JPH03104409A - 弾性表面波デバイス - 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】 概要 伝送装置のタイミング波抽出用フィルタ等に用いられる
弾性表面波デバイスに関し、 回路基板に実装したときに特性変化を生じることがなく
、しかも、上記実装が容易な弾性表面波デバイスの提供
を目的とし、 圧電結晶からなるチップ上にトランスデューサと外部接
続用のリード電極とを形成し、上記チップのトランスデ
ンーサ及びリード電極が形成された面に上記チップと同
一素材からなるキャップを上記リード電極の端部が露出
するように密封剤を用いて封着し、上記リード電極の露
出端部のそれぞれに、回路基板に半田付け固定するため
の弾性変形可能な金属リードを固着して構戒する。

産業上の利用分野 本発明は伝送装置のタイミング波抽出用フィルタ等に用
いられる弾性表面波デバイスに関する。

弾性表面波デバイスは、例えば高速伝送装置におけるタ
イミング波抽出用フィルタやバンドバスフィルタを実現
するために使用される。この種の弾性表面波デバイスは
、弾性表面波を伝播する圧電結晶からなるチップを備え
、このチップの固有振動を積極的に利用して、フィルタ
機能等が生じるようにされているので、弾性表面波デバ
イスを実装するに際しては、チップの固有振動が阻害さ
れないように格別の注意を要する。

従来の技術 第５図は弾性表面波デバイスの一例（弾性表面波フィル
タ）を示す図である。弾性表面波素子４は水晶等の圧電
結晶からなるチップ１の表面にそれぞれ一対の櫛形状の
電極をインターディジタル状に組み合わせて入力側の正
規形インターディジタルトランスデューサ（舅下ｒＩ　
ＤＴＪという。）２と出力側のＩＤＴ３とを形成して構
或されている。人力側のＩＤＴ２から電気信号を入力す
ると、電極の間隔等に応じた弾性表面波が発生し、チッ
プ１の表面を伝搬して出力側のＩＤＴ３に到達し、ここ
で再び電気信号に変換される。この場合、電極パターン
の設計を工夫することにより、電気信号から音響信号へ
変換するとき、あるいはその逆変換のとき任意のフィル
タ特性とすることができる。

このような弾性表面波素子４は、チップ１の表面を弾性
表面波が伝搬するため、その表面の状況、例えば、ゴミ
、湿気等の付着に敏感に影響し、素子特性が変化する。

このため、弾性表面波素子４は、図に示すようにベース
５に搭載され、外部接続端子６ヘリード線７で接続した
のち、キャップ８で密封される。

然し、上記密封構造であると、高周波化を実現しようと
する場合、リード線７の浮遊インダクタンスや外部接続
端子６の浮遊容量の影響が大きくなり、周波数特性が劣
化する。また、気密容器にガラス封止した外部接続端子
を設ける必要があるので、機能部分である圧電チップの
大きさに対して気密容器が大きくなる。

そこで、周波数特性が良好で、且つ、小型化に適した弾
性表面波デバイスとして、第６図に示したような構造の
ものが開発された。同図（ａ）は弾性表面波デバイスの
分解斜視図、同図（ｂ）はそのＩＤＴ長手方向に沿った
断面図である、この改良された弾性表面波デバイスは、
圧電結晶からなるチップ１０上にＩＤＴ１２．１３と外
部接続用のリード電極１４とを一体に形成し、チップ１
０のＩＤＴ１２．１８及びリード電極１４が形戊された
面にチップ１０と同一素材からなるキャップ４を外リー
ド電極１４が部分的に露出するように密封剤１５を用い
て封着して構或されている。

発明が解決しようとする課題 第６図に示した改良された従来の弾性表面波デバイスを
回路基板に実装するに際して、その固有振動を利用する
チップ１０を直接回路基板に固着したり、或いは、外部
接続用のリード電極１４をチップの底面側にまで延設し
て通常のりフロー法により半田付け実装したりすると、
チップの線熱膨張係数と回路基板の線熱膨張係数との間
に無視することができない差があることから、この弾性
表面波デバイスを実装してなる回路装僧の使用中の温度
変化によりチップに弾性的な歪みが生じ、この弾性表面
波デバイスの周波数特性等の特性が変化するという問題
が生じる。

この問題に対して従来は第７図に示すようにして対処し
ていた。同図（ａ）に示す実装方法では、チップ１０を
回路基板１６に固着するに際して、接着剤をチップ１０
の底面全面に塗布せずに、その一方の縁邪にのみ接着剤
１７を塗布しておくようにし、リード電極についてはボ
ンディングヮイヤ１８により回路基板１６の導体パター
ンに電気的に接続する。この実装方法によると、線熱膨
張係数差に起因する歪みがチップ１ｏの一部にだけしか
生じないので、使用中の特性変化は生じにくいが、部分
的に塗布された接着剤１７は、回路基板１６へのチップ
１０の押付力の大きさによっては容易に拡がってしまい
特性変化の抑制が十分でなくなることがある。よって、
この方法による場合には、接着面積の制御等が煩雑であ
り、実装作業が容易でない。一方、同図Ｑ））に示す方
法では、同図（ａ）に示した方法と同様の方法によりチ
ップ１０をキャリア１９に実装しておき、このキャリア
に実装された形で提供されるデバイスを、接着面積の制
御を行うことなしに回路基板１６に接着固定するように
している。この方法による場合、同図（ａ）の方法と同
様に実装が容易でないばかりでなく、回路装置の小型化
を妨げてしまう。

本発明はこのような技術的課題に鑑みて創作されたもの
で、回路基板に実装したときに特性変化を生じることが
なく、しかも上記実装が容易な弾性表面波デバイスの提
供を目的としている。

課題を解決するための手段 上述した技術的課題を解決するためになされた本発明の
弾性表面波デバイスは、圧電結晶からなるチップ上にト
ランスデューサと外部接続用のリード電極とを形成し、
上記チップのトランスデューサ及びリード電極が形成さ
れた面に上記チップと同一素材からなるキャップを上記
リード電極の端部が露出するように密封剤を用いて封着
し、上記リード電極の露出端部のそれぞれに、回路基板
に半田付け固定するための弾性変形可能な金属リードを
固着して構或される。

作　　　用 上記本発明の構或によれば、外部接続用のリード電極の
露出端部のそれぞれに金属リードを固着しているので、
この金属リードを回路基板に半田付け固定することによ
って、リード電極と外部回路との電気的な接続がなされ
、同時にこの弾性表面波デバイスの回路基板への機械的
な固定がなされる。この場合、従来のように接着面積の
制御等を行う必要がないので、実装作業が容易になる。

また、本発明の構或においては、弾性変形可能な金属リ
ードを用いているので、デバイス実装後に温度変化が与
えられたとしても、線熱膨張係数差に起因する歪みはほ
とんど金属リードにおける弾性変形として生じるので、
チップが歪むことによる特性変化が抑制される。

実　　施　　例 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例を示す弾性表面波デバイスの斜
視図、第２図はその分解斜視図（金属リードは図示せず
〉である。

２２は水晶等の圧電結晶を平板状に形成してなるチップ
であり、２４はチップ２２と同一の素材をチップ２２よ
りも一回り小さく平板状に形成してなるキャップである
。チップ２２上には、入力用のＩＤＴ２６と出力用のＩ
ＤＴ２８を形成し、ＩＤＴ２６の外部接続用の２本の信
号リード電極３Ｇａ及びＩＤＴ２８の外部接続用の２本
の信号リード電極３０ａをチップ２２の縁部にまで延び
るように形成しておく。３０ｂは接地リード電極であり
、ＩＤＴ２６．２８に近接してＩＤＴ２６，２８及び信
号リード電極３０ａを取り囲むようにチップ３２上に形
成されている。ＩＤＴ２６．２８、信号リード電極３０
ａ及び接地リード電極３０ｂは蒸着やスパッタリング法
により同時に形戒することができる。

一方、キャップ２４の下面側には、その外周部に密封剤
３４として、低融点ガラス微粉末をバインダに混合して
なるフリットをスクリーン印刷等により塗布しておく。

そして、キャップ２４の密封剤３４を塗布した面を、チ
ップ２２のＩＤＴ等が形成されている面にその縁部が表
出するように対向させて重ね合わせ、加熱して密封剤３
４を溶融させて、チップ２２にキャップ２４を封着して
いる。郭或した空間にはＮ２等の不活性ガスを封入して
おいても良い。

３２は平板状の金属片を段差状に折り曲げて形成される
弾性変形可能な金属リードであり、この金属リード３２
は、チップ２２の縁部に沿うようにその一端側を溶接や
ボンディングにより第１図において斜線を施して図示さ
れるリード電極３０（信号リード電極３０ａ及び接地リ
ード電極３０ｂ）の露出端部に固着されている。金属リ
ード３２はこの実施例では正方形のチップ２２の４辺に
それぞれ４つずつ設けられている。

このように構或された弾性表面彼デバイスにあっては、
圧電結晶からなるチップ２２のＩＤＴ等を形成した面を
チップ２２と同一素材のキャップ２４で密封しているの
で、両者の線熱膨張係数の違いによる歪みが生じること
はない。また、リード電極３０をチップ２２上に直接形
成しているので、この部分の浮遊インダクタンスや浮遊
容量は十分小さい。よって、このデバイスは高周波にお
いても特性が劣化することがない。

第３図を参照すると、上記構或の弾性表面波デバイスを
回路基板１６に実装した状態が示されている。金属リー
ド３２を回路基板１６上の図示しない導体パターンに半
田３６を用いて表面実装したものである。金属リード３
２を半田付けすることによって、このデバイスの機械的
な固定及び電気的な接続がなされるから、従来のように
機械的な固定を行うための接着剤の使用が不要になる。

例えばこの実装状態で温度変化が与えられて、チップ２
２と回路基板１６とが異なる量で膨張又は収縮したとす
ると、段差状に折り曲げられた金属リード３２が弾性変
形するが、その弾性力によってはチップ２２にはほとん
ど歪みが生じないので、温度に応じて特性が変化するこ
とが防止される。

また、このような実装構造によると、ＩＤＴと外部回路
との接続は浮遊インダクタンスや浮遊容量が小さいリー
ド電極及び金属リードによりなされるので、従来のよう
にボンディングワイヤを用いていた場合と比較して、高
速特性が良好になる。

さらに、本実施例では、第２図に示すように、接地リー
ド電極３０ｂをＩＤＴ２６，２８間に設けているので、
クロストークが減少し、しかも、この接地リード電極３
０ｂのシールド作用によってＳ／Ｎ特性が向上する。

この実施例では、チップ２２の４辺の全てに金属リード
３２を設けているが、機械的な固定力が十分な場合には
、対向する２辺のみに金属リード３２を設けるようにし
ても良い。金属リード３２は予め段差状に折り曲げられ
たものをリード電極３０に固着することができるが、こ
の場合製造作業の自動化は比較的困難であるから、第４
図に示すようにして対処することができる。

第４図は、弾性表面波デバイスの製造工程の一部と実装
工程とを自動化ラインにおけるいわゆるＴ　Ａ　Ｂ（Ｔ
ａｐｅ　Ａｏｕｔａｍａｔｅｄ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）　　
装置により回路基板に実装する場合の、デバイスのテー
プへの装着状態を示している。樹脂フィルム等からなる
テープ３８の開口部の所定位置に予め段差加工されてい
ない金属リード３２′を蒸着しており、この状態で金属
リード３２′のリード電極３０への固着を一括して行い
、回路基板の所定位置にこのデバイスを位置させた後に
、プレス機等を用いて、金属リード３２′をテープ３８
から剥離するとともに、チップ２２及び図示しない回路
基板にそって段差状に変形させるものである。３８ａは
テープ送り用の孔である。このように、本実施例は、発
明の構或に金属リードが含まれている点に着目して、デ
バイスの製造及び実装の自動化を図ったものである。

なお、以上の実施例ではトランスデューサが製造性が良
好でエネルギー変換効率が高いＩＤＴであるとして本発
明を説明したが、トランスデューサはＩＤＴ以外のトラ
ンスデューサであっても良い。

発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、回路基板に実装
したときに特性変化が生じることがなく、しかも、実装
が容易な弾性表面波デバイスの提供か可能になるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す弾性表面波デバイスの斜
視図、 第２図はその分解斜視図、 第３図は弾性表面波デバイスを回路基板に実装した状態
を示す正面図、 第４図は弾性表面波デバイスの実装をＴＡＢ装置による
場合の、デバイスをテープに装着した状態を示す斜視図
、 第５図及び第６図は従来技術の説明図、第７図は従来の
弾性表面波デバイスの実装方法の説明図である。 ２２・・・チップ、　　　　　２４・・・キャップ、２
６．２８・・・ＩＤＴ，　　　３０・・・リード電極、
３０ａ・・・信号リード電極、 ３０ｂ・・・接地リード電極、 ３２・・・金属リード、　　　３４・・・密封剤。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧電結晶からなるチップ（２２）上にトランスデ
   ューサ（２６，２８）と外部接続用のリード電極（３０
   ）とを形成し、 上記チップ（２２）のトランスデューサ（２６，２８）
   及びリード電極（３０）が形成された面に上記チップ（
   ２２）と同一素材からなるキャップ（２４）を上記リー
   ド電極（３０）の端部が露出するように密封剤（３４）
   を用いて封着し、 上記リード電極（３０）の露出端部のそれぞれに、回路
   基板に半田付け固定するための弾性変形可能な金属リー
   ド（３２）を固着したことを特徴とする弾性表面波デバ
   イス。
2. （２）上記リード電極（３０）が上記トランスデューサ
   （２６，２８）に導通する信号リード電極（３０ａ）と
   上記トランスデューサ（２６，２８）近傍の上記チップ
   （２２）上に形成された接地リード電極（３０ｂ）とで
   あることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波デバ
   イス。