JPH0998055A

JPH0998055A - 弾性表面波装置

Info

Publication number: JPH0998055A
Application number: JP27721395A
Authority: JP
Inventors: Naoki Tanaka; 直樹田中; Taizo Kobayashi; 泰三小林; Hiroshi Okano; 寛岡野; Tatsuro Usuki; 辰朗臼杵; Kenichi Shibata; 賢一柴田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1995-09-29
Publication date: 1997-04-08

Abstract

(57)【要約】【課題】圧電体基板４の表面に電極５を配置して弾性
表面波素子を構成すると共に、該弾性表面波素子をステ
ム１及びカバー２かなるパッケージの内部に収容してな
る弾性表面波装置に於いて、基板の深さ方向に放射され
るバルク波に起因するノイズを低減する。【解決手段】圧電体基板４をステム１上に固定するた
めの接着層として、音響インピーダンスが基板４と同一
或いは可及的に同一の接着層３を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パッケージ内に弾
性表面波素子を収容してなる弾性表面波装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、携帯電話機等の通信機器に於い
て、共振器フィルター、信号処理用遅延線等の回路素子
として、弾性表面波素子が用いられているが、特に近年
の通信機器の高周波化に伴って、ギガヘルツ帯で使用可
能な弾性表面波素子に対するニーズが高まっている。

【０００３】この様な高周波数帯で使用可能な弾性表面
波素子を実現する方法としては、高音速を有する波を利
用する方法と、微細電極加工によって電極ピッチを狭小
化する方法が考えられ、前者の方法には、ダイヤモンド
に代表される高音速基板を用いる方法と、所謂漏洩弾性
表面波を利用する方法がある。漏洩弾性表面波は、弾性
体の深さ方向にエネルギーを放射しながら表面を伝搬す
る波であって、カット面や弾性表面波伝搬方向を適切に
選択することによって、伝搬損失を減少させ、レイリー
波よりも高い伝搬速度を得ることが可能である。

【０００４】代表的な漏洩弾性表面波を励振させること
が出来る実用的基板としては、水晶ＬＳＴカット、タン
タル酸リチウム(ＬiＴaＯ₃)の３６°Ｙ−Ｘカット、ニ
オブ酸リチウム(ＬiＮbＯ₃)の４１°Ｙ−Ｘカット、６
４°Ｙ−Ｘカット等が知られている。又、最近では、タ
ンタル酸リチウム基板、ニオブ酸リチウム基板、更には
四硼酸リチウム(Ｌi₂Ｂ₄Ｏ₇)基板において、縦波型リー
キー波と呼ばれる、速い横波速度を越える漏洩弾性表面
波が発見されている。例えばタンタル酸リチウム基板に
ついては、「第１５回超音波エレクトロニクスの基礎と
応用に関するシンポジウム」(平成6年11月28日頒布の講
演予稿集)に報告があり、ニオブ酸リチウムについて
は、「ＬiＮbＯ₃基板漏洩弾性表面波の特性と新カッ
ト」(電気通信学会論文誌Vol.J69-C,10,pp1309-1318,19
86)に報告があり、四硼酸リチウム基板については、
「四硼酸リチウム基板を伝搬する縦波型リーキー波」
(学術振150委員会第39回研究会資料、平成6年6月23日)
に報告がある。

【０００５】そして、この様な縦波型リーキー波を用い
た弾性表面波素子において、電気−機械結合係数、伝搬
効率、温度特性等が最適となるカット面及び伝搬方向に
ついて研究が進められている。

【０００６】ところで、弾性表面波素子を回路基板上に
実装する場合、図４に示す如く、弾性表面波素子をステ
ム(１)及びカバー(２)からなるパッケージに収容するこ
とが行なわれる。図４に於いて、弾性表面波素子は、圧
電体基板(４)の表面に、櫛形を呈する複数の電極片(図
示省略)を形成して構成され、ステム(１)上に接着層
(９)によって固定されている。ステム(１)には、入出力
用の複数本の端子ピン(６)がステム(１)と絶縁を保って
夫々下向きに突設されると共に、１本のアースピン(７)
がステム(１)と電気的に接続されて下向きに突設されて
いる。そして、前記の各電極と、対応する端子ピン(６)
の基端部とが、ボンディングワイヤ(８)によって互いに
接続されている。

【０００７】尚、接着層(９)としては、エポキシ系樹
脂、シリコン系樹脂等の熱硬化樹脂を主成分としたもの
が用いられ、導電性を得るために金属粉末、一般には銀
の微粉末が添加されている。上記圧電体基板(４)とし
て、前述の縦波型リーキー波の励振が可能な圧電体基板
を採用し、カット面及び弾性表面波伝搬方向を適切に選
択すれば、ギガヘルツ帯で使用可能な高性能の弾性表面
波装置が得られる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、漏洩弾
性表面波は、波のエネルギーが基板表面に集中している
ものの、バルク波を基板内部に放射しながら伝搬する表
面波であるため、図４中に波線で示す様に、深さ方向に
放射されるバルク波Ｗが圧電体基板(４)と接着層(９)の
界面で反射され、該反射波Ｗ′が受信用の電極にて受信
されることにより、出力信号にノイズが発生する問題が
あった。特に縦波型リーキー波は、基板内部へのバルク
波の放射量が多く、上記問題は深刻である。

【０００９】本発明の目的は、基板の深さ方向に放射さ
れるバルク波に起因するノイズを低減することが可能な
弾性表面波装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決する為の手段】本発明に係る弾性表面波装
置は、少なくとも表層部が圧電性を有する基板と、弾性
表面波励振用の電極とを具えた弾性表面波素子を、パッ
ケージの内部に収容してなる弾性表面波装置に於いて、
弾性表面波素子は、音響インピーダンスが基板と同一或
いは可及的に同一の接着層によって、パッケージの内面
に固定されている。具体的には、弾性表面波素子は、縦
波を主成分とする漏洩弾性表面波(縦波型リーキー波)の
励振が可能な基板及び電極配置を有している。

【００１１】上記本発明の弾性表面波装置に於いては、
基板と接着層の音響インピーダンスが略同一であるた
め、基板と接着層の界面での音圧透過率やエネルギー透
過率は略１となる。従って、基板内部へ放射されるバル
ク波は、その殆ど或いは全部が前記界面では反射され
ず、接着層内部へ伝わってゆき、接合層内部で減衰する
ことになる。

【００１２】

【発明の効果】本発明に係る弾性表面波装置に於いて
は、基板内部へ放射されるバルク波の全部或いは殆どが
基板と接着層の界面で反射されず、接合層内部に伝わっ
て減衰するので、該バルク波に起因するノイズの発生が
効果的に防止される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を弾性表面波フィル
ターに実施した形態につき、図面に沿って詳述する。本
発明に係る弾性表面波フィルターは、図１及び図２に示
す如く、ステム(１)及びカバー(２)からなるパッケージ
の内部に、縦波型リーキー波の励振が可能な弾性表面波
素子を収容して構成されている。本実施例の弾性表面波
素子は、タンタル酸リチウム単結晶製であってカット面
がオイラー角表示で(９０°,９０°,３１°)の圧電体基
板(４)を用い、該圧電体基板(４)の表面に複数の櫛形電
極(５)を形成したものである。圧電体基板(４)の厚さ
は、例えば３００〜４００μｍである。電極(５)の形成
にはＤＣスパッタ装置を用い、厚さ２０００ÅのＡｌ−
Ｃｕ合金の薄膜を形成した後、該薄膜を通常のフォトリ
ソグラフィ法によって所定パターンに成形した。

【００１４】圧電体基板(４)は、ステム(１)の表面に、
従来とは異なる性質の接着層(３)によって固定されてい
る。即ち、該接着層(３)は、従来より一般的に用いられ
ている銀粉末を添加したエポキシ系樹脂を主成分とする
接着剤よりも音響インピーダンスが高く、圧電体基板
(４)と同一或いは可及的に同一の音響インピーダンスを
有する接着剤、具体的には、金の微粉末を添加したエポ
キシ系樹脂を主成分とする接着剤を用いて形成されてい
る。接着層(３)の厚さは、例えば１００〜２００μｍで
ある。

【００１５】又、ステム(１)には、入出力用の複数本の
端子ピン(６)がステム(１)と絶縁を保って夫々下向きに
突設されると共に、１本のアースピン(７)がステム(１)
と電気的に接続されて下向きに突設されている。そし
て、前記の各電極と、対応する端子ピン(６)の基端部と
が、ボンディングワイヤ(８)によって互いに接続されて
いる。

【００１６】ところで、一般に、ある媒質の音響インピ
ーダンスは、媒質の密度と音速の積によって定義され
る。ここで媒質Ａ及びＢの音響インピーダンスを夫々Ｚ
_A、Ｚ_Bとすると、媒質Ａから媒質Ｂへの音圧透過率τ_P
及びエネルギー透過率τ_Eは夫々下記数１、数２によっ
て表わされる。

【数１】τ_P＝２Ｚ_B／(Ｚ_A＋Ｚ_B)

【数２】τ_E＝４Ｚ_AＺ_B／(Ｚ_A＋Ｚ_B)²

【００１７】従って、媒質Ａと媒質Ｂの音響インピーダ
ンスを等しく設定すれば、音圧透過率τ_P及びエネルギ
ー透過率τ_Eは共に１となって、両媒質の界面における
音波の反射を防止することが出来る。

【００１８】上記弾性表面波フィルターにおいては、圧
電体基板(４)と接着層(３)の音響インピーダンスが略同
一であるので、圧電体基板(４)と接着層(３)の界面にお
ける音圧透過率及びエネルギー透過率は略１となって、
図２中に波線で示す様に、深さ方向に放射されるバルク
波Ｗは該界面では殆ど反射されず、接着層(３)内部へ伝
わっていくことになる。従って、従来装置で問題となっ
ていた反射波に起因するノイズが効果的に低減されるこ
とになる。

【００１９】図３は、金微粉末を添加した接着層を具え
た本発明の弾性表面波フィルターと、銀微粉末を添加し
た接着層を具えた従来の弾性表面波フィルターを対象と
して、夫々の周波数特性の実測値をグラフ化し、両者を
比較したものである。実線が本発明の弾性表面波フィル
ターの周波数特性を表わし、破線が従来装置の周波数特
性を表わしている。

【００２０】図から明らかな様に、本発明の弾性表面波
フィルターの周波数特性においては、通過帯域外減衰量
が従来よりも数ｄＢ〜１０ｄＢ程度大きくなっている。
これは、従来装置では、通過帯域外の周波数成分に、反
射波によるノイズが重畳していたのに対し、本発明の装
置では、このノイズの重畳量が大幅に減少するからであ
る。又、通過帯域内においても、本発明の装置によれ
ば、反射波に起因するリップルを抑制することが可能で
ある。

【００２１】上記実施の形態の説明は、本発明を説明す
るためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を
限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。
又、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許
請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能で
あることは勿論である。例えば、上記実施の形態では、
接着剤に添加すべき金属粉末として密度の高い金の微粉
末を用いることによって音響インピーダンスを調整した
が、これに限らず、実現せんとする音響インピーダンス
に応じた密度を有する他の金属粉末を用いる方法や、エ
ポキシ系以外の樹脂を主成分とする接着剤を使用する方
法も採用可能である。又、接着剤の硬度を変えることに
よって、音響インピーダンスを調整することも可能であ
る。

【００２２】又、上記実施の形態では、圧電体基板(４)
として、オイラー角(９０°,９０°,３１°)のタンタル
酸リチウム基板を用いているが、その他のカット面及び
弾性表面波伝搬方向を採用することや、その他の圧電体
材料、例えばニオブ酸リチウムや四硼酸リチウムを用い
ることも可能である。又、上記実施の形態では、キャン
タイプのパッケージを採用しているが、その他のパッケ
ージ、例えば表面実装型のパッケージを採用することも
可能である。更に本発明は、弾性表面波フィルターに限
らず、共振器、遅延線、コンボルバ等、種々の弾性表面
波装置に実施することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る弾性表面波装置の構成を示す斜視
図である。

【図２】該弾性表面波装置の断面図である。

【図３】本発明の弾性表面波装置と従来装置の周波数特
性を比較したグラフである。

【図４】従来装置の断面図である。

【符号の説明】

(１) ステム (２) カバー (３) 接着層 (４) 圧電体基板 (５) 電極 (６) 端子ピン (７) アースピン (８) ボンディングワイヤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者臼杵辰朗大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者柴田賢一大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも表層部が圧電性を有する基板
と、弾性表面波励振用の電極とを具えた弾性表面波素子
を、パッケージの内部に収容してなる弾性表面波装置に
於いて、弾性表面波素子は、音響インピーダンスが基板
と同一或いは可及的に同一の接着層によって、パッケー
ジの内面に固定されていることを特徴とする弾性表面波
装置。
【請求項２】弾性表面波素子は、縦波を主成分とする
漏洩弾性表面波の励振が可能な基板及び電極配置を有し
ている請求項１に記載の弾性表面波装置。