JPH0699544B2 - 表面波デバイス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、樹脂組成物で被覆された表面波デバイスに関
する。

〔従来の技術〕

表面波デバイス、例えば表面波フィルタは、情報内容を
有する電磁波の信号処理に使用される電子デバイスであ
る。例えばレーダー施設、テレビジョン及びビデオ装置
に使用されるデバイスでは、信号又は情報を搬送する電
気パルス又は電流は機械的振動或は音響振動、いわゆる
表面波に変えられる。電気‐音響の変換又は表面波の発
生には、特定のセラミック又は結晶物質、例えばニオブ
酸リチウムからなる圧電変換器が使用される。変換器を
適切に構成することによって、特に“音響を発生する”
変換器表面を特殊な幾何学形状に構成することによっ
て、この変換器の音響特性は調整される。このようにし
て意図的に音響信号を変化させること及び例えば全スペ
クトルから特別な波長範囲を例えばテレビジョン又はビ
デオ信号の中間周波数（約38MHz）を濾波することがで
きる。完全には電気信号に戻すことができないか又は誤
った方向に伝わる表面波の反射によって不所望のエコー
が生じるのを回避するために、変換器素子の表面に、透
過する波のエネルギーを吸収する減衰用材料が設けられ
ている。チップ縁のようなデバイスの一定の範囲のみに
施されるこの材料は、必要とされる機械的動特性により
従来は例えばポリアミドのような有機材料から構成され
ている。

この減衰層の塗布は種々の方法により行うことができ
る。すなわち例えば押出材料からなる成形物を裁断し、
変換器表面に施し、引続き加熱工程で溶融することによ
り表面に固着結合する。この工程は個々のデバイスに対
して別々に行わねばならず、煩雑で時間が掛かる。例え
ばスクリーン印刷のような印刷処理も常用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の課題は、必要とされる音響特性を満たし、更に
無機充填材を含まず、簡単な方法で基板表面の上記の範
囲に塗布することのできる減衰用被覆層を有する表面波
デバイスを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上述の課題を解決するため、本発明によれば、圧電材料
からなる基板と、基板の表面に置かれた変換器電極とを
備えた表面波デバイスにおいて、基板の表面上に印刷さ
れ浅い勾配を有する構造物を備え、この構造物は基板の
材料と音響的にマッチングする樹脂組成物からなり表面
波デバイスの動作中45〜55dBの減衰を行うものであり、
樹脂組成物は、 （ａ） 少なくとも１種のエポキシ樹脂と、 （ｂ） ジカルボン酸、ポリカルボン酸、ジカルボン酸
の酸性エステル、及びポリカルボン酸の酸性エステルか
らなる群より選ばれた少なくとも１つの硬化剤と、 （ｃ） 脂肪族及びヘテロ芳香族アミンからなる群より
選ばれ、樹脂組成物の網状化を促進させるに十分な量の
触媒と、 （ｄ） 溶剤と を含み、硬化剤とエポキシ樹脂とは網目構造を形成する
のに十分な量存在し、硬化剤の酸当量と触媒のアミン水
素当量は共にエポキシ当量より少ない量存在し、樹脂組
成物は、樹脂組成物の溶剤を変えることにより、基板の
表面上に印刷構造物を設けるための印刷処理を行い得る
粘度を有する。

アミンにより促進されるカルボン酸で硬化する反応性樹
脂組成物は、スクリーン印刷法で施すのに最も適してい
る。これは気泡を生ずることなく厚層として塗布するこ
とができ、また数日間という十分に長い態様期間を有す
る。これは経済的に実施する必要のあるスクリーンに印
刷にとって極めて意義のあることである。組成物の良好
なスクリーン印刷可能性は充填材を使用することなく得
ることができる。この反応性樹脂組成物は更に傑出した
特性として極めて良好な遮音特性を有する。この組成物
の他の利点は高い耐湿性及び急速な硬化性にある。使用
される原料は使用上公害をもたらす危険性はない。更に
これらの原料は塩素イオン及び化学的に結合された塩素
含有量が低い。この事実はこれにより腐食可能性が低下
することから、電子デバイスへの使用に関して特に有意
義である。

スクリーン印刷技術により反応性樹脂を塗布するには、
均一で平坦なフィルムを得るために延性が良く、従って
十分に低粘性の組成物が所望される。スクリーン印刷画
像に関しても良好な結果を示す例えば30000〜90000mPa
・s/25℃の間の粘度を有する樹脂が適していることが判
明している。出発粘度は反応性樹脂の溶剤含有量によっ
て容易に調整することができる。30000〜90000mPa・s/2
5℃の間の所望範囲を得るため一実施態様では、エトキ
シプロピルアセテート／ベンジルアルコールからなる溶
剤混合物を約22〜28重量％の量で使用する。溶剤量がこ
れより少ない場合反応性樹脂組成物の粘度は急激に上昇
するのが観察される。しかし適度の粘度を有する直ちに
使用可能の混合物にあっても時間の経過と共にゲルの増
加が認められる。溶剤はスクリーン上で蒸発することに
より失われると共に、混合の時点から、硬化及びそれに
より粘度が上昇する化学反応が始まる。従って蒸発によ
る消失を少なくするために高沸点溶剤を使用する必要が
ある。また組成物の溶剤成分は印刷後特定の排気条件下
に完全に除去しなければならない。

無気泡状態に塗布した後組成物の粘度を高めることによ
って、その後の流展を阻止し、コントラストの鮮明な印
刷画像を作り、また排気及び硬化工程まで安定に保つ必
要がある。この一見相反する要求はチキソトロープ系に
より満たされる。この系の場合組成物に剪断力が作用し
た際その粘度は減少し、剪断応力の終了と共に再び元の
値に戻る。チキソトロピー指数（剪断率で測定され、フ
ァクタ10だけ異なる２種の粘度の商）はチキソトロープ
状態の尺度であり、本発明による一実施例の反応性樹脂
組成物では約1.2である。これはスクリーン印刷を適用
するのに適した弱チキソトロープ化された系であること
を示す。

完成した反応性樹脂組成物は数日の耐用期間を有する
（その粘度は３〜４日経過すると２倍になる）が、樹脂
及び硬化剤成分はそれぞれ互いに別々に準備し、使用す
る直前に初めて化学量論的比率で混合するが好ましい。
この場合樹脂成分は例えば一種又は数種の樹脂と、溶剤
と、場合によっては他のスクリーン印刷組成物として公
知の助剤とからなっていてもよい。これらは例えば直ち
に使える樹脂組成物中で、無機物質からなる固体を含ま
ないが反応性樹脂組成物で得られた。“印刷された”層
内での気泡の発生及び破裂を促進する添加剤である。更
に硬化剤成分は他の構成成分、すなわちジ‐又はポリカ
ルボン酸又はその酸性エステル、脂肪族又はヘテロ芳香
族アミン並びに他の溶剤を含む。これらの成分は密閉さ
れた容器中で僅かに高められた温度で均質化し、更に安
定な溶液又はエマルジョンとして数か月間粘度の上昇を
殆ど示すことなく貯蔵することができる。

もう一つの特徴的な重要性は粘性の他に、樹脂成分に対
するエポキシ価及び樹脂成分に対する酸価により決定さ
れる化学量論性である。エポキシ価は、重量単位当たり
のエポキシ当量の数であり、酸価は重量単位当たりの酸
当量の数である。この２つの価から個々の成分の混合比
を算出することによって、合目的的な回路構造に必要な
化学量論性を得ることができる。有利な硬化剤成分とし
て、窒素と結合された水素原子を有するアミンを使用す
る場合には、硬化剤成分中のアミン水素当量に注意しな
ければならない。直ちに使用し得る反応性樹脂組成物に
あっては、アミン水素当量及び酸当量の合計はエポキシ
当量を下回るべきである。この組成又は化学量論性で初
めて、硬化された反応性樹脂組成物の良好な成形物質特
性及び良好な減衰状態を得ることができる。

樹脂成分として種々のエポキシ樹脂を使用することがで
きる。例えばクレゾールノボラックのグリシジルエーテ
ル、様々にエポキシ化されたポリブタジエン及び特にビ
スフェノールＡをベースとするジグリジジルエーテル型
の固体樹脂並びにこれらの樹脂の混合物であってもよ
い。グリシジルエーテル樹脂はその化合物類に対して僅
少量の塩素イオン及び化学的に結合された塩素を有する
に過ぎないことから、エレクトロニクスで使用し得る特
殊な生成物として有利である。他の使用可能な樹脂（例
えば部分的にエポキシ化された不飽和ポリマー）は、完
全に塩素を含まない工程で製造することができる。本発
明では二重結合の４〜50％がエポキシ化されているポリ
ブタジエンも有利に使用することができる。残りの二重
結合は水素添加されていてもよい。

硬化剤として使用される酸はジ‐又はポリカルボン酸で
ある。飽和1,2-〜1,4-ジカルボン酸の誘導体又はその異
性体混合物、特にコハク酸及びアジピン酸の誘導体が有
利である。特に有利なのはトリメチルアジピン酸であ
る。しかし不飽和又は高分子ジカルボン酸又はその酸性
エステルを使用することも可能である。例えばプロパン
ジオール及びヘキサヒドロフタル酸からなる酸性エステ
ル又はヘキサヒドロフタル酸のモノエチルエステルも使
用できる。

塩基性触媒として選択可能の化合物には脂肪族及びヘテ
ロ芳香族アミン、特に置換されたイミダゾールが包含さ
れる。2-エチル‐4-メチルイミダゾール（2,4-EMI）は
特に有利である。アミンは、カルボン酸官能基のエポキ
シ基との反応を促進し、エポキシ基のホモ重合を惹起す
るように選択される。良好な触媒活性の他にこのアミン
は、乾燥条件で反応性樹脂組成物から漏出しないために
十分に高い沸点を有していなければならない。同時にア
ミン中の窒素と結合した水素原子は、反応性樹脂組成物
が硬化する際にエポキシ官能基との反応によりポリマー
中にアミンを形成することを可能にするという利点を有
する。これにより硬化した反応性樹脂を有する完成デバ
イス上でアミンが蒸発することは回避される。このアミ
ンは触媒量でのみ存在し、カルボン酸よりも少ない量で
使用される。

溶剤もまた少なくとも約100℃の高い沸点を有する。こ
れは一種又は数種の成分を含んでいてよく、エーテル、
エステル、アルコール又は同様の多官能性化合物の化合
物群から選択される。特に有利な結果はベンジルアルコ
ールを含む混合物で、特にエトキシプロピルアセテート
と組み合わせた場合に得られる。

〔実施例〕

本発明を３つの図面及び２つの実施例に基づき以下に詳
述する。

第１実施例 成分及び反応性樹脂組成物の製造 樹脂及び硬化剤成分の製造例及び実験質規模での直ちに
使用可能な反応性樹脂コンパウンドの調合例として、以
下に特定の反応性樹脂組成物の製造方法を記載する。

樹脂成分：カトレックス（Quatrex）1410 250gをマグ
ネットフィッシュ（Magnetfisch）と共に500mlのガラス
瓶に配置する。モーダフロー（Modaflow） 1g、ベンジ
ルアルコール53g及びエトキシプロピルアセテート44gを
加えた後、容器を密閉し、110℃で２時間攪拌する。こ
うして得られた淡黄色の僅かに濁った約24000mpa・s/25
℃の高粘度の液体は数か月間変化することなく貯蔵可能
である。

硬化剤成分：トリメチルアジピン酸164g、2-エチル‐4-
メチルイミダゾール45g及びエトキシプロピルアセテー
ト40gを90℃で1.5時間攪拌する。数か月間変化すること
なく貯蔵可能の黄色から赤褐色までの約19000mpa・s/25
℃の高粘度の液体が得られる。

反応性樹脂：反応性樹脂組成物を製造するため、樹脂成
分100重量部及び硬化剤成分16重量部を合する。完成反
応性樹脂組成物は薄茶色の不透明に鈍く光る高粘度の液
体（約38000mPa・s/25℃）である。個々の成分に比べて
より高粘度であることは、完成した反応性樹脂組成物が
エマルジョンであることから明らかである。

第２図は、密閉容器に保管した完成反応性樹脂組成物の
種々異なる温度での粘度上昇を示すものである。この図
は室温での粘度が３〜４日経過した時点で二倍になるこ
とを示している。更にスクリーン印刷法での組成物の耐
用期間又は使用可能性は数日である。この期間内ではエ
マルジョンは安定であり、個々の成分の分離は認められ
ない。第２図の平坦に移行する曲線は−７℃での粘度状
態を示すものである。反応性樹脂組成物をこの低温で保
管した場合、化学的硬化反応は遅れ、混合物の耐用期間
は一層長びかせることができる。

第３図は反応性樹脂組成物の粘度を溶剤含有量との関連
において示すものである。溶剤の添加量を変えることに
よって反応性樹脂組成物の粘度は任意の値に調整するこ
とができる。スクリーン印刷で使用可能の組成物に対し
ては30000〜90000mPa・s/25℃の出発粘度が望ましい。
このためには約22〜28重量％の溶剤含有量が必要であ
る。

第２実施例 反応性樹脂組成物の塗布及び硬化 反応性樹脂組成物をスクリーン印刷法で塗布する。例え
ば表面波フィルタ上に約30μｍの層厚で塗布する場合、
組成物は良好な流展挙動を示し、非孔質に塗布すること
ができ、従って稜の鋭い印刷が得られる。こうして得ら
れた良好な分解能は微細構造の獲得を可能にし、その平
坦な傾斜角は表面波フィルタの良好な音響特性に関する
前提条件である。更にこれらの特性は反応性樹脂組成物
の多数のウエハ又は多くの付加物を再生可能とし、これ
はフィルタを大量生産するための絶対条件である。

表面波デバイスに反応性樹脂組成物を塗布した後、すべ
ての溶剤を硬化前に組成物から除去しなければならな
い。溶剤の蒸発は例えば温度を高めるか、外気を補強す
るか又は真空にすることによって促進することができ
る。純粋に熱的に蒸発させる場合には例えば70℃で１時
間排気した後、溶剤含有量の理論値にほぼ一致する質量
損失を検出することができる。

反応性樹脂組成物を硬化するには温度を130℃以上に高
めてはならない。なぜならこれよりも高い温度ではウエ
ハが破損する恐れがあるからである。本発明による反応
性樹脂組成物の良好な硬化は130℃で１時間硬化した際
に得られる。一層低い温度でも組成物は完全に硬化する
ことができる。他の硬化条件をテストするため、化学的
硬化反応で発生する反応熱を介しての硬化度を熱分析検
査で測定することができる。

硬化に際して、スクリーン印刷で製造された反応性樹脂
構造物にしわ又は収縮は生じない。従って印刷画像は変
化することなく維持される。

第１図は表面波デバイス、この場合表面波フィルタの略
示縦断面図であり、このフィルタ上にはスクリーン印刷
法で本発明による反応性樹脂の構造物５が配置されてい
る。圧電加工材例えばニオブ酸リチウムからなる厚さ約
500μｍの基板２はその下面で完全に平坦に銅槽１を貼
り着けられている。基板２の上面には変換器電極３及び
４が存在する。第１図はくし状に構成された電極３、４
の指状部分の断面図であり、この場合異なる極性（＋及
び−で表した）のそれぞれ２個のくし状電極は指が入れ
子状になっている。従って一緒になって一つの変換器素
子例えば表面波送信器（電極３）を構成する。これは電
気信号を機械的又は振動信号、いわゆる表面波に変える
働きをする。一方表面波受信器の電極は４で示されてい
る。この受信器は濾過された表面波を再び電気信号に変
える働きをする。表面上の能動変換器範囲以外でかつ基
板の縁７に沿って、硬化した反応性樹脂からなる構造５
を施す。これは流出する表面波を減衰し、波が基板の縁
７で反射するのを阻止する働きをする。図面に示されて
いるように、樹脂は通常基板表面の２つの互いに対応す
る縁部に表面波の「流展方向」に施されている。基板表
面のすべての縁に樹脂を被覆することもできる。この場
合には周囲減衰が問題となる。付加的に表面波の反射を
抑制する樹脂構造物の平坦な傾斜角も良好に認識するこ
ともできる。それというのもこれは基板２から減衰組成
物５への波の移行を容易にするからである。

例示した硬化樹脂は適切なガラス遷移温度を有する。こ
れにより硬化した樹脂構造物の音響特性は温度が高めら
れた場合にも安定しており、変わることなく良好に順応
する。戻された電気信号の周波数スペクトルのフーリエ
変換により減衰作用は定量的に確認することができる。
主パルスに対する規定の時間間隔内で、反射により得ら
れるエコーの振幅高さを主パルスとの比較において測定
する。本発明による反応性樹脂組成物で得られる観察さ
れた減衰は45〜55dBである。表面波デバイスを長期間作
動させた場合、本発明による樹脂での被覆によって更に
別の利点が示される。硬化した樹脂構造物の吸水性は僅
かである。本発明による樹脂には腐食性イオンはまった
くないか又は極く僅かに含まれているにすぎないことか
ら、金属製電極構造又は他の金属部品と接触して使用す
る場合にも適している。それというのも腐食は促進され
ないからである。熱負荷可能性も顕著である。すなわち
仕上げ工程で生じ得る260℃までの温度上昇での短時間
並びに130℃までの数時間は、硬化した樹脂構造物によ
って不変であり、損なうことなく維持される。熱重量分
析で、樹脂の分解開始は300℃から初めて現れることが
判明している。硬化した樹脂は決して揮発成分を含まな
いことから、デバイスの作動に際してまた温度を高めた
際にガスが漏出することはなく、従って樹脂で被覆され
た構造部材を気密なケーシング内に組み込むことができ
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による表面波フィルタの断面図、第２図
は本発明で使用される反応性樹脂組成物の粘度と時間と
の関係を示す線図、第３図は本発明で使用される反応性
樹脂組成物の粘度と溶剤含有量との関係を示す線図であ
る。 １……銅槽 ２……基板 ３、４……電極 ５……構造物 ７……基板の縁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハンス、シユテルツル ドイツ連邦共和国フアーターシユテツテ ン、ロートケールヒエンベーク４ (56)参考文献 特開 昭62−18421（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−135870（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−121551（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−139826（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−149942（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−8419（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−65322（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭47−32439（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧電材料からなる基板と、基板の表面に置
   かれた変換器電極とを備えた表面波デバイスにおいて、
   基板の表面上に印刷され浅い勾配を有する構造物を備
   え、この構造物は基板の材料と音響的にマッチングする
   樹脂組成物からなり表面波デバイスの動作中45〜55dBの
   減衰を行うものであり、樹脂組成物は、 （ａ） 少なくとも１種のエポキシ樹脂と、 （ｂ） ジカルボン酸、ポリカルボン酸、ジカルボン酸
   の酸性エステル、及びポリカルボン酸の酸性エステルか
   らなる群より選ばれた少なくとも１つの硬化剤と、 （ｃ） 脂肪族及びヘテロ芳香族アミンからなる群より
   選ばれ、樹脂組成物の網状化を促進させるに十分な量の
   触媒と、 （ｄ） 溶剤と を含み、硬化剤とエポキシ樹脂とは網目構造を形成する
   のに十分な量存在し、硬化剤の酸当量と触媒のアミン水
   素当量は共にエポキシ当量より少ない量存在し、樹脂組
   成物は、樹脂組成物の溶剤を変えることにより、基板の
   表面上に印刷構造物を設けるための印刷処理を行い得る
   粘度を有することを特徴とする表面波デバイス。
2. 【請求項２】エポキシ樹脂はジグリシジルエーテル型の
   固体樹脂であり、ビスフェノールＡ、フェノールノボラ
   ック、クレゾールノボラックからなる群より選ばれたも
   のであることを特徴とする請求項１記載の表面波デバイ
   ス。
3. 【請求項３】エポキシ樹脂成分が、二重結合のほぼ４〜
   50％がエポキシ化されているポリブタジエンを含むこと
   を特徴とする請求項１記載の表面波デバイス。
4. 【請求項４】アミンが置換イミダゾールであることを特
   徴とする請求項１記載の表面波デバイス。
5. 【請求項５】アミン成分が少なくとも１個のNH結合を有
   することを特徴とする請求項１記載の表面波デバイス。
6. 【請求項６】溶剤がエーテル、エステル、アルコールか
   らなる群より選ばれた１つ又は複数の成分を含み、溶剤
   混合物の沸点が少なくともほぼ100℃であることを特徴
   とする請求項１記載の表面波デバイス。