JP2003046361A

JP2003046361A - 弾性表面波装置

Info

Publication number: JP2003046361A
Application number: JP2001229032A
Authority: JP
Inventors: Shigehiko Nagamine; 成彦長峰
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-07-30
Filing date: 2001-07-30
Publication date: 2003-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】製造過程において圧電基板上での電荷蓄積と
その放電により、圧電基板の表面上に形成された櫛歯電
極が破壊することを抑制する電極構造を備え、任意形状
の櫛歯電極に対して適用可能で、しかも弾性表面波素子
自身の特性に影響を与えない、汎用性のある優れた弾性
表面波装置を提供すること。【解決手段】焦電性を有する圧電基板１０上に、複数
の電極指が櫛歯状に並設して成る励振電極１３と、該励
振電極１３に接続した電極パッド１１，１２とを備え、
電極パッド１１，１２の周囲に、電極パッド１１，１２
からの放電を誘導するための放電用電極１４を配設した
弾性表面波装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電気通信分
野において携帯電話等の移動体用通信機器に高周波素子
として頻繁に使用される弾性表面波装置に関し、特に、
放電による破壊から励振電極を保護する機構を備えた弾
性表面波装置に関する。

【０００２】

【従来技術とその課題】近年、電波を利用する電子機器
のフィルタ、遅延線、発信機等の構成素子として多くの
弾性表面波素子が用いられている。特に、小型・軽量で
且つフィルタとしての急峻遮断性能が高い弾性表面波フ
ィルタは、移動体通信分野において、携帯端末装置のＲ
Ｆ段、およびＩＦ段のフィルタとして多用されるように
なってきている。

【０００３】また、素子の高周波化の要求にともなっ
て、励振電極の電極指の間隔が大幅に狭くなってきた。
このように電極パターンが微細になると、弾性表面波素
子の作製工程において、加熱・冷却等による温度変化が
生じた場合、焦電性を有する圧電基板および電極が帯電
することにより、圧電基板の表面上に形成された電極は
放電に対し非常に破壊されやすくなってくる。

【０００４】そこで、励振電極に放電端子を接続すると
いう方法がとられている。この放電端子には後記するよ
うな放電誘導部を有し、製造過程において静電荷が発生
しても、この放電誘導部において放電を起こす機構にし
ており、これにより、励振電極が放電で破壊されること
が抑制される（特開平６−２９７７０号公報を参照）。

【０００５】図４に、圧電基板上にこのような放電を抑
制するための電極構造を形成した一例を模式的に図示す
る。図中２１は一端部に櫛歯状電極２６を、他端部に放
電端子２５をそれぞれ有した入力側変換器であり、２２
は入力側変換器２１側の一端部に櫛歯状電極２６を、他
端部に放電端子２５をそれぞれ有した出力側変換器であ
る。また、図中２３は信号端子に接続される信号側電
極、２４は接地端子に接続される接地側電極である。

【０００６】放電端子２５は、それぞれ一方端子２５ａ
とこれに対向するように設けた他方端子２５ｂとから成
り、一方端子２５ａには他方端子２５ｂに向かって鋭角
状に突き出た放電誘導部２６が複数設けられている。こ
れら放電誘導部２６と他方端子２５ｂとの間は、信号側
電極２３の櫛歯状電極間と同等かそれよりも狭くなって
いる。このような放電誘導部２６を設けることで、圧電
基板に電荷の充電や、パルス性電圧の印加等があったと
きに、櫛歯状電極間よりも優先して放電端子で放電が行
われることになる。

【０００７】しかしながら、励振電極やそれに接続され
た電極パッド部に電気的に接続された放電端子を設ける
と、素子の電気的特性（静電容量、インダクタンス等）
に影響が出てくるため、Ｑ値（共振の鋭さを表す量）が
低下してくる。また、弾性表面波を発生させる励振電極
の周囲に放電端子を形成することになり、弾性表面波素
子自身が大型化する。

【０００８】さらに、焦電性を有する圧電基板上に形成
された電極パターンには、その面積に比例した電荷が蓄
積されるので、放電端子と放電誘導部との面積を大きく
異ならせる必要があり、その構成及び製造工程が複雑化
し問題である。

【０００９】そこで本発明は、製造過程において圧電基
板上での電荷蓄積とその放電により、圧電基板の表面上
に形成された櫛歯状の励振電極が破壊することが抑制さ
れる電極構造を備え、任意形状の励振電極に対して適用
可能で、しかも弾性表面波素子自身の特性に影響を与え
ない、汎用性があり信頼性に優れた弾性表面波装置を提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の弾性表面波装置は、焦電性を有する圧電基
板上に、複数の電極指が櫛歯状に並設して成る励振電極
と、該励振電極に接続した電極パッドとを備え、前記電
極パッドの周囲に、前記電極パッドからの放電を誘導す
るための放電用電極を配設したことを特徴とする。

【００１１】また特に、前記放電用電極と前記電極パッ
ドとの距離が、前記励振電極の隣合う電極指どうしの距
離より短いことを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係る弾性表面波装置の実
施形態を模式的に図示した図面に基づき詳細に説明す
る。

【００１３】図１に示すように、例えばタンタル酸リチ
ウム単結晶やニオブ酸リチウム単結晶等の材料から成
る、焦電性を有する圧電基板１０上に、電極パッドであ
る入出力端子１１および接地端子１２、また複数の電極
指が櫛歯状に並設して成る励振電極である共振器型電極
パターン１３、さらに電極パッドからの放電を誘導する
ための複数個の放電用電極１４が独立して形成されてい
る。

【００１４】入出力端子１１のいずれか一方（例えば左
端部に位置する端子１１）から入力された信号が、共振
器型電極パターン１３で励振され、他の入出力端子１１
（例えば図中の中央、及び右端部に位置する端子１１）
から出力信号とされ取り出される。

【００１５】放電用電極１４は、前記一連の入出力信号
に関わる弾性表面波装置の特性に影響を与えないように
するために、どこにも電気的に接続されない構造となっ
ている。また、放電用電極１４は素子の小型化の要求に
対応可能なように、非常に微小な面積で構成されること
により実現される。

【００１６】さらに、放電用電極１４と電極パッド部間
の距離Ｄ１は、共振器型電極パターン１３における放電
より優先して放電が起こるように、共振器型電極パター
ン１３を構成するの電極指間距離（隣合う電極指どうし
の距離）Ｄ２より狭い構造で形成されるのが望ましい。

【００１７】このように放電用電極を設け、さらに放電
用電極と電極パッド部間の距離をできるだけ小さくす
る、具体的には共振器型電極パターン１３の電極間距離
よりも小さくすることで、製造過程において静電荷が発
生し、回路に接続されていない状態の弾性表面波素子が
帯電しても、電極パッド部と放電用電極の間で放電が起
こりやすい構造となる。その結果、共振器型電極パター
ン１３が放電によるスパークから破壊することを抑制す
ることができ、弾性表面波装置自身の特性には影響を与
えない。

【００１８】図２は、圧電基板であるウエハＷ上に弾性
表面波素子領域を多数形成した様子を示す平面図であ
る。図２に示すように、ウエハＷ上に、入出力端子１
１、接地端子１２、共振器型電極パターン１３で構成さ
れ、さらに接地端子１２に接続される接地用導体パター
ン１５で区切られた弾性表面波素子領域の多数が形成さ
れている。ここで、接地用導体パターン１５をダイシン
グ用の線状パターンとして用いている。

【００１９】また、放電用電極１４は図１と同様に、放
電用電極１４と電極パッド部間の距離が、共振器型電極
パターン１３を構成する櫛歯状電極の電極指間距離より
狭くなるような構造で形成されている。

【００２０】このため、ウエハ面内で共通化された接地
用導体パターン１５に放電用電極１４が接続されている
ため、櫛歯状電極で起こる放電を抑制し、信号側電極パ
ッド部と放電用電極間で放電を起こさせる機構になって
いる。このような構造により、放電用電極１４は接地用
導体パターン１５と接続されているため、励振電極と電
極パッド部の総面積に比較して非常に大きくなり、蓄積
される電荷も大きく異なり、放電を誘導し易くなる。

【００２１】これにより、励振電極が放電によるスパー
クで破壊されることが抑制される効果を奏する。さら
に、放電用電極は電極パッド部の周囲に独立して形成さ
れるため、様々な形状の櫛歯状を成す励振電極に対して
適用でき、弾性表面波素子の小型化をも図ることができ
る。

【００２２】さらに、図２に示すウエハを素子個々に切
断することで、放電用電極が残留するため、図１と同様
の構造となることにより、信号側電極パッド部と放電用
電極間で放電を起こさせる機構になっている。

【００２３】なお、図１〜図３までの放電用電極の形状
は円状のものであるが、円状の構造ではなく、先端部を
尖鋭な形状にすることにより、蓄積される電荷は先端部
に集中するため放電を誘導し易い。要するに、共振器型
電極パターンの電極間距離よりも、放電端子と電極パッ
ド部間の距離を狭くする、あるいは放電端子と電極パッ
ド部との間で電界集中が起こりやすいなど、共振器型電
極パターンの電極間で放電が起こるよりも、放電用電極
側で起こり易い構造になっていればよい。

【００２４】さらに、前記したように、焦電性を有する
圧電基板上に形成された電極パターンには、その面積に
比例した電荷が蓄積されるので、放電用電極の面積と電
極パッド部に接続された電極の総面積の差が大きく異な
るほど、放電を誘導しやすくなる。

【００２５】なおまた、本発明は上述した実施形態に限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の変更は何ら差し支えない。

【００２６】

【実施例】本発明に係る実施例を以下に説明する。

【００２７】１８００ＭＨｚ帯に中心周波数を持つ弾性
表面波素子を作製するために、３８．７°Ｙ−Ｘ伝搬の
タンタル酸リチウム単結晶からなる圧電基板（ウエハ）
上に、図２に示す構造の電極パターンを形成することに
より作製した。

【００２８】まず、洗浄した基板に蒸着法によりＡｌ―
Ｃｕ電極を膜厚が約０．２μｍになるように成膜した。
次に、フォトレジストを約１μｍの膜厚で塗布形成し、
Ｎ₂雰囲気中でベークを行い、紫外線を用いた縮小投影
露光装置によるフォトリソグラフィー法により、基板上
に多数の弾性表面波フィルタのレジストポジパターンを
形成した。このときの最小線幅は約０．３μｍである。
次に、ＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉ
ｎｇ）装置によるドライエッチングを行い、励振電極、
それに接続される電極パッド、及び放電用電極等の電極
パターンを形成した。

【００２９】さらに、ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａ
ｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置により、電極パタ
ーンおよび圧電基板上にＳｉＯ₂を約０．０２μｍの厚
みに形成した。再度、フォトレジストを約１μｍの膜厚
で塗布し、Ｎ₂雰囲気中でベークを行い、紫外線を用い
た縮小投影露光装置によるフォトリソグラフィー法によ
り、励振電極上にＳｉＯ₂の保護膜が形成できるように
レジストパターンを形成した。そして、ＲＩＥ装置によ
るドライエッチングを行い、ＳｉＯ₂による保護膜パタ
ーンを形成した。このようにして、前工程と呼ばれるウ
エハプロセスを行った。

【００３０】上記の方法で製造したウエハを、ダイシン
グにより個々に弾性表面波素子を切り出した。次に、３
ｍｍ角のセラミックパッケージにシリコーン樹脂を塗布
し、個々に切り出した弾性表面波素子を１つ、セラミッ
クパッケージ内に接着し、Ｎ ₂雰囲気中でベークを行っ
た。さらに、ワイヤボンディングにより３０μｍ径のＡ
ｕ線を配線することにより、弾性表面波装置を作製し
た。

【００３１】同様な作製方法で、放電用電極の無い一般
的な構造の弾性表面波素子の作製を行うと、１８００Ｍ
Ｈｚ帯のような高い中心周波数では、励振電極（共振器
型電極パターン）の電極間が狭くなっているため、加熱
・冷却等による温度変化が生じた場合、圧電基板および
励振電極が帯電することにより、励振電極は放電に対し
非常に破壊されやすい。

【００３２】しかしながら、図２に示す構造を用いるこ
とにより、ウエハ状態における作製工程では、個々の弾
性表面波素子領域を区分する線状パターンと電極パッド
部間で放電が起こりやすい。さらに、ダイシング工程後
のチップ状態においては、ダイシング用の線状パターン
を切り落とし、微小な面積をもつ放電用電極だけが残る
ことにより、この放電用電極と電極パッド部間で放電が
起こりやすい図３の構造となる。また、図１に示す構造
はダイシング後のチップ状態では、図３と同様の構造と
なる。

【００３３】弾性表面波素子を顕微鏡により観察してみ
ると、通常の構造で作製されたものは最も細い線幅部分
（約０．３６μｍ）で放電による破壊が起きているのに
対して、本発明の構造で作製されたものは、共振器型電
極パターンの電極指間の放電による破壊は観察されず、
放電用電極と電極パッド部間での放電が観察された。こ
のようにして、放電による共振器型電極パターンの破壊
を抑制する効果を確認した。

【００３４】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の弾性表
面波装置によれば、その製造過程において圧電基板の焦
電性などによる電荷の蓄積・放電により起こりうるスパ
ーク現象から、圧電基板の表面上に形成された櫛歯状の
励振電極の破壊を抑制する電極構造としたので、任意形
状の櫛歯状の励振電極に対して適用でき、且つ弾性表面
波装置自身の特性に影響を与えない。

【００３５】これにより、製造過程において静電荷が発
生し、回路に接続されていない状態の弾性表面波装置
（素子）が帯電しても、放電用電極と電極パッド間の距
離が励振電極の電極指間距離よりも狭くなっているた
め、電極パッド部と放電用電極の間で放電が起こりやす
い。その結果、励振電極が放電によるスパークから破壊
することが抑制され、しかも弾性表面波装置自身の特性
には影響を与えない。

【００３６】さらに、放電用電極は電極パッド部の周囲
のごく近傍に微小面積で種々の形状で形成できるので、
様々な櫛歯形状の励振電極に対して適用可能であり、素
子の小型化に好適である。

【００３７】以上のように、励振電極を形成した後にお
ける製作工程において、放電により起こりうるスパーク
現象から微細な励振電極の破壊を防止し、且つ圧電基板
上に形成された励振電極による特性には影響を与えな
い、汎用性に富み信頼性に優れた弾性表面波装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る弾性表面波装置の電極構造を模式
的に説明する平面図である。

【図２】本発明に係るウエハに形成した多数の弾性表面
波素子領域の電極構造を模式的に説明する平面図であ
る。

【図３】図２において、個々の弾性表面波素子に切り分
けた構造を模式的に示す平面図である。

【図４】従来の弾性表面波素子の放電を抑制する電極構
造を示す平面図である。

【符号の説明】

１１：入出力端子（電極パッド）１２：接地端子（電極パッド）１３：共振器型電極パターン（励振電極）１４：放電用電極１５：接地用導体パターン２１：入力用変換器２２：出力用変換器２３：信号側電極２４：接地側電極２５Ａ，２５Ｂ：放電端子２６：放電誘導部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焦電性を有する圧電基板上に、複数の電
極指が櫛歯状に並設して成る励振電極と、該励振電極に
接続した電極パッドとを備えた弾性表面波装置におい
て、前記電極パッドの周囲に、前記電極パッドからの放
電を誘導するための放電用電極を配設したことを特徴と
する弾性表面波装置。
【請求項２】前記放電用電極と前記電極パッドとの距
離が、前記励振電極の隣合う電極指どうしの距離より短
いことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波装置。