JPH10163796A - 弾性表面波装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のように製造工程を増やすことなく簡便
に製造でき、しかも温度特性に非常に優れた弾性表面波
装置を提供すること。 【解決手段】 基台５上に、弾性表面波を発生させるた
めの励振電極２を設けた圧電基板１を接着部材４を介し
て固着させて成る弾性表面波装置Ｓであって、接着部材
４の線膨張係数が圧電基板１の３倍以上であることを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タンタル酸リチウ
ム単結晶やニオブ酸リチウム単結晶等から成る圧電基板
に、励振電極を設けて成る弾性表面波（ＳＡＷ）フィル
タ等の弾性表面波装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、タンタル酸リチウム（ＬｉＴ
ａＯ₃ ）やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃ ）等の単結
晶は、一般に圧電材料の性能評価の指標となる電気機械
結合係数が大きい材料として大変注目されており、例え
ば、弾性表面波フィルタや弾性表面波共振器等の弾性表
面波装置、バルク波デバイス等の各種圧電デバイスに用
いられる材料として有望視されている。

【０００３】特に、３６°回転ＹカットＸ伝搬のタンタ
ル酸リチウム単結晶（以下、ＬＴ３６°Ｙ−Ｘという）
や６４°回転ＹカットＸ伝搬のニオブ酸リチウム単結晶
（以下、ＬＮ６４°Ｙ−Ｘという）は、電気機械結合係
数が大きい圧電基板材料として好適に使用されている。

【０００４】ところが、これらの圧電基板上に、例えば
膜厚が４５００Å程度のアルミニウムから成る櫛歯状の
ＩＤＴ（Inter Digital Transducer) 電極等を形成させ
た弾性表面波素子に対して、中心周波数の温度依存性を
示す温度係数（ＴＣＦ：Temperature Coefficient of F
requency）を測定すると、ＬＴ３６°Ｙ−Ｘでは−５９
ppm ／℃、ＬＮ６４°Ｙ１Ｘでは−８４ppm ／℃とな
り、ＰＤＣ等の帯域幅の狭い仕様のＲＦフィルタ及びＩ
Ｆフィルタの使用には耐えないほどの大きな値を示す。

【０００５】上記ＴＣＦが零に近いほど温度変化に伴う
周波数特性の変化が小さいため、そのような弾性表面波
素子は各種の弾性表面波装置として好適に使用可能であ
るが、ＴＣＦが大きすぎると、弾性表面波装置の設計
上、大きな制約となる場合が多く、またその用途も限定
されるので問題である。一般には、ＴＣＦを−５０ppm
／℃程度に抑えることができれば、温度特性による変化
量が±２ＭＨｚ程度に抑えることができるのでよいとさ
れている。

【０００６】そこで、：ＩＤＴ電極の膜厚を薄くすれ
ば、基板の質量効果によりＴＣＦを低減させることが考
えられる。

【０００７】また、：圧電基板上の伝搬路（ＩＤＴ電
極や反射器）以外の表面に、誘電体薄膜を形成し、さら
に、誘電体薄膜の表面と圧電基板を接着させるパッケー
ジ基体の接着面とに熱伝導性の部材を設けて、弾性表面
波素子の放熱効率を良好にすることによりＴＣＦを低減
させるものが提案されている（例えば、特開平２−７８
３１４号公報を参照）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
の技術を採用した場合、ＩＤＴ電極の薄膜化により、弾
性表面波素子をパッケージの基台へ実装する際のワイヤ
ーボンディング時において、ワイヤーボンディング用の
電極パッド部とワイヤーとの密着性が悪くなるので、両
者の密着性を向上させるために、ワイヤーボンディング
用の電極パッド部が厚くなるように形成させなければな
らない。このような厚膜形成を実現させるには、二重露
光及び長時間の蒸着を行う必要があり、大変手間を要す
るだけでなく、作業工程も煩雑とならざるを得ない。

【０００９】また、上記の場合、ＩＤＴ電極等の電極
形成以外に誘電体膜を形成する必要があるので、この場
合も、誘電体膜の形成が面倒である上、そのための作業
工程も煩雑とならざるを得ない。

【００１０】そこで、本発明は従来のように製造工程を
増やすことなく簡便に製造でき、しかも温度特性に非常
に優れた弾性表面波装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
めに、本発明の弾性表面波装置は、基台上に、弾性表面
波を発生させるための励振電極を設けた圧電基板を接着
部材を介して固着させて成る弾性表面波装置であって、
前記接着部材の線膨張係数が前記圧電基板の３倍以上で
あることを特徴とする。

【００１２】また、基台上に、弾性表面波を発生させる
励振電極を設けたタンタル酸リチウムから成る圧電基板
を接着部材を介して固着させて成る。さらに、励振電極
は規格化膜厚が０．１以下とするとよい。この場合、特
に線膨張係数が５．０×１０^-5／℃以上の接着部材とす
るとよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態に
ついて図面に基づき詳細に説明する。本発明の弾性表面
波装置Ｓは、例えば図１にその断面図にて示すように、
タンタル酸リチウム単結晶（ＬＴ３６°Ｙ−Ｘ）やニオ
ブ酸リチウム単結晶（ＬＮ６４°Ｙ−Ｘ）等から成る圧
電基板１の一主面１ａ上に、アルミニウムやアルミニウ
ムを主成分とする合金（Ａｌ−Ｓｉ系，Ａｌ−Ｃｕ系，
Ａｌ−Ｔｉ系等）などから成る励振電極２（櫛歯状のＩ
ＤＴ電極）や反射器等が形成された弾性表面波素子３
が、セラミックや樹脂等の絶縁性材料から成る基台５、
側壁部材６，７、及びセラミックや金属等から成る蓋体
８等で組み立てられたパッケージ４内に収容されてい
る。なお、励振電極２等はＣＶＤ法、スパッタ法、真空
蒸着法などにより形成される。

【００１４】ここで、励振電極２や反射器は規格化膜厚
が０．１以下に被着形成されている。また、圧電基板１
の他の主面１ｂと基台５との間には、圧電基板１の線膨
張係数の３倍以上で６倍以下、厚みが５０〜２００μm
の高分子量直鎖重合体から成る樹脂体の接着部材４が介
在されており、この接着部材４でもって弾性表面波素子
３を基台５上に固着させている。接着部材４の線膨張係
数を圧電基板１の６倍以下とするのは、線膨張係数が大
きくなり過ぎると粘度が小さくなることによりワイヤー
ボンディングが困難となるからである。

【００１５】なお、接着部材４は例えば不飽和ポリエス
テルやホルマリン系等の各種熱硬化性樹脂、ポリスルホ
ン等の各種熱可塑性樹脂などが使用可能であり、その線
膨張係数が圧電基板の３倍以上であればよい。

【００１６】また、アルミニウムや金等から成るワイヤ
９，９により、圧電基板１の一主面上に被着形成され励
振電極２等に接続されている電極パッド１０，１０と側
壁部材６の上面に被着形成され外部の駆動回路等に接続
されている電極パッド１１，１１とを接続している。

【００１７】このように、圧電基板１の一主面上に被着
形成させた励振電極２の規格化膜厚が０．１以下の場合
で、かつ圧電基板１の他主面と基台５との間に圧電基板
１の線膨張係数の３倍以上の接着部材４を介在させるこ
とにより、圧電基板１の温度変化に伴う圧電基板１の伸
縮と励振電極２とのずれの変化を小さくすることがで
き、これにより、ＴＣＦを従来より大幅に低減させるこ
とができる。

【００１８】なお、従来、圧電基板１の他主面と基台５
との間に樹脂の接着剤を介在させることが行われている
が、その樹脂の選定基準は、主に、価格、硬化条件（焦
電性の基板の場合、温度変化が大きすぎると静電気が発
生しスパークの原因となったり、高温では電極パターン
の断線が生じやすくなるため。）、粘度（粘度が適当で
ないと樹脂の塗布が良好に行われないため。）、ガスの
発生条件（弾性表面波素子がパッケージ内に封止される
ときに窒素ガスを入れることがあるが、余分なガスや水
蒸気が発生すると弾性表面波素子の劣化が促進されるた
め。）などであり、これら条件に適合する樹脂だけが使
用されてきた。

【００１９】

【実施例】次に、具体的な実施例について説明する。

【００２０】まず、ＬＴ３６°Ｙ−Ｘの圧電基板（線膨
張係数＝１．６×１０⁵ ／℃）を用意し、この圧電基板
上に蒸着法及びリフトオフ法等により複数の共振子が直
列及び並列接続されて成る、いわゆるラダー型と称され
る弾性表面波素子を作製した。ここで、一つの共振子
は、アルミニウムから成る櫛歯状のＩＤＴ電極、及びそ
のＩＤＴ電極の両側に形成した反射器等から構成され
る。

【００２１】また、ラダー型の段数は、反射器を両側に
配置して成る所定の電極線幅のＩＤＴ電極を直列接続し
た直列共振子が３個、ＩＤＴ電極を並列に接続した並列
共振子が２個の２．５段とした。さらに、直列共振子の
周期を４．４μm 、並列共振子の周期を４．６μm と
し、反射器本数を５０本、ＩＤＴ電極及び反射器の厚み
を４３００Åとした。

【００２２】このように作製した弾性表面波素子をアル
ミナ等のセラミック製の基台上に、各種の接着部材でも
って固着せしめた弾性表面波装置を用意し、それぞれの
弾性表面波装置に対して、ネットワークアナライザ（ヒ
ューレットパッカード社製）により中心周波数８８０Ｍ
Ｈｚの場合の温度特性を測定した。その結果を図２に示
す。

【００２３】図２において、は、接着部材としてシリ
コーン樹脂（線膨張係数＝３．０×１０^-5／℃）を用い
た場合であり、ＴＣＦは５６ppm ／℃の大きな値を示し
た。

【００２４】は、接着部材としてポリイミド系樹脂
（線膨張係数＝４．１×１０^-5／℃）を用いた場合であ
り、ＴＣＦは−５１ppm ／℃の大きな値を示した。

【００２５】は、接着部材としてエポキシ樹脂（線膨
張係数＝５．０×１０^-5／℃）を用いた場合であり、Ｔ
ＣＦは−４８ppm ／℃であった。

【００２６】は、接着部材として熱粘性ポリマー型樹
脂（線膨張係数＝６．５×１０^-5／℃）を用いた場合で
あり、ＴＣＦは最も絶対値が小さい−４４ppm ／℃であ
った。

【００２７】このように、接着部材として圧電基板の線
膨張係数の３倍以上のものを用いることにより、温度変
化に伴う圧電基板の伸縮を緩和することができるので、
非常に優れた温度特性を有する弾性表面波装置を提供す
ることができる。

【００２８】なお、上記実施例において圧電基板がタン
タル酸リチウム単結晶の場合、励振電極をアルミニウム
とし、ラダー型の弾性表面波素子におけるＴＣＦについ
て説明したが、本発明の弾性表面波装置は、これらに限
定されるものではなく、圧電基板がニオブ酸リチウム単
結晶、四ほう酸リチウム、水晶、ランガサイト等でもよ
く、また、励振電極がアルミニウムを主体とする合金、
金、クロム、チタン、銅等でもよい。また、伝搬型の弾
性表面波素子の場合でも、ほぼ同様な効果を得ることが
期待でき、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更
し実施が可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の弾性表面
波装置によれば、圧電基板の裏面と基台との間に線膨張
係数が圧電基板の３倍以上の接着部材を介在させたこと
により、励振電極に電圧を印加した際に生ずる圧電基板
の伸縮を接着部材で極力吸収するようにしたので、温度
特性を損なうことのない優れた弾性表面波装置を提供す
ることができる。

【００３０】また、温度特性を向上させるために、従来
のような煩雑で手間のかかる製造工程が不要となるの
で、迅速かつ簡便に弾性表面波装置を製造することが可
能となる。

【００３１】特に、圧電基板としてタンタル酸リチウム
単結晶、アルミニウムもしくはその合金から成る励振電
極の膜厚を０．１以下、接着部材として圧電基板の３倍
以上の線膨張係数を有するものを採用することにより、
ＴＣＦが−５０ppm ／℃より絶対値の小さい非常に優れ
た弾性表面波装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る弾性表面波装置の断面図。

【図２】線膨張係数と中心周波数の温度係数との関係を
示すグラフ。

【符号の説明】

１ ・・・ 圧電基板 ２ ・・・ 励振電極 ３ ・・・ 弾性表面波素子 ４ ・・・ 接着部材 ５ ・・・ 基台 Ｓ ・・・ 弾性表面波装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 船見 雅之 京都府相楽郡精華町光台３丁目５番地 京 セラ株式会社中央研究所内 (72)発明者 池上 佳秀 京都府相楽郡精華町光台３丁目５番地 京 セラ株式会社中央研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基台上に、弾性表面波を発生させるため
   の励振電極を設けた圧電基板を接着部材を介して固着さ
   せて成る弾性表面波装置であって、前記接着部材の線膨
   張係数が前記圧電基板の３倍以上であることを特徴とす
   る弾性表面波装置。
2. 【請求項２】 前記圧電基板がタンタル酸リチウムであ
   ることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波装置。