JP2002246876A - 弾性表面波素子及び弾性表面波デバイス - Google Patents
弾性表面波素子及び弾性表面波デバイスInfo
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- JP2002246876A JP2002246876A JP2001212748A JP2001212748A JP2002246876A JP 2002246876 A JP2002246876 A JP 2002246876A JP 2001212748 A JP2001212748 A JP 2001212748A JP 2001212748 A JP2001212748 A JP 2001212748A JP 2002246876 A JP2002246876 A JP 2002246876A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 使用する圧電基板裏面上においてバルク波の
影響を抑圧するのに必要であると考えられる箇所だけに
ダイサーカット加工により溝を形成することにより、通
過帯域外高周波側の阻止域に発生するスプリアスを大幅
に抑圧でき、阻止域減衰量を改善する上で優れた効果を
得る。 【解決手段】 圧電材料から成る圧電基板の表面上に櫛
歯型電極を形成して成る弾性表面波素子において、前記
圧電基板の裏面の所要箇所に、ダイサーカットにより溝
を形成し、前記溝の側壁面の延在方向が、前記圧電基板
内における弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向
となるように設定した。
影響を抑圧するのに必要であると考えられる箇所だけに
ダイサーカット加工により溝を形成することにより、通
過帯域外高周波側の阻止域に発生するスプリアスを大幅
に抑圧でき、阻止域減衰量を改善する上で優れた効果を
得る。 【解決手段】 圧電材料から成る圧電基板の表面上に櫛
歯型電極を形成して成る弾性表面波素子において、前記
圧電基板の裏面の所要箇所に、ダイサーカットにより溝
を形成し、前記溝の側壁面の延在方向が、前記圧電基板
内における弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向
となるように設定した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、裏面上に溝を設け
て凹凸化した圧電基板を使用した弾性表面波素子に関
し、特に通過帯域外の高周波側に発生するスプリアスを
抑圧し阻止域減衰量を改善した弾性表面波素子及び弾性
表面波デバイスに関する。
て凹凸化した圧電基板を使用した弾性表面波素子に関
し、特に通過帯域外の高周波側に発生するスプリアスを
抑圧し阻止域減衰量を改善した弾性表面波素子及び弾性
表面波デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の移動体通信機器の著しい発展・普
及に伴い、通信端末として多くの人々に使用されている
携帯電話等には、周波数制御デバイスとして弾性表面波
フィルタが利用されている。一般に、弾性表面波フィル
タとは圧電基板表面上に電極指が交叉する櫛歯型電極
（以下、ＩＤＴ電極、と称す。）を形成した弾性表面波
素子を用いたデバイスであり、該ＩＤＴ電極に高周波信
号を印加することで該ＩＤＴ電極を構成する電極指間に
て弾性表面波を励受信させて所望のフィルタ特性を得る
ようにしたものである。即ち、弾性表面波素子は、水
晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、或はタンタル
酸リチウム（ＴｉＴａＯ３）等から成る圧電基板上にＩ
ＤＴ電極を配置した構成を備え、例えばこれらのＩＤＴ
電極に高周波電界を印加することによって弾性表面波を
励起し、弾性表面波を圧電反作用によって高周波電界に
変換することによってフィルタ特性を得るものである。
しかし、弾性表面波が励起される際には、該圧電基板の
異方性および材料定数の関係から、弾性表面波以外にも
バルク波が該ＩＤＴ電極間で励受信される。その中でも
圧電基板内部方向に伝搬し、圧電基板裏面での反射を経
て受信側ＩＤＴ電極で受波されるバルク波（以下、ＤＢ
ＡＷ、と称す）の影響は、広範囲における帯域外減衰量
劣化としてフィルタ特性に多大な影響を与えてしまう。
及に伴い、通信端末として多くの人々に使用されている
携帯電話等には、周波数制御デバイスとして弾性表面波
フィルタが利用されている。一般に、弾性表面波フィル
タとは圧電基板表面上に電極指が交叉する櫛歯型電極
（以下、ＩＤＴ電極、と称す。）を形成した弾性表面波
素子を用いたデバイスであり、該ＩＤＴ電極に高周波信
号を印加することで該ＩＤＴ電極を構成する電極指間に
て弾性表面波を励受信させて所望のフィルタ特性を得る
ようにしたものである。即ち、弾性表面波素子は、水
晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、或はタンタル
酸リチウム（ＴｉＴａＯ３）等から成る圧電基板上にＩ
ＤＴ電極を配置した構成を備え、例えばこれらのＩＤＴ
電極に高周波電界を印加することによって弾性表面波を
励起し、弾性表面波を圧電反作用によって高周波電界に
変換することによってフィルタ特性を得るものである。
しかし、弾性表面波が励起される際には、該圧電基板の
異方性および材料定数の関係から、弾性表面波以外にも
バルク波が該ＩＤＴ電極間で励受信される。その中でも
圧電基板内部方向に伝搬し、圧電基板裏面での反射を経
て受信側ＩＤＴ電極で受波されるバルク波（以下、ＤＢ
ＡＷ、と称す）の影響は、広範囲における帯域外減衰量
劣化としてフィルタ特性に多大な影響を与えてしまう。
【０００３】そこで従来、該ＤＢＡＷの受信側ＩＤＴ電
極における受波確率の低減、即ち裏面反射の影響を抑圧
するために、ホーニング加工、ダイサーカットといった
手法により基板裏面の粗面化、凹凸化が行われている。
しかし、ホーニング加工方法においては、圧電基板の裏
面をホーニング加工するため穴開け専用マスクが別途必
要となってしまい、効率的ではない。その点、後者のダ
イサーカットによる加工方法であれば、ウェハ切断時に
使用するダイシングソーにより凹凸化（溝形成）が図
れ、格別の加工手段を用意する必要が無く既存装置で対
応できる点が有利である。ダイサーカットにより圧電基
板の裏面に溝を形成する場合、ランダムに裏面を加工し
溝を形設することで凹凸化を図り、ＤＢＡＷによる影響
を除去することになる。しかし、この方法によった場
合、ある程度の改善効果は見られるものの、溝形成時の
加工条件、加工本数によっては、形成される溝の端部面
で新たに端面反射が生じる場合があり、逆にフィルタ特
性を劣化させていた。
極における受波確率の低減、即ち裏面反射の影響を抑圧
するために、ホーニング加工、ダイサーカットといった
手法により基板裏面の粗面化、凹凸化が行われている。
しかし、ホーニング加工方法においては、圧電基板の裏
面をホーニング加工するため穴開け専用マスクが別途必
要となってしまい、効率的ではない。その点、後者のダ
イサーカットによる加工方法であれば、ウェハ切断時に
使用するダイシングソーにより凹凸化（溝形成）が図
れ、格別の加工手段を用意する必要が無く既存装置で対
応できる点が有利である。ダイサーカットにより圧電基
板の裏面に溝を形成する場合、ランダムに裏面を加工し
溝を形設することで凹凸化を図り、ＤＢＡＷによる影響
を除去することになる。しかし、この方法によった場
合、ある程度の改善効果は見られるものの、溝形成時の
加工条件、加工本数によっては、形成される溝の端部面
で新たに端面反射が生じる場合があり、逆にフィルタ特
性を劣化させていた。
【０００４】図５は従来の弾性表面波素子１の断面図で
あり、圧電材料から成る圧電基板２の表面上に、励振用
の複数の電極指から成る櫛歯型電極（以下、ＩＤＴ電
極、と称す）３、４を形成した構成を備えている。高周
波信号を印加することでＩＤＴ電極３、４を構成する電
極指間にて弾性表面波が励受信されるが、弾性表面波と
同時に励振され圧電基板内部方向に放射されるバルク波
（ＤＢＡＷ）が基板裏面で１回反射（実線矢印）ないし
２回反射（破線矢印）を経て受信側ＩＤＴで受波され
る。なお、これ以上の回数反射する場合は、本発明者ら
の実験・検討により影響が小さいものと判断し考慮して
いない。界面に対して入射する波の振る舞いは、境界条
件によって複雑であるが、図示のように内部伝搬するＤ
ＢＡＷが基板裏面で等角入・反射を起こして送・受波さ
れる時が、一番影響が大きいと考えられる。図６は図５
に示した弾性表面波素子の送受ＩＤＴ電極３、４を各々
１６．５対、電極膜厚を２％λ、送受ＩＤＴ電極中心間
距離Ｌを１４０λという条件の下で構成した弾性表面波
フィルタのフィルタ特性を示すものである。圧電基板２
の材料としては、４５０ＸカットＺ伝搬四棚酸リチウム
（以下、４５０Ｘ−ＺＬｉ２ＢＯ７と称す。）を使用
し、裏面加工を施していない時のフィルタ特性を図６に
示し、ハーフダイシング加工により裏面にランダムに溝
を形成し凹凸化を図った時のフィルタ特性を図７に示
す。図６、図７によれば、双方とも圧電基板の異方性お
よび材料定数の関係に起因して励振されてしまうＤＢＡ
Ｗの影響により、帯域外高周波側の減衰量が低周波側に
比べ劣化しており、裏面加工を施した方は、帯域外高周
波側減衰量がある程度改善されているものの実用上十分
ではない。
あり、圧電材料から成る圧電基板２の表面上に、励振用
の複数の電極指から成る櫛歯型電極（以下、ＩＤＴ電
極、と称す）３、４を形成した構成を備えている。高周
波信号を印加することでＩＤＴ電極３、４を構成する電
極指間にて弾性表面波が励受信されるが、弾性表面波と
同時に励振され圧電基板内部方向に放射されるバルク波
（ＤＢＡＷ）が基板裏面で１回反射（実線矢印）ないし
２回反射（破線矢印）を経て受信側ＩＤＴで受波され
る。なお、これ以上の回数反射する場合は、本発明者ら
の実験・検討により影響が小さいものと判断し考慮して
いない。界面に対して入射する波の振る舞いは、境界条
件によって複雑であるが、図示のように内部伝搬するＤ
ＢＡＷが基板裏面で等角入・反射を起こして送・受波さ
れる時が、一番影響が大きいと考えられる。図６は図５
に示した弾性表面波素子の送受ＩＤＴ電極３、４を各々
１６．５対、電極膜厚を２％λ、送受ＩＤＴ電極中心間
距離Ｌを１４０λという条件の下で構成した弾性表面波
フィルタのフィルタ特性を示すものである。圧電基板２
の材料としては、４５０ＸカットＺ伝搬四棚酸リチウム
（以下、４５０Ｘ−ＺＬｉ２ＢＯ７と称す。）を使用
し、裏面加工を施していない時のフィルタ特性を図６に
示し、ハーフダイシング加工により裏面にランダムに溝
を形成し凹凸化を図った時のフィルタ特性を図７に示
す。図６、図７によれば、双方とも圧電基板の異方性お
よび材料定数の関係に起因して励振されてしまうＤＢＡ
Ｗの影響により、帯域外高周波側の減衰量が低周波側に
比べ劣化しており、裏面加工を施した方は、帯域外高周
波側減衰量がある程度改善されているものの実用上十分
ではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みてなされたものであって、弾性表面波の励起時に弾性
表面波以外にＩＤＴ電極間で励受信されるバルク波（Ｄ
ＢＡＷ）による影響を極力抑圧するために必要だと考え
られる圧電基板裏面の特定箇所だけを選択して溝を形成
することで、ＤＢＡＷスプリアスを効率よく抑圧して、
通過帯域外の阻止域減衰量を大きくした弾性表面波素子
及び弾性表面波デバイスを提供することを目的とする。
みてなされたものであって、弾性表面波の励起時に弾性
表面波以外にＩＤＴ電極間で励受信されるバルク波（Ｄ
ＢＡＷ）による影響を極力抑圧するために必要だと考え
られる圧電基板裏面の特定箇所だけを選択して溝を形成
することで、ＤＢＡＷスプリアスを効率よく抑圧して、
通過帯域外の阻止域減衰量を大きくした弾性表面波素子
及び弾性表面波デバイスを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、圧電材料から成る圧電基板の表
面上に櫛歯型電極を形成して成る弾性表面波素子におい
て、前記圧電基板の裏面の所要箇所に、ダイサーカット
により溝を形成し、前記溝の側壁面の延在方向が、前記
圧電基板内における弾性表面波の伝搬方向に対して直交
する方向となるように設定したことを特徴とする。請求
項２の発明は、前記櫛歯型電極から出射されて前記溝に
入射されるバルク波を該溝の側壁面で遮蔽するための溝
形成条件として、圧電基板の裏面で１回反射するバルク
波を抑圧する為の溝の設置条件Ｘ１は、次式（１）によ
り定義され、 Ｌ−ｄ≦Ｘ１≦Ｌ＋ｄ・・・（１） 圧電基板の裏面で２回反射するバルク波を抑圧する為の
各溝の設置条件Ｘ２は、次式（２）により定義される、 Ｌ＊Ｎ−（１／２）Ｌ−ｄ≦Ｘ２≦Ｌ＊Ｎ−（１／２）
Ｌ＋ｄ（Ｎ＝１、２）・・・（２）（但し、Ｘ１及びＸ
２は一方の櫛歯型電極から各溝の幅の中心までの距離、
Ｌは対向する２つの櫛歯型電極間の伝播距離の１／２，
ｄは各溝の幅の１／２、Ｎは反射回数）ことを特徴とす
る。
に、請求項１の発明は、圧電材料から成る圧電基板の表
面上に櫛歯型電極を形成して成る弾性表面波素子におい
て、前記圧電基板の裏面の所要箇所に、ダイサーカット
により溝を形成し、前記溝の側壁面の延在方向が、前記
圧電基板内における弾性表面波の伝搬方向に対して直交
する方向となるように設定したことを特徴とする。請求
項２の発明は、前記櫛歯型電極から出射されて前記溝に
入射されるバルク波を該溝の側壁面で遮蔽するための溝
形成条件として、圧電基板の裏面で１回反射するバルク
波を抑圧する為の溝の設置条件Ｘ１は、次式（１）によ
り定義され、 Ｌ−ｄ≦Ｘ１≦Ｌ＋ｄ・・・（１） 圧電基板の裏面で２回反射するバルク波を抑圧する為の
各溝の設置条件Ｘ２は、次式（２）により定義される、 Ｌ＊Ｎ−（１／２）Ｌ−ｄ≦Ｘ２≦Ｌ＊Ｎ−（１／２）
Ｌ＋ｄ（Ｎ＝１、２）・・・（２）（但し、Ｘ１及びＸ
２は一方の櫛歯型電極から各溝の幅の中心までの距離、
Ｌは対向する２つの櫛歯型電極間の伝播距離の１／２，
ｄは各溝の幅の１／２、Ｎは反射回数）ことを特徴とす
る。
【０００７】請求項３の発明は、前記櫛歯型電極から出
射されて前記溝に入射されるバルク波のうち圧電基板の
裏面で１回のみ反射するバルク波を抑圧する為の溝の設
置条件を、前記バルク波の入射角度θを、 θ＝ｔａｎ−１（２Ｈ／２Ｌ） とし、前記溝の最低限必要な深さｈｍｉｎを、 ｈｍｉｎ＝ｄ１×ｔａｎθ＝ｄ１×（２Ｈ／２Ｌ） とし、前記溝の幅ｄ１を、Ｄ／Ｈ＜ｄ１／ｈ＜２Ｌ／２
Ｈ（但し、２Ｌは対向する２つの櫛歯型電極の中心部間
距離、Ｄは各櫛波型電極の幅、Ｈは圧電基板の肉厚）を
満たすように設定することを特徴とする。請求項４の発
明は、圧電材料から成る圧電基板の表面上に櫛歯型電極
を形成して成る弾性表面波素子において、前記圧電基板
の裏面の所要箇所に、ダイサーカットにより溝を形成
し、前記圧電基板肉厚Ｈに対する前記溝の深さｈの設定
条件を、３５％＜ｈ／Ｈ＜５０％となるように設定した
ことを特徴とする。請求項５の発明は、求項１、２、３
又は４記載の弾性表面波素子を表面実装用パッケージ内
に収容したことを特徴とする。
射されて前記溝に入射されるバルク波のうち圧電基板の
裏面で１回のみ反射するバルク波を抑圧する為の溝の設
置条件を、前記バルク波の入射角度θを、 θ＝ｔａｎ−１（２Ｈ／２Ｌ） とし、前記溝の最低限必要な深さｈｍｉｎを、 ｈｍｉｎ＝ｄ１×ｔａｎθ＝ｄ１×（２Ｈ／２Ｌ） とし、前記溝の幅ｄ１を、Ｄ／Ｈ＜ｄ１／ｈ＜２Ｌ／２
Ｈ（但し、２Ｌは対向する２つの櫛歯型電極の中心部間
距離、Ｄは各櫛波型電極の幅、Ｈは圧電基板の肉厚）を
満たすように設定することを特徴とする。請求項４の発
明は、圧電材料から成る圧電基板の表面上に櫛歯型電極
を形成して成る弾性表面波素子において、前記圧電基板
の裏面の所要箇所に、ダイサーカットにより溝を形成
し、前記圧電基板肉厚Ｈに対する前記溝の深さｈの設定
条件を、３５％＜ｈ／Ｈ＜５０％となるように設定した
ことを特徴とする。請求項５の発明は、求項１、２、３
又は４記載の弾性表面波素子を表面実装用パッケージ内
に収容したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した実施
形態により詳細に説明する。図１は本発明に係る弾性表
面波素子の一例の断面図であり、この弾性表面波素子１
１は水晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、或はタ
ンタル酸リチウム（ＴｉＴａＯ３）、四棚酸リチウム
（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）等の圧電材料から成る圧電基板１２
の表面上に、励振用の複数の電極指から成る櫛歯型電極
（以下、ＩＤＴ電極、と称す）１３、１４を形成した構
成を備えている。この実施形態に係る弾性表面波素子１
１は、圧電基板１２として４５０ＸカットＺ伝搬四棚酸
リチウム（４５０Ｘ−Ｚ Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）を用い、こ
の圧電基板１２の表面に形成したＩＤＴ電極１３、１４
は、例えば送受ＩＤＴ電極１３、１４を各１６．５対、
電極膜厚２％λ、送受ＩＤＴ電極中心間距離Ｌを１４０
λという条件の下で構成したものである。この弾性表面
波素子１１の特徴的な構成は、矢印で示した弾性表面波
の伝搬方向Ｂに対して直交するように、ダイサーカット
加工により所要本数の溝１５（溝側面１５ａ）を形成し
て、各溝１５の側壁面１５ａによってバルク波であるＤ
ＢＡＷを抑圧することにより、受信側ＩＤＴ電極でのＤ
ＢＡＷ受波確率を皆無に近くした点にある。
形態により詳細に説明する。図１は本発明に係る弾性表
面波素子の一例の断面図であり、この弾性表面波素子１
１は水晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、或はタ
ンタル酸リチウム（ＴｉＴａＯ３）、四棚酸リチウム
（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）等の圧電材料から成る圧電基板１２
の表面上に、励振用の複数の電極指から成る櫛歯型電極
（以下、ＩＤＴ電極、と称す）１３、１４を形成した構
成を備えている。この実施形態に係る弾性表面波素子１
１は、圧電基板１２として４５０ＸカットＺ伝搬四棚酸
リチウム（４５０Ｘ−Ｚ Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）を用い、こ
の圧電基板１２の表面に形成したＩＤＴ電極１３、１４
は、例えば送受ＩＤＴ電極１３、１４を各１６．５対、
電極膜厚２％λ、送受ＩＤＴ電極中心間距離Ｌを１４０
λという条件の下で構成したものである。この弾性表面
波素子１１の特徴的な構成は、矢印で示した弾性表面波
の伝搬方向Ｂに対して直交するように、ダイサーカット
加工により所要本数の溝１５（溝側面１５ａ）を形成し
て、各溝１５の側壁面１５ａによってバルク波であるＤ
ＢＡＷを抑圧することにより、受信側ＩＤＴ電極でのＤ
ＢＡＷ受波確率を皆無に近くした点にある。
【０００９】この実施形態において、各ＩＤＴ電極１
３、１４から夫々圧電基板裏面に向けて出射されるＤＢ
ＡＷ（実線矢印：１回反射，破線矢印：２回反射）を各
溝１５の側壁面１５ａで遮蔽するための条件（各溝の配
置箇所）は、裏面１回反射については次式（１）、裏面
２回反射については次式（２）によって、夫々定義され
る。即ち、裏面で１回反射するＤＢＡＷを抑圧する為の
溝１５−１の設置条件Ｘ１は、 Ｌ−ｄ≦Ｘ１≦Ｌ＋ｄ・・・（１） 裏面で２回反射するＤＢＡＷを抑圧する為の各溝１５−
２、１５−３の設置条件Ｘ２は、 Ｌ＊Ｎ−（１／２）Ｌ−ｄ≦Ｘ２≦Ｌ＊Ｎ−（１／２）Ｌ＋ｄ（Ｎ＝１、 ２） ・・・（２） によって夫々定義される。即ち、図１においては、ＩＤ
Ｔ電極１３、１４の中心間距離（伝播距離）を２Ｌとし
たときに、実線で示すように裏面で１回反射するＤＢＡ
Ｗを抑圧する為の溝１５−１の形成位置を、ＩＤＴ電極
１３の中心部であるＡ位置から伝播方向Ｂへ向けて距離
Ｘ１（Ｌ）離間した部位とし、破線で示す裏面で２回反
射するＤＢＡＷを抑圧する為の２つの溝１５−２、１５
−３の形成位置をＩＤＴ電極１３の中心部であるＡ位置
から伝播方向Ｂへ向けて距離Ｘ２（Ｌ／２，３Ｌ／２）
離間した部位とした。
３、１４から夫々圧電基板裏面に向けて出射されるＤＢ
ＡＷ（実線矢印：１回反射，破線矢印：２回反射）を各
溝１５の側壁面１５ａで遮蔽するための条件（各溝の配
置箇所）は、裏面１回反射については次式（１）、裏面
２回反射については次式（２）によって、夫々定義され
る。即ち、裏面で１回反射するＤＢＡＷを抑圧する為の
溝１５−１の設置条件Ｘ１は、 Ｌ−ｄ≦Ｘ１≦Ｌ＋ｄ・・・（１） 裏面で２回反射するＤＢＡＷを抑圧する為の各溝１５−
２、１５−３の設置条件Ｘ２は、 Ｌ＊Ｎ−（１／２）Ｌ−ｄ≦Ｘ２≦Ｌ＊Ｎ−（１／２）Ｌ＋ｄ（Ｎ＝１、 ２） ・・・（２） によって夫々定義される。即ち、図１においては、ＩＤ
Ｔ電極１３、１４の中心間距離（伝播距離）を２Ｌとし
たときに、実線で示すように裏面で１回反射するＤＢＡ
Ｗを抑圧する為の溝１５−１の形成位置を、ＩＤＴ電極
１３の中心部であるＡ位置から伝播方向Ｂへ向けて距離
Ｘ１（Ｌ）離間した部位とし、破線で示す裏面で２回反
射するＤＢＡＷを抑圧する為の２つの溝１５−２、１５
−３の形成位置をＩＤＴ電極１３の中心部であるＡ位置
から伝播方向Ｂへ向けて距離Ｘ２（Ｌ／２，３Ｌ／２）
離間した部位とした。
【００１０】ここで、各溝１５−１、１５−２、１５−
３の形成位置とは、Ａ位置から各溝の中心位置（溝幅２
ｄの１／２の位置）までの距離に相当する位置である。
また、各溝１５−１、１５−２、１５−３は、同じ幅、
同じ深さで伝播方向Ｂと直交する方向へ直線的に延びる
ものとする。裏面で２回反射するＤＢＡＷを抑圧する為
の各溝１５−２、１５−３の設置条件Ｘ２を示す式
（２）におけるＮとは反射回数を表し、Ｎ＝１とするこ
とにより１回目の裏面反射位置に配置すべき溝１５−２
の位置を求めることができ、Ｎ＝２とすることにより２
回目の裏面反射位置に配置すべき溝１５−３の位置を求
めることができる。なお、ＤＢＡＷがＮ＝１、２回以上
の回数反射する場合は、本発明者らの実験・検討により
影響が小さいものと判断し考慮していない。界面に対し
て入射する波の振る舞いは、境界条件によって複雑であ
るが、図示のように内部伝搬するＤＢＡＷが基板裏面で
等角入・反射を起こして送・受波される時が、一番影響
が大きいと考えられる。上記各式に従って、各溝１５−
１、１５−２、１５−３の形成位置を選択し、各位置に
ダイサーカット加工によって溝１５−１、１５−２、１
５−３を形成すすることにより、各溝によりＤＢＡＷス
プリアスを抑圧できることが実験により判明した。今回
の実験では、Ｘ１＝Ｌ、Ｘ２＝Ｌ／２、３Ｌ／２の各位
置に裏面加工を施した圧電基板を使用し、先に述べた電
極構成条件で実際に弾性表面波フィルタを試作し検討を
行った。
３の形成位置とは、Ａ位置から各溝の中心位置（溝幅２
ｄの１／２の位置）までの距離に相当する位置である。
また、各溝１５−１、１５−２、１５−３は、同じ幅、
同じ深さで伝播方向Ｂと直交する方向へ直線的に延びる
ものとする。裏面で２回反射するＤＢＡＷを抑圧する為
の各溝１５−２、１５−３の設置条件Ｘ２を示す式
（２）におけるＮとは反射回数を表し、Ｎ＝１とするこ
とにより１回目の裏面反射位置に配置すべき溝１５−２
の位置を求めることができ、Ｎ＝２とすることにより２
回目の裏面反射位置に配置すべき溝１５−３の位置を求
めることができる。なお、ＤＢＡＷがＮ＝１、２回以上
の回数反射する場合は、本発明者らの実験・検討により
影響が小さいものと判断し考慮していない。界面に対し
て入射する波の振る舞いは、境界条件によって複雑であ
るが、図示のように内部伝搬するＤＢＡＷが基板裏面で
等角入・反射を起こして送・受波される時が、一番影響
が大きいと考えられる。上記各式に従って、各溝１５−
１、１５−２、１５−３の形成位置を選択し、各位置に
ダイサーカット加工によって溝１５−１、１５−２、１
５−３を形成すすることにより、各溝によりＤＢＡＷス
プリアスを抑圧できることが実験により判明した。今回
の実験では、Ｘ１＝Ｌ、Ｘ２＝Ｌ／２、３Ｌ／２の各位
置に裏面加工を施した圧電基板を使用し、先に述べた電
極構成条件で実際に弾性表面波フィルタを試作し検討を
行った。
【００１１】図２は上記実験の結果を示す図であり、圧
電基板１２の裏面を弾性表面波の伝搬方向Ｂに対してほ
ぼ直交する方向にダイサーカット加工して溝１５−１、
１５−２、１５−３を形成した圧電基板２を使用して上
記構成条件で試作した弾性表面波フィルタの、フィルタ
特性を示すものである。図２に示すフィルタ特性によれ
ば、基板裏面加工を施していない時のフィルタ特性（図
６）並びにランダムに基板裏面を凹凸化した時のフィル
タ特性（図７）と比べて、通過帯域外高周波側の減衰量
が大幅に改善され、低周波側と同程度にサイドローブが
形成されていることが確認できる。
電基板１２の裏面を弾性表面波の伝搬方向Ｂに対してほ
ぼ直交する方向にダイサーカット加工して溝１５−１、
１５−２、１５−３を形成した圧電基板２を使用して上
記構成条件で試作した弾性表面波フィルタの、フィルタ
特性を示すものである。図２に示すフィルタ特性によれ
ば、基板裏面加工を施していない時のフィルタ特性（図
６）並びにランダムに基板裏面を凹凸化した時のフィル
タ特性（図７）と比べて、通過帯域外高周波側の減衰量
が大幅に改善され、低周波側と同程度にサイドローブが
形成されていることが確認できる。
【００１２】次に、図３は、本発明の他の実施形態に係
る弾性表面波素子の一例の断面図であり、この弾性表面
波素子１１は水晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ
Ｏ３）、或はタンタル酸リチウム（ＴｉＴａＯ３）、四
棚酸リチウム（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）等の圧電材料から成る
圧電基板１２の表面上に、励振用の複数の電極指から成
る櫛歯型電極（以下、ＩＤＴ電極、と称す）１３、１４
を形成した構成を備えている。本実施形態の弾性表面波
素子１１は、圧電基板１２の表面上の隣接し合う２つの
櫛歯型電極１３、１４の中間部に相当する基板裏面に単
一の溝１５を形成した構成が特徴的である。溝１５は、
上記実施形態と同様に、圧電基板１２の裏面を弾性表面
波の伝搬方向Ｂに対してほぼ直交する方向にダイサーカ
ット加工により形成する。この実施形態は、ＤＢＡＷが
Ｎ＝２回、反射する場合の影響が比較的少なく、一回目
の反射のみを確実に抑圧したい場合に有効である。ま
た、全幅が夫々Ｄである櫛歯型電極１３、１４の中心部
からのＤＢＡＷのみならず、各櫛歯型電極１３、１４の
全面積から放射されるＤＢＡＷを抑圧することを目的と
する。このため、肉厚がＨである圧電基板１２の裏面の
位置Ａを中心として全幅がｄ１，深さがｈの溝１５を形
成する。
る弾性表面波素子の一例の断面図であり、この弾性表面
波素子１１は水晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ
Ｏ３）、或はタンタル酸リチウム（ＴｉＴａＯ３）、四
棚酸リチウム（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）等の圧電材料から成る
圧電基板１２の表面上に、励振用の複数の電極指から成
る櫛歯型電極（以下、ＩＤＴ電極、と称す）１３、１４
を形成した構成を備えている。本実施形態の弾性表面波
素子１１は、圧電基板１２の表面上の隣接し合う２つの
櫛歯型電極１３、１４の中間部に相当する基板裏面に単
一の溝１５を形成した構成が特徴的である。溝１５は、
上記実施形態と同様に、圧電基板１２の裏面を弾性表面
波の伝搬方向Ｂに対してほぼ直交する方向にダイサーカ
ット加工により形成する。この実施形態は、ＤＢＡＷが
Ｎ＝２回、反射する場合の影響が比較的少なく、一回目
の反射のみを確実に抑圧したい場合に有効である。ま
た、全幅が夫々Ｄである櫛歯型電極１３、１４の中心部
からのＤＢＡＷのみならず、各櫛歯型電極１３、１４の
全面積から放射されるＤＢＡＷを抑圧することを目的と
する。このため、肉厚がＨである圧電基板１２の裏面の
位置Ａを中心として全幅がｄ１，深さがｈの溝１５を形
成する。
【００１３】即ち、２つの櫛歯型電極１３、１４の中点
間の距離を２Ｌとした場合に、位置Ａは２つの櫛歯型電
極１３、１４の中心位置である。そして、各櫛歯型電極
１３、１４からのＤＢＡＷの入射角度θとした場合に、
この入射角度θは、次式（３） θ＝ｔａｎ−１（２Ｈ／２Ｌ）・・・（３） により得られる。また、溝１５の加工深さとして最低限
必要な深さｈｍｉｎは、次式（４） ｈｍｉｎ＝ｄ１×ｔａｎθ＝ｄ１×（２Ｈ／２Ｌ）・・・・（４） により得られる。更に、溝１５の幅ｄ１は、次式（５） Ｄ／Ｈ＜ｄ１／ｈ＜２Ｌ／２Ｈ・・・（５） を満たすように設定すればよい。このように、溝１５の
位置、深さｈｍｉｎ、幅ｄ１を設定することにより、各
櫛歯型電極１３、１４から出射されるＤＢＡＷのうち裏
面にて一回反射する波だけを確実に溝１５によって捕捉
し、抑圧することができる。
間の距離を２Ｌとした場合に、位置Ａは２つの櫛歯型電
極１３、１４の中心位置である。そして、各櫛歯型電極
１３、１４からのＤＢＡＷの入射角度θとした場合に、
この入射角度θは、次式（３） θ＝ｔａｎ−１（２Ｈ／２Ｌ）・・・（３） により得られる。また、溝１５の加工深さとして最低限
必要な深さｈｍｉｎは、次式（４） ｈｍｉｎ＝ｄ１×ｔａｎθ＝ｄ１×（２Ｈ／２Ｌ）・・・・（４） により得られる。更に、溝１５の幅ｄ１は、次式（５） Ｄ／Ｈ＜ｄ１／ｈ＜２Ｌ／２Ｈ・・・（５） を満たすように設定すればよい。このように、溝１５の
位置、深さｈｍｉｎ、幅ｄ１を設定することにより、各
櫛歯型電極１３、１４から出射されるＤＢＡＷのうち裏
面にて一回反射する波だけを確実に溝１５によって捕捉
し、抑圧することができる。
【００１４】次に、本発明者は、溝１５の加工深さにお
けるＤＢＡＷスプリアスレベル低減量を実験的に検討
し、ある加工深さ条件の下でダイサーカット加工を行う
ことで、ＤＢＡＷスプリアスをほぼ完全に抑圧できるこ
とが判明した。今回の実験では、圧電基板１２として４
５°ＸカットＺ伝搬四硼酸リチウム（以下、４５°Ｘ−
Ｚ Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７、と称す）を使用し、該圧電基板１
２の表面に形成した送受信用ＩＤＴ１３，１４は、例え
ば送信側ＩＤＴ１３を２１３対、受信側ＩＤｔ１４を２
０対、電極膜厚２％λ、送受信ＩＤＴ電極中心間距離２
Ｌを１２０λとし、圧電基板裏面上における溝の形成条
件として、形成位置がＸ１＝Ｌ、Ｘ２＝Ｌ／２，３Ｌ
／、且つ圧電基板肉厚Ｈに対するダイサーカット加工深
さ（溝深さ）ｈの設定条件を、２５％＜ｈ／Ｈ＜５０％
とした弾性表面波フィルタを試作し検討を行った。
けるＤＢＡＷスプリアスレベル低減量を実験的に検討
し、ある加工深さ条件の下でダイサーカット加工を行う
ことで、ＤＢＡＷスプリアスをほぼ完全に抑圧できるこ
とが判明した。今回の実験では、圧電基板１２として４
５°ＸカットＺ伝搬四硼酸リチウム（以下、４５°Ｘ−
Ｚ Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７、と称す）を使用し、該圧電基板１
２の表面に形成した送受信用ＩＤＴ１３，１４は、例え
ば送信側ＩＤＴ１３を２１３対、受信側ＩＤｔ１４を２
０対、電極膜厚２％λ、送受信ＩＤＴ電極中心間距離２
Ｌを１２０λとし、圧電基板裏面上における溝の形成条
件として、形成位置がＸ１＝Ｌ、Ｘ２＝Ｌ／２，３Ｌ
／、且つ圧電基板肉厚Ｈに対するダイサーカット加工深
さ（溝深さ）ｈの設定条件を、２５％＜ｈ／Ｈ＜５０％
とした弾性表面波フィルタを試作し検討を行った。
【００１５】図４は、ダイサーカット加工した溝１５の
規格化加工深さｈ／Ｈ（圧電基板肉厚Ｈに対するダイサ
ーカット加工深さｈ）に対する、ＤＢＡＷスプリアスレ
ベルの関係を示す図である。図４によれば、ｈ／Ｈの値
が大きくなればなるほど、即ち、加工深さが深くなるに
従い、帯域外高周波側に発生しているスプリアスレベル
が大幅に改善されており、また一定の加工深さ以上に到
達すると抑圧レベルはほぼ一定となり、これ以上大きな
改善が見られないことが確認できる。また、圧電基板１
２の肉厚は一般に４００μｍ程度であるため、圧電基板
１２の機械的強度、並びにウェハ歩留まりを考慮する
と、圧電基板肉厚に対して半分程度、即ちｈ／Ｈ＝５０
％の加工深さまでが上限だと判断する。そのため、４５
°Ｘ−Ｚ ＬＢＯ基板の性質上、帯域外高周波側に発生
するＤＢＡＷスプリアスを抑圧するためには、ＩＤＴ電
極から圧電基板内部に出射されるＤＢＡＷの圧電基板裏
面における１回、２回反射波が抑圧可能な位置に、該圧
電基板肉厚に対して３５％＜ｈ／Ｈ＜５０％程度の加工
深さ条件でダイサーカットを施すことで、最適に帯域外
高周波側に発生するＤＢＡＷスプリアスを抑圧できるこ
とが判明し、ウェハ自体の機械的強度並びにウェハ歩留
まりを損なうことなく改善することが出来、量産性を高
める上では大変有利であると云うことができる。
規格化加工深さｈ／Ｈ（圧電基板肉厚Ｈに対するダイサ
ーカット加工深さｈ）に対する、ＤＢＡＷスプリアスレ
ベルの関係を示す図である。図４によれば、ｈ／Ｈの値
が大きくなればなるほど、即ち、加工深さが深くなるに
従い、帯域外高周波側に発生しているスプリアスレベル
が大幅に改善されており、また一定の加工深さ以上に到
達すると抑圧レベルはほぼ一定となり、これ以上大きな
改善が見られないことが確認できる。また、圧電基板１
２の肉厚は一般に４００μｍ程度であるため、圧電基板
１２の機械的強度、並びにウェハ歩留まりを考慮する
と、圧電基板肉厚に対して半分程度、即ちｈ／Ｈ＝５０
％の加工深さまでが上限だと判断する。そのため、４５
°Ｘ−Ｚ ＬＢＯ基板の性質上、帯域外高周波側に発生
するＤＢＡＷスプリアスを抑圧するためには、ＩＤＴ電
極から圧電基板内部に出射されるＤＢＡＷの圧電基板裏
面における１回、２回反射波が抑圧可能な位置に、該圧
電基板肉厚に対して３５％＜ｈ／Ｈ＜５０％程度の加工
深さ条件でダイサーカットを施すことで、最適に帯域外
高周波側に発生するＤＢＡＷスプリアスを抑圧できるこ
とが判明し、ウェハ自体の機械的強度並びにウェハ歩留
まりを損なうことなく改善することが出来、量産性を高
める上では大変有利であると云うことができる。
【００１６】なお、上記各実施形態に示した構成を備え
た弾性表面波素子は、これを表面実装用のパッケージ内
に収納して、各ＩＤＴ電極をパッケージ内の給電用電極
と接続することにより、表面実装型の弾性表面波デバイ
スを構成することができる。即ち、表面実装用のパッケ
ージは上面に凹陥部を備えたセラミック製パッケージ本
体と、パッケージ本体の上面開口を気密封止する金属蓋
等を備えており、パッケージ本体内底面に設けた給電用
の電極に対して各ＩＤＴ電極から延びるリード端子を電
気的、機械的に接続することにより弾性表面波デバイス
が構築される。
た弾性表面波素子は、これを表面実装用のパッケージ内
に収納して、各ＩＤＴ電極をパッケージ内の給電用電極
と接続することにより、表面実装型の弾性表面波デバイ
スを構成することができる。即ち、表面実装用のパッケ
ージは上面に凹陥部を備えたセラミック製パッケージ本
体と、パッケージ本体の上面開口を気密封止する金属蓋
等を備えており、パッケージ本体内底面に設けた給電用
の電極に対して各ＩＤＴ電極から延びるリード端子を電
気的、機械的に接続することにより弾性表面波デバイス
が構築される。
【００１７】
【発明の効果】本発明は以上説明したように、使用する
圧電基板裏面上においてバルク波の影響を抑圧するのに
必要であると考えられる箇所だけにダイサーカット加工
により溝を形成することにより、通過帯域外高周波側の
阻止域に発生するスプリアスを大幅に抑圧でき、阻止域
減衰量を改善する上で優れた効果を得ることができる。
圧電基板裏面上においてバルク波の影響を抑圧するのに
必要であると考えられる箇所だけにダイサーカット加工
により溝を形成することにより、通過帯域外高周波側の
阻止域に発生するスプリアスを大幅に抑圧でき、阻止域
減衰量を改善する上で優れた効果を得ることができる。
【図１】本発明の一実施形態に係る弾性表面波素子の構
成を示す断面図であり、弾性表面波の伝搬方向にほぼ直
交してダイサーカット加工を行った状態を示す図。
成を示す断面図であり、弾性表面波の伝搬方向にほぼ直
交してダイサーカット加工を行った状態を示す図。
【図２】図１の弾性表面波素子のフィルタ特性を説明す
る図。
る図。
【図３】本発明の他の実施形態に係る弾性表面波素子の
断面図。
断面図。
【図４】ダイサーカット加工した溝の規格化加工深さｈ
／Ｈに対するＤＢＡＷスプリアスレベルの関係を示す
図。
／Ｈに対するＤＢＡＷスプリアスレベルの関係を示す
図。
【図５】圧電基板内部にて裏面放射されるＤＢＡＷの裏
面１回反射と、２回反射の各場合のメカニズムを示す説
明図。
面１回反射と、２回反射の各場合のメカニズムを示す説
明図。
【図６】従来の裏面加工を施していない弾性表面波素子
のフィルタ特性を示す図。
のフィルタ特性を示す図。
【図７】従来の裏面をダイサーカットによりランダムに
凹凸化した弾性表面波素子のフィルタ特性を示す図。
凹凸化した弾性表面波素子のフィルタ特性を示す図。
１１ 弾性表面波素子、１２ 圧電基板、１３、１４
櫛歯型電極（ＩＤＴ電極）、１５、１５−１、１５−
２、１５−３ 溝、１５ａ 側壁面。
櫛歯型電極（ＩＤＴ電極）、１５、１５−１、１５−
２、１５−３ 溝、１５ａ 側壁面。
Claims (5)
- 【請求項１】 圧電材料から成る圧電基板の表面上に櫛
歯型電極を形成して成る弾性表面波素子において、 前記圧電基板の裏面の所要箇所に、ダイサーカットによ
り溝を形成し、 前記溝の側壁面の延在方向が、前記圧電基板内における
弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向となるよう
に設定したことを特徴とする弾性表面波素子。 - 【請求項２】 前記櫛歯型電極から出射されて前記溝に
入射されるバルク波を該溝の側壁面で遮蔽するための溝
形成条件として、 圧電基板の裏面で１回反射するバルク波を抑圧する為の
溝の設置条件Ｘ１は、次式（１）により定義され、 Ｌ−ｄ≦Ｘ１≦Ｌ＋ｄ・・・（１） 圧電基板の裏面で２回反射するバルク波を抑圧する為の
各溝の設置条件Ｘ２は、次式（２）により定義される Ｌ＊Ｎ−（１／２）Ｌ−ｄ≦Ｘ２≦Ｌ＊Ｎ−（１／２）
Ｌ＋ｄ（Ｎ＝１、２）・・・（２）（但し、Ｘ１及びＸ
２は一方の櫛歯型電極から各溝の幅の中心までの距離Ｌ
は対向する２つの櫛歯型電極間の伝播距離の１／２，ｄ
は各溝の幅の１／２、Ｎは反射回数）ことを特徴とする
弾性表面波素子。 - 【請求項３】 前記櫛歯型電極から出射されて前記溝に
入射されるバルク波のうち圧電基板の裏面で１回のみ反
射するバルク波を抑圧する為の溝の設置条件として、 前記バルク波の入射角度θを、 θ＝ｔａｎ−１（２Ｈ／２Ｌ）とし、 前記溝の最低限必要な深さｈｍｉｎを、 ｈｍｉｎ＝ｄ１×ｔａｎθ＝ｄ１×（２Ｈ／２Ｌ）と
し、 前記溝の幅ｄ１を、 Ｄ／Ｈ＜ｄ１／ｈ＜２Ｌ／２Ｈ（但し、２Ｌは対向する
２つの櫛歯型電極の中心部間距離、Ｄは各櫛波型電極の
幅、Ｈは圧電基板の肉厚）を満たすように設定すること
を特徴とする弾性表面波素子。 - 【請求項４】 圧電材料から成る圧電基板の表面上に櫛
歯型電極を形成して成る弾性表面波素子において、 前記圧電基板の裏面の所要箇所に、ダイサーカットによ
り溝を形成し、 前記圧電基板肉厚Ｈに対する前記溝の深さｈの設定条件
を、 ３５％＜ｈ／Ｈ＜５０％ となるように設定したことを特徴とする弾性表面波素
子。 - 【請求項５】 請求項１、２、３又は４記載の弾性表面
波素子を表面実装用パッケージ内に収容したことを特徴
とする弾性表面波デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001212748A JP2002246876A (ja) | 2000-12-15 | 2001-07-12 | 弾性表面波素子及び弾性表面波デバイス |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000382557 | 2000-12-15 | ||
| JP2000-382557 | 2000-12-15 | ||
| JP2001212748A JP2002246876A (ja) | 2000-12-15 | 2001-07-12 | 弾性表面波素子及び弾性表面波デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002246876A true JP2002246876A (ja) | 2002-08-30 |
Family
ID=26605946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001212748A Withdrawn JP2002246876A (ja) | 2000-12-15 | 2001-07-12 | 弾性表面波素子及び弾性表面波デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002246876A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7148769B2 (en) * | 2004-03-15 | 2006-12-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Surface acoustic wave device and process for fabricating the same |
| WO2009005066A1 (ja) * | 2007-07-02 | 2009-01-08 | Olympus Corporation | 音波発生部材、容器および分析装置 |
| JP2009212567A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-17 | Tdk Corp | 弾性表面波デュプレクサ |
-
2001
- 2001-07-12 JP JP2001212748A patent/JP2002246876A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7148769B2 (en) * | 2004-03-15 | 2006-12-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Surface acoustic wave device and process for fabricating the same |
| WO2009005066A1 (ja) * | 2007-07-02 | 2009-01-08 | Olympus Corporation | 音波発生部材、容器および分析装置 |
| JP2009014412A (ja) * | 2007-07-02 | 2009-01-22 | Olympus Corp | 音波発生部材、容器および分析装置 |
| JP2009212567A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-17 | Tdk Corp | 弾性表面波デュプレクサ |
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|---|---|---|---|
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
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|
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