CN114598292A - 弹性表面波装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种弹性表面波装置，包含：压电基板；及IDT，所述IDT形成在所述压电基板上且具有一对以其多个电极指相互交错的梳状电极。沿所述弹性表面波的行进方向的剖面中，所述电极指最靠近所述压电基板的区域的宽度，小于所述电极指的平均宽度。借此，能提供一种小型的、抑制插入损耗的扩大，且具有陡峭的滤波器特性的弹性表面波装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种弹性表面波(SAW：Surface Acoustic Wave)装置及其制造方法。
背景技术
以移动通信终端为代表的智能手机等装置，逐年地朝高功能化演进。因此，使用的电子零件数量有增加的倾向。另一方面，移动通信终端也有小型化的需求。因此，针对用于移动通信终端的弹性波装置的小型化的需求强烈。
弹性表面波装置的基本结构，如现有的许多说明书描述的，在钽酸锂或铌酸锂等压电基板上形成有能激发弹性表面波的IDT(Interdigital Transducer)而成为共振器。适当地，例如能形成多个所述共振器、采用DMS或梯形的结构设计，来获得预期的带通滤波器的特性。
由于近年来智能手机等移动通信终端的高功能化与小型化，针对弹性表面波装置的性能与小型化的需求越发强烈。所述弹性表面波装置必须在不增加插入损耗的条件下实现陡峭的衰减特性。并且，也必须提供更加小型化的弹性表面波装置。
在专利文献1(日本专利特开2013-229641)中，示例一种在抑制插入损耗扩大的同时又能实现陡峭的滤波器特性的技术。然而，专利文献1所记载的弹性波滤波器必须具备纵向耦合谐振器型的弹性波滤波器部等，因此无法提供充分满足小型化需求的弹性表面波装置。
发明内容
本发明有鉴于上述问题，目的在于提供一种小型的、抑制插入损耗的扩大，且具有陡峭的滤波器特性的弹性表面波装置。
本发明弹性波装置，包含：
压电基板；及
IDT，形成在所述压电基板上且为具有多个相互交错的电极的一对梳状电极；
沿弹性表面波的行进方向的剖面中，每一个电极指最靠近所述压电基板的区域的宽度，小于其平均宽度。
本发明的一种形态，所述压电基板为钽酸锂或铌酸锂制成的基板。
本发明的一种形态，所述压电基板在相反于形成有所述IDT的主面的另一个主面上，接合于蓝宝石、硅、氧化铝、尖晶石、水晶或玻璃制成的基板。
本发明的一种形态，所述IDT由带通滤波器构成，所述带通滤波器的通带的高频侧的顶端的频率与低频侧的底端的频率相差40MHz以下。
本发明的一种形态，还包含与带通滤波器共同构成双工器的第二带通滤波器。
本发明弹性表面波装置的制造方法，包含下述步骤：
在压电基板上形成第一光阻图案；
在所述压电基板与所述第一光阻图案上形成金属膜；
在所述金属膜上形成第二光阻图案；
蚀刻所述金属膜；及
去除所述第一光阻图案与所述第二光阻图案。
本发明的一种形态，在所述金属膜上形成第二光阻图案的步骤中，在沿弹性表面波的行进方向的剖面中，形成所述第二光阻图案的区域包括形成所述第一光阻图案的区域与没有形成所述第一光阻图案的区域。
本发明的一种形态，所述弹性表面波装置的制造方法还包括在去除所述第一光阻图案与所述第二光阻图案的步骤之后，形成电极指，在沿弹性表面波的行进方向的剖面中，每一个电极指最靠近所述压电基板的区域的宽度，小于其平均宽度。
本发明弹性表面波装置的制造方法，包含：
在压电基板上形成牺牲层；
在所述牺牲层上形成阻挡层；
图案化所述阻挡层与所述牺牲层；
形成金属膜；
去除所述阻挡层与所述牺牲层；
在图案化所述阻挡层与所述牺牲层的步骤中，所述牺牲层在所述光阻层残留区域的外侧区域递减地残留。
本发明的一种形态，所述弹性表面波装置的制造方法还包括在去除所述阻挡层与所述牺牲层之后，形成电极指，在沿弹性表面波的行进方向的剖面中，每一个电极指最靠近所述压电基板的区域的宽度，小于其平均宽度。
本发明的有益效果在于：根据本发明，能提供一种小型的、抑制插入损耗的扩大，且具有陡峭的滤波器特性的弹性表面波装置。
附图说明
图1是本实施例的弹性表面波装置的剖面图。
图2是说明包含IDT的共振器的结构的俯视图。
图3是包含图案布线的压电基板的示意俯视图。
图4是本实施例的弹性表面波装置的IDT的剖面图。
图5是本实施例的弹性表面波装置的特性图。
图6是本发明的弹性表面波装置的制造方法的说明图。
图7是本发明的弹性表面波装置的另一制造方法的说明图。
具体实施方式
以下将根据附图说明本发明的具体实施态样。
(实施例)
图1为本实施例的弹性表面波装置1的剖面图。如图1所示，本实施例的弹性表面波装置1包含压电基板3。
在本实施例中，所述压电基板3由钽酸锂单晶制成。所述压电基板3也可以使用其他的压电单晶制成，例如铌酸锂或水晶等压电单晶，或使用压电陶瓷制成。
本实施例的弹性表面波装置1的压电基板3的主面上形成有IDT5。图2是说明包含IDT5的共振器结构的俯视图。
如图2所示，所述压电基板3上形成有IDT 5与反射器5a。所述IDT 5具有一对彼此相对的梳状电极5b。每一梳状电极5b具有多个电极指5c与连接所述电极指5c的汇流条5d。所述反射器5a设置在所述IDT 5的两侧。
在本实施例中，所述IDT 5由铝与铜的合金制成。所述IDT 5例如为厚度介于150nm～400nm的薄膜。
所述IDT 5也可以包含其他的金属，例如可以包含钛、钯、银等适当的金属或其合金，也可以通过所述合金制成。并且，所述IDT 5也可以由通过层叠多个金属层而形成的层叠金属膜。
本实施例的弹性表面波装置1的所述压电基板3的主面上形成有图案布线7。图3是包含所述图案布线7的压电基板3的示意俯视图。
如图3所示，所述压电基板3上形成有所述图案布线7、所述IDT5及所述反射器5a。
形成于所述压电基板3上的所述图案布线7、所述IDT 5及所述反射器5a，为了获得期望的带通滤波器特性，可以适当地采用DMS设计或梯型设计。
如图3所示，所述图案布线7包括输入焊垫In、输出焊垫Out及接地焊垫GND。并且，所述图案布线7电性连接所述IDT 5。
在本实施例中，所述图案布线7由铝和铜的合金制成。所述图案布线7例如为厚度介于150nm～400nm的薄膜。
所述图案布线7也可以包含其他的金属，例如包含钛、钯、银等适当的金属或其合金，也可以通过所述合金制成。并且，所述图案布线7也可以由通过层叠多个金属层而形成的层叠金属膜。
如图1所示，本实施例的弹性表面波装置1的所述图案布线7的输入焊垫In、输出焊垫Out及接地焊垫GND，分别接合于凸块9。
在本实施例中，所述凸块9由金制成。所述凸块9的高度例如介于20μm～50μm。
如图1所示，本实施例的弹性表面波装置1包含布线基板11。所述布线基板11为绝缘基板，例如为HTCC(High Temperature Co-Fired Ceramic)或LTCC(Low TemperatureCo-Fired Ceramic)等陶瓷基板或树脂基板。
所述布线基板11的其中一主面上设有多个焊垫11a，另一主面上设有多个外部连接端子11b。所述压电基板3借由所述凸块9，以覆晶键合技术安装于所述布线基板11。所述压电基板3借由所述凸块9与所述焊垫11a电性连接于所述外部连接端子11b。
如图1所示，本实施例的弹性表面波装置1，包含将夹置在所述压电基板3与所述布线基板11间的密闭空间密封住的密封部13。所述密封部13设置于所述布线基板11上并环绕所述压电基板3。
所述密封部13例如由合成树脂等绝缘体制成，也可以使用金属。所述金属可以使用例如锡银焊料或金锡焊料等钎料(brazing alloy)。
所述合成树脂例如可以使用环氧树脂、聚酰亚胺等，但也不限于此。较佳地，可以使用环氧树脂，再借由低温硬化制程形成所述密封部13。
如图1所示，本实施例的弹性表面波装置1的所述压电基板3接合于支持基板15。在本实施例中，所述支持基板15是由蓝宝石制成的基板。所述支持基板15也可以使用例如硅、多结晶氧化铝、多结晶尖晶石、水晶或玻璃制成。
图4是本实施例的弹性表面波装置1的IDT 5的剖面图。
如图4所示，所述压电基板3上形成有所述IDT 5的多个电极指5c。图4显示多个所述电极指5c沿弹性表面波的行进方向的剖面图。如图4所示，每一个电极指5c最靠近所述压电基板3的区域的宽度W，小于该电极指5c的平均宽度AW，即所述平均宽度AW是指该电极指5c沿弹性表面波的行进方向的宽度的平均值。
图5是本实施例的弹性表面波装置1的特性图。本实施例的弹性表面波装置1的特性以实线表示，比较例的弹性表面波装置的特性以虚线表示。
本实施例的弹性表面波装置1设计成包含多个IDT，并设计成具有让预期的频带的电信号通过的带通滤波器的功能。
如图5所示，本实施例的弹性表面波装置1的通带的高频侧的顶端的频率大约为860MHz，通带的低频侧的底端的频率大约为820MHz。换言之，本实施例的弹性表面波装置1，具有高频侧的顶端的频率与低频侧的底端的频率差为40MHz以下的带通滤波器的功能。
本发明的弹性表面波装置，如同本实施例的弹性表面波装置1，其通带为40MHz以下，而特别有利于通带较为狭窄的带通滤波器。
沿弹性表面波的行进方向的剖面图中，一旦所述电极指5c最靠近所述压电基板3的区域的宽度缩小，机电耦合系数也会变小。一旦机电耦合系数变小，弹性表面波的共振特性的共振频率与反共振频率会更接近。因此，可获得狭窄的通带且更陡峭的衰减特性。
应当注意的是，为了得到陡峭的衰减特性，现有技术会将IDT的交叉幅度设计得比较长，因而扩大体积并增加插入损耗。并且，与弹性表面波装置的小型化背道而驰，而无法达成与本发明相同的功效。
如图5所示，在本实施例的弹性表面波装置1与比较例的特性中，虽然两者的插入损耗几乎相等，但本实施例的弹性表面波装置1相较于比较例，具有陡峭且高衰减的滤波器特性。
进一步地，所述弹性表面波装置1还可以具有第二带通滤波器，而具备双工器(Duplexer)的功能。或者，也可以具有对偶滤波器(Dual filter)的功能。
以下，关于本发明的另一个方面，将说明所述弹性表面波装置1的制造方法。
(制造方法1)
图6是本发明的弹性表面波装置1的制造方法的说明图。并且，图6显示沿弹性表面波行进方向的剖面。
图6中(a)到(c)显示本实施例的弹性表面波装置1的制造方法。
以下，借由图6中(a)～6(c)说明本实施例的弹性表面波装置1的制造方法。应当注意的是，虽然图中没有显示，所述压电基板3通过快速原子束(Fast Atomic Beam,FAB)等活化处理接合于蓝宝石基板。
如图6中(a)所示，在所述压电基板3上形成第一光阻PR1。将所述第一光阻PR1以覆盖所述电极指5c最靠近所述压电基板3的部分以外的区域的方式进行图案化，形成第一光阻图案。
如图6中(b)所示，在所述压电基板3与所述第一光阻图案上形成金属膜M。所述金属膜M例如通过溅镀法(Sputtering)形成。在所述金属膜M上形成由第二光阻PR2形成的第二光阻图案。
如图6中(b)所示，在沿弹性表面波行进方向的剖面中，所述第二光阻PR2形成的区域包括形成所述第一光阻的区域与没有形成所述第一光阻的区域。具体地，沿弹性表面波行进方向的剖面中，每一个第二光阻PR2形成的区域会跨越一个没有形成第一光阻PR1的区域，且包括两个形成第一光阻PR1的区域。
接着，如图6中(c)所示，蚀刻所述金属膜M。
接着，去除所述第一光阻PR1与所述第二光阻PR2。借此，能形成有如下特性的电极指的IDT 5：沿弹性表面波行进方向的剖面中，每一个电极指5c最靠近所述压电基板3的区域的宽度W，小于其平均宽度AW。并且，虽然图中未显示，能同时形成所述图案布线7。
在所述图案布线7的焊垫上，使用接合装置接合金凸块。
接着，将所述压电基板3切片，并以覆晶接合技术安装于所述布线基板11的阵列(Array)上。填充密封材料，待密封材料硬化后切片，而获得所述弹性表面波装置1。
(制造方法2)
以下说明本发明的弹性表面波装置的另一制造方法。
图7是本发明的弹性表面波装置的另一制造方法的说明图。并且，图7显示沿弹性表面波行进方向的剖面。
图7中(a)-(c)是本发明的弹性表面波装置的另一制造方法的说明图。接着，借由图7中(a)-(c)说明本发明的弹性表面波装置1的制造方法。
如图7中(a)所示，在所述压电基板3上形成牺牲层S。接着，在所述牺牲层S上形成由光阻PR形成的阻挡层。
接着，如图7中(b)所示，借由曝光显影制程形成所述光阻PR的图案。这里，所述牺牲层S通过显影不足(Under Development)的技术，在所述光阻PR残留区域的外侧区域递减地残留。借此，图案化所述阻挡层与所述牺牲层S。
接着，如图7(c)所示，形成金属膜M2。应当注意的是，虽然图中没有显示，在形成所述金属膜M2前，也可形成例如钛底层的底层。
借由去除所述光阻PR与所述牺牲层S，将所述金属膜M2不需要的部分剥除(Lift-off)。借此，能形成具有如下特性的电极指的IDT 5：沿弹性表面波行进方向的剖面中，每一个电极指5c最靠近所述压电基板3的区域的宽度W，小于其平均宽度AW。并且，虽然图中未显示，能同时形成所述图案布线7。
去除所述光阻PR与所述牺牲层S后，因为与制造方法1中说明的内容相同而省略说明。
借由本发明，能提供一种小型的、抑制插入损耗的扩大，且具有陡峭的滤波器特性的弹性表面波装置。
须注意的是，当然，本发明并不限于以上所述的实施态样，还包含能达成本发明目的的所有实施态样。
此外，虽然以上描述了至少一个实施态样，应当理解的是，本领域技术人员能容易想到进行各种变化、修正或改进。上述变化、修正或改进也属于本公开的一部分，并且，属于本发明的范围。应当理解的是，这里所描述的方法或装置的实施态样，不仅限于以上说明所记载或附图所示例的构成组件的架构和排列。方法和装置能以其他实施态样安装，或以其他实施态样施行。所述实施例仅用于说明，并没有限定的意思。再者，此处所使用的描述或用词仅是为了说明，并没有限定的必要。这里的“包括”、“具备”、“具有”、“包含”及其变化的使用，具有包括之后列举的项目、其等同物和附加项目的意思。“或(或者)”的用词，或任何使用“或(或者)”描述的用语，可解释为所述描述用语中的其中一个、大于一个，或全部的意思。前、后、左、右、顶、底、上、下，及水平、垂直的引用都是为了方便描述，并非限定本发明中任一构成组件的位置与空间配置。因此，上述说明与附图只是示例性的。
Claims (10)
1.一种弹性表面波装置，其特征在于包含：
压电基板；及
IDT，形成在所述压电基板上且为具有多个相互交错的电极指的一对梳状电极；
沿弹性表面波的行进方向的剖面中，每一个电极指最靠近所述压电基板的区域的宽度，小于其平均宽度。
2.根据权利要求1所述的弹性表面波装置，其特征在于：所述压电基板为钽酸锂或铌酸锂制成的基板。
3.根据权利要求1所述的弹性表面波装置，其特征在于：所述压电基板在相反于形成有所述IDT的主面的另一个主面上，接合于蓝宝石、硅、氧化铝、尖晶石、水晶或玻璃制成的基板。
4.根据权利要求1所述的弹性表面波装置，其特征在于：所述IDT由带通滤波器构成，所述带通滤波器的通带的高频侧的顶端的频率与低频侧的底端的频率相差40MHz以下。
5.根据权利要求4所述的弹性表面波装置，其特征在于：所述弹性表面波装置还包含与所述带通滤波器共同构成双工器的第二带通滤波器。
6.一种弹性表面波装置的制造方法，其特征在于包含下述步骤：
在压电基板上形成第一光阻图案；
在所述压电基板与所述第一光阻图案上形成金属膜；
在所述金属膜上形成第二光阻图案；
蚀刻所述金属膜；及
去除所述第一光阻图案与所述第二光阻图案。
7.根据权利要求6所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征在于：在所述金属膜上形成第二光阻图案的步骤中，在沿弹性表面波的行进方向的剖面中，形成所述第二光阻图案的区域包括形成所述第一光阻图案的区域与没有形成所述第一光阻图案的区域。
8.根据权利要求6所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征在于：所述弹性表面波装置的制造方法还包括在去除所述第一光阻图案与所述第二光阻图案的步骤之后，形成电极指，在沿弹性表面波的行进方向的剖面中，每一个电极指最靠近所述压电基板的区域的宽度，小于其平均宽度。
9.一种弹性表面波装置的制造方法，其特征在于包含：
在压电基板上形成牺牲层；
在所述牺牲层上形成阻挡层；
图案化所述阻挡层与所述牺牲层；
形成金属膜；及
去除所述阻挡层与所述牺牲层；
在图案化所述阻挡层与所述牺牲层的步骤中，所述牺牲层所述光阻层残留区域的外侧区域递减地残留。
10.根据权利要求9所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征在于：所述弹性表面波装置的制造方法还包括在去除所述阻挡层与所述牺牲层之后，形成电极指，在沿弹性表面波的行进方向的剖面中，每一个电极指最靠近所述压电基板的区域的宽度，小于其平均宽度。
Applications Claiming Priority (2)
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| JP2020202333A JP2022089711A (ja) | 2020-12-05 | 2020-12-05 | 弾性表面波デバイス |
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Publications (1)
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|---|---|
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Family Applications (1)
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| CN202110849577.XA Pending CN114598292A (zh) | 2020-12-05 | 2021-07-27 | 弹性表面波装置及其制造方法 |
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-
2021
- 2021-07-27 CN CN202110849577.XA patent/CN114598292A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JP2022089711A (ja) | 2022-06-16 |
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