JPH04294626A - 弾性表面波素子 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は通信装置等の電子回路に
用いられる弾性表面波素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の弾性表面波素子は図１３に示すよ
うに、圧電体基板の櫛歯形電極等の形成されている面と
反対側の面のほぼ全域にわたり接着剤等を配置しステム
と接合する構成であった。あるいは図１４に示すように
圧電体の中央付近に接着剤等を配置しステムと接合する
構成であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来技術では接合部分の面積が広いために、弾性表面波素
子の使用中の経時変化や温度衝撃等により接着剤等の内
部に応力が発生しその応力により圧電体基板が変形して
しまい、圧電体基板表面の音速が変化しそのために弾性
表面波素子の共振周波数や周波数帯域が変化するという
課題を有していた。また接着剤等が多いために時間経過
とともに接着剤等からガス等が発生し、電極の金属を腐
食させ、周波数を変化させてしまうという課題を有して
た。さらに圧電体基板の中心付近に接合部を持つ弾性表
面波素子は、接合部面積が広い場合は上述の場合と全く
同じ課題を有するが、接合部分の面積が狭い場合は圧電
体基板とステムの接合後に行うワイヤーボンディングの
工程で、ボンディング時の押し付け力で圧電体基板が変
形しステムと基板の接合が剥離したり、また剥離しない
場合でも圧電体基板が下方に曲がった状態でワイヤーボ
ンディングされるために、このワイヤーボンディングに
より基板に応力が発生し、弾性表面波素子としての周波
数が変化するという課題を有していた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の弾性表面波素子
は、櫛歯形電極等を具備する圧電体基板を接着剤等を用
いてステムに接合して成る弾性表面波素子において、前
記接着剤の接合部をステム上に複数個具備することを特
徴とする。

【０００５】

【実施例】以下実施例により本発明を詳細に説明する。 図１は本発明による第一の実施例により作成された弾性
表面波素子１を上から見た図である。但し蓋をはずした
状態である。本弾性表面波素子は共振子タイプであり、
圧電体基板２は銀ペーストによる接合剤を用いて、圧電
体基板の長辺方向の中心に、長辺方向と直角方向の短辺
方向に沿い、２ヶ所でステム４に接合されている。すな
わち接合部３は２ヶ所である。

【０００６】本実施例の接合では、まずステム４上に定
量塗布器等により銀ペーストをステム４上に２ヶ所塗布
し、続いて圧電体基板２を上側から乗せる。そして窒素
雰囲気中で摂氏２００度の温度で約１時間硬化させて接
合する。本実施例における圧電体基板２は水晶ＳＴカッ
ト基板であり、本基板上に櫛歯形電極５と、櫛歯形電極
５の両側に格子状反射器電極６を配置している。これら
の電極５及び６はアルミニウムまたはアルミニウムを主
材料とする合金からなっている。また本実施例では基板
２の長辺方向の両端が解放されているためステムの長辺
方向のひずみに対して影響を受けにくい構成となってい
る。

【０００７】さて図２は本実施例における弾性表面波共
振子１と図１２に示す従来技術により作成された弾性表
面波共振子の動作経時変化による共振周波数の変化を示
す特性図である。本経時変化特性の評価実験における印
加電力は２０ミリワットである。図２において実線１０
が本実施例による弾性表面波共振子の特性であり、点線
１１と一点鎖線１２とが従来技術による弾性表面波共振
子の特性である。

【０００８】本図によれば本実施例による共振子の周波
数変化は極めて小さいことがわかる。従来技術による弾
性表面波共振子の特性では点線１１は周波数が高くなっ
ており、これは接合部の接着剤（銀ペーストを用いてい
る）の応力が変化したことに起因するものと考えられる
。また一点鎖線１２は周波数が低くなっておりこれは接
着剤から発生したガス等によりアルミニウム電極が腐食
されて電極の内部応力が変化したことに起因するものと
考えられる。本実施例では接着剤として銀ペーストを用
いたがエポキシ系接着剤を用いた場合は周波数変化の割
合はさらに悪化する。

【０００９】また図３は本実施例の接合部に更に一カ所
接合部を追加し、３ヶ所で接合した実施例である。本実
施例によれば第１の実施例に比べ基板２とステム４の接
合強度が増しているため、ワイヤーボンディング工程に
おいても、基板２とステム４との接合が壊れることはな
い。このため第一の実施例に比較し、より強力な荷重で
ワイヤーボンディングが可能となり、ワイヤーボンディ
ング強度は第一の実施例の９グラムフォースに対して、
本実施例では１５グラムフォース以上のワイヤーボンデ
ィング強度を得ることが出来る。ワイヤーボンディング
は直径３０ミクロンのアルミニウム系合金のワイヤーを
用い、超音波を印加して行うくさび形状のボンディング
である。

【００１０】以上２つの実施例は請求項２記載の本発明
の実施例である。さて図４は請求項３記載の発明の実施
例である。本実施例では圧電体基板２の長辺方向に沿い
、短辺方向の中心を通る中心線上に配置された接合部１
４と１５により、基板２とステム４が接合されている。 本実施例の場合も接合面積が小さく応力やガスの発生が
非常に少ない。また本実施例では圧電体基板２上のワイ
ヤーボンディングパッド９の近くに接合部が存在するた
めワイヤーボンディング時のボンディング強度を強くで
きる。また接合部１４と１５の間に別の接合部を複数個
設けることも可能である。

【００１１】但し本実施例においては基板とステムを接
合した後の工程、特に蓋の抵抗封止工程において、基板
の長辺方向にひずみを加えないことが重要である。すな
わちステムの長辺方向にひずみを加えると、そのひずみ
が接合部１４と１５を介して基板２を長辺方向に反らせ
るために基板表面の音速等が変化するためである。ステ
ムは長辺方向に変形し易いため第一の実施例のように長
辺方向に解放されている場合は問題無いが、本実施例の
ように長辺方向が接合されている場合は注意が必要であ
る。そのため特にステムが変形し易い場合は例えば図５
に示すように、接合部を基板の中心の接合部１６と一方
の端の接合部１５の２ヶ所にすれば良い。なぜならば長
辺方向のひずみの大部分はステムの中央付近から発生す
るためである。つまり片側が解放されているため中央部
からひずみが発生しても基板２にそのひずみや、ひずみ
による応力等が発生することはない。

【００１２】さて図６は本発明の請求項４の実施例であ
る。本実施例では圧電体基板２の対角線上に２つの接合
部１７と１８を有している。本実施例の特徴は請求項３
記載の発明の実施例の特徴と同じである。すなわち圧電
体基板２の長辺方向の両端に接合部を設けている。本実
施例はワイヤーボンディングのパッドが圧電体基板の対
角線の端に配置されている場合などに有効である。更に
本実施例と別のもう一つの対角線の両端に接合部を持つ
構成の実施例も考えられる。またこれらの２つの対角線
の各々の両端に接合部を持つ構成（この場合は４端に接
合部がある）も考えられる。また一本の対角線の両端と
その対角線上の中央部に別の接合部を持つ構成や、一本
の対角線の片側の端とその対角線の中央部に接合部を持
つ構成も考えられる。さらに２本の対角線の両端と中央
部の全部で５ヶ所に接合部を持つ構成もある。これらは
ステムの応力やひずみの発生の仕方や、接着剤からのガ
スの発生、またワイヤーボンディングの強度との関係な
どを考慮して選択することが出来る。

【００１３】図７は本発明の請求項５の実施例である。 本実施例は基板２の中心近傍に接着剤を円環状に配置し
た構成であり、接合部は４ヶ所である。本実施例では圧
電体基板２の長辺方向に応力が発生し易い場合に特に有
効である。すなわち両端が解放されているためにステム
等にひずみ、応力が発生してもその影響を小さく、ある
いは全く影響をなくすことが出来る構成である。更に本
構成は請求項２の実施例と同様に両端解放であるが、請
求項２の実施例より両端側に近いため、ワイヤーボンデ
ィング強度をより強くすることが可能である。

【００１４】本実施例では真円の環状に接合部を配置し
たが、楕円状、半円状等も考えられる。また接合部は接
着剤を塗布して形成するものであるから、接合部の形状
が崩れることもあるが特に問題無い。また本実施例の応
用として、本実施例の４つの接合部を連結し一つの円状
、すなわちドーナツ状にした接合も考えられる。これは
複数の接合ということではないが基板２またはステム４
を複数個の部分に分割していることを考えれば、接着剤
の量を減らすことにより、ガスの発生や応力の発生を防
止することができる。

【００１５】図８は本発明の請求項６の実施例である。 本実施例は圧電体基板２の中央部の１ヶ所と片側の２つ
の合計３ヶ所の接合部が３角形の頂点となるように配置
されており、圧電体基板２の片側が解放されている。本
実施例では３つの接合部のみであるためやはり全面接着
に比較して接着剤が少ないためガスの発生がなく、また
接着剤による応力の影響もなく動作経時変化による周波
数変化が非常に少ない。

【００１６】また図９は請求項６の別の実施例を示して
いる。図９（ａ）は接合部が４角形の頂点上に配置され
た実施例であり、図９（ｂ）は図９（ａ）を基板２の中
央付近に集合させた実施例である。図９（ｃ）は６角形
の頂点上に接合部を配置した実施例である。図９（ｃ）
の実施例は例えば振動が非常に激しい装置に使用される
場合など、基板とステムの接合力が大きいことが必要な
素子に適している。

【００１７】図１０は本発明の請求項７の実施例である
。本実施例では弾性表面波共振子の格子状反射器電極６
を０ボルト電位のアースに接地するために４つのワイヤ
ーボンディングパッドを持っている。そして各々のパッ
ドの真下（直下）に、基板２とステム４の接合部を配置
した構成である。すなわち接合部は４ヶ所である。この
ようにパッドの真下に接合部を配置すると、ワイヤーボ
ンディング工程においてより強いボンディング荷重を印
加することが可能となり、ワイヤーボンディング強度を
強めることが出来る。また接合部の面積は非常に小さく
接着剤の量が少ないためガスの発生がなく、電極の腐食
がない。従って本実施例においても動作経時変化におけ
る周波数変化はほとんど認められない。

【００１８】本実施例においては４つのパッドに各々接
合部を設けたが、長辺方向の両端に位置する２つずつの
接合部を一つの接合部に置き換えた構成であってもよい
。この場合は本発明の請求項３の発明の実施例に似た構
成となる。また本実施例ではパッドが４つであったため
接合部が４ヶ所であったが、パッドの数に応じて接合部
の数を決めることにより、様々な素子に応用可能である
。例えばダブルモードフィルタのようにパッドが６個の
場合は接合部を６ヶ所にすればよい。

【００１９】以上請求項１から請求項７までの発明につ
き実施例により説明してきた。これらの実施例で示され
た弾性表面波素子は共振子であったがフィルタやその他
の演算素子でも可能である。また光素子や半導体素子の
構造を合わせ持つ構成の弾性表面波素子にも応用可能で
ある。

【００２０】また以上の実施例では接合部相互間の関係
において各々の接合部は全く独立しているが、図１１に
示すようにステム上では接合部全てが、または一部が連
結されている場合もある。これは接着剤２３をステム４
上に塗布した場合、接着剤の粘度が低い場合各々の接着
剤が広がってしまった結果によるものである。本場合も
全体としては接着剤が少ないという効果は充分ある。ま
た接着剤を圧電体基板２上に塗布し、しかる後にステム
４に接合する場合も有り得る。この場合は図１２に示す
ように基板上で接着剤が広がり、基板上で各々が連結し
てしまう場合がある。すなわちステム側からみて接合部
が複数個に見える場合である。この場合もやはり接着剤
の量は従来技術の場合よりはるかに少なくなり、本発明
の目的に合致するものである。すなわち本発明の特殊な
場合の応用例と考えることが出来る。

【００２１】以上の実施例における圧電体基板２はＳＴ
カット水晶基板を用いたが他のカットの水晶基板（ＬＳ
Ｔカット等）や、他の材質の基板（タンタル酸リチウム
、ニオブ酸リチウム、ほう酸リチウム等）、あるいは薄
膜圧電材料（酸化亜鉛、窒化アルミニウム等）でもよい
。特に電気機械結合係数が大きい基板（ニオブ酸リチウ
ムなど）はそれだけ弾性表面波の振幅が大きいため、基
板上の電極配線にストレスマイグレーションを発生しや
すい。このストレスマイグレーションにより発生するボ
イドやヒロックに接着剤から発生するガスが接すると電
極（アルミニウム、またはアルミニウム系合金）の腐食
はより激しくなる。また弾性表面波の振幅が大きいので
接着剤内部応力の影響も受けやすい。従って電気機械結
合係数が大きい基板ほど本発明の効果は大きい。

【００２２】本実施例では長辺方向は共振子における弾
性表面波の進行方向であったが、これと直角方向に長辺
方向を持った形状でもよい。また本実施例では接着剤は
銀ペーストであったが、エポキシ系接着剤や、瞬間接着
剤等でもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、櫛歯
形電極等を具備する圧電体基板を接着剤等を用いてステ
ムに接合して成る弾性表面波素子において、前記接着剤
による接合部をステム上に複数個具備することにより、
接合面積を小さく（接着剤を少なく）できるため以下の
効果を有する。すなわち（１）接着剤が少なく接着剤か
らのガス発生を防ぐことが出来る、（２）接合部分がス
テムまたは圧電体基板の全面にわたらないため接合部分
に応力が発生することが無い、の効果を有する。このた
め弾性表面波素子の動作経時変化による周波数変化が極
めて小さくできるという効果を有する。

【００２４】また圧電体基板の中央付近のみに接合部を
有するものと比較した場合接合部が複数個あるため、ワ
イヤーボンディング強度を大きくすることができるとい
う効果を有する。したがって耐振動性や耐衝撃性の優れ
た弾性表面波素子を提供できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項２による実施例の弾性表面波共
振子の上面図。

【図２】請求項２による実施例と従来技術による素子の
周波数変化を示す特性図。

【図３】本発明の請求項２による別の実施例の弾性表面
波共振子の上面図。

【図４】本発明の請求項３による実施例の弾性表面波共
振子の上面図。

【図５】本発明の請求項３による別の実施例の弾性表面
波共振子の上面図。

【図６】本発明の請求項４による実施例の弾性表面波共
振子の上面図。

【図７】本発明の請求項５による実施例の弾性表面波共
振子の上面図。

【図８】本発明の請求項６による実施例の弾性表面波共
振子の上面図。

【図９】本発明の請求項６による別の実施例の弾性表面
波共振子の上面図。

【図１０】本発明の請求項７による実施例の弾性表面波
共振子の上面図。

【図１１】本発明の１実施例の弾性表面波素子の側面図
。

【図１２】本発明の１実施例の別の弾性表面波素子の側
面図。

【図１３】従来技術による弾性表面波共振子の上面図。

【図１４】従来技術による別の弾性表面波共振子の上面
図。

【符号の説明】

１　　　　弾性表面波共振子 ２　　　　圧電体基板 ３　　　　接合部 ４　　　　ステム ５　　　　櫛歯形電極 ６　　　　格子状反射器電極 ７　　　　リード端子 ８　　　　ワイヤー ９　　　　ワイヤーボンディングパッド１０　　本実施
例の特性 １１　　従来技術の特性 １２　　他の従来技術の特性 １３　　ウェッジボンディング部 １４　　接合部 １５　　接合部 １６　　接合部 １７　　接合部 １８　　接合部 １９　　接合部 ２０　　接合部 ２１　　接合部 ２２　　接合部 ２３　　接着剤

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　導電性を有する金属からなる櫛歯型電
   極または格子状電極を具備する圧電体基板を、接着剤等
   を用いてステム上に接合して成る弾性表面波素子におい
   て、前記接着剤による接合部をステム上に複数個具備す
   ることを特徴とする弾性表面波素子。
2. 【請求項２】　　前記複数個の接合部が前記圧電体の短
   辺方向に沿うように配列されていることを特徴とする請
   求項１記載の弾性表面波素子。
3. 【請求項３】　　前記複数個の接合部が前記圧電体の長
   辺方向に沿うように配列されていることを特徴とする請
   求項１記載の弾性表面波素子。
4. 【請求項４】　　前記複数個の接合部が前記圧電体の対
   角線に沿うように配列されていることを特徴とする請求
   項１記載の弾性表面波素子。
5. 【請求項５】　　前記複数個の接合部が環状に配置され
   ていることを特徴とする請求項１記載の弾性表面波素子
   。
6. 【請求項６】　　前記複数個の接合部が３つ以上の多角
   形の頂点に対応する位置に配置されていることを特徴と
   する請求項１記載の弾性表面波素子。
7. 【請求項７】　　前記複数個の接合部がワイヤーボンデ
   ィングパッドの、圧電体を挟み真下に配置されているこ
   とを特徴とする請求項１記載の弾性表面波素子。