JPS6132846B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に表面弾性波装置、特に表面弾性
波装置の終端装置に関する。

表面弾性波（Surface Acousic Wave以下SAW
という）装置は各種信号処理に使用されており、
その基本技術は当業者には周知である。

初歩的構成として、表面波変換器は圧電性基板
上に分離して設けた一対の平行金属電極で構成し
ている。この電極に交流電圧を加えると、交流電
界が生じ基板物質内に局部的に振動を生じる。こ
の振動が弾性波を生じて電極に対して直角な明ら
かに規定した通路内の基板表面を伝播するので、
この通路内の任意の点に設けた第２の受信変換器
により検出される。典型的には、送信すなわち放
射変換器と受信変換器とは相互に噛み合つた櫛歯
状（インターデイジタル）の多電極素子で構成す
る。この変換器の電気的特性は各素子の電極数、
間隔、及び寸法形状により決まる。典型的な電極
は質量負荷を軽減するために弾性波々長の10％未
満の厚さの金属被着膜により形成する。

この種の変換器は双方向応答性であり、即ち夫
夫互に逆方向に同時に表面波を放射し両方向に進
行する。変換器は一方から他方へ進行する表面波
に応答するのみならず基板の端部から反射する表
面波にも応答するので、この点が殆んどのSAW
装置の大きな問題である。これら反射波は不要信
号を生じ、目的とする主要信号を歪ませるので
SAW装置の性能に悪影響を及ぼす。この反射波
を抑圧するため従来広く行なわれている方法は、
「ブラツクワツクス」を普通とする吸収体を各変
換器の後部の基板端面に設けることである。ブラ
ツクワツクスは溶剤との溶液状で被着する。溶剤
が蒸発すると、硬くてもろいワツクスの沈澱が残
る。このブラツクワツクスは基板端面からの反射
をかなり有効に減少できるが、表面波は硬いワツ
クス沈澱物の前面から反射される。これら反射の
振幅は小さいが、まだSAW装置の性能を低下す
る大きさである。

基板と反射の影響を軽減するための位相合わせ
方法が米国特許第3955159号に開示している。吸
収体を使用しない代りに、受信変換器により端部
からの反射波を相殺するように変換器を構成して
いる。しかし完全に相殺するには送信及び受信変
換器は相互にそしてまた基板の隣接端面に対して
正しい位置関係に配置形成しなければならない。
また基板の端面は完全に平滑でしかも波路に対し
て直角でなければならない。更にまた、この位相
合わせ方法は比較的狭い周波数範囲に使用する装
置のみに制限される。

従つて本発明の一般的な目的は、基板端面から
の表面弾性波の反射により生じたSAW装置の出
力歪すなわちスプリアス応答を実質的に排除する
手段を提供することであり、更に特定するとこの
ような反射を禁止する表面弾性波終端装置を提供
することである。

本発明の他の目的は、従来方法に付随する欠点
であるSAW装置の端部からの表面波反射を禁止
する手段を提供することである。

本発明の更に他の目的は、容易に入手可能な材
料でしかも通常の製造方法を用いるSAW装置の
終端手段を提供することである。

簡単に述べると、本発明は互に噛み合つた変換
器間のSAW装置基板と変換器に最も近い基板の
端部と設けた２段のSAW終端装置を構成するも
のである。第１段は基板表面に接着剤などにより
物理的に結合した弾性波に対して損失性の重合体
のウエハーから成る。変換器に最も近いウエハー
の端部は基板上の表面弾性波の主伝播路に対して
傾斜しているのが好ましい。本装置の第２段は変
換器に最も近いウエハーの端部に沿つて基板表面
に固着した弾性部材の帯状体から成る。動作を説
明すると、基板端部に向つて伝播する表面弾性波
は終端装置により効果的に吸収されるか、さもな
ければ検出できない値に減少する。

本発明の付加的目的、特徴及び効果は添付図面
を参照する以下の詳細な説明から明らかになろ
う。

先づ第１図及び第２図を参照して、SAWの一
端を１０で示す。一部分のみ示しているSAW１
０は簡略したものであり、通信系のフイルタ或は
遅延線のような従来のSAW装置であるを可とす
る。SAW装置１０は水晶、リチユームニオブ、
リチユームタンタル等の結晶であるのが好まし
く、周知技法によりその上部表面１２ａに設けた
変換器１４を有する長い長方形基板１２を含む。
図示の例では、変換器１４は均一にオーバーラツ
プした単一の互に噛み合つた電極列を有し、対向
する櫛歯素子１４ａ，１４ｂを含んでいる。この
櫛歯素子１４ａ，１４ｂは図示せずも適当な方法
で外部電気回路に接続されることは明らかであ
る。

変換器１４と基板１２の隣接端部１３の中間の
基板表面１２ａには２段の表面波終端器すなわち
端部負荷１６を固着している。本発明の好適実施
例では、終端器１６の前端すなわち端部（変換器
１４に近い端）は変換器の櫛歯１４ａ，１４ｂの
各指部、従つて変換器１４の主弾性波応答軸１５
に対して傾斜している。この傾斜角Ａはそれ程微
妙ではないが、少くとも約20゜であるのが好まし
い。実施例では30゜の傾斜角を使用している。

終端器１６は弾性波に対して損失性で、比較的
硬い重合体のウエハー１８と、終端器１６の傾斜
した前端に沿つて設けた弾性体片すなわち帯状体
２０とを有する。ウエハー１８を構成する重合体
は負荷に弾性波エネルギーをよく伝達するよう少
くとも基板１２の材料と充分よく弾性的に一致し
ており、更にSAW装置１０の全周波数帯域にわ
たり損失性でなければならない。高周波（約10乃
至50MHz）帯域で動作しているリチユームニオ
ブ基板のSAW装置の場合には、硬化したエポキ
シ樹脂のウエハーが好適である。ICパツケージ
に普通使用している市販のエポキシ接着被膜を使
用すると良好な結果が得られた。一例としては、
アブレフイルム（Ablefilm）550という商品名で
呼んでいるカリフオルニア州ガーデナのアブレス
テイクラボラトリ発売のガラス繊維布にエポキシ
接着被膜を設けたものである。一部硬化した状態
で供給されるこの被膜は平均厚が約0.13mmであ
り、所望形状（ここでは長方形）に切り基板板１
２の上面に直接被着し、その後約150℃で約２時
間硬化させる。この高温硬化処理中、このエポキ
シ接着剤は柔らかくなり僅か流れ出し、第２図に
示すように滑らかにテーパのついた端面を有する
硬化ウエハーが出来上る。同時にこのウエハー１
８は表面１２ａ上に密着する。ガラス強化エポキ
シ被膜が充分に樹脂を含んでおり、このエポキシ
が流出する硬化期間中にこの強化物質の粗面が露
出しないようにすることが重要である。

弾性帯状体２０は室温で硬化するダウ コーニ
ング社の3140或は3141型のようなシリコンゴムで
あり、ウエハー１８の前縁１８ａに沿つて基板表
面１２ａに固着する。基板のスペースを有効に利
用すると共に製造上の便宜の為に帯状体２０は第
２図に示すように端部１８ａとオーバーラツプし
てウエハー１８に接して形成することが好まし
い。しかし、この帯状体２０はウエハー１８と接
触して形成する必要はない。

変換器１４は基板表面１２ａ上に設け、櫛歯１
４ａ，１４ｂの指部に直角であると共に指部のオ
ーバーラツプと同じ幅を有する通路に沿つて伝播
する表面弾性波に対して双方向に応答する。動作
を説明すると、変換器１４から基板端部１３、す
なわち矢印１７の方向へ伝播する表面波は変換器
１４と基板端部１３間の伝播路にまたがる終端器
１６により捕えられる。

この弾性物質の帯状体２０は、その弾力性の為
に基板表面１２ａとの結合は粗であり、高周波帯
域特にその帯域内の低い領域の表面波に対しては
充分良好な負荷とはならない。そのために、帯状
体２０の前端からは測定できる程の反射は起らな
い。しかし前述のとおり、ウエハー１８は比較的
硬く基板表面１２ａに充分に密結合しているの
で、入射表面波エネルギーのかなりの量がその前
端１８ａから反射する。この反射はウエハー端部
１８ａのテーパー状の断面により大幅に減少する
が、殆んど完全に弾性帯状体２０に吸収される。
ウエハー１８の前端１８ａからの反射を吸収する
にはこの帯状体２０は、充分な厚さが必要である
ことは明らかであるが、必要とする厚さは使用す
る弾性部材の弾性波吸収特性に依り変わる。また
この終端器１６の前端が傾斜していることは本発
明の要旨ではないが、そのように構成すると帯状
体２０の幅がそれ程問題でなくなるという利点を
有する。この帯状体２０で吸収できなかつた残留
反射エネルギーは伝播路からそらされるので変換
器１４により検出されることはない。事実、上述
した２段階SAW終端器によれば高周波域におい
て60dB以上の反射波減衰比が得られることが判
つた。

本発明による２段階表面波終端器の他の実施例
を第３図に示す。SAW装置３０は圧電性基板３
２を有し、その表面に変換器３４を設けている。
変換器３４は第１図、第２図の変換器１４と類似
するが、オーバーラツピング電極を有しないダミ
ーすなわち不動作部分３５を含む。当業者には判
るように、ダミー部分３５は基板表面の金属化の
違い、よつて変換器パターンと変換器の後の自由
すなわちパターンのない基板間の表面波速度の違
いによる「端部効果」を除去するものである。部
分３５における櫛歯指体は変換器３４の動作部分
のものと同じ周期性を有する。前述の２段階終端
器１６と実質的に同じ２段階終端器３６をダミー
部分３５の基板上に固着形成する。終端器３６は
変換器３４の動作すなわち噛み合い部分から基板
の端部３３に向つて進行する表面波を捕えてこの
基板の端部から反射するのを阻止する。

本発明のこの新規な表面波終端器は共通基板上
に形成した異なるSAW装置やその一部分を隔離
する為に使用してもよく、その場合には終端器は
基板の端部に形成することを要しないことは明ら
かである。

以上説明した通り本発明の表面弾性波装置は終
端手段を圧電性基板表面に重合体のウエハー部材
を密結合しその反射面を表面弾性波の伝播路に対
して傾斜させると共にその反射面に沿つて比較的
粗結合となる弾性帯状体を設けて構成している。
よつて、弾性表面波の大半が伝播する圧電性基板
表面の表面波は先ず状体で充分吸収され残りはウ
エハー部材端面で反射されて再び帯状体で吸収さ
れ２段階終端効果を有する。また例え帯状体で表
面波の反射又は吸収漏れがあつても、ウエハー部
材の傾斜を約20度（角度はそれ程臨界的ではな
い）の角度に形成すると、この反射表面波は変換
器には到達しないので表面波を確実に終端するこ
とができる。更に、ウエハー部材としてエポキシ
樹脂等の重合体を加熱溶流させることにより、圧
電性基板に密結合すると共にその端面をテーパ状
となし、表面波の反射特性が改善できる。更にま
た圧電性基板の終端手段形成領域まで変換器の櫛
歯状電極と同様のダミー電極を形成することによ
り、電極の有無による表面波速度差による悪影響
が効果的に排除できる等種々の顕著な作用効果が
達成できる。

本発明を実施する為に現在までに実現できた最
高のものについて詳述して来たが、当業者には本
発面の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更
変形が可能であることは明らかである。例えば、
本発明の端部負荷はアポダイズド（Apodized＝
櫛歯状電極の噛み合め長を不均一になし所望伝達
特性を得る形式）変換器のような他の型式の変換
器と共に使用してもよく、また他の重合及び弾性
物質を表面波終端器の形成に使用してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による表面波終端器を用いる
SAW装置の一実施例の一部分の平面図であり、
第２図は第１図の線２―２に沿う断面図であり、
第３図に本発明による表面波終端器を用いる
SAW装置の他の実施例の一部分の平面図であ
る。 図中、１０はSAW装置、１２，３２は圧電基
板、１４，３４は変換器、１６，３６は終端器、
１８はウエハー、２０は弾性帯状体を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧電性基板の表面に被着形成され、表面弾性
   波を発生又は受ける櫛歯状電極を有する変換器
   と、上記表面弾性波を吸収する終端手段とを具え
   る表面弾性波装置において、上記終端手段は上記
   圧電性基板表面に被着した重合体のウエハー部材
   と、該ウエハ部材の上記変換器側端面に沿つて設
   けた弾性体の帯状部材とを有し、上記ウエハー部
   材の上記帯状部材側は上記表面弾性波の伝播路に
   対して傾斜していることを特徴とする表面弾性波
   装置。 ２ 上記圧電性基板の上記ウエハー部材領域にも
   上記櫛歯状電極と同一構成の複数の平行導体をを
   被着していることを特徴とする特許請求の範囲第
   １記載の表面弾性波装置。