JPH01170210A - 弾性表面波共振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は弾性表面波共振装置に係り、特に耐電力性等の
改善された弾性表面波共振装置に関する。

（従来の技術） 従来から発振器用の発振子や狭帯域のフィルタとして使
用されている弾性表面波共振装置は、第４図に示すよう
に、ＬｉＴａ０１　、Ｌｉ２　Ｂ　４０７や水晶などの
圧電材料からなる圧電基板１の上に、１対の櫛歯電ｔｆ
ｉ２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂをそれぞれ対ごとに交差して
なる入力用電極く送信用電極）２と出力用電極（受信用
電極）３との２組の電極を、所定の距離を隔てて配置す
るとともに、弾性表面波の伝搬する方向でこれらの電極
の外側に、１対のグレーティング反射器４をそれぞれ配
設して、構成されている。定在 そしてこのような弾性表面波共振装置は、通常、金属等
のステムの上に圧電基板１を接着剤等によってマウント
し、ステム上の引き出し用リードと圧電基板１上の出力
用電極３とを金、ＡＪ２などのワイヤによってボンディ
ングした後、キャップ等をかぶせて封止することによっ
て実装される。

このような弾性表面波共振装置においては、発振子やフ
ィルタとして動作した場合には、１対のグレーティング
反射器４間に弾性表面波の定在波が生じる。この定在波
の応力分布を第５図に示す。

同図に示す応力の包路線は、スミスの等価回路を用いた
応力分布解析結果から明らかなように、弾性表面波の伝
搬方向およびその垂直な方向で、いずれも中心付近に極
大ピークをもつ曲線になる。

ところで弾性表面波共振装置においては、入力用電極２
に加わる電気的パワーまたは励振電流が増大するにした
がって、伝搬する弾性表面波の応力も増大するため、過
励振状態で長時間動作させると、この応力によって、電
極を構成するＡＪ２等の金属材料がマイグレーション（
金属の結晶粒界の移動）を起こし、しロックやボイドが
生じる。そしてこのような電極の劣化によって、挿入損
失の増加や中心周波数の変動が生じるという問題があっ
た。

第６図は、第５図に示す弾性表面波定在波の応力分布に
おいて、圧電基板上の櫛歯電極およびグレーティング反
射器の電極指と応力定在波との相対的な位置を微視的に
描いた図である。一般に、入力用電極と出力用電極の２
つの電極の間隔は、伝搬する弾性表面波の波長をλ０と
したとき、７λ０であり、同図かられかるように、グレ
ーティング反射器の電極指の入力用あるいは出力用電極
寄りのエツジ部に、変位Ｏのいわゆる節の部分がくるよ
うな弾性表面波の定在波が生じる。そして、弾性波に関
する理論、すなわち定在波の変位と応力とは９０°ずれ
、変位０の部分では応力が極大となるという法則から、
前述したグレーティング反射器の電極指の櫛ｔＩＸ電極
寄りのエツジ部が、それぞれ応力の分布における極大の
ピーク（図中＊で示す）とほぼ一致する。

一方、入力用、出力用電極のこれらの間の伝搬路に近い
部分では、第７図に示すように、櫛歯電極の電極指のピ
ッチと中心周波数での弾性表面波定在波の周期との間に
多少のずれが生じるため、定在波の応力の極大ピーク（
変位Ｏの節部）がＡＪ２電極指間に位置し、Ａ、１２電
極指に加わる応力の極大値はこの極大ピーク値より低く
なる（図中、応力のピークを＊で示し、電極指上の応力
極大値を０で示す）。

次に、このような従来の弾性表面波共振装置における弾
性表面波の定在波の応力分布の包絡線と、櫛歯電極の１
！極指に加わる応力極大値の包絡線とを、第８図にあわ
せて示す、同図から明らかなように、共振装置全体の中
央付近が応力最大となっており、櫛歯電極電極指上の応
力極大値を結んだ包絡線は応力分布包絡線より下に位置
する。すなわち、メタルマイグレーションの原因となる
電極指上の応力の最大値は、発生する弾性表面波応力の
最大値より小さいことになる。

しかしながら、このような櫛歯電極の電極指上に加わる
応力の極大値自体は、中央の伝搬路に近い電極指になる
ほど大きくなり、そのためこの部分の電極指にまずマイ
グレーションが発生ずるという問題があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上述した問題を解決するためになされたもの
で、電極指上に印加される応力が減少され、メタルマイ
グレーションの発生が抑制されており、耐電力性、耐電
流性に優れ信頼性の高い弾性表面波共振装置を提供する
ことを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の弾性表面波共振装置は、圧電基板と、この圧電
基板上にそれぞれ形成された、１対の櫛ｆＱ電極を交差
してなる送信用および受信用の２組の電極と、前記基板
上にこれらの電極を挟むように配設されたグレーティン
グ反射器とを備えてなる弾性表面波共振装置において、
前記送信用電極と受信用電極との最も近接した２本の′
ｚ、ｆｆ！指の間隔が、３λ０　（但し、λ０は弾性表
面波の波長とする）以下であることを特徴としている。

（作　用） 本発明においては、入力用電極の櫛歯電極電極指と出力
用電極の櫛歯電極電極指との間の比重、３λ０以下とな
っているので、この装置の中央付近ずなわち伝搬路に近
い櫛歯電極電極指に加わる応力の値は、全体的に低くな
る。そのためこのようなＴ、極相を構成する金属でのマ
イグレーションの発生が抑制される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図は本発明の弾性表面波共振装置の一実施例を示す
正面図である。

同図において符号５はＬｉＴａ０３　、Ｌｉ２　Ｂ　４
０７、水晶等からなる圧電基板を示し、この圧電基板５
の鏡面研磨された主面には、Ａｉ蒸着膜のフォトエツチ
ング法によって、１対の櫛歯電極６ａ、６ｂを交差させ
てなる厚さ１０００人の入力用電極６と、おなじく１対
の櫛歯電極７ａ、７ｂを交差させてなる出力用電極７と
が形成されており、これらの？８ｗ！の伝搬方向に沿っ
た外側には、１対のグレーティング反射器８がそれぞれ
同様な方法で形成されている。そして、このような共振
子の中心周波数は６００ＨＩＩｚとなっており、２組の
電極６．７の最も近接した櫛歯電極電極指間の間隔ぶは
、この圧電基板５上を伝搬する６００Ｈｔｌｚの弾性表
面波の波長をλとすると、２λに設定されている。

このように構成される実施例の弾性表面波共振装置にお
ける弾性表面波定在波の応力分布の包絡線と各ＡＪ１１
を構格上に印加される応力の極大値の包路線とを第２図
に示す、また、櫛歯電極’を構格間隔ぶを、７λ、５λ
、３λ、１λとしたときの電極指上の応力分布の極大値
の包絡線を、比較のために同図に示す。

同図から明らかなように、ぶが３λより大きい場合には
、電極指上の応力極大値の包絡線は、共振子中央の伝搬
路に近ずくほど上昇するプロファイルを示すのに対し、
λが３λ以下では、同じ応力極大値の包絡線は伝搬路に
近ずくにつれて一度上昇し、それから再び下降するプロ
ファイルを示す。

このように各電極指に加わる応力の最大値は、第３図に
示すように、（の値が３λ以下ではほぼ変わらずに最小
値を示し、３λを越えると急激に増大する。

従って、１の値が３λ以下の２λに設定された実施例に
おいては、櫛歯電極の各電極指に印加される応力分布が
最小のレベルとなり、電極金属のマイグレーションが生
じることがない。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明の弾性表面波共
振装置によれば、入力用、出力用電極の櫛歯電極を構成
する電極指に加わる弾性表面波定在波の応力を最小レベ
ルにすることができる。そのためマイグレーションの発
生を抑えることができ、耐電力性等がよく信頼性の高い
弾性表面波共振装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の弾性表面波共振装置の一実施例を示す
正面図、第２図は実施例の共振装置内での弾性表面波定
在波の応力分布を示すグラフ、第３図は電極指に加わる
応力極大値の最大の値を示すグラフ、第４図は従来の弾
性表面波共振装置における定在波の応力分布を示す図、
第６図および第７図は、それぞれ第５図の応力分布を示
すグラフの一部を拡大して示したグラフ、第８図は第７
図に示した応力分布および電極指上の応力極大値の包絡
線を示したグラフである。 １．５・・・・・・圧電基板 ２．６・・・・・・入力用’を極 ３．７・・・・・・出力用電極 ４．８・・・・・・グレーティング反射器出願人　　　
　　　株式会社　東芝 代理人　弁理士　　須　山　佐　− 伝不股窮シ距掬佳ノ（ｎ） 第３− ２６３３ｂ 第４図 第５１７ 第６？ ：４７「 第８７

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧電基板と、この圧電基板上にそれぞれ形成された１対
   の櫛歯電極を交差してなる送信用および受信用の２組の
   電極と、前記基板上にこれらの電極を挟むように配設さ
   れたグレーティング反射器とを備えてなる弾性表面波共
   振装置において、前記送信用電極と受信用電極との最も
   近接した２本の電極指の間隔が、３λ＿０（但し、λ＿
   ０は弾性表面波の波長とする）以下であることを特徴と
   する弾性表面波共振装置。