JP2000183680A

JP2000183680A - 弾性表面波装置

Info

Publication number: JP2000183680A
Application number: JP10375155A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sekoguchi; 博勢古口; Katsunori Osanai; 勝則小山内; Masaki Takahashi; 正樹高橋; Hajime Kuwajima; 一桑島
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1998-12-11
Filing date: 1998-12-11
Publication date: 2000-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】弾性表面波装置、特にフェースダウン接続構
造の弾性表面波装置において、交差指型変換器の放電破
壊を防ぐに際し、生産性の低下を抑え、また、装置の大
型化を防ぐ。【解決手段】少なくとも１つの交差指型変換器と、こ
の交差指型変換器に電気的に接続する外部接続パッドと
を含む導体パターンを圧電基板上に有し、前記外部接続
パッドが少なくとも２層の金属層を積層したものであ
り、前記導体パターン中において、直流的に接続されて
いない領域同士を電気的に接続する少なくとも１つの抵
抗体が存在し、前記抵抗体が、少なくとも１つの導体
と、この導体に接する少なくとも１つの金属酸化物層と
を含み、前記導体が、前記外部接続パッドに含まれる金
属層の１つと同じ金属から構成されている弾性表面波装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、弾性表面波装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】弾性表面波装置は、小型軽量であること
をひとつの特徴として携帯電話機等の移動体通信機器に
搭載され、機器の軽量化に貢献している。

【０００３】弾性表面波装置は、弾性表面波素子をパッ
ケージ内に収容した構造である。弾性表面波素子は、圧
電基板上に、それぞれが微細な電極指群とこれらを連結
するバスバーとからなる一対の櫛型電極を、互いの電極
指が交差するように設けて交差指型変換器を形成し、さ
らに、交差指型変換器の近傍に反射器電極を形成したも
のである。一方の櫛型電極に電気信号を印加することに
より励振電極として機能させ、また、他方の櫛型電極を
受信電極として機能させることにより、フィルタとして
の機能が実現する。その場合の通過帯域特性および帯域
外抑圧特性は、電極指群の形状や配置によって決定され
る。

【０００４】弾性表面波装置において実用化されている
信号処理周波数は、微細な電極構造の実現により数百メ
ガヘルツから１ギガヘルツを超えるものとなっている。
このような高周波領域に適用される弾性表面波装置で
は、電極指間の距離が数マイクロメートル以下と極端に
小さくなるため、電極指間にかかる電圧により電極指が
放電破壊を起こす危険性がある。

【０００５】この放電破壊の原因としては、例えば、弾
性表面波装置作製時に圧電基板のもつ焦電性により生じ
る電圧、携帯電話機に搭載される際や搭載された後に、
その使用状況の急激な変化により生じる電圧、外部から
の電磁ノイズにより生じる電圧などが挙げられる。具体
例を挙げると、信号処理周波数が２GHzを超える弾性表
面波装置であって、圧電基板が通常用いられるタンタル
酸リチウムである場合には、電極指の線幅および電極指
間隔はそれぞれ約０．５μmになる。この電極指間にわ
ずか５Vの電位差が発生した場合でも、その電界強度は
約１０kV/mmとなり、空気中での放電破壊電圧を超える
値となる。放電破壊が生じると、電極指が破壊され、弾
性表面波装置の特性が著しく劣化してしまう。

【０００６】また、弾性表面波装置は小型化が急速に進
んでいるが、小型になるほどその熱容量が小さくなるの
で、装置がその周囲の温度変化の影響を受けやすくな
る。このため、圧電基板の焦電性の影響が大きくなり、
信頼性確保が難しくなる。特に弾性表面波素子をフェー
スダウン接続することによって小型化を図っている構造
では、素子の温度が上昇しやすいため、他のパッケージ
ング方法に増して放電防止対策が重要である。

【０００７】弾性表面波装置における電極の放電破壊を
防ぐ試みには、以下に挙げる例が知られている。

【０００８】特公平５−５９６０９号公報には、抵抗リ
ンクパターンをあらかじめ圧電基板上に作製しておいた
うえで、弾性表面波装置パターンを形成することで、焦
電性のある圧電基板上の弾性表面波コンボルバの電極パ
ターンの損傷を防ぐ方法が示されている。同公報におけ
る上記抵抗リンクの抵抗値は、下限値を、電気的に特性
に影響しない１kΩとし、上限値を、焦電による電荷を
逃がしうる１０¹²Ωとしている。同公報には、抵抗リン
クを、電極パターンと同じ金属で、かつ同じ厚さに形成
することが当然である旨の記載がある。しかし、電極パ
ターンと同材質かつ同じ厚さで上記した高抵抗値を得よ
うとすると、抵抗リンクの全長を長くするか、抵抗リン
クの幅を狭くする必要がある。同公報には、高周波向け
弾性表面波装置（例えば、弾性表面波フィルタ、弾性表
面波レゾネータ）に適用する旨の記載はないが、このよ
うな弾性表面波装置に適用した場合、抵抗リンクが装置
全体に対し著しく長くなって小型化の妨げとなったり、
抵抗リンクが極めて細くなって断線しやすくなったりす
る。

【０００９】また、特開平７−３０３０２４号公報に
は、音響表面波フィルタにおいて、共振器の反射電極指
の抵抗値を利用して、ＩＤＴの両端を高抵抗で接続して
電荷を緩和する方法が記載されている。しかし、この方
法において、高抵抗を電極指と同時にフォトリソグラフ
ィー工程で作製しようとする場合、アルミ電極の抵抗率
２．７５×１０^-8［Ω・m］、電極指幅１μm、電極膜厚
２００nmとすると、抵抗値１０kΩを得るには全長とし
て７２mmが必要である。この高抵抗を弾性表面波素子内
で折り返して形成すると、形成面積として０．１５mm²
が必要となり、小型化の妨げになる。また、このように
一本の長い電極指では、作製中の断線も懸念され、歩留
まり低下の要因となる。

【００１０】このほか、圧電基板に発生する電荷をパッ
ケージ側で吸収しようとする手段が、例えば特許第２６
７３９９３号公報に記載されている。同公報には、入力
パッドおよび／または出力パッドと接地パッドとを高抵
抗パターンで接続することにより、電極の放電破壊を防
止する構造が記載されている。しかし、同公報に記載さ
れた高抵抗パターンは、パッドを構成する金属よりも低
い導電率の材料から構成されるものなので、高抵抗パタ
ーンを他の導体パターンと独立して形成する必要があ
り、生産性の低下を招く。また、同公報では、パッケー
ジ側において放電破壊対策を行うので、パッケージング
方法が限定されてしまう。また、同公報には、高抵抗パ
ターン構成材料の比抵抗に関する具体的記載はないの
で、素子の小型化に応じて高抵抗パターンを小型化した
ときに、必要な抵抗値が得られるかどうか不明である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、弾性
表面波装置、特にフェースダウン接続構造の弾性表面波
装置において、交差指型変換器の放電破壊を防ぐに際
し、生産性の低下を抑え、また、装置の大型化を防ぐこ
とである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、下記（１）
〜（５）の本発明により達成される。（１）少なくとも１つの交差指型変換器と、この交差
指型変換器に電気的に接続する外部接続パッドとを含む
導体パターンを圧電基板上に有し、前記外部接続パッド
が少なくとも２層の金属層を積層したものであり、前記
導体パターン中において、直流的に接続されていない領
域同士を電気的に接続する少なくとも１つの抵抗体が存
在し、前記抵抗体が、少なくとも１つの導体と、この導
体に接する少なくとも１つの金属酸化物層とを含み、前
記導体が、前記外部接続パッドに含まれる金属層の１つ
と同じ金属から構成されている弾性表面波装置。（２）前記抵抗体中において、前記導体が金属酸化物
層を介して第２の導体と接続されており、前記第２の導
体が、前記外部接続パッドに含まれる金属層の１つと同
じであって、かつ、前記導体とは異なる金属から構成さ
れている上記（１）の弾性表面波装置。（３）前記導体パターン中において、直流的に接続さ
れていない領域同士のすべてが、前記抵抗体により電気
的に接続されている上記（１）または（２）の弾性表面
波装置。（４）前記抵抗体の抵抗値が１００Ω〜１００MΩの
範囲にある上記（１）〜（３）のいずれかの弾性表面波
装置。（５）前記金属酸化物層を介して接触する金属同士の
接触面の外周形状の少なくとも一部が、櫛の歯形、折れ
線および曲線の少なくとも１種を含む上記（１）〜
（４）のいずれかの弾性表面波装置。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明は、以下に説明する構成Ｉ
から構成IIIまでを含む。

【００１４】構成Ｉ図１（ａ）に、構成Ｉの弾性表面波装置に用いる弾性表
面波素子の構成例の平面図を示し、図１（ｂ）に、図１
（ａ）のＢ−Ｂ断面の一部を示す。

【００１５】この弾性表面波素子は、圧電基板１上に、
一対の反射器電極で挟まれた交差指型変換器を有する弾
性表面波共振器２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅと、外部
接続パッド３Ａ、３Ｂ、３Ｄ、３Ｅとを含む導体パター
ンを設けたものである。

【００１６】外部接続パッド３Ａ、３Ｅは、弾性表面波
装置の入出力端子に電気的に接続するための入出力パッ
ドであり、外部接続パッド３Ｂ、３Ｄは弾性表面波装置
の接地電位に電気的に接続するための接地パッドであ
る。弾性表面波装置とするには、この弾性表面波素子を
パッケージ（図示せず）内に収容し、蓋をして気密封止
する。この弾性表面波素子はフェースダウン接続構造に
対応したものであり、パッケージ内に収容する際には、
外部接続パッド形成面をパッケージに対向させ、外部接
続パッドとパッケージ側の導体パターンとを導電バンプ
を介して電気的に接続する。

【００１７】弾性表面波共振器２Ａ〜２Ｅは、図６の等
価回路に示すようにラダー型に接続されており、弾性表
面波フィルタとして機能する。各弾性表面波共振器のそ
れぞれのインピーダンス特性の概略を図７に示す。

【００１８】本発明では、外部接続パッドを、少なくと
も２層の金属層が積層された構成とする。例えば図１
（ｂ）に示す外部接続パッド３Ｂは、第１金属層３１、
第２金属層３２および第３金属層３３をこの順で積層し
たものであり、他の外部接続パッドも同様な構成であ
る。外部接続パッドをこのような積層構造とする理由
は、パッケージに対して安定した電気的接続を確保する
ためである。通常のフォトリソグラフィー法を用いて交
差指型変換器と外部接続パッドとを同時に形成すると、
両者が同じ厚さとなる。しかし、高周波領域で使用され
る弾性表面波共振器では、交差指型変換器の厚さが極め
て薄くなるので、Ａｕボール等を接合して導電バンプを
形成する必要のある外部接続パッドとしては十分な厚さ
が得られない。そのため、交差指型変換器と同時に形成
される第１金属層３１の上に、嵩上げのために第２金属
層３２および第３金属層３３を積層する。

【００１９】第２金属層３２は、導電バンプによるダメ
ージを抑えるためのものであり、機械的強度の高い金
属、例えばＣｒ、Ｔｉ、ＳｉおよびＷの少なくとも１種
を含む金属から構成することが好ましく、特にＣｒまた
はこれを含む金属から構成することが好ましい。

【００２０】第３金属層３３は、導電バンプとの接合性
を向上させるために設けるので、このような効果をもつ
金属、例えばＡｌ、ＡｕおよびＮｉの少なくとも１種を
含む金属から構成することが好ましく、特にＡｌまたは
これを含む金属から構成することが好ましい。

【００２１】なお、本明細書における金属は、金属単体
のほか、合金および金属間化合物を含む概念とする。

【００２２】本発明では、このように嵩上げされた外部
接続パッドを有する弾性表面波素子において、導体パタ
ーン中の直流的に絶縁されている領域同士を電気的に接
続する抵抗体を少なくとも１つ設ける。この抵抗体は、
少なくとも１つの導体と、この導体に接する少なくとも
１つの金属酸化物層とを含む。そして、前記導体は、前
記外部接続パッドに含まれる金属層の１つと同じ金属か
ら構成される。

【００２３】例えば図１（ａ）に示す素子は、２つの抵
抗体４を有する。一方の抵抗体４は、弾性表面波共振器
２Ｂに含まれる一対の櫛形電極同士を、共振器接続パタ
ーン２１を介して電気的に接続しており、他方の抵抗体
４は、弾性表面波共振器２Ｄに含まれる一対の櫛形電極
同士を、共振器接続パターン２２を介して電気的に接続
している。また、両抵抗体を設けることにより、共振器
接続パターン２１、２２が外部接続パッドに電気的に接
続されることになり、導体パターン中において電気的に
浮いた領域がなくなる。

【００２４】図１（ａ）に示す抵抗体４の構成を、図１
（ｂ）により説明する。この抵抗体４は、外部接続パッ
ド３Ｂを形成したときに同時に形成された第２金属層３
２を前記導体として有し、この導体の両側に隣接して、
第１金属層３１形成後にその表面酸化により形成した金
属酸化物層５を有する。

【００２５】図示する素子を製造する際には、まず、第
１金属層３１を形成した後、フォトリソグラフィープロ
セスにより弾性表面波共振器、共振器接続パターンおよ
び外部接続パッド最下層の各パターンを形成する。次い
で、第１金属層３１表面付近を酸化させ、金属酸化物層
５を形成する。次いで、第２金属層３２を形成し、フォ
トリソグラフィープロセスにより外部接続パッド中間層
および前記導体の各パターンを形成する。次いで、第３
金属層３３を形成し、フォトリソグラフィープロセスに
より外部接続パッド最上層のパターンを形成する。な
お、図１（ｂ）において、抵抗体４中の前記導体を第３
金属層３３から構成してもよい。

【００２６】このように、外部接続パッドに含まれる金
属層の１つと同じ金属から構成される導体を抵抗体４の
一部として利用し、かつ、金属酸化物層５を抵抗体４の
一部として利用するため、以下の効果が実現する。すな
わち、前記導体の形成に際しては、外部接続パッド形成
の際のフォトリソグラフィー工程においてマスクパター
ンを変更するだけで済み、新たな工程を設ける必要がな
い。したがって、コストアップおよび生産性低下を招く
ことが実質的にない。一方、抵抗体４に必要とされる抵
抗値は、弾性表面波装置の特性に影響を与えない程度に
高く、かつ、想定される使用状況での圧電基板の焦電荷
を逃がすことが可能な程度に低くなければならない。具
体的には、抵抗値を１００Ω〜１００MΩの範囲内とす
ることが好ましい。しかし、抵抗体を金属だけから構成
した場合、このような抵抗値を得るためには抵抗体の長
大化および／または狭幅化が必要となるので、素子の大
型化や抵抗体の断線発生が避けられない。これに対し本
発明では、比抵抗の高い金属酸化物層５を抵抗体４中に
存在させるので、抵抗体を大型化および狭幅化する必要
がなく、小型で信頼性の高い素子が実現する。

【００２７】金属酸化物層５は、金属酸化物を気相成長
法などによって膜化することにより形成することもでき
るが、薄くて均質な層が形成できること、生産性が良好
となることから、第１金属層３１表面付近の酸化により
形成することが好ましい。具体的には、第１金属層３１
を形成した後、常温ないし加熱しながら、空気中等の酸
化性雰囲気中に放置すればよい。

【００２８】酸化性雰囲気中において表面に薄くて均質
な酸化物層を形成できる金属としては、例えばＡｌ、Ｔ
ｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｓｃ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｗ、Ｚｒ、
Ｍｎ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｔａ、Ｃｏ、Ｚｎ、ＶおよびＣｄか
ら選択される少なくとも１種を含む金属が挙げられ、こ
れらのうちではＡｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｓｃ、Ｃｕ、
Ｍｇ、ＮｉおよびＷから選択される少なくとも１種を含
む金属が好ましい。なお、図示例では、酸化対象である
第１金属層３１から交差指型変換器を構成するため、第
１金属層３１は、交差指型変換器に適した金属、具体的
には少なくともＡｌを含む金属から構成することが好ま
しい。

【００２９】抵抗体４の抵抗値は、実質的に金属酸化物
層５が支配している。すなわち、金属酸化物層５の比抵
抗および厚さと、金属酸化物層５を介して接触する金属
同士の接触面の面積が抵抗体４の抵抗値を支配してい
る。したがって、抵抗体の抵抗値を所望の値とできるよ
うに、比抵抗に応じて厚さおよび接触面積を適宜決定す
ればよい。具体的には、金属酸化物層５をＡｌ酸化物か
ら構成する場合、厚さは３〜５nm程度とすればよく、接
触面積は４０〜４０００μm²程度とすればよい。

【００３０】ところで、本発明者らは多くのサンプルを
試作する中で、前記金属酸化物層による抵抗値が、作製
条件によってはある程度ばらつくことを見いだした。ま
た、前記金属酸化物層は厚さが数ナノメートルの薄膜で
あるため、数ボルトの直流電圧を印加したときに短絡と
なるか開放となるかが使用条件によって異なり得ること
も見いだした。これらの問題を解消して安定した特性の
抵抗体を得るために、本発明では、抵抗体中に金属酸化
物層を少なくとも２層介在させることが好ましい。

【００３１】例えば、図１（ｂ）において、外部接続パ
ッド３Ｂの第２金属層３２と抵抗体４の第２金属層３２
との間に空隙を設けないようにパターニングすれば、抵
抗体４中に金属酸化物層５が１つだけ存在する構成とな
る。この構成とした場合に金属酸化物層５の抵抗値が安
定せずにばらつきを示すとしても、図１（ｂ）に示すよ
うに、金属酸化物層５を２段直列に接続すれば抵抗体４
の抵抗値ばらつきが抑制できることを、本発明者らは確
認した。また、同時に、抵抗体の耐圧が金属酸化物層の
段数にほぼ比例して向上することも、本発明者らは確認
した。したがって、抵抗体中において前記金属酸化物層
を直列多段に接続することは、抵抗値の精度を向上さ
せ、かつ耐圧を向上させるのに有効である。

【００３２】図８に示す平面図は、図１（ａ）に示す外
部接続パッド３Ｂと抵抗体４との接続部を拡大して示し
たものである。図８に示す外部接続パッド３Ｂにおい
て、第１金属層の表面には金属酸化物層５が存在し、抵
抗体端部の第２金属層３２は、この金属酸化物層５と接
触している。図８では、金属酸化物層５を介した金属同
士の接触面の形状が方形状となっている。抵抗値を制御
するために接触面の面積を変更する際には、接触面形状
を方形に保ったまま接触面積だけを変更してもよいが、
接触面の形状変更により接触面積を変更してもよい。例
えば、図９、図１０および図１１に示す例では、接触面
の外周形状の少なくとも一部が、櫛の歯形、折れ線また
は曲線を含むものとなっており、いずれも図８に比べ接
触面積が小さくなっている。

【００３３】また、金属酸化物層５を介した金属同士の
接触では、接触面内において金属酸化物層５の外縁付近
で比抵抗が高くなりやすいので、幅の狭い領域をもつよ
うに接触面形状を設定すれば、接触面積を変更せずに、
すなわち、接合強度を落とすことなく、高抵抗値を得る
ことができる。したがって、幅の狭い領域をもつ接触面
を有する図９、図１０および図１１の例は、この点から
も好ましい。

【００３４】図１（ｂ）では、外部接続パッド３Ｂにお
いて金属酸化物層５を貫いて電流が通る必要があるが、
金属酸化物層５は前記したように極めて薄く、また、外
部接続パッドが数百マイクロメートル角であって導電路
断面積が大きいため、弾性表面波装置としての特性に悪
影響を与えることはない。また、図示例では、第１金属
層３１の全面を酸化するため、弾性表面波共振器の表面
にも金属酸化物層が存在することになるが、これも実質
的に特性には影響しない。ただし、必要に応じ、第１金
属層３１の一部をマスクして酸化処理を行い、必要な領
域だけに金属酸化物層を形成する構成としてもよい。

【００３５】構成II 構成IIの弾性表面波装置は、前記抵抗体中において、前
記導体が金属酸化物層を介して第２の導体と接続されて
おり、前記第２の導体が、前記外部接続パッドに含まれ
る金属層の１つと同じであって、かつ、前記導体とは異
なる金属から構成されているものである。

【００３６】図２（ａ）に、構成IIの弾性表面波装置に
用いる弾性表面波素子の構成例の平面図を示し、図２
（ｂ）に、図２（ａ）のＢ−Ｂ断面の一部を示す。図２
（ａ）および図２（ｂ）に示す素子は、抵抗体４を除く
部分に関してはそれぞれ図１（ａ）および図１（ｂ）と
同様なので、抵抗体４についてだけ説明する。

【００３７】図２（ｂ）に断面を示す抵抗体４は、図１
（ｂ）の導体（第２金属層３２）を２分割パターンと
し、その間に、前記第２の導体として第１金属層３１を
介在させたものである。この第２の導体は、外部接続パ
ッド３Ｂ中の第１金属層３１および共振器接続パターン
２１を構成する第１金属層３１と同時に形成されたもの
であり、その表面には他の第１金属層３１と同様に金属
酸化物層５が形成されている。すなわち、この抵抗体４
は、４つの金属酸化物層５を多段直列に接続した構成で
ある。このように図２（ａ）および図２（ｂ）に示す構
成例では、抵抗体４中の金属酸化物層５の数を図１
（ａ）および図１（ｂ）に示す構成例よりも増やすこと
ができるので、抵抗体４の抵抗値ばらつきおよび耐圧を
より改善できる。

【００３８】図示する素子を製造する際には、まず、第
１金属層３１を形成した後、フォトリソグラフィープロ
セスにより弾性表面波共振器、共振器接続パターン、外
部接続パッド最下層および前記第２の導体の各パターン
を形成する。次いで、第１金属層３１表面付近を酸化さ
せ、金属酸化物層５を形成する。次いで、第２金属層３
２を形成し、フォトリソグラフィープロセスにより外部
接続パッド中間層および前記導体の各パターンを形成す
る。次いで、第３金属層３３を形成し、フォトリソグラ
フィープロセスにより外部接続パッド最上層のパターン
を形成する。

【００３９】図３（ａ）に、構成IIの弾性表面波装置に
用いる弾性表面波素子の他の構成例の平面図を示し、図
３（ｂ）に、図３（ａ）のＢ−Ｂ断面の一部を示す。

【００４０】この素子は、弾性表面波共振器および共振
器接続パターン２１の各パターンを第３金属層３３から
構成したほかは図２（ａ）および図２（ｂ）に示す素子
と同様である。この素子においても、抵抗体４中の金属
酸化物層５の数を図１（ａ）および図１（ｂ）に示す構
成例よりも増やすことができるので、抵抗体４の抵抗値
ばらつきおよび耐圧をより改善できる。

【００４１】この素子は、以下の手順で作製されたもの
である。まず、第１金属層３１を形成した後、フォトリ
ソグラフィープロセスにより外部接続パッド最下層およ
び前記第２の導体の各パターンを形成する。次いで、第
１金属層３１表面付近を酸化させ、金属酸化物層５を形
成する。次いで、第２金属層３２を形成し、フォトリソ
グラフィープロセスにより外部接続パッド中間層および
前記導体の各パターンを形成する。次いで、第３金属層
３３を形成し、フォトリソグラフィープロセスにより弾
性表面波共振器、共振器接続パターンおよび外部接続パ
ッド最上層の各パターンを形成する。

【００４２】なお、図２（ｂ）および図３（ｂ）におい
て、導体の少なくとも一方、すなわち抵抗体４中の少な
くとも一方の第２金属層３２を、第３金属層３３から構
成してもよい。その場合には、導体を外部接続パッド３
Ｂ最上層と同時に形成することになる。その場合でも抵
抗体４中の金属酸化物層５の数は変わらないので、同様
な効果が実現する。

【００４３】構成IIの抵抗体４中においても、導体と第
２の導体との金属酸化物層５を介した接触面の形状を、
例えば図９、図１０および図１１にそれぞれ示すように
制御することができる。

【００４４】構成III 構成IIIの弾性表面波装置は、交差指型変換器と外部接
続パッドとを含む前記導体パターン中において、直流的
に接続されていない領域同士のすべてが電気的に接続さ
れているものである。

【００４５】図４（ａ）に、構成IIIの弾性表面波装置
に用いる弾性表面波素子の構成例の平面図を示し、図４
（ｂ）に、図４（ａ）のＢ−Ｂ断面の一部を示す。図４
（ａ）および図４（ｂ）に示す素子は、抵抗体４を除く
部分に関してはそれぞれ図１（ａ）および図１（ｂ）と
同様なので、抵抗体４についてだけ説明する。

【００４６】図示する素子において、抵抗体４は、抵抗
体バー４１と金属枠４２とから構成される。金属枠４２
は、交差指型変換器と外部接続パッドとを含む導体パタ
ーンを包囲するように、圧電基板１表面の外縁付近に形
成されている。一方、抵抗体バー４１は、構成Ｉおよび
構成IIの抵抗体４と同様な構成である。金属枠４２は、
図４（ｂ）に示すように第１金属層３１から構成される
ものであり、他の導体パターンと同時に形成され、その
表面に金属酸化物層５を有する。なお、金属枠４２は、
第２金属層３２または第３金属層３３と同時に形成する
こともできる。

【００４７】この素子では、前記導体パターン中の直流
的に接続されていない領域同士のすべてが抵抗体４によ
り連絡されている。この構成とすれば、加熱や冷却によ
り弾性表面波素子表面上に発生する全ての焦電荷が前記
領域間で移動することが可能となり、素子表面全体での
電荷の均一化を図ることができるので、特定の領域間で
電位差が大きくなることがない。したがって、直流的に
接続されていない領域間の放電破壊を防ぐ効果が著しく
向上する。また、金属枠４２を介して各抵抗体バー４１
を接続するので、それぞれの抵抗体バー４１において金
属酸化物層５の数を最適に設定することが容易となり、
設計の自由度が高い。

【００４８】構成IIIの別の構成例として、多重モード
型弾性表面波フィルタにおける弾性表面波素子を図５に
示す。この弾性表面波素子は、図４（ａ）の素子に対し
動作原理が異なり、また、図４（ａ）における金属枠４
２の替わりに、抵抗体バー４１を４本設けて導体パター
ンを包囲している点が異なるものの、導体パターン中に
おいて直流的に接続されていないすべての領域同士を抵
抗体により相互に高抵抗で接続していることについて
は、同一である。このように、本発明を適用するに際
し、弾性表面波素子の用途は特に限定されない。

【００４９】実験例１本発明の効果を確認するために、図２（ａ）および図２
（ｂ）に示す構成の素子を有する弾性表面波装置サンプ
ルを実際に作製し、以下の実験を行った。作製したサン
プルは、２．５段ラダー型弾性表面波フィルタであり、
中心周波数１８４２．５MHz、通過帯域幅９０MHzであ
る。弾性表面波素子は３角のセラミック製ベース板に搭
載した。そして、前述したフェースダウン接続により、
パッケージと弾性表面波素子との間で電気的導通をと
り、電気的特性をパッケージから測定できるようにし
た。

【００５０】この素子を作製する際には、まず、３６度
回転Ｙカットタンタル酸リチウムからなる圧電基板１上
に、第１金属層３１として厚さ２１０nmのＡｌ層を形成
した。このＡｌ層をパターニングして、弾性表面波共振
器、共振器接続パターンおよび外部接続パッド最下層の
各パターンを形成した。次いで、空気中において１５０
℃で１時間加熱し、金属酸化物層５を形成した。この金
属酸化物層の厚さを測定したところ、約５nmであった。
次に、第２金属層３２として厚さ５０nmのＣｒ層を形成
してパターニングし、外部接続パッド中間層および前記
導体の各パターンを形成した。次いで、第３金属層３３
として厚さ１０００nmのＡｌ層を形成し、外部接続パッ
ド最上層のパターンを形成した。

【００５１】また、抵抗体４を設けなかったほかは図２
（ａ）および図２（ｂ）と同様にして素子を作製し、こ
の素子をパッケージに搭載して比較サンプルとした。

【００５２】本発明サンプル２５個について抵抗体４の
抵抗値を測定したところ、測定値が±５０％程度ばらつ
いたが、平均値は約２００kΩであった。一方、比較サ
ンプルにおいて共振器接続パターン２１、２２間の抵抗
値を測定したところ、測定限界を超える値（１００MΩ
以上）であった。

【００５３】次に、これらのサンプルを、５０Ω系イン
ピーダンスをもつ測定用プリント板にはんだ付けしたの
ち、高温環境（２６０℃）と常温環境（約２０℃）との
間を遷移時間５秒で移行させてそれぞれ５分間保持する
信頼性試験を行い、試験前後において、前記プリント板
ごと測定回路に接続し、ネットワークアナライザにて各
サンプルの周波数特性を測定した。なお、高温環境への
移行回数は５回とした。この試験の条件は、通常使用さ
れる環境状況を超えるものであるが、本発明の効果を確
認する目的で実施した。

【００５４】試験に供した個数は各サンプルともに２５
としたが、抵抗体を設けなかった比較サンプルでは、２
５個全てにおいて特性が大幅に劣化していた。比較サン
プルを分解し、内部観察を行った結果、弾性表面波共振
器の電極指相互（相互距離約０．５μm）の間で放電破
壊が生じていた。これに対し、抵抗体を設けた本発明サ
ンプルでは、フィルタ帯域幅が数メガヘルツ変化したも
のが５個認められたが、そのほかのものには異常は認め
られなかった。異常が認められたものでは、比較サンプ
ルと同じ箇所に放電破壊が認められた。

【００５５】以上の結果から、本発明サンプルでは、強
度の熱衝撃による特性劣化が抑制されたことがわかる。

【００５６】実験例２抵抗体４中の金属酸化物層５の数を２５としたほかは実
験例１と同様にして、サンプルを作製した。ただし抵抗
体４の抵抗値は、金属酸化物層５を介した接触面積を調
整することにより、実験例１の抵抗体４と同一となるよ
うに設計した。

【００５７】このサンプル２５個について抵抗体４の抵
抗値を測定したところ、抵抗値のばらつきは±２０％程
度であった。そして、実験例１と同様にして信頼性試験
を行った結果、２５個中２個だけがわずかに特性劣化を
示しただけであった。すなわち、金属酸化物層５の接続
段数を増やすことが、抵抗値の安定化による信頼性向上
に有効であることが確認された。

【００５８】また、抵抗体４の耐圧について実験例１の
サンプルとの比較を行ったところ、実験例１のサンプル
において抵抗体４の耐圧が平均５Vであったのに対し、
実験例２のものでは平均６８Vであった。すなわち、金
属酸化物層５の接続段数を増やすことにより、抵抗値を
容易に調整できること、また、耐圧が向上して信頼性が
大幅に向上することが確認された。

【００５９】実験例３図４（ａ）および図４（ｂ）に示す構成のサンプルを、
実験例１に準じた方法により作製した。ただし、抵抗体
４中の金属酸化物層５の数は２５とした。また、図中の
１０個の抵抗体バー４１の抵抗値は、金属酸化物層５を
介した接触面積を調整することにより、実験例１の抵抗
体４と同一となるように設計した。

【００６０】このサンプルについて実験例１と同様にし
て信頼性試験を行った結果、特性劣化は全く認められな
かった。この結果から、構成IIIにより素子の信頼性が
大幅に向上することがわかる。

【００６１】実験例４図２（ｂ）の抵抗体４中において金属酸化物層５を介し
て第１金属層３１に接触する第２金属層３２の形状を、
図９に示すように櫛の歯形としたほかは実験例１と同様
にして、サンプルを作製した。この抵抗体４の設計上の
抵抗値は、第１金属層３１と第２金属層３２との金属酸
化物層５を介した接触面の面積を調整することにより、
実験例１と同じ２００kΩとした。しかし、抵抗体４の
抵抗値を実測したところ２５個の平均で約４００kΩと
なっていた。この結果から、抵抗体中において金属酸化
物層を介した接触面の形状を制御することにより、抵抗
値を微妙に調整できることがわかる。したがって、前記
接触面の形状を制御することにより、弾性表面波フィル
タの電気特性と抵抗体の抵抗値とを最適化できる。

【００６２】

【発明の効果】本発明では、弾性表面波装置、特にフェ
ースダウン接続構造の弾性表面波装置において、生産性
の低下や装置の大型化を招くことなく交差指型変換器の
放電破壊を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の構成Ｉに係わる弾性表面波
素子の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面図
である。

【図２】（ａ）は、本発明の構成IIに係わる弾性表面波
素子の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面図
である。

【図３】（ａ）は、本発明の構成IIに係わる弾性表面波
素子の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面図
である。

【図４】（ａ）は、本発明の構成IIIに係わる弾性表面
波素子の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面
図である。

【図５】本発明の構成IIIに係わる弾性表面波素子の平
面図である。

【図６】ラダー型弾性表面波フィルタの等価回路図であ
る。

【図７】ラダー型弾性表面波フィルタを構成する弾性表
面波共振器のインピーダンス特性の概略を示すグラフで
ある。

【図８】外部接続パッドと抵抗体との接続部を示す平面
図である。

【図９】外部接続パッドと抵抗体との接続部を示す平面
図である。

【図１０】外部接続パッドと抵抗体との接続部を示す平
面図である。

【図１１】外部接続パッドと抵抗体との接続部を示す平
面図である。

【符号の説明】

１圧電基板２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ弾性表面波共振器２１、２２共振器接続パターン３、３Ａ、３Ｂ、３Ｄ、３Ｅ外部接続パッド３１第１金属層３２第２金属層３３第３金属層４抵抗体４１抵抗体バー４２金属枠５金属酸化物層

フロントページの続き (72)発明者高橋正樹東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内 (72)発明者桑島一東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内Ｆターム(参考） 5J097 AA26 BB11 CC02 DD12 DD24 HA02 KK09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１つの交差指型変換器と、こ
の交差指型変換器に電気的に接続する外部接続パッドと
を含む導体パターンを圧電基板上に有し、前記外部接続パッドが少なくとも２層の金属層を積層し
たものであり、前記導体パターン中において、直流的に接続されていな
い領域同士を電気的に接続する少なくとも１つの抵抗体
が存在し、前記抵抗体が、少なくとも１つの導体と、この導体に接
する少なくとも１つの金属酸化物層とを含み、前記導体が、前記外部接続パッドに含まれる金属層の１
つと同じ金属から構成されている弾性表面波装置。
【請求項２】前記抵抗体中において、前記導体が金属
酸化物層を介して第２の導体と接続されており、前記第
２の導体が、前記外部接続パッドに含まれる金属層の１
つと同じであって、かつ、前記導体とは異なる金属から
構成されている請求項１の弾性表面波装置。
【請求項３】前記導体パターン中において、直流的に
接続されていない領域同士のすべてが、前記抵抗体によ
り電気的に接続されている請求項１または２の弾性表面
波装置。
【請求項４】前記抵抗体の抵抗値が１００Ω〜１００
MΩの範囲にある請求項１〜３のいずれかの弾性表面波
装置。
【請求項５】前記金属酸化物層を介して接触する金属
同士の接触面の外周形状の少なくとも一部が、櫛の歯
形、折れ線および曲線の少なくとも１種を含む請求項１
〜４のいずれかの弾性表面波装置。