷデバイスである。
【０００８】
【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。
図１は本発明に係るＩＤＴ電極上のボンディング状態を示す平面図であって、圧電基板（図示しない）上に形成したＩＤＴ電極１（一部）と、ボンディングワイヤ２及び該ボンディングワイヤ先端のつぶれ（ボンディングヘッド）３との位置関係を示す図であり、ＩＤＴ電極１は図中上部よりバスバー電極１ａと、ダミー電極１ｂと、電極交叉部１ｃとから構成されている。
本発明の特徴はＳＡＷデバイスの小型化を図るために、ダミー電極側に一部はみ出してボンディングするところにある。
【０００９】
本願発明者はダミー電極を備えたＩＤＴ電極を用いてトランスバーサル型ＳＡＷフィルタを試作し、ボンディングヘッド３の部分をバスバー１ａからダミー電極１ｂ部へはみ出すように接合したところ、はみ出し幅ｈが４５μｍより小さい場合には、パスバンド特性、挿入損失等の電気的特性に劣化が見られないことを実験的に見いだした。このようにボンディングヘッドがバスバー１ａからダミー電極１ｂ部へはみ出すようにボンディングすることにより、バスバー電極１ａの幅を狭くすることが可能となり、ひいてはトランスバーサル型フィルタの小型化になる。
【００１０】
これまでのトランスバーサル型ＳＡＷフィルタではボンディングヘッドの長径が８０μmであった場合、バスバー電極１ａの幅Ｍはボンディングヘッドがはみ出さないことを考慮して１２５μｍ以上にしていた。ところが、ダミー電極１ｂの方へｈ＝４５μｍだけはみ出させることを前提に考えると、バスバーの幅ＭはＭ’＝８０μｍ程度の幅があればよいことになる。このようにすることによりＩＤＴ電極１としては２つのバスバーで合計９０μｍの短縮が可能となり、圧電基板の幅寸法が２mm程度であるから５％弱もの小型化が可能となった。
【００１１】
一方、図３（ａ）に示すようにバスバー電極の幅Ｍは５０μｍより細くすると、電極膜の抵抗が増し、ＳＡＷデバイスの損失が増大するので好ましくない。いま、ボンディングヘッドの長径をＬとし、バスバーの幅をＭとすると、ボンディング位置のバラツキを考慮してもＭはＬの３０％の余裕があれば十分である。即ち、
５０μｍ＜Ｍ≦１．３×Ｌ （１）
位置精度の高いボンディングマシンを使うことにより、Ｌの１０％以下でも問題はない。
５０μｍ＜Ｍ≦１．１×Ｌ （２）
しかし、図３（ｂ）のＣに示すように、ボンディングヘッドがバスバーから離れてダミー電極１ｂのみに接合している場合、電極的導通が十分に確保できず、接合強度も低くはがれ易いことから、図３（ｂ）のＤのように少なくともヘッドの一部がバスバーに接合していることが望ましい。
【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乃至３に記載の発明は
ＳＡＷデバイスを小型化する上で優れた効果を表す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＩＤＴ電極上のボンディング位置を示す図である。
【図２】 ＳＡＷデバイスが小型化になる理由を説明する図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）はダミー電極上の種々のボンディング位置を説明する図である。
【図４】（ａ）は従来のトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの構成を示す図、ボンディングワイヤ、そのヘッドの状態を示す図、ＩＤＴ電極上に励振されるモードの変位分布を示す図である。
【図５】ダミー電極を備えたＩＤＴ電極の各部の名称と、該ＩＤＴ電極上に励起される対称モードの中、対称１次モードの抑圧を説明する図である。
【符号の説明】
１・・電極交叉部
２・・ボンディングワイヤ
３・・ボンディングヘッドのつぶれ
Ｍ・・バスバー（メタライズ部）の幅
ｄ・・ダミー電極の幅
Ｌ・・ヘッドつぶれの長径
ｈ・・ダミー電極へのはみ出し幅

Claims (3)

1. 圧電基板の主面上にダミー電極を備えたＩＤＴ電極を配置して構成したＳＡＷデバイスにおいて、バスバー部の幅Ｍ、ボンディングワイヤのボンディングヘッドの長径をＬとしたとき
   ５０μｍ＜Ｍ≦１．３×Ｌ （１）
   を満足するようにバスバー部の幅Ｍが設定されており、ボンディングヘッドが前記バスバー部とダミー電極とに跨るようにボンディングが施されていることを特徴とするＳＡＷデバイス。
2. 前記バスバー部の幅Ｍを
   ５０μｍ＜Ｍ≦１．１×Ｌ （２）
   を満足するように設定したことを特徴とする請求項１に記載のＳＡＷデバイス。
3. ボンディングヘッドのダミー電極へのはみ出しが４５μm以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のＳＡＷデバイス。

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