JP2002076820A

JP2002076820A - Ｓａｗ共振片及びその製造方法

Info

Publication number: JP2002076820A
Application number: JP2000259883A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Takayama; 勝己高山
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-08-29
Filing date: 2000-08-29
Publication date: 2002-03-15
Anticipated expiration: 2020-08-29
Also published as: JP3467694B2

Abstract

(57)【要約】【解決手段】交差指電極３ａ、３ｂからなる少なくと
も１組のＩＤＴ４と該ＩＤＴを挟んでその両側に各１個
の反射器５ａ、５ｂとを圧電体基板の表面に形成したＳ
ＡＷ共振片において、反射器を通電して陽極酸化処理を
行い、その表面に酸化膜８ｂを形成する。酸化膜が形成
された反射体７ａは、酸素の付着によって元の寸法より
も膜厚が厚くなりかつ重量が増加するので、反射体１本
当たりの反射率が従来より大きくなる。【効果】少ない反射体本数で高い反射率が得られ、そ
れによりＱ値の高い良好な共振特性が安定して得られる
ので、ＳＡＷ共振片の高周波数化及び小型化を実現でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電体基板の表面
に形成された少なくとも１組の交差指電極からなるＩＤ
Ｔとその両側に配置された反射器とを備え、該ＩＤＴか
ら励振した弾性表面波（ＳＡＷ：surface acoustic wav
e ）を利用したＳＡＷ共振片及びその製造方法、並びに
かかるＳＡＷ共振片を実装したＳＡＷデバイスに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＳＡＷフィルタやＳＡＷ共振子等のＳＡ
Ｗデバイスは、基本波発振が可能で小型化及び高いＱ値
（共振尖鋭度）を実現できることから、情報通信機器や
ＯＡ機器、民生機器等に広く使用されており、特に最近
は、これら電子機器の小型化に伴い、より一層の小型化
が図られている。また、通信機器の分野では、ネットワ
ーク技術の急激な発達に伴う通信の高速化に対応して、
ＳＡＷデバイスの高周波化及び高安定性が要求されてい
る。

【０００３】例えば、特開平８−１３０４３３号公報に
記載されるＳＡＷ装置は、高周波帯域で使用するために
電極交差指の間隔が狭くなっても、Ｑ値を下げることな
く電極間のショートを防止して信頼性を向上させるため
に、ＩＤＴの一方の表面を陽極酸化処理して酸化膜（ア
ルミナ）からなる保護膜を形成している。また、特開平
８−４６４７４号公報には、基板上のＡｌ電極を陽極酸
化させてその表面をアルミナにし、その重量が重くなる
ことによって周波数を下げる方向にＳＡＷデバイスの周
波数調整を行う方法が開示されている。

【０００４】更に、本願出願人による特開平１１−３３
０８８２号公報には、圧電体表面の交差指電極に通電し
て陽極酸化を行う工程と、該交差指電極により励振され
るＳＡＷの共振周波数を測定する工程とを交互に行って
周波数調整をするＳＡＷ共振片の製造方法が開示されて
いる。これにより、ＩＤＴを構成する電極を、その特性
を劣化させることなく保護できると共に、陽極酸化の印
加電圧を変化させて酸化膜の厚みを調整することによ
り、ＳＡＷ共振片の共振周波数が調整され、Ｑ値が高く
高安定なＳＡＷデバイスが得られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般にＳＡＷ共振片
は、反射器の反射率が低いと、ＩＤＴからのＳＡＷが反
射器で反射されずに漏洩してそのまま共振子の伝送損失
となり、Ｑ値が低下するので良好な共振特性が得られな
い。反射率を大きくしてＱ値を大きくするためには、反
射体の本数を多くすればよいが、圧電体基板の寸法が大
きくなって、ＳＡＷデバイスの小型化の要求に反する結
果となる。また、反射体により反射されずに外側に漏洩
したＳＡＷは、圧電体基板の終端面等で乱反射してバル
ク波にモード変換され、不要なスプリアスとなったり、
共振特性に影響を及ぼす虞がある。

【０００６】これに対し、従来より、圧電媒体に溝を凹
設して反射率を向上させ、反射体本数を減らす方法が提
案されている。また、特公平２−７２０７号公報には、
反射器の反射係数が最大となる周波数とＩＤＴの放射コ
ンダクタンスが最大となる周波数とを一致させ、かつ該
周波数において共振条件を満足するようにＩＤＴと反射
器との間隔を設定し、小型でＱ値が高く、共振抵抗及び
容量比が小さいＳＡＷ共振子が開示されている。しかし
ながら、このＳＡＷ共振子では、一般に圧電体基板が同
一サイズの場合に、特に共振周波数が低くなるとＳＡＷ
の波長λが大きくなるので、配置できる反射体の本数が
それだけ少なくなるから、それだけＳＡＷの閉じ込めが
弱くなり、反射体から外側に漏洩したＳＡＷのバルク波
へのモード変換が共振子の性能に悪影響を及ぼす虞があ
る。

【０００７】また、ＩＤＴ及び反射器を構成する電極の
膜厚を厚くすることにより反射率を高める方法もある。
しかし、製造工程において電極の線幅が変動したとき、
それに対する周波数の変化が大きくなり、ＳＡＷ共振片
の周期数のばらつきが大きくなって信頼性及び歩留まり
を低下させる虞がある。逆に、電極の膜厚を薄くする
と、ＳＡＷ共振片の周期数精度が向上して、高い信頼性
及び歩留まりを得られるが、反射器は、反射体１本当た
りの反射率が低下するので、十分な反射率が得られず、
却って共振特性を劣化させる結果となる。

【０００８】そこで本発明は、上述した従来の問題点に
鑑みてなされたものであり、その目的は、反射体が、反
射体１本当たりの反射率を大きくすることにより、反射
体の本数を少なくしても十分な反射率を得ることがで
き、それによりＱ値が向上し、損失の少ない優れた共振
特性が安定して得られ、高周波数化及び小型化を実現で
きるＳＡＷ共振片及びその製造方法を提供することにあ
る。

【０００９】また、本発明は、周波数精度の向上及び製
造工程における周波数のばらつきを低減させ、信頼性及
び歩留まりの向上を図り、製造コストの低減を達成し得
るＳＡＷ共振片及びその製造方法を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的を達成するために、圧電体基板と、圧電体基板の表面
に形成された交差指電極からなる少なくとも１組のＩＤ
Ｔと、圧電体基板の表面にＩＤＴを挟んでその両側に各
１個配置された反射器とを備え、各反射器が、その表面
に酸化処理による酸化膜を有する電極からなることを特
徴とするＳＡＷ共振片が提供される。

【００１１】反射器を形成する電極は、酸化処理により
金属に酸素が付着して、その膜厚が酸化処理前よりも厚
くなると共に重量が増加しているので、各反射体の反射
率が大きくなっている。そのため、反射体の本数を少な
くしても、反射器は十分な反射率を発揮するので、Ｑ値
が高く、損失の少ない良好な共振特性が得られると同時
に、圧電体基板の寸法を小さくして、ＳＡＷ共振片の小
型化を図ることができる。また、このとき、ＩＤＴを構
成する電極の膜厚はそのまま維持されているから、元よ
り電極の膜厚を薄く形成すれば、製造工程における電極
の線幅変動に対して周波数の変化が少なくなる。

【００１２】或る実施例では、ＩＤＴが１対又は複数対
の交差指電極からなり、かつこれら各対の少なくとも一
方の交差指電極が、その表面に酸化処理による酸化膜を
有することにより、ＩＤＴの電極間に存在することがあ
る異物などによるショートを有効に防止でき、ＳＡＷ共
振片の安定した励振動作を確保することができる。ま
た、ＩＤＴの各対の一方の交差指電極のみが酸化膜を有
する場合には、その製造工程において他方の交差指電極
を用いて共振周波数を測定し、所望の周波数に調整する
ことができるので、周波数精度がより一層向上する。

【００１３】更に、反射器の酸化膜の膜厚が交差指電極
の酸化膜の膜厚より厚くすると、ＩＤＴの膜厚を薄くし
て周波数精度を向上させ、電極間のショートを防止して
励振動作の安定を図ることができると同時に、他方、反
射器の反射率を大きくして、共振片の小型化と共振特性
の向上を図ることができる。

【００１４】反射器は、加工性及びコストの観点から、
アルミニウム電極からなると好ましいが、アルミニウム
銅合金のような他の材料を用いることができる。

【００１５】本発明の別の側面によれば、圧電体基板の
表面に、交差指電極からなる少なくとも１組のＩＤＴと
該ＩＤＴを挟んでその両側に各１個の反射器とを形成す
る過程と、反射器を通電して陽極酸化処理し、その表面
に酸化膜を形成する過程とを含むことを特徴とするＳＡ
Ｗ共振片の製造方法が提供される。これにより、反射器
を構成する電極の表面に酸化膜を、反射器への印加電圧
を調整して所望の膜厚に調整しながら形成でき、反射体
１本の反射率を大きくしたＳＡＷ共振片を容易に製造す
ることができる。

【００１６】或る実施例では、交差指電極が１対又は複
数対の交差指電極からなり、かつこれら各対の少なくと
も一方の交差指電極を通電して陽極酸化処理し、その表
面に酸化膜を形成する過程を更に含むことにより、反射
体１本の反射率を大きくしつつ、ＩＤＴの電極間のショ
ートを防止して安定した励振動作を確保したＳＡＷ共振
片を容易に製造することができる。

【００１７】別の実施例では、反射器を陽極酸化処理す
る際の印加電圧を交差指電極を陽極酸化処理する際の印
加電圧より大きくすることにより、又は、反射器及び交
差指電極を同時に陽極酸化処理した後、反射器のみを更
に陽極酸化処理することにより、反射器の酸化膜の膜厚
を交差指電極の酸化膜の膜厚より厚くすることができ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１Ａは、本発明を適用したＳＡ
Ｗ共振片の実施例を示している。このＳＡＷ共振片１
は、水晶、リチウムタンタレート、リチウムニオベート
などの圧電体からなる矩形基板２を有し、その表面の略
中央に１対の交差指電極３ａ、３ｂからなるＩＤＴ４が
形成され、その長手方向の両側に格子状の反射器５ａ、
５ｂが形成されている。各交差指電極３ａ、３ｂには、
そのバスバーに接続して基板２の長手方向の辺縁近傍に
接続ランド６ａ、６ｂが形成されている。本実施例の交
差指電極、反射器及び接続ランドは、加工性及びコスト
の観点からアルミニウムの電極で形成されているが、そ
れ以外に、一般に使用されているアルミニウム合金など
の導電性金属材料を使用することができる。

【００１９】反射器５ａ、５ｂは、それぞれ所定の複数
本の反射体７ａ、７ｂを有し、各反射体は、図１Ｂに示
すように、アルミニウム金属部分８ａの表面に、後述す
る陽極酸化処理によって形成されたアルミナ（Ａｌ
₂Ｏ₃）からなる酸化膜８ｂを有する。このため、反射体
７ａは、電極を形成するアルミニウムに酸素が付着する
ことによって、図中符号７ａ’で示す元の寸法よりも膜
厚が厚くなり、かつ重量が増加している。

【００２０】従って、反射器５ａ、５ｂは、反射体１本
当たりの反射率が従来より大きく、反射体の本数を少な
くしても同程度の反射率が得られる。実際に、交差指電
極８０対のＩＤＴ及び陽極酸化処理した反射体８５本の
反射器を有するＳＡＷ共振片を作製したところ、酸化処
理していない反射体９５本の反射器を有する従来のＳＡ
Ｗ共振片よりも挿入損失が小さくなって高い歩留まりが
得られ、少ない反射体本数で十分な反射率を確保し、良
好な共振特性を安定して得られることが確認された。

【００２１】本実施例のＳＡＷ共振片は、図２に示すよ
うな圧電体のウェハ９を用いて陽極酸化処理を行う。ウ
ェハ９の表面には、それぞれ１対の交差指電極３ａ、３
ｂからなる複数組のＩＤＴ４及びその両側に配置された
反射器５ａ、５ｂを構成するアルミニウムの電極パター
ンが形成されている。更にウェハ９には、その上下両辺
に陽極酸化用の直流電源と接続するためのターミナル１
０ａ、１０ｂと、両ターミナルを各反射器のバスバーと
電気的に接続するための接続線１１とが形成されてい
る。ウェハ９は、最終的に切断線１２に沿ってダイシン
グされ、それにより所定数のＳＡＷ共振片が得られる。

【００２２】図３は、陽極酸化処理を行うための装置の
構成を概略的に示している。陽極酸化液１３を入れた電
解槽１４の中には、ウェハ９が、そのターミナル１０
ａ、１０ｂをそれぞれクリップ１５ａ、１５ｂで保持し
て浸漬される。前記各クリップは直流電源１６の陽極
（＋）に接続され、かつその陰極（−）は、電解槽１４
中に浸漬した陰極電極板１７に接続されている。直流電
源１６と陰極電極板１７との間には電流計１８が、直流
電源１６の両側には電圧計１９がそれぞれ接続されてい
る。本実施例では、陽極酸化液として燐酸二水素アンモ
ニウムなどの水溶液を使用するが、クエン酸塩やアジピ
ン酸塩などの中性近傍の塩の水溶液を用いることもでき
る。

【００２３】この状態で、直流電源１６から電流を流す
と、印加電圧に略比例した膜厚の酸化膜（アルミナ）を
反射体電極の表面に形成できる。酸化膜の膜厚制御は、
電流計１８及び電圧計１９を用いて電流をモニタしかつ
一定の電圧を印加するように行う。本実施例では、多孔
性ではなく無孔性の酸化膜が形成されるように、陽極酸
化液１３の温度は室温程度、例えばほう酸塩の水溶液を
用いた場合には２０〜３０°Ｃ程度が望ましい。また、
前記電極パターンの内、酸化膜を形成したくない部分に
は、予めレジストなどを塗布しておくことが望ましい。

【００２４】この陽極酸化処理によって、反射体の電極
表面には、印加電圧２０Ｖで膜厚約２８ｎｍの酸化膜、
印加電圧５０Ｖで膜厚約７０ｎｍの酸化膜を形成するこ
とができた。尚、アルミニウムからなる各電極の表面
は、空気中の酸素によって自然に酸化されるが、この酸
化膜の厚さは約１０〜３０オングストロームと薄く、本
発明の陽極酸化処理による酸化膜とは全く別異のもので
ある。

【００２５】図４は、図２の変形例によるウエハ２０を
示している。このウエハ２０は、反射器５ａ、５ｂに加
えて各ＩＤＴ４の交差指電極３ａ、３ｂが、それぞれ接
続線１１に電気的に接続されている点で、図２のウエハ
９と異なる。これにより、反射器及びＩＤＴの表面に同
時にアルミナからなる酸化膜を形成することができる。
従って、ＩＤＴの電極間におけるショートが有効に防止
され、ＳＡＷ共振片及びこれを実装したＳＡＷデバイス
の動作が安定し、信頼性が向上する。

【００２６】図５は、図２の別の変形例によるウエハ２
１を示している。このウエハ２１では、各反射器５ａ、
５ｂのバスバーが、それぞれ近接するＩＤＴの一方の交
差指電極３ａ、３ｂのバスバーと電気的に接続され、か
つ接続線１１が、各交差指電極３ａ、３ｂの接続ランド
７ａ、７ｂと電気的に接続されている。従って、図４の
実施例と同様に反射器及びＩＤＴ双方の表面にアルミナ
からなる酸化膜を形成でき、しかも図４の場合よりも接
続線１１の配線が簡単になる。

【００２７】図６は、図２の更に別の変形例によるウエ
ハ２２を示している。このウエハ２２では、ＩＤＴと反
射器とがそれぞれ別個の接続線及びターミナルに接続さ
れている。即ち、各ＩＤＴの交差指電極３ａ、３ｂが図
中上側のターミナル１０ａに接続された接続線１１ａに
接続されているのに対し、各反射器５ａ、５ｂは、下側
のターミナル１０ｂに接続された接続線１１ｂに接続さ
れている。本実施例によれば、各ターミナルには、異な
る直流電源を用いて又は共通の直流電源から、それぞれ
異なる酸化電圧が印加される。反射率を大きくしたい反
射器には、より大きな電圧を印加してより厚い酸化膜を
形成するのに対し、交差指電極には、電極間のショート
を防止するのに十分な膜厚の酸化膜があればよいので、
より低い電圧を印加する。

【００２８】また、別の実施例では、各ＩＤＴ４のいず
れか一方の交差指電極にのみ接続線１１ａを接続するこ
とができる。この場合、他方の交差指電極には酸化膜が
形成されないので、これを利用して、上記特開平１１−
３３０８８２号公報に記載されるようにウエハの状態で
共振周波数を測定し、周波数調整を行うことができる。
これにより、予め共振周波数を整えた状態でＳＡＷ共振
片を得ることができるので、周波数精度が向上し、周波
数のばらつきが低減して歩留まりの向上及び製造コスト
の低減が図れる。

【００２９】図７は、図６の変形例によるウエハ２３を
示している。このウエハ２３は、両ターミナル１０ａ、
１０ｂ間を延長する３本の接続線の内、中央の接続線１
１ａが各ＩＤＴの交差指電極３ａ、３ｂに接続され、か
つ左右２本の接続線１１ｂがそれぞれ隣接する各反射器
５ａ、５ｂに接続されている。この実施例では、先ず各
ターミナルに酸化電圧を印加して、反射器及びＩＤＴ双
方の表面に或る厚さのの酸化膜を形成する。この後、ウ
エハ２３を電解層１４から一旦引き上げ、レーザ装置等
の適当な手段を用いて接続線１１ａを切断し、各交差指
電極とターミナルとの電気的接続を遮断する。図７に示
すように配線したことにより、接続線１１ａは、図中符
号２４ａ、２４ｂで示す各ターミナル付近の２個所のみ
を切断すればよい。次に、再度ウエハ２３を電解層１４
に浸漬して酸化電圧を印加し、反射器のみを陽極酸化処
理する。これにより、図６の実施例と同様に、反射器に
より厚い酸化膜を、交差指電極に電極間のショートを防
止する程度の薄い酸化膜を形成することができる。

【００３０】以上、本発明の好適な実施例について詳細
に説明したが、本発明は、当業者に明らかなように、そ
の技術的範囲内で、上記実施例に様々な変更・変形を加
えて実施することができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明は、上述したように構成すること
により、以下に記載するような格別の効果を奏する。本
発明のＳＡＷ共振片によれば、酸化処理による酸化膜を
有する電極は、酸素の付着で膜厚が厚くかつ重量が増加
することにより、反射体１本当たりの反射率が大きくな
るので、反射器が十分な反射率を発揮し、高いＱ値及び
良好かつ安定な共振特性を確保しつつ、反射体の本数を
少なくして圧電体基板の寸法を小さくすることができ、
それによりＳＡＷ共振片の高周波数化及び小型化を達成
することができる。更に、個々の共振片の寸法が小さく
なれば、製造工程において１枚のウエハにより多数の共
振片を作ることができるので、生産性が向上しかつ製造
コストが低減される。

【００３２】また、本発明のＳＡＷ共振片の製造方法に
よれば、陽極酸化処理によって、反射器を構成する電極
表面に酸化膜を所望の膜厚に調整しながら形成できるの
で、所望のＱ値及び共振特性を安定して得ることがで
き、高い信頼性をもって上述した高周波数化及び小型化
を実現するＳＡＷ共振片を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａ図は本発明を適用したＳＡＷ共振片を示す平
面図、Ｂ図はそのＩ−Ｉ線における拡大断面図。

【図２】図１のＳＡＷ共振片を製造するために、その表
面に多数のＩＤＴ及びその両側の反射器、酸化電圧印加
用のターミナル、それらを接続するバスバーを形成した
ウエハを示す平面図。

【図３】ウエハを陽極酸化処理するための装置の構成を
示す概略図。

【図４】図２の変形例のウエハを示す平面図。

【図５】図２の別の変形例のウエハを示す平面図。

【図６】図２の更に別の変形例のウエハを示す平面図。

【図７】図６の変形例のウエハを示す平面図。

【符号の説明】

１ＳＡＷ共振片２基板３ａ、３ｂ交差指電極４ＩＤＴ５ａ、５ｂ反射器６ａ、６ｂ接続ランド７ａ、７ａ’、７ｂ反射体８ａアルミニウム金属部分８ｂ酸化膜９ウェハ１０ａ、１０ｂターミナル１１、１１ａ、１１ｂ接続線１２切断線１３陽極酸化液１４電解槽１５ａ、１５ｂクリップ１６直流電源１７陰極電極板１８電流計１９電圧計２０〜２３ウエハ２４ａ、２４ｂ符号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電体基板と、前記圧電体基板の表面
に形成された交差指電極からなる少なくとも１組のＩＤ
Ｔと、前記圧電体基板の表面に前記ＩＤＴを挟んでその
両側に各１個配置された反射器とを備え、前記各反射器が、その表面に酸化処理による酸化膜を有
する電極からなることを特徴とするＳＡＷ共振片。
【請求項２】前記ＩＤＴが１対又は複数対の交差指
電極からなり、かつ前記各対の少なくとも一方の交差指
電極が、その表面に酸化処理による酸化膜を有すること
を特徴とする請求項１に記載のＳＡＷ共振片。
【請求項３】前記反射器の酸化膜の膜厚が前記交差
指電極の酸化膜の膜厚よりも厚いことを特徴とする請求
項２に記載のＳＡＷ共振片。
【請求項４】前記反射器がアルミニウム電極からな
ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の
ＳＡＷ共振片。
【請求項５】圧電体基板の表面に、交差指電極から
なる少なくとも１組のＩＤＴと前記ＩＤＴを挟んでその
両側に各１個の反射器とを形成する過程と、前記反射器
を通電して陽極酸化処理し、その表面に酸化膜を形成す
る過程とを含むことを特徴とするＳＡＷ共振片の製造方
法。
【請求項６】前記ＩＤＴが１対又は複数対の交差指
電極からなり、前記各対の少なくとも一方の交差指電極
を通電して陽極酸化処理し、その表面に酸化膜を形成す
る過程を更に含むことを特徴とする請求項５に記載のＳ
ＡＷ共振片の製造方法。
【請求項７】前記反射器を陽極酸化処理する際の印
加電圧を前記交差指電極を陽極酸化処理する際の印加電
圧より大きくすることを特徴とする請求項６に記載のＳ
ＡＷ共振片の製造方法。
【請求項８】前記反射器及び前記交差指電極を同時
に陽極酸化処理した後、前記反射器のみを更に陽極酸化
処理することを特徴とする請求項６に記載のＳＡＷ共振
片の製造方法。