(57)【要約】【課題】自動車搭載用の熱衝撃試験に耐える弾性表面波デバイスを得る。【解決手段】圧電基板の主表面上に２個の弾性表面波共振子を併置すると共に、弾性表面波共振子の間に複数のパッド電極を設け、該パッド電極にて中央寄りのくし形電極同士を接続し、外側寄りのくし形電極から圧電基板上の周縁部に沿って延在したリード電極を前記パッド電極に接続して、前記２個の弾性表面波共振子を並列接続して弾性表面波デバイスを構成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板の主表面上に表面波の伝搬方向に沿ってＩＤＴ電極とその両側にグレーティング反射器とを備えた弾性表面波共振子を２個所定の間隙を隔して併置すると共に、該間隙に第１および第２のパッド電極を配置し、２つの弾性表面波共振子を構成するＩＤＴ電極の間隙側のくし形電極同士を前記第１のパッド電極を介して接続し、他方のくし形電極を前記弾性表面波共振子の外側に引き回したリード電極を介して、第２のパッド電極に接続し、前記２つの弾性表面波共振子同士を並列接続したことを特徴とする弾性表面波デバイス。
【請求項２】
圧電基板の主表面上に表面波の伝搬方向に沿ってＩＤＴ電極とその両側にグレーティング反射器とを備えた弾性表面波共振子を２個所定の間隙を隔して併置すると共に、該間隙に第１のパッド電極と該第１のパッド電極の両側に第２および第３のパッド電極をそれぞれ配置し、前記２つの弾性表面波共振子の各ＩＤＴ電極を構成する前記間隙側のくし形電極同士を前記第１のパッド電極を介して接続し、他方のくし形電極を前記２つの弾性表面波共振子の外側を周回する環状のリード電極を介して前記第２及び第３のパッド電極と接続し、前記２つの弾性表面波共振子を並列接続したことを特徴とする弾性表面波デバイス。
【請求項３】
前記各パッド電極と前記リード電極との膜厚を２つの弾性表面波共振子の膜厚より厚くしたことを特徴とする請求項１又はに記載の弾性表面波デバイス。
【請求項４】
前記リード電極と前記弾性表面波共振子を構成するグレーティング反射器とを接続して該グレーティング反射器をリード電極の一部として利用したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の弾性表面波デバイス。
【請求項５】
前記第２又は第３のパッド電極が前記間隙を介して対向する２つのグレーティング反射器の間に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の弾性表面波デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は弾性表面波デバイスに関し、特に小型化すると共に耐熱衝撃性を改善した弾性表面波デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、弾性表面波デバイス（以下、ＳＡＷデバイスと称する）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、特に携帯電話機等に多く用いられている。最近では、特に耐久性、信頼性が要求される自動車の搭載部品にＳＡＷデバイスが採用され、小型化と共に携帯電話等に適用される環境試験よりもさらに厳しい環境試験、例えば熱衝撃試験（ヒートサイクル試験）が要求されている。
【０００３】
図６は自動車搭載用として用いられる弾性表面波共振子（以下、ＳＡＷ共振子と称す）の平面図であって、圧電基板２１の主表面上に表面波の伝搬方向に沿ってＩＤＴ電極２２を配置すると共に、その両側にグレーティング反射器（以下、反射器と称す）２３、２４を配設してＳＡＷデバイス素子２５を形成する。ＩＤＴ電極２２は互いに間挿し合う複数の電極指を有するくし形電極２２ａ、２２ｂより構成されている。そして、このＳＡＷデバイス素子２５をセラミックパッケージ２６の凹陥部２７のほぼ中心部に接着剤等を用いて接着固定すると共に、くし形電極２２ａ、２２ｂに繋がるパッド電極と、セラミックパッケージ２６に形成した端子電極２８ａ、２８ｂとをボンディングワイヤ２９ａ、２９ｂを用いて電気的に接続する。さらに、パッケージ２６の上部の周縁部に形成したメタライズ部３０と金属蓋（図示しない）とを抵抗溶接機を用いて気密封止してＳＡＷ共振子を構成する。
【０００４】
くし形電極２２ａ、２２ｂに繋がるパッド電極と端子電極２８ａ、２８ｂとを接続するボンディングワイヤ２９ａ、２９ｂの形状は、ループ状に余裕を持たせて形成するのが一般的である。これは振動、衝撃あるいは熱衝撃が加えられた際のボンディングワイヤ２９ａ、２９ｂの破損を防止するためである。
【０００５】
従来のＳＡＷ共振子には形状寸法５ｍｍ×５ｍｍ×１．５ｍｍのセラミックパッケージが用いられていたが、更なる小型化の要求に応じて形状寸法３ｍｍ×３ｍｍ×１．２ｍｍのＳＡＷ共振子を試作した。図７は従来のＳＡＷ共振子（図７ａ）と試作した小型ＳＡＷ共振子（図７ｂ）との大きさを比較した平面図である。図７（ａ）、（ｂ）より明らかなようにパッケージ、圧電基板等が小さくなり、ボンディングワイヤが短くなるもののほぼ同様に構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７（ｂ）に示すようにパッケージ、圧電基板等を小さくし、ボンディングワイヤを短くして構成したＳＡＷ共振子に、自動車搭載部品に要求される環境試験、例えば熱衝撃試験（−４０°、１２０°で１０００サイクル以上）を行うと、図８に示すように故障が発生し要求仕様を満たすことができないという問題があった。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであって、自動車搭載部品に要求される環境試験に耐え得るＳＡＷ共振子を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係る弾性表面波デバイスの請求項１記載の発明は、圧電基板の主表面上に表面波の伝搬方向に沿ってＩＤＴ電極とその両側にグレーティング反射器とを備えた弾性表面波共振子を２個所定の間隙を隔して併置すると共に、該間隙に第１および第２のパッド電極を配置し、２つの弾性表面波共振子を構成するＩＤＴ電極の間隙側のくし形電極同士を前記第１のパッド電極を介して接続し、他方のくし形電極を前記弾性表面波共振子の外側に引き回したリード電極を介して、第２のパッド電極に接続し、前記２つの弾性表面波共振子同士を並列接続したことを特徴とする弾性表面波デバイスである。
請求項２記載の発明は、圧電基板の主表面上に表面波の伝搬方向に沿ってＩＤＴ電極とその両側にグレーティング反射器とを備えた弾性表面波共振子を２個所定の間隙を隔して併置すると共に、該間隙に第１のパッド電極と該第１のパッド電極の両側に第２および第３のパッド電極をそれぞれ配置し、前記２つの弾性表面波共振子の各ＩＤＴ電極を構成する前記間隙側のくし形電極同士を前記第１のパッド電極を介して接続し、他方のくし形電極を前記２つの弾性表面波共振子の外側を周回する環状のリード電極を介して前記第２及び第３のパッド電極と接続し、前記２つの弾性表面波共振子を並列接続したことを特徴とする弾性表面波デバイスである。
請求項３記載の発明は、前記各パッド電極と前記リード電極との膜厚を２つの弾性表面波共振子の膜厚より厚くしたことを特徴とする請求項１又はに記載の弾性表面波デバイスである。
請求項４記載の発明は、前記リード電極と前記弾性表面波共振子を構成するグレーティング反射器とを接続して該グレーティング反射器をリード電極の一部として利用したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の弾性表面波デバイスである。
請求項５記載の発明は、前記第２又は第３のパッド電極が前記間隙を介して対向する２つのグレーティング反射器の間に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の弾性表面波デバイスである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面に示した実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係るＳＡＷ共振子の構成を示す平面図であって、圧電基板１の主表面上に表面波の伝搬方向に沿ってＩＤＴ電極２を配置すると共に、その両側に反射器３ａ、３ｂを配設してＳＡＷ共振子Ｄ１を形成する。さらに、同一圧電基板１上にＳＡＷ共振子Ｄ１と同様なＩＤＴ電極４、反射器５ａ、５ｂを備えたＳＡＷ共振子Ｄ２を所定の間隙（互いに干渉しない）を隔して併設する。該間隙に第１および第２のパッド電極６、７を配置し、ＩＤＴ電極の間隙側のくし形電極同士を前記第１のパッド電極６を介して接続し、他方のくし形電極を前記ＳＡＷ共振子の外側に引きましたリード電極を介して、第２のパッド電極７に接続し、前記２つのＳＡＷ共振子同士を並列接続するようにして、本発明のＳＡＷ共振子を構成する。ＩＤＴ電極２、４はそれぞれ互いに間挿し合う複数の電極指を有するくし形電極から構成されている。
そして、このＳＡＷ共振素子をセラミックパッケージ９の凹陥部１０のほぼ中心部に接着剤等を用いて接着固定すると共に、パッド電極６、７とセラミックパッケージ９に形成した端子電極１１ａ、１１ｂとをボンディングワイヤ１２ａ、１２ｂを用いて電気的に接続する。さらに、パッケージ９の上部の周縁部に形成したメタライズ部１３と金属蓋（図示しない）とを抵抗溶接等を用いて気密封止して本発明のＳＡＷ共振子Ｓを構成する。
【０００９】
図７（ｂ）に示した小型ＳＡＷ共振子が繰り返し熱衝撃を受けたときに、どの部分に故障が発生すのかを調べたところ、ボンディングワイヤとその接続部に破損が生じていることが判明した。この破損が生じるメカニズムとしては、ＳＡＷ共振子を構成するセラミックパッケージと圧電基板との間に熱膨張率の差があり、熱衝撃を受ける度に圧電基板上のパッド電極とセラミックパッケージの端子電極とを接続するボンディングワイヤに応力が掛かり、やがてはボンディングワイヤあるいはパッド電極との接続部が破損に至るものと考えられる。
従来のＳＡＷ共振子ではセラミックパッケージと圧電基板と間に熱膨張率の差があっても、ボンディングワイヤの長さを十分にとり、その形状をループ状にして余裕を持たせることが可能であったため、熱衝撃により応力が生じてもボンディングワイヤ内でその応力が緩和されるために、熱衝撃に耐え要求の環境試験を満たすことができたものと考えられる。
【００１０】
そこで本願発明者はＳＡＷ共振子を小型化しても熱衝撃により生じるボンディングワイヤへの応力を緩和するよう十分な長さを確保することを思考した。ＳＡＷ共振子を図１に示すように２つのＳＡＷ共振子Ｄ１、Ｄ２の並列接続で構成し、ボンディングワイヤ接続用のパッド電極６、７を２のＳＡＷ共振子Ｄ１、Ｄ２の間に、即ち圧電基板の中央部に設けることにより、パッド電極６、７とセラミックパッケージの端子電極１１ａ、１１ｂとの距離を長くすることが出来ることに思い至った。このような構成にすることによりＳＡＷ共振子を収容するパッケージの外形寸法を３ｍｍ×３ｍｍ×１．２ｍｍと小型化してもボンディングワイヤの長さを十分に長くすることができ、熱衝撃によるボンディングワイヤの破損を大幅に減少することができるようになった。
【００１１】
図２は本発明に係るＳＡＷ共振子Ｓの熱衝撃試験の結果と、従来のＳＡＷ共振子のそれとを重ね書きした図で、本発明のＳＡＷ共振素子の耐熱衝撃性が大幅に改善されていることが判明した。
尚、周知のように電極指を短くすると電極膜のオーミックロスが減るから、このような構成とすることによってオーミックロスは１／４に低減され、本発明のＳＡＷ共振素子の等価抵抗を低減できるという副次的な効果を奏する。
さらに、本発明に係るＳＡＷ共振素子では２つのＳＡＷ共振子を並列接続して構成するため、従来の単体のＳＡＷ共振子にて構成した場合と同一のインピーダンスを実現するには、各ＩＤＴ電極のＩＤＴ電極対数を同数のままとして電極指の長さを半分とすればＩＤＴ電極の交差長が１／２となり、各ＳＡＷ共振子のインピーダンスは２倍となる。この２つのＳＡＷ共振子を並列接続することで従来と同じインピーダンスが得られることになる。
【００１２】
図３は図１の変形例であってハッチングで示すように、パッド電極６’、７’の電極膜を厚くすると共に、２つのＳＡＷ共振子Ｄ１、Ｄ２を並列接続するリード電極８’の電極膜も厚くするように構成している。このような構成とすることによりパッド電極６’、７’及びリード電極８’のオーミックロスを低減することが可能で、ひいてはＳＡＷ共振素子の等価抵抗を小さくすることができる。
【００１３】
図４は、図１と同様にＳＡＷ共振子を２個を所定の間隙を隔して併置すると共に、該間隙に第１のパッド電極６と該第１のパッド電極６の両側に第２および第３のパッド電極７、７ａをそれぞれ配置し、２つのＳＡＷ共振子の各ＩＤＴ電極を構成する前記間隙側のくし形電極同士を前記第１のパッド電極６を介して接続し、他方のくし形電極を前記２つの弾性表面波共振子の外側を周回する環状のリード電極８、８ａを介して前記第２及び第３のパッド電極７、７ａと接続し、２つのＳＡＷ共振子を並列接続するようにＳＡＷ共振子を構成する。
そして、パッド電極７ａとセラミックパッケージの端子電極１１ｂとをボンディングワイヤ１２ｃにて接続する。このような構成にすることによりリード電極によるオーミックロスを半減することができる。
【００１４】
図５は図１の変形例であって、ＳＡＷ共振子Ｄ１、Ｄ２の反射器３ｂ、５ｂをパッド電極７ｂにて接続している。さらに、ＳＡＷ共振子Ｄ１、Ｄ２の、圧電基板１の外側寄りのくし形電極からそれぞれリード電極８ｂ、８ｃを圧電基板１上の周縁に沿って延在し、反射器３ｂ、５ｂに接続し、並列接続型ＳＡＷ共振子とする。そして、パッド電極７ｂとセラミックパッケージ９の端子電極１１ｂとをボンディングワイヤ１２ｄにて接続してＳＡＷ共振子を構成する。  このような構成にすることによりＳＡＷ共振子を小型化することができる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したようにＳＡＷ共振子を２つ並列接続し、これらの間に複数のパッド電極を設けるように構成したので、ボンディングワイヤを十分に長く確保することができるようになった。このため請求項１乃至３項に記載の発明は小型であると共に自動車搭載用の環境試験を満足するＳＡＷ共振子が得られるという優れた効果を表す。請求項４又は５に記載の発明は自動車搭載用の環境試験を満足すると共にさらに小型化が可能であるという優れた効果を奏す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＳＡＷ共振子の構成を示す平面図である。
【図２】本発明に係るＳＡＷ共振子の熱衝撃試験と従来のＳＡＷ共振子のそれとの比較した図である。
【図３】変形例１の構成を示す平面図である。
【図４】変形例２の構成を示す平面図である。
【図５】変形例３の構成を示す平面図である。
【図６】従来のＳＡＷ共振子の構成を示す平面図である。
【図７】従来のＳＡＷ共振子の構成を示す平面図で、（ａ）は外形寸法が５ｍｍ×５ｍｍ×１．５ｍｍ、（ｂ）は３ｍｍ×３ｍｍ×１．２ｍｍのＳＡＷ共振子である。
【図８】外形寸法を３ｍｍ×３ｍｍ×１．２ｍｍと小型化した従来のＳＡＷ共振子の熱衝撃試験の結果を示す図である。
【符号の説明】
１・・圧電基板
２、４・・ＩＤＴ電極
３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂ・・グレーティング反射器
６、６’、７、７’、７ａ、７ｂ・・パッド電極
８、８’、８ａ、８ｂ、８ｃ・・リード電極
９・・パッケージ
１０・・凹陥部
１１ａ、１１ｂ・・パッケージの端子電極
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ・・ボンディングワイヤ
１３・・メタライズ
Ｄ１、Ｄ２・・ＳＡＷ共振素子
【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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【図７】
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【図８】
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