(57)【要約】 【課題】  強焦電効果を有する圧電基板を用いてＳＡＷデバイスを構成する際に、ヒートサイクル試験等の温度変化に耐えるＳＡＷデバイスを構成する手段を得る。【解決手段】  強焦電効果を有する圧電基板上に少なくとも１個のＩＤＴ電極を配置して形成した弾性表面波デバイス素子を接着剤を用いてパッケージの内底部に接着固定した弾性表面波デバイスにおいて、前記接着剤の硬度をショア２８以下としたことを特徴とする弾性表面波デバイス。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板上に少なくとも１個のＩＤＴ電極を配置して形成した弾性表面波デバイス素子を接着剤を用いてパッケージの内底部に接着固定した弾性表面波デバイスにおいて、
前記接着剤の硬度をショア５０以下としたことを特徴とする弾性表面波デバイス。
【請求項２】
圧電基板上に少なくとも１個のＩＤＴ電極を配置して形成した弾性表面波デバイス素子を接着剤にてパッケージの内底部に接着固定した弾性表面波デバイスにおいて、
前記接着剤の硬度をショア２８以下としたことを特徴とする弾性表面波デバイス。
【請求項３】
前記圧電基板が表面電荷を自己中和し除去する電荷中和特性を有するニオブ酸リチウム単結晶から切り出された圧電基板であることを特徴とする請求項１又は２に記載の弾性表面波デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波デバイスに関し、特に焦電効果による電極破壊を防止した弾性表面波デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、弾性表面波デバイス（ＳＡＷデバイス）は通信分野で広く利用され、高性能、小型、量産性等の優れた特徴を有することから特に携帯電話、ＬＡＮ等に多く用いられている。また、最近では高速道の自動料金収受システム（ＥＴＣ）にもＳＡＷフィルタが用いられるようになり、規格は中心周波数が４０ＭＨｚ、帯域幅が４ＭＨｚから５ＭＨｚのものが多い。ＥＴＣのように車載される機器は使用環境が厳しく、ヒートサイクル試験として、−５５℃（５分）〜１２５℃（５分）の３０００サイクルから６０００サイクルが課せられている。
これまで、これらのＳＡＷフィルタには、共振器型ＳＡＷフィルタが多く採用されてきたが、共振器型ＳＡＷフィルタは群遅延時間特性が悪いという欠点があり、最近では一方向性変換器等を用いた群遅延時間特性の良好なトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの要求が強くなってきている。
【０００３】
図４（ａ）はトランスバーサル型ＳＡＷフィルタ素子の基本的な構成を示す平面図であって、圧電基板２０の主面上に表面波の伝搬方向に沿ってＩＤＴ電極２１、２２を所定の間隔を隔して配置すると共に該ＩＤＴ電極２１、２２の間に電極２３を配設する。ＩＤＴ電極２１、２２はそれぞれ互いに間挿し合う複数本の電極指を有する一対の櫛形電極により形成されている。図４（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ図４（ａ）に示したトランスバーサル型ＳＡＷフィルタ素子をパッケージ２４の内底部に実装した平面図と、Ｑ−Ｑにおける断面図とである。図４（ｂ）の平面図に示すように、周縁の段差部に外底部の接続用端子電極（図示せず）と導通した端子電極２５、２５’、２６、２６’と、接地用端子電極２７とが形成されたパッケージ２４の内底部に、図４（ｃ）の断面図に示すように、圧電基板２０の裏面を、接着剤２８を用いて接着固定する。そして、ＩＤＴ電極２１のそれぞれの櫛形電極は入力端子電極２５、２５’にボンディングワイヤ２９にて接続されると共に、ＩＤＴ電極２２のそれぞれの櫛形電極は出力端子電極２６、２６’に同様に接続される。さらに、電極２３は接地用端子電極２７にボンディングワイヤ２９にて接続され、パッケージ２４の上部周縁部に形成されたメタライズ部に金属蓋３１を抵抗溶接して、トランスバーサル型ＳＡＷフィルタが構成される。
【０００４】
図４（ａ）に示すように正規型ＩＤＴ電極を用いると、励振された表面波は左右双方に均等に伝搬するので、本質的に６ｄＢの損失が発生することになる。そのため、挿入損失を低減すべく一方向性を有する弾性表面波変換器を用いるのが一般的である。また、圧電基板２０の長辺方向（表面波伝搬方向）の両端に弾性表面波吸収体（吸音材）３０を塗布して不要反射波を抑圧することがある。なお、ベタ電極２３の作用は入出力端子間の直達波の遮蔽用として機能している。
【０００５】
圧電基板に１２８°回転Ｙカットのニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）を、接着剤に硬度ショアＡ８０を、ＩＤＴ電極の一部に一方向性弾性表面波変換器を用いて、中心周波数が４０ＭＨｚ、帯域幅が４ＭＨｚのトランスバーサル型ＳＡＷフィルタを構成し、通過帯域、減衰域とも良好な特性が得られた。このトランスバーサル型ＳＡＷフィルタを、温度範囲−５５℃（５分）〜１２５℃（５分）、３００サイクル、３０００サイクルのヒートサイクル試験を行った。その結果は図５に示すように、３００サイクルで１５％、３０００サイクルで８７％の電極破壊が生じた。この電極破壊はニオブ酸リチウムの有する焦電効果が主たる要因と思われる。
【０００６】
そこで、特開２００４−２５４１１４等に開示された、温度変化による静電気の発生が少なく、電荷が発生しても速やかに自己中和できる改良ニオブ酸リチウムを用いることにした。この改良ニオブ酸リチウムは、ニオブ酸リチウム単結晶に鉄、銅、マンガン、モリブデン、コバルト、ニッケル、亜鉛等を０．０１ｗｔ％以上１．００ｗｔ％以下の割合で含ませた圧電結晶である。この圧電基板を用い、図５と同様に試作し、ヒートサイクル試験を行った結果が、図６に示す故障率である。３０００サイクルのヒートサイクル試験では電極破壊は生じなかったが、６０００サイクルでは約４％の電極破壊が生じた。
【特許文献１】特開２００４−２５４１１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は、焦電効果による電極破壊を防止すべく、上記のように改良型のニオブ酸リチウムを用いてトランスバーサル型ＳＡＷフィルタを構成してたが、温度範囲−５５℃（５分）〜１２５℃（５分）、６０００サイクルのヒートサイクル試験では、約４％の電極破壊が生じるという問題である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る弾性表面波デバイスの請求項１の発明は、保証減衰量を改善するため、圧電基板上に少なくとも１個のＩＤＴ電極を配置して形成した弾性表面波デバイス素子を接着剤を用いてパッケージの内底部に接着固定した弾性表面波デバイスにおいて、前記接着剤の硬度をショア５０以下として弾性表面波デバイスを構成することを特徴とする。
請求項２の発明は、圧電基板上に少なくとも１個のＩＤＴ電極を配置して形成した弾性表面波デバイス素子を接着剤にてパッケージの内底部に接着固定した弾性表面波デバイスにおいて、前記接着剤の硬度をショア２８以下として弾性表面波デバイスを構成することを特徴とする。
請求項３の発明は、前記圧電基板が表面電荷を自己中和し除去する電荷中和特性を有するニオブ酸リチウム単結晶から切り出された圧電基板であることを特徴とする請求項１又は２に記載の弾性表面波デバイスである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る弾性表面波デバイスは、圧電基板の裏面とパッケージ内底部との接着固定に用いる接着剤に硬度の柔らかい接着剤を用いて構成するため、パッケージと圧電基板との熱膨張係数の違いによる歪みが緩和されるので、歪みによる発生電荷を減少させることができ、ヒートサイクル試験に十分に耐えることができる弾性表面波デバイスを構成できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は本発明に係るトランスバーサル型弾性表面波フィルタの実施の形態を示す図であって、同図（ａ）はトランスバーサル型弾性表面波フィルタ素子、同図（ｂ）はトランスバーサル型弾性表面波フィルタ素子をパッケージに実装したものの平面図、同図（ｃ）はＱ−Ｑにおける断面図である。トランスバーサル型ＳＡＷフィルタ素子の基本的な構成は、圧電基板１の主面上に表面波の伝搬方向に沿ってＩＤＴ電極２、３を所定の間隔を隔して配置すると共に該ＩＤＴ電極２、３の間に電極４を配設する。ＩＤＴ電極該ＩＤＴ電極２、３はそれぞれ互いに間挿し合う複数本の電極指を有する一対の櫛形電極により形成されている。図１（ｂ）の平面図に示すように、パッケージ５の周縁の段差部に外底部の接続用端子電極（図示せず）と導通した端子電極６、６’、７、７’と、接地用端子電極８とが形成されている。このパッケージ５の内底部に、図１（ｃ）の断面図に示すように、圧電基板１の裏面を、接着剤９を用いて接着固定する。そして、ＩＤＴ電極２のそれぞれの櫛形電極はボンディングワイヤ１０にて端子電極６、６’に接続されると共に、ＩＤＴ電極３のそれぞれの櫛形電極は、同様に入力端子電極７、７’に接続される。さらに、電極４はボンディングワイヤ１０にて接地用端子電極８に接続され、パッケージ５の上部周縁部に形成されたメタライズ部（図示せず）に金属蓋１２を抵抗溶接して、トランスバーサル型ＳＡＷフィルタが構成される。なお、圧電基板１の両端に吸音材１１を塗布して不要反射波を抑圧することがある。
【００１１】
自己中和する改良型のニオブ酸リチウムを用いてトランスバーサル型ＳＡＷフィルタを構成しても、温度範囲−５５℃（５分）〜１２５℃（５分）、６０００サイクルのヒートサイクル試験で４％程度の電極破壊が生じた。この理由として、圧電基板の熱膨張係数とパッケージの熱膨張係数とに差があり、圧電基板がパッケージの内底部に強固に接着固定されると、温度変化に対し圧電基板に歪みが生じ、この歪みによって発生する電荷が、焦電効果による電荷に重畳し、電極破壊が生じるものと推測した。
【００１２】
そこで、圧電基板をパッケージの内底部に固定する接着剤の硬度を変えて、トランスバーサル型ＳＡＷフィルタを構成し、ヒートサイクル試験を行った。圧電基板に通常のニオブ酸リチウムから切り出された１２８°回転Ｙカットを用い、圧電基板の接着剤の硬度はショアＡ５０、ショアＡ３５、ショアＡ２８とし、温度範囲−５５℃（５分）〜１２５℃（５分）、３００サイクル、３０００サイクルのヒートサイクル試験を行った。その結果が図２（ａ）、（ｂ）に示す図である。ショアＡ５０の接着剤を用いた場合は、３００サイクルのヒートサイクル試験における電極破壊は０％、３０００サイクルのヒートサイクル試験では５５％の電極破壊が発生した。ショアＡ３５の接着剤を用いた場合は、３００サイクルのヒートサイクル試験における電極破壊は０％、３０００サイクルのヒートサイクル試験では３０％の電極破壊が発生した。ショアＡ２８の接着剤を用いた場合は、３００サイクルのヒートサイクル試験における電極破損は０％、３０００サイクルのヒートサイクル試験では２％の電極破壊が発生した。この結果より通常のニオブ酸リチウムを用いる場合には、圧電基板接着固定用の接着剤は硬度の低いショアＡ２８を用いることにより、電極破壊を小さくすることができることが判明した。
【００１３】
次に、圧電基板に改良型のニオブ酸リチウムを用いてトランスバーサル型ＳＡＷフィルタ素子を構成し、圧電基板の接着剤の硬度としてショアＡ５０、ショアＡ３５、ショアＡ２８をそれぞれ用いて、弾性表面波フィルタを試作し、温度範囲−５５℃（５分）〜１２５℃（５分）、３０００サイクル、６０００サイクルのヒートサイクル試験を行った。その結果が図３（ａ）、（ｂ）に示す図である。硬度ショアＡ５０、ショアＡ３５、ショアＡ２８のいずれの硬度の接着剤を用いても電極破損は生じないことが判明した。
【００１４】
以上では圧電基板にニオブ酸リチウム、改良型のニオブ酸リチウムを用いたトランスバーサル型ＳＡＷフィルタについて説明したが、本発明はニオブ酸リチウム、改良型のニオブ酸リチウムを用いた共振器型ＳＡＷフィルタ、ＳＡＷ共振子等のＳＡＷデバイスに適用できることは説明するまでもない。
また、強焦電効果結晶であるタンタル酸リチウム、改良型タンタル酸リチウム等についても本発明は適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの構造を示した概略構成図で、（ａ）は素子の平面図、（ｂ）はパッケージに実装した平面図、（ｃ）は断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）はヒートサイクル試験における接着剤の硬度と電極破壊率との関係を示す図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）はヒートサイクル試験における接着剤の硬度と電極破壊率との関係を示す図である。
【図４】従来のトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの構成を示す図で、（ａ）は素子の平面図、（ｂ）はパッケージに実装した平面図、（ｃ）は断面図である。
【図５】ヒートサイクル試験における接着剤の硬度と電極破壊率との関係を示す図である。
【図６】ヒートサイクル試験における接着剤の硬度と電極破壊率との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  圧電基板
２、３  ＩＤＴ電極
４  電極（ベタ電極）
５  パッケージ
６、６’、７、７’  端子電極
８  接地電極
９  接着剤
１０  ボンディングワイヤ
１１  吸音材
１２  金属蓋
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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