CN1209870C - Saw装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种SAW装置及其制造方法，在压电基板的上面形成多个具有以铝为主要成分的IDT电极的SAW元件。其次将压电基板浸泡在含有磷离子的溶液中，取出后用水洗净并进行干燥。然后在检测各SAW元件的频率特性并进行区分后，将压电基板分割为单独的SAW元件。接着将SAW元件装入外壳，并用导线将SAW元件与外壳连接。最后用顶盖将外壳的开口部密封。从而提供可抑制特性劣化、防潮性强的SAW装置。

Description

SAW装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于无线通信机器等无线机器的弹性表面波(SAW)装置及其制造方法。

背景技术

特开2000-261283号公告公开了具有防潮性的现有的弹性表面波(SAW)装置。

图9是现有的SAW装置的局部放大剖面图。该SAW装置包括：由钽酸锂等单晶组成的压电基板1；以形成在压电基板1的表面上的铝为主要成分的叉指换能器(IDT)电极2；由覆盖压电基板1及IDT电极2表面的SiO2等绝缘体组成的绝缘性保护膜3；以及由设置在绝缘性保护膜3上的六甲基二硅烷等物质组成的疏水性保护膜4。

对该SAW装置的制造方法进行说明。首先，通过光致蚀刻工艺在压电基板1上形成IDT电极2。其次，通过溅射装置将SIO₂等在IDT电极2上形成绝缘性保护膜3。然后，使六甲基二硅烷附着在绝缘性保护膜3上而形成疏水性保护膜4。

该SAW装置如图9所示，IDT电极2的电极指之间的压电基板1的表面也覆盖有绝缘性保护膜3及疏水性保护膜4。因此，该SAW装置具有防潮性，但经过电极指之间的压电基板1的表面传输的弹性表面波受到绝缘性保护膜3及疏水性保护膜4的衰减。例如，当装置为滤波器时因插入损耗会增大等而使电特性变差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可抑制电特性变差且防潮性好的弹性表面波(SAW)装置。该SAW装置具有压电基板、包含设置在压电基板上上的铝的电极、以及只覆盖电极的磷酸铝膜。

附图说明

图1是本发明实施例1中的弹性表面波(SAW)器件的局部放大剖面图。

图2是本发明实施例1、2中的SAW元件的俯视图。

图3是实施例1、2中的SAW装置的剖面图。

图4是实施例1中的SAW装置的制造工序图。

图5表示实施例1、2及比较例的SAW装置的防潮试验中的中心频率随时间的变化情况。

图6是实施例2中的SAW元件的局部放大剖面图。

图7是实施例2中的SAW装置的制造工序图。

图8是实施例2中的SAW装置的阳极氧化工序的说明图。

图9是现有的SAW元件的局部放大剖面图。

具体实施方式

(实施例1)

图1是实施例1中的SAW装置的局部放大剖面图，图2是SAW元件的俯视图，图3是SAW装置的剖面图。

在图1～图3中，SAW元件14包括：由钽酸锂、铌酸锂等单晶体组成的压电基板10；设置在压电基板10表面上的叉指换能器(IDT)电极11；覆盖IDT电极11表面的磷酸铝膜11a；设置在压电基板10上且夹住IDT电极11两侧的反射器电极12；以及设置在压电基板10上且与IDT电极11点连接的连接电极13。SAW装置包括：收纳SAW元件14的外壳15；设置在外壳15上的外部连接用电极16；将连接电极13与外部连接用电极16连接的导线17；以及密封外壳15的开口部的顶盖18。IDT电极11、反射器电极12、及连接电极13，是以主要成分为铝的金属形成的。

下面，结合附图对该SAW装置的制造方法进行说明。图4是本实施例1中的SAW装置的制造工序图。

首先，通过光刻工艺用主要成分为铝的金属在板状的压电基板1Q上面形成多个IDT电极11、反射器电极12、及连接电极13(步骤31)。

其次，在pH 3～5、0.5～60％的磷酸铵水溶液中，将压电基板10浸泡所定的时间(步骤32)。虽然因pH值容易调整而采用了磷酸铵水溶液，但也可以采用与铝反应后能生成磷酸铝的物质。当其浓度低于0.5％时，会使被膜的形成能力下降效率降低，而大于60％时，容易使电极材料铝溶解。基板10浸泡时间最好少于30分钟。即使短到1秒也没有关系，但若超过30分钟时，因容易使电极材料铝溶解所以不好。

将压电基板从溶液中取出后用水洗净后进行干燥(步骤33)。例如也可以在单晶片上洒纯水并通过使单晶片旋转将水甩出(离心干燥)。在此，通过使单晶片旋转将水甩出时不易产生污斑。

其后，对各SAW元件14的频率特性进行检测区分后，如图2所示的压电基板10，被划切分割为具有IDT电极11、设置在IDT电极11两侧的反射器电极12、以及与IDT电极11电连接的连接电极13的SAW元件14(步骤34)。如图1所示，SAW元件14的IDT电极11的表面，覆盖有薄的磷酸铝膜11a。反射器电极12和连接电极13的表面也同样覆盖有磷酸铝膜11a。另外，磷酸铝膜11a的形成厚度，应使形成前与形成后的IDT电极11的电特性大致相同。

其次，将SAW元件14固定在外壳15上(步骤35)，用导线17将SAW元件14的连接电极13与外壳15的外部连接用电极16相连(步骤36)。最后，用顶盖18将外壳15的开口部密封(步骤37)，就得到了图3所示的SAW装置。

下面，对本实施例中的SAW装置的特性进行说明。

图5示出了在2.03×105Pa、湿度100％的状态下，本实施例1的SAW装置与表面没有磷酸铝膜的SAW装置(比较例)的各装置中心频率的变化量。SAW装置是中心频率为2.14GHz的SAW滤波器。

从图5中可以看出，没有磷酸铝膜的SAW装置的中心频率(特性A)，随着时间的推移其中心频率大约变化了18％，而本实施例1的SAW装置的中心频率(特性B)，即使经过了40小时却只变化了大约5％，所以防潮性强。

另外，本实施例1的SAW装置，除了IDT电极11的表面，没有形成磷酸铝膜11a。因此，可以抑制在压电基板上具有保护膜的现有的SAW装置所造成的弹性表面波的衰减，因而可以减小装置的插入损耗。

另外，由于将形成有IDT电极11的压电基板10在磷酸铝水溶液中浸泡后，只在IDT电极11的表面形成了防潮性强的磷酸铝膜11a，所以构成IDT电极11的铝变成氢氧化铝，因而可以防止电特性的劣化。变成氢氧化铝的部分估计在例如压电基板与磷酸铝膜11a的交界面附近较多。如果铝变成氢氧化铝后就变得容易在水中溶解，而一旦溶解后电极的重量会产生变化，而使在压电基板上的表面波的传输性能产生变化，从而导致特性的离散。另外，因氢氧化铝具有相当于绝缘体的高阻抗，所以使电极整体的阻抗变大而导致表面波传输损耗的增大。

再有，通过使磷酸铝膜11a的厚度形成为形成前与形成后的电特性大致相同，可以得到所需特性的SAW装置。具体地说，虽然该膜厚在通常的测试仪器的测量范围之外而无法正确地测量，但估计在0.几nm左右。因此，磷酸铝膜的膜厚对IDT电极的厚度没有直接的影响。磷酸铝膜的膜厚由基板1的浸泡时间进行控制，在短时间内形成膜后，其后随时间的推移膜厚不易变化因而很稳定。因此，只要确保最低限度的所需浸泡时间就可以得到大致所需的膜厚。

再有，pH3～5的磷酸铝溶液，因抑制了作为IDT电极11、反射器电极12、及连接电极13的主成分的铝的溶解，所以可以防止特性的劣化。铝的溶解速度因pH值而不同，pH值为3～5时铝较难溶解。

(实施例2)

图2是实施例2中的弹性表面波(SAW)元件的俯视图，图3是SAW装置的局部放大剖面图，图6是SAW元件的局部放大剖面图。与在实施例1中说明的构成部分相同的部分采用了相同的符号而省略其说明。在图中，在用于只覆盖叉指换能器(IDT)电极11的表面而设置的氧化铝膜11b上，覆盖有磷酸铝膜11a。

下面，对该SAW装置的制造方法进行说明。图7是本实施例2中的SAW装置的制造工序图，图8是SAW装置的阳极装置的氧化工序的说明图。制造装置具有电解液71、电极72和电源73。与在实施例1中说明的构成部分相同的部分采用了相同的符号而省略其说明。

首先，与实施例1同样，通过光刻工艺用主要成分为铝的金属在板状的压电基板10上面形成多个IDT电极11、反射器电极12、及连接电极16(步骤61)。

其次，如图8所示，将压电基板10与不锈钢等的电极72一同浸泡在电解液71中，以电极72为阴极，以IDT电极11为阳极由电源73施加电压。由于施加了电压IDT电极11的表面因阳极氧化而被氧化铝膜11b所覆盖(步骤62)。因阳极氧化而生成的氧化铝的膜厚，可以通过所施加的电压进行控制。例如，施加电压为3～50V时，可形成4～70nm的氧化铝膜。另外，在单晶片状态下，只要电极上连接有可以施加的电压，无论什么结构的IDT电极都可以阳极氧化。

其次，将压电基板10从电解液71中取出，并用纯水洗净后进行干燥(步骤63)。

然后，在pH 3～5、0.5～60％的磷酸铵水溶液中，将压电基板10浸泡所定的时间(步骤64)。取出后用水洗净后进行干燥(步骤65)。磷酸铝溶液与实施例1中的一样。

其后，如图1所示，压电基板10，被划切分割为具有IDT电极11、设置在IDT电极11两侧的反射器电极12、以及与IDT电极11电连接的连接电极13的SAW元件14(步骤66)。

如图6所示，SAW元件14的IDT电极11的表面，被氧化铝膜11b、和在其之上的磷酸铝膜11a所覆盖。反射器电极12和连接电极13上形成有氧化铝膜11b的部分，也与IDT电极11同样，其表面被氧化铝膜11b、和在其之上的磷酸铝膜11a所覆盖。另外，没有被阳极氧化的部分，只被磷酸铝膜11a所覆盖。氧化铝膜为4～70nm，磷酸铝膜估计为0.几nm左右。

其次，将SAW元件14固定在外壳15上(步骤67)，用导线17将SAW元件14的连接电极13与外壳15的外部连接用电极16相连(步骤68)。

最后，用顶盖18将外壳15的开口部密封(步骤69)，就得到了图1所示的SAW装置。

下面，对本实施例2中的SAW装置的特性进行说明。

图5示出了在2.03×105Pa、湿度100％的状态下，本实施例2的SAW装置与表面没有磷酸铝膜的现有的SAW装置的各装置中心频率的变化量。SAW装置是中心频率为2.14GHz的SAW滤波器。

从图5中可以看出，经过20小时后，现有的SAW滤波器的中心频率大约变化了18％(特性A)。这是因为存在于SAW元件14周围的水分使构成IDT电极11的铝变成氢氧化铝，从而增加了IDT电极11的质量的缘故。

然而，本实施例2的SAW装置即使经过了40小时，其中心频率却几乎没有变化(特性C)。该SAW装置，由于存在于IDT电极11表面的疏水性强的磷酸铝膜11a防止了水分的浸入，从而可以防止铝的变质，所以防潮性强。

这样，因形成在磷酸铝膜11a与IDT电极11之间的氧化铝膜11b抑制了水分的浸入，与只用磷酸铝膜11a覆盖IDT电极11的表面时相比，可以进一步提高装置的防潮性。

另外，如果通过阳极氧化形成氧化铝膜11b时，其厚度由所施加的电压进行控制，几乎不受形成时间的影响。

因在IDT电极11表面形成的磷酸铝膜11a，会使IDT电极11的质量增加。因此，磷酸铝膜11a的膜厚，最好是可以防止IDT电极11变质的最低限度的厚度。在本实施例中，其厚度虽然超出了测量仪器的测量下限，但估计为0.几nm左右。

另外，当IDT电极11的质量增加时，通带频率将向低频一侧移动。因此，最好将IDT电极11设定为，比作为最终目标的通带频率、仅高出因形成磷酸铝膜11a而变化的频率部分的频率。频率f是由压电体的音速、和取决于IDT电极的电极指间距的波长以f＝v/λ而确定的。

在所述实施例中，作为含有磷酸的溶液采用了磷酸铵。最好使酸性溶液，是含有pH3～5的磷离子的溶液，这样，可以抑制对IDT电极11的不良影响，可以高效地形成磷酸铝膜11a。

存在于IDT电极表面的疏水性强的磷酸铝膜，可以防止水分浸入电极，因而可以防止铝的变质。根据本实施例，即使不是磷酸铵但只要是可以形成具有疏水性的被膜的其它物质，也可以得到相同效果。具体地说，只要是可以形成具有疏水性的被膜的磷酸盐就可以使用。

在本发明的SAW装置中，只有IDT电极表面覆盖有磷酸铝膜。通过使IDT电极的电极指之间的压电基板表面，成为磷酸铝膜的非形成部，从而可以提供一种可抑制特性劣化、防潮性强的SAW装置。

Claims (8)

1.一种弹性表面波装置，其特征在于，具有：

压电基板；

设置在所述压电基板上的含有铝的电极；以及

只覆盖所述电极的磷酸铝膜。

2.根据权利要求1所述的弹性表面波装置，其特征在于，具有设置在所述电极表面的氧化铝膜。

3.根据权利要求1所述的弹性表面波装置，其特征在于，所述电极包括叉指换能器电极。

4.根据权利要求3所述的弹性表面波装置，其特征在于，所述电极还包括设置在所述IDT电极周围的反射器电极。

5.一种弹性表面波装置的制造方法，其特征在于，具有：

在压电基板上形成以铝为主要成分的电极的步骤；和

将所述压电基板浸泡在含有磷离子的溶液中，形成覆盖所述所形成的电极的磷酸铝膜的步骤。

6.根据权利要求5所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征在于，形成所述磷酸铝膜的所述步骤，包括将所述磷酸铝膜，形成为使形成前和形成后的所述电极的特性大致相同的厚度的步骤。

7.根据权利要求5所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征在于，所述溶液的pH值为pH3～5。

8.根据权利要求5所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征在于，在形成所述磷酸铝膜的步骤之前，还具有通过阳极氧化在所述电极表面形成氧化铝膜的步骤。

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