(57)【要約】      （修正有）【課題】一方主面に少なくとも一つのＩＤＴ電極２を有する圧電基板１と、パッケージベース３とを備える弾性表面波装置おいて、使用時の温度変化に対し、周波数変動の少ない高精度な弾性表面波装置を提供する。【解決手段】圧電基板１とパッケージベース３の間に、一方主面の表面波伝搬方向の中央部おいて、第一の補助部材４を備える。更に、圧電基板１は、一方主面の表面波伝搬方向の両端部において、パッケージベース３との間を第二の補助部材５を介して固着する。第一の補助部材４は、第二の補助部材５よりも大きな熱膨張係数を有する。【効果】本発明の弾性表面波装置によれば、温度上昇に伴う変化に対応する補償手段を備えることにより、使用時の温度変化による、周波数変動の少ない安定した高精度な弾性表面波装置の提供が可能となる。【選択図】            図１
2004266631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方主面に少なくとも一つのＩＤＴ電極を有する圧電基板と、パッケージベースとを備える弾性表面波装置であって、
前記圧電基板の一方主面の表面波伝搬方向の中央部において、前記パッケージベースとの間に熱膨張する第一の補助部材を備え、
前記圧電基板は、一方主面の表面波伝搬方向の両端部において、前記第一の補助部材より熱膨張係数の小さな第二の補助部材を介して、前記パッケージベースに固着されることを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項２】
一方主面に少なくとも一つのＩＤＴ電極を有する圧電基板をパッケージベースとパッケージキャップとで構成されるパッケージ内に収容した弾性表面波装置であって、
前記圧電基板は、一方主面の表面波伝搬方向の中央部において、前記パッケージキャップとの間に熱膨張する第一の補助部材を有し、他方主面の表面波伝搬方向の両端部において、前記パッケージベースとの間に熱膨張する第二の補助部材を備えることを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項３】
一方主面に少なくとも一つのＩＤＴ電極を有する圧電基板と、パッケージベースとを備える弾性表面波装置であって、
前記圧電基板は、他方主面側に、熱膨張係数の異なる基板が直接接合された２層構造の温度補償体を有し、
前記温度補償体は、前記圧電基板の他方主面の表面波伝搬方向の中央部において、前記温度補償体の熱膨張係数の小さい方の基板側と前記圧電基板が固着されるとともに、前記温度補償体の熱膨張係数の大きい方の基板側の中央部において、前記パッケージベースと固着され、
前記圧電基板の他方主面の表面波伝搬方向の両端部において、前記温度温度補償体の熱膨張係数の小さい方の基板側と前記圧電基板との間にパッドを備えることを特徴とする弾性表面波装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弾性表面波装置、例えば電気通信分野における移動体用通信機器に用いられる弾性表面波装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、移動体通信の発展にともない、電子機器の高精度化が進められるなか、電子機器を構成する弾性表面波装置の高性能化が求められている。
【０００３】
これらに対応した弾性表面波装置としては、圧電材料の性能評価の指標となる電気機械結合係数の大きな材料が選択される。しかし、一般に知られるように、圧電材料における電気機械結合係数と周波数温度係数とは同一の傾向を示し、電気機械結合係数の大きな材料は、周波数温度係数も大きくなる。このため、電気機械結合係数の大きな圧電材料を用いた時に、使用温度範囲が広がる仕様に対して、その要求される周波数を満足できない結果となる。従来、電気機械結合係数が大きく、かつ周波数温度係数が小さい圧電基板が求められていたが、圧電基板の圧電特性等が劣化するとの課題を有していた。
【０００４】
そこで、弾性表面波装置における周波数温度係数を改善する方法として、ＩＤＴ電極を備える弾性表面波素子をパッケージ内に収容した弾性表面波装置であって、弾性表面波素子とパッケージとの間で、圧電基板の弾性表面波の伝搬方向に位置する両端部に、弾性表面波素子の温度変化による周波数変動を補償する金属材料からなる温度補償体を配設し、圧電基板の下面中央部をパッケージ側に固着した弾性表面波装置が提案されている。これは、圧電基板の弾性表面波の伝搬方向に位置する両端部に配設された温度補償体を有することで、温度上昇により温度補償体が膨張し、圧電基板に応力を与える。この応力によって圧電基板が反ることで、温度変動により生ずる周波数の変動を抑える構造となる。（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１６０７０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来技術による弾性表面波装置においては、以下の問題点が存在する。
【０００７】
特許文献１においては、弾性表面波素子とパッケージとの間で、圧電基板の弾性表面波の伝搬方向に位置する両端部に、弾性表面波素子の温度変化による周波数の変動を補償する金属材料からなる温度補償体を配設する。更に、圧電基板の下面中央部をパッケージ側に固着する構造をとる。しかし、この構造は、温度変化による周波数の変動に対して、十分な周波数の変動を抑制する効果が得られない。また、周波数に対するバラツキ要因を複数含む構成となることから、温度変化に対して、安定した周波数を有する弾性表面波装置を提供するのが困難であるとの課題を有する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決すべく本発明は、一方主面に少なくとも一つのＩＤＴ電極を有する圧電基板とパッケージベースとを備える弾性表面波装置であって、一方主面の表面波伝搬方向の中央部において、圧電基板とパッケージベースの間に、熱膨張する第一の補助部材を備える。更に、圧電基板は、一方主面の表面波伝搬方向の両端部において、パッケージベースとの間を第一の補助部材より熱膨張係数の小さな第二の補助部材を介して固着される弾性表面波装置である。
【０００９】
また、一方主面に少なくとも一つのＩＤＴ電極を備える圧電基板をパッケージベースとパッケージキャップとで構成されるパッケージ内に収容した弾性表面波装置であって、圧電基板は、一方主面の表面波伝搬方向の中央部において、パッケージキャップとの間に熱膨張する第一の補助部材を有し、他方主面の表面波伝搬方向の両端部において、パッケージベースとの間に熱膨張する第二の補助部材を備える弾性表面波装置である。
【００１０】
また、一方主面に少なくとも一つのＩＤＴ電極を有する圧電基板と、パッケージベースとを備える弾性表面波装置であって、圧電基板は、他方主面側に、熱膨張係数の異なる基板が直接接合された２層構造の温度補償体を有する。
【００１１】
また、温度補償体は、圧電基板の他方主面の表面波伝搬方向の中央部において、温度補償体の熱膨張係数の小さい方の基板側と圧電基板とが固着されるとともに、温度補償体の熱膨張係数の大きい方の基板側の中央部において、温度補償体とパッケージベースとが固着される。
【００１２】
更に、圧電基板の他方主面の表面波伝搬方向の両端部において、温度補償体の熱膨張係数の小さい方の基板側と圧電基板との間にパッドを備える弾性表面波装置である。
【００１３】
本発明は、上記の問題点を解決することを目的とするもので、温度変化による周波数の変動に対して、周波数変動抑制のための所望した変位が得られる補助部材および温度補償体を備えることで電子機器の高性能化に対応した高精度な弾性表面波装置を提供する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について添付図に基いて詳細を説明する。
【００１５】
図１（ａ）に、本発明の弾性表面波装置における一実施例の平面図を、図１（ｂ）に、図１（ａ）におけるＡ−Ａ部断面図をそれぞれ示す。
【００１６】
図１（ａ）、（ｂ）に示した弾性表面波装置５０は、一方主面にＩＤＴ電極２を備えた圧電基板１とパッケージベース３を有する。圧電基板１は、パッケージベース３にフェイスダウンで搭載されている。圧電基板１の一方主面とパッケージベース３との間には、圧電基板１の表面波伝搬方向の中央部であって、ＩＤＴ電極２を除く領域に、より具体的には、ＩＤＴ電極２と圧電基板１の側縁との間の領域に、熱膨張する第一の補助部材４を備える。また、表面波伝搬方向の両端部に、より具体的には、圧電基板１の四隅に、第一の補助部材４より熱膨張係数の小さな第二の補助部材５を有する。
【００１７】
以下に弾性表面波装置５０の製造方法について説明する。先ず、フォトリソ技術を用いて、圧電基板１、例えば、厚さが０．１ｍｍの３６°Ｙ−ＸカットＬｉＴａＯ３圧電性基板の一方主面上にＩＤＴ電極２を形成する。先ず、ＩＤＴ電極２の電極層として、電子ビーム蒸着法により、第二の電極層としてＴｉを１０ｎｍ形成する。続いて、第一の電極層としてＡｌを１５０ｎｍ形成する。これらの形成は、真空を破ることなく連続で形成されることが好ましい。また、成膜方法も、電子ビーム蒸着法に限るものではなく、スパッタリング法等を用いても構わない。
【００１８】
次に、形成された電極層上に、レジストをスピンコーター等を用いて、所定の膜厚のレジストを塗布し、所定のパターンが形成されたフォトリソマスクを介してレジストを露光する。続いて、現像処理およびエッチング処理することにより、ＩＤＴ電極２が形成される。ＩＤＴ電極２は、求められる機能に対するパターン形状および膜厚を有する。また、引き出し電極、パッド電極等が必要に応じて形成されている。
【００１９】
次に、所定のＩＤＴ電極２が形成された圧電基板１をパッケージベース３に搭載する。その時、圧電基板１の一方主面とパッケージベース３との間に、圧電基板１の表面波伝搬方向の中央部であって、ＩＤＴ電極２を除く領域であるＩＤＴ電極２と圧電基板１の側縁との間の領域に、熱膨張する第一の補助部材４を配設する。
【００２０】
また、圧電基板１の一方主面の表面波伝搬方向の四隅において、圧電基板１とパッケージベース３との間を第一の補助部材４より熱膨張係数の小さな第二の補助部材５を介して固着する。上記内容により、弾性表面波装置５０を構成する。第一の補助部材４および第二の補助部材５については、金属材料または有機物材料から構成される。金属材料は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ等を用いることが好ましい。また、有機物材料は、エポキシ樹脂等を用いることが好ましい。
【００２１】
以上のような本発明の構成によれば、使用時の温度上昇に伴い、圧電基板１の一方主面の表面波伝搬方向の中央部に配設された補助部材４が、一方主面の表面波伝搬方向の両端部に固着した補助部材５よりも大きく膨張する。その結果、圧電基板１は、圧電基板１の中央部に応力が加わり、ＩＤＴ電極２を有する面を内側とした湾曲形状となる。この湾曲形状により、ＩＤＴ電極２における電極指間の距離が狭まる。電極指間の距離が狭まることにより、伝搬する表面波の周波数が高周波側に変化する効果が得られる。
【００２２】
圧電基板に応力を加え、湾曲させた時の周波数変動の様子を図２に示す。横軸に圧電基板の湾曲（曲率）、縦軸に共振周波数のシフト量を示す。曲率による共振周波数のシフト量の関係が確認できる。また、圧電基板は、その使用温度の上昇等により共振周波数が低下する負の周波数温度特性を有することは、一般に知られるところである。
【００２３】
上記の効果により、温度変化による周波数変動の小さい弾性表面波装置が提供できる。また、補助部材４および補助部材５は、用いる圧電基板における温度上昇に伴う周波数変化と圧電基板の変位による周波数変化量との関係から最適な材料が選択される。
【００２４】
次に、図３（ａ）に、本発明の弾性表面波装置における別の実施例の平面図を、図（ｂ）に、図３（ａ）におけるＢ−Ｂ部断面図をそれぞれ示す。図１と同じ部分については、同じ記号を付す。
【００２５】
図３（ａ）、（ｂ）に示した弾性表面波装置６０は、パッケージキャップ６と一方主面にＩＤＴ電極２を有する圧電基板１とパッケージベース３を備える。圧電基板１は、その一方主面とパッケージキャップ６との間に、圧電基板１の表面波伝搬方向の中央部であって、ＩＤＴ電極２を除く領域に、より具体的には、ＩＤＴ電極２と圧電基板１の側縁との間の領域に、熱膨張する補助部材７を備える。更に、圧電基板１は、その他方主面とパッケージベース３との間の圧電基板１の表面波伝搬方向の両端部に、より具体的には、圧電基板１の四隅に、熱膨張する補助部材８を備える。
【００２６】
以下に弾性表面波装置６０の製造方法について説明する。先ず、圧電基板１の一方主面上にＩＤＴ電極２を形成する。ＩＤＴ電極２の形成方法は、図１にて示した実施例と同様であることから記載を省略する。
【００２７】
次に、所定のＩＤＴ電極２が形成された圧電基板１の表面波伝搬方向の四隅において、圧電基板１の他方主面とパッケージベース３との間に熱膨張する補助部材８を固着する。更に、圧電基板１の一方主面とパッケージキャップ６との間に、圧電基板１の表面波伝搬方向の中央部であって、ＩＤＴ電極２を除く領域であるＩＤＴ電極２と圧電基板１との側縁との間に、熱膨張する補助部材７を配設する。
【００２８】
上記内容により弾性表面波装置６０を構成する。補助部材７および補助部材８については、金属材料または有機物材料から構成される。金属材料は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ等を用いることが好ましい。また、有機物材料は、エポキシ樹脂等を用いることが好ましい。
【００２９】
以上のような本発明の構成によれば、使用時の温度上昇に伴い、圧電基板１の一方主面の表面波伝搬方向の中央部に配設した補助部材７および他方主面の表面波伝搬方向の両端部に配設した補助部材８が膨張する。その結果、圧電基板１は、圧電基板１の中央部および両端部に応力が加わり、ＩＤＴ電極２を有する面を内側とした湾曲形状となる。この湾曲形状により、ＩＤＴ電極２における電極指間の距離が狭まる。電極指間の距離が狭まることにより、伝搬する表面波の周波数が高周波側に変化する効果が得られる。
【００３０】
上記効果により、温度変化による周波数変動の小さい弾性表面波装置が提供できる。また、補助部材７および補助部材８は、用いる圧電基板における温度上昇に伴う周波数変化と圧電基板の変位による周波数変化量との関係から最適な材料が選択される。
【００３１】
次に、図４（ａ）に、本発明の弾性表面波装置における更に別の実施例の平面図を、図４（ｂ）に、図４（ａ）におけるＣ−Ｃ部断面図をそれぞれ示す。
【００３２】
図４（ａ）、（ｂ）に示した弾性表面波装置７０は、一方主面にＩＤＴ電極２を有する圧電基板１と、パッケージベース３と、圧電基板１の他方主面側に、インバー基板９とアルミニウム基板１０が直接接合した温度補償体を備える。
【００３３】
また、圧電基板１の他方主面と温度補償体のインバー基板９との間には、圧電基板１の表面波伝搬方向の両端部に、より具体的には圧電基板１の四隅に、パッド１２を備える。
【００３４】
また、圧電基板１の他方主面の表面波伝搬方向の中央部において、温度補償体のインバー基板９が接着剤１１にて固着される。更に、圧電基板１の表面波伝搬方向の中央部において、温度補償体のアルミニウム基板１０とパッケージベース３が接着剤１１にて固着される。
【００３５】
以下に弾性表面波装置７０の製造方法について説明する。先ず、圧電基板１にＩＤＴ電極２を形成する。ＩＤＴ電極２の形成方法は、図１および図３にて示した実施例と同様であることから記載を省略する。
【００３６】
次に、厚さが０．２ｍｍのインバー基板９と、厚さが０．２ｍｍのアルミニウム基板１０とを直接接合し貼り合わせた温度補償体を形成する。
【００３７】
次に、圧電基板１の他方主面の表面波伝搬方向の四隅に、圧電基板１と温度補償体のインバー基板９との間にパッド１２を配設する。また、圧電基板１の他方主面の表面波伝搬方向の中央部において、圧電基板１と温度補償体のインバー基板９を接着剤１１で固着する。更に、温度補償体のアルミニウム基板１０と、パッケージベース３とを、表面波伝搬方向の中央部において、固着剤１１により固着する。
【００３８】
以上のような本発明の構成によれば、使用時等の温度上昇に伴い、圧電基板１の他方主面側に備えたインバー基板９とアルミニウム基板１０により構成された温度補償体がインバー基板９を内側とした湾曲形状になる。この温度補償体の温度上昇に伴う湾曲は、バイメタル効果を利用したものである。
【００３９】
また、圧電基板１の他方主面の表面波伝搬方向の中央部において、温度補償体のインバー基板９と固着されていることから、温度上昇により、温度補償体の両端部が圧電基板１の他方主面の両端部をパッド１２を介して、その厚み方向に押す。その結果、圧電基板１は、圧電基板１の両端部に応力が加わり、ＩＤＴ電極２を有する面を内側とした湾曲形状となる。この湾曲形状により、ＩＤＴ電極２における電極指間の距離が狭まる。電極指間の距離が狭まることにより、伝搬する表面波の周波数が高周波側に変化する効果が得られる。パッド１２は、接着剤１１の厚みと同等に設定されたおり、特に材料を限定するものではないが、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉおよびエポキシ樹脂等を用いることが好ましい。
【００４０】
上記効果により、温度変化による周波数変動の小さな弾性表面波装置が提供できる。また、温度補償体とした材料は、インバー基板とアルミニウム基板に限定するものではなく、用いる圧電基板における温度上昇の伴う周波数変化と圧電基板の変位による周波数変化量との関係から、バイメタル効果を利用した最適な材料が選択される。
【００４１】
【発明の効果】
以上のような本発明の弾性表面波装置によれば、使用時の温度上昇に伴う変化に対応する補償手段を備えることから、温度変化による周波数変動の小さな弾性表面波装置が提供できることが可能となる。
【００４２】
よって、電子機器の高性能化に対応した、所望する高精度な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】本発明の弾性表面波装置の一実施例を示す平面図および断面図である。
【図２】本発明の弾性表面波装置の一実施例における圧電基板の曲率と共振周波数の関係を示す図である。
【図３】本発明の弾性表面波装置の別の実施例を示す平面図および断面図である。
【図４】本発明の弾性表面波装置の更に別の一実施例を示す平面図および断面図である。
【符号の説明】
１…圧電基板
２…ＩＤＴ電極
３…パッケージベース
４、５、７、８…補助部材
６…パッケージキャップ
９…インバー基板
１０…アルミニウム基板
１１…固着剤
１２…パッド
５０、６０、７０…弾性表面波装置
【図１】
2004266631.tif 000003
【図２】
2004266631.tif 000004
【図３】
2004266631.tif 000005
【図４】
2004266631.tif 000006