JP2003087079A

JP2003087079A - 弾性表面波装置

Info

Publication number: JP2003087079A
Application number: JP2001271965A
Authority: JP
Inventors: Naoki Akahori; 直紀赤堀
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2003-03-20

Abstract

(57)【要約】【課題】通過帯域における挿入損失が低い弾性表面波
装置を提供する。【解決手段】弾性表面波装置は、圧電基板の上に形成
された金属パターンを有する。金属パターンは、複数の
電極指からなる櫛歯形状を有する１又は２以上の入力側
ＩＤＴ電極と、入力側ＩＤＴ電極の電極指と噛み合わさ
れた、櫛歯形状を有する１又は２以上の入力側グランド
電極と、圧電基板の表面を伝播する弾性表面波の進行方
向における入力側ＩＤＴ電極の両側に配置された、櫛歯
形状を有する複数の出力側ＩＤＴ電極と、出力側ＩＤＴ
電極の電極指と噛み合わされ、電極指を介して入力側グ
ランド電極に接続された、櫛歯形状を有する複数の出力
側グランド電極と、１又は２以上の入力側グランド電極
にそれぞれ接続された１又は２以上の入力側グランド電
極パッドと、複数の出力側グランド電極にそれぞれ接続
された複数の出力側グランド電極パッドとを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、共振器、共振子型
デバイスまたは発振子として用いられる弾性表面波装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の携帯電話やコードレス電話等の急
速な普及、及び小型化／軽量化に伴い、小型で低損失か
つ、減衰特性の優れたフィルタに対する需要が高まって
いる。また、弾性表面波装置は、特に小型化を必要とす
る移動体通信機器の電子部品（フィルタ）として多用さ
れるようになっている。弾性表面波装置における挿入損
失の低減は、フィルタ特性上の重要な課題である。

【０００３】弾性表面波装置は、櫛歯形状を有する入力
電極及び出力電極と、これらにそれぞれ対向して配置さ
れた複数のグランド電極と、入力電極及び出力電極の外
側に配置された反射用グレーティング電極とを有する。
特開平３−１６５１１３号公報において開示されている
技術（以後、「第１の従来技術」という）では、従来、
ボンディング本数を削減する為に、複数のグランド電極
を圧電基板上に形成される金属パターンによって接続す
ることにより、一括してボンディング処理が為されてい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、第１の従来技
術に対して、特公平７−７３１７７号公報に開示されて
いる技術（以後、「第２の従来技術」という）を組み合
わせた場合、以下に示すような問題点が生じる。第２の
従来技術には、反射用グレーティング電極の反射率を向
上させる為に、入出力電極及び反射用グレーティング電
極の電極指のピッチを弾性表面波波長の１／２或いはそ
れ以下にする技術が含まれる。第１および第２の従来技
術を組み合わせた場合、複数のグランド電極の間を接続
する金属パターンも、他の電極指と同一のピッチで形成
する必要が生じる。即ち、複数のグランド電極の間を接
続する金属パターンの線幅が細くなり、電極抵抗が増大
してしまう。従って、従来の弾性表面波装置では、フィ
ルターの通過帯域におけるエネルギー損失を低減するこ
とが非常に困難であった。

【０００５】本発明はこのような従来技術の問題点を解
決するために成されたものであり、その目的は、通過帯
域における挿入損失が低い弾性表面波装置を提供するこ
とである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る弾性表面波装置は、圧電基板と、圧電
基板の表面に配置された金属パターンとを少なくとも有
する。金属パターンは、複数の電極指からなる櫛歯形状
を有する１又は２以上の入力側ＩＤＴ電極と、入力側Ｉ
ＤＴ電極の電極指と噛み合わされた、櫛歯形状を有する
１又は２以上の入力側グランド電極と、圧電基板の表面
を伝播する弾性表面波の進行方向における入力側ＩＤＴ
電極の両側に配置された、櫛歯形状を有する複数の出力
側ＩＤＴ電極と、出力側ＩＤＴ電極の電極指と噛み合わ
され、電極指を介して入力側グランド電極に接続され
た、櫛歯形状を有する複数の出力側グランド電極と、１
又は２以上の入力側グランド電極にそれぞれ接続された
１又は２以上の入力側グランド電極パッドと、複数の出
力側グランド電極にそれぞれ接続された複数の出力側グ
ランド電極パッドとを具備する。

【０００７】本発明に係る弾性表面波装置によれば、入
力側グランド電極と出力側グランド電極とを電極指によ
り結線し、更に、総てのグランド電極に対して、グラン
ド電極パッドがそれぞれ接続されているため、グランド
接続を強化することができる。従って、従来の弾性表面
波デバイスの通過帯域での挿入損失に比べ、損失の少な
いデバイスを作ることが可能となる。

【０００８】本発明に係る弾性表面波装置は、圧電基板
及び金属パターンからなる弾性表面波素子をフェイスダ
ウンボンディングするためのパッケージ基板と、入力側
グランド電極パッド及び出力側グランド電極パッドとパ
ッケージ基板の接地端子とを電気的且つ機械的に接続す
る導電性バンプとを更に有することが望ましい。

【０００９】また、入力側ＩＤＴ電極、入力側グランド
電極、出力側ＩＤＴ電極、及び出力側グランド電極の総
ての電極指は、実質的に同一のピッチで配置されている
ことが望ましい。

【００１０】更に、金属パターンは、最も外側に配置さ
れた出力側ＩＤＴ電極の更に外側に配置された、電極指
と実質的に同一ピッチで配置された反射用グレーティン
グ電極を更に有することが望ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施の形態を説明する。図面の記載において同一あるいは
類似部分には同一あるいは類似な符号を付している。た
だし、図面は模式的なものであり、パターンの形状、パ
ターン相互間の比率などは現実のものとは異なることに
留意すべきである。また、図面の相互間においても互い
の寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは
もちろんである。

【００１２】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施
の形態に係る弾性表面波装置は、圧電基板と、圧電基板
の表面に配置された金属パターンとを少なくとも有す
る。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る弾性表面
波装置の金属パターンの構成を示す模式図である。図１
に示すように、金属パターンは、複数の電極指５からな
る櫛歯形状を有する入力側ＩＤＴ電極１と、入力側ＩＤ
Ｔ電極１の電極指５と噛み合わされた櫛歯形状を有する
入力側グランド電極２と、圧電基板の表面を伝播する弾
性表面波の進行方向における入力側ＩＤＴ電極１の両側
に配置された櫛歯形状を有する出力側ＩＤＴ電極３と、
出力側ＩＤＴ電極３の電極指５と噛み合わされた櫛歯形
状を有する出力側グランド電極４と、入力側グランド電
極２に接続された入力側グランド電極パッド７と、出力
側グランド電極４にそれぞれ接続された出力側グランド
電極パッド９と、入力側ＩＤＴ電極１に接続された入力
側電極パッド６と、出力側ＩＤＴ電極３に接続された出
力側電極パッド８とを具備する。出力側グランド電極４
は、グランド間接続電極指１０を介して入力側グランド
電極２にそれぞれ接続されている。

【００１３】即ち、第１の実施の形態に係る弾性表面波
装置は、入力側及び出力側のグランド電極（２、４）が
圧電基板上に形成される金属パターン（グランド間接続
電極指）１０によって互いに接続され、且つ、入力側及
び出力側の各グランド電極（２、４）にそれぞれグラン
ド電極パッド（７、９）が設けられている。また、第１
の実施の形態に係る弾性表面波装置は、１つの入力側Ｉ
ＤＴ電極１と、２つの出力側ＩＤＴ電極３とを有する、
いわゆる３ＩＤＴ型の弾性表面波装置である。

【００１４】入力側ＩＤＴ電極１は入力側グランド電極
２に対向して配置されている。同様に、出力側ＩＤＴ電
極３は、出力側グランド電極４に対向して配置されてい
る。また、入力側ＩＤＴ電極１、入力側グランド電極
２、出力側ＩＤＴ電極３、及び出力側グランド電極４の
総ての電極指５、及びグランド間接続電極指１０は、実
質的に同一のピッチで配置されている。隣接する電極指
５及びグランド間接続電極指１０の間隔は、圧電基板の
表面を伝播する弾性表面波波長のほぼ１／２である。入
力側グランド電極パッド７の上方に、１つの出力側電極
パッド８が配置され、この出力側電極パッド８に２つの
出力側ＩＤＴ電極３が接続されている。

【００１５】図には示さないが、各電極パッド（６、
８、９）の上には導電性バンプが形成される。このバン
プを介して、パッケージ基板の接地端子と各電極パッド
（６、８、９）とが電気的且つ機械的に接続される。こ
こで、パッケージ基板とは、圧電基板及び金属パターン
からなる弾性表面波素子（チップ）を実装するための実
装基板である。

【００１６】図２は、図１に示した３ＩＤＴ型弾性表面
波装置の実デバイスにおける電極パターン形状を示すレ
イアウト図である。図２に示すように、チップ状の圧電
基板１１の中央部分に、入力側ＩＤＴ電極１と入力側グ
ランド電極２が対向して配置されている。入力側電極
（１、２）の両側には、出力側ＩＤＴ電極３及び出力側
グランド電極４とが対向して配置されている。入力側グ
ランド電極２と出力側グランド電極４とは、グランド間
接続電極指（図示せず）によって接続されている。さら
に、出力側電極（３、４）の両側には、格子状の反射用
グレーティング電極１２が配置されている。入力側電極
（１、２）、出力側電極（３、４）、及び反射用グレー
ティング電極１２の各電極指５は、実質的に同一のピッ
チで配置され、同一の断面形状を有し、同一の材料で形
成されている。各電極指５の周りは、出力側グランド電
極４及び反射用グレーティング電極１２に接続された金
属パターンによって覆われている。この金属パターンに
は、出力側グランド電極パッド９を介して接地電位が供
給されている。入力側ＩＤＴ電極１には入力側電極パッ
ド６が接続されている。入力側グランド電極２には入力
側グランド電極パッド７が接続されている。出力側ＩＤ
Ｔ電極３には出力側電極パッド８が接続されている。

【００１７】圧電基板１１上に配置された総ての金属パ
ターンは、Ａｌ合金膜をスパッタ法にて着膜後、フォト
リソグラフィ技術により形成することができる。また、
各電極パッド（６〜９）内の丸いハッチング部分は、パ
ッケージング工程で形成される導電性バンプを示す。図
２に示した弾性表面波素子は、導電性バンプを介して、
パッケージ基板の上に、フェイスダウンボンディングす
ることができる。また、各電極パッド（６〜９）は、ウ
ェハ状態でのデバイス特性をプローブにて測定できるよ
うに結線されている。

【００１８】一方、図２に示した第１の実施の形態に係
る実デバイスのレイアウトに対して、従来では、入力側
グランド電極に接続される入力側グランド電極パッドが
設けられていない。入力側グランド電極へ供給される接
地電位は、グランド間接続電極指を介して出力側グラン
ド電極から供給されていた。

【００１９】図３は、図１に示した弾性表面波装置にお
けるグランド間接続電極指１０の電極抵抗の見積もりを
説明するための図である。グランド間接続電極指１０の
電極抵抗Ｒは、Ｒ＝ρ×Ｌ／Ｓで見積もることができ
る。ここで、ρは金属パターンの材料であるＡｌ合金の
比抵抗、Ｌはグランド間接続電極指１０の開口長、Ｓは
グランド間接続電極指１０の断面積を示す。第１の実施
の形態では、ρ＝３×１０^-8Ω・ｍ、Ｌ＝０．２４×１
０^-3ｍ、Ｓ＝０．６×１０^-12ｍ²である為、１本のグラ
ンド間接続電極指１０当たり、Ｒ＝１２Ωとなる。図１
において入力側グランド電極２は、２つの出力側グラン
ド電極４に対して２つのグランド間接続電極指１０を介
して並列に接続されているため、およそ６Ωの電極抵抗
が存在していることになる。

【００２０】図４は、グランド間接続電極指１０に上記
のような電極抵抗が存在する場合のデバイス特性（フィ
ルタ特性）をシミュレートした結果を示すグラフであ
る。シュミレーションは、電極抵抗Ｒが０Ω、４Ω、６
Ω、８Ωの場合についてそれぞれ行った。フィルターの
通過帯域のプロファイルを拡大し、同一グラフ内の下方
に示した。電極抵抗が大きくなるにつれ、フィルターの
通過帯域におけるエネルギー損失が大きくなっているこ
とがわかる。電極抵抗が６Ωではおよそ０．８ｄＢの損
失が計算される。

【００２１】図５は、図２に示した実デバイスのフィル
ター特性と従来技術係るデバイスのフィルター特性との
実測値を比較するグラフである。各フィルターの通過帯
域のプロファイルを拡大し、同一グラフ内の下方に示し
た。実デバイスにおいては通過帯域内において、ほぼ
０．７ｄＢ程度のエネルギー損失の改善が得られた。

【００２２】図４および図５に示したように、本発明の
第１の実施の形態に係る弾性表面波装置は、入力側グラ
ンド電極２に対して入力側グランド電極パッド７を新た
に設けることにより、入力側グラウンド電極２の接地レ
ベルを強化することができ、通過帯域内でのエネルギー
損失を低減できることが、シミュレーションによる計算
値及び実デバイスの実測値によって確認することができ
た。

【００２３】以上説明したように、本発明の第１の実施
の形態によれば、入力側グランド電極２に接続される入
力側グランド電極パッド７を設けることにより、入力側
と出力側のグランド電極間を接続するグランド間接続電
極指１０の電極抵抗を低減することができる。すなわ
ち、入力側グランド電極２を入力側グランド電極パッド
７を介して、パッケージ基板の接地端子に直接接続する
ことにより、入力側グランド電極２の接地電位を０Ωに
近づけることができる。従って、グランド接続を強化す
ることによって、従来の弾性表面波デバイスの通過帯域
での挿入損失に比べ、損失の少ないデバイスを提供する
ことが可能となる。

【００２４】なお、第１の実施の形態にかかわる弾性表
面波装置は、共振器、共振子型デバイスまたは発振子と
して用いることができる。

【００２５】また、圧電基板１１として、タンタル酸リ
チウム（ＬｉＴａＯ₃）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ
Ｏ₃）或いはクオーツ（ＳｉＯ₂）からなる単結晶基板を
使用することができる。若しくは、これらの単結晶基板
に代えて、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ₃）、チタン酸ジル
コン酸鉛（ＰｂＺｒＴｉＯ₃（ＰＺＴ））、或いはこれ
らの固溶体からなる圧電セラミックス基板を用いること
も可能である。

【００２６】さらに、各電極（１〜４）及び各電極パッ
ド（６〜９）の材料として、Ａｌ（アルミニウム）ある
いはＡｌを主成分とする合金を使用することができる。
後者の場合、添加物として銅（Ｃｕ）、シリコン（Ｓ
ｉ）等を使用できる。

【００２７】（第２の実施の形態）第１の実施の形態で
は、１つの入力側ＩＤＴ電極１と、入力側ＩＤＴ電極１
の両側に配置された２つの出力側ＩＤＴ電極３とを有す
る３ＩＤＴ型の弾性表面波装置について述べた。しか
し、入力側ＩＤＴ電極１は、１つである場合に限らず、
複数であっても構わない。そこで、本発明の第２の実施
の形態では、２つの入力側ＩＤＴ電極１と３つの出力側
ＩＤＴ電極３とが交互に配置された、いわゆる５ＩＤＴ
型の弾性表面波装置について述べる。

【００２８】図６は、本発明の第２の実施の形態に係る
弾性表面波装置の金属パターンの構成を示す模式図であ
る。図６に示すように、金属パターンは、２つの入力側
ＩＤＴ電極１と、２つの入力側ＩＤＴ電極１にそれぞれ
対向する２つの入力側グランド電極２と、圧電基板の表
面を伝播する弾性表面波の進行方向における入力側ＩＤ
Ｔ電極１の両側に配置された３つの出力側ＩＤＴ電極３
と、３つの出力側ＩＤＴ電極３にそれぞれ対向する３つ
の出力側グランド電極４と、２つの入力側グランド電極
２にそれぞれ接続された２つの入力側グランド電極パッ
ド７と、３つの出力側グランド電極４にそれぞれ接続さ
れた３つの出力側グランド電極パッド９と、２つの入力
側ＩＤＴ電極１にそれぞれ接続された２つの入力側電極
パッド６と、３つの出力側ＩＤＴ電極３にそれぞれ接続
された３つの出力側電極パッド８とを具備する。出力側
グランド電極４は、グランド間接続電極指１０を介して
入力側グランド電極２にそれぞれ接続されている。第２
の実施の形態におけるグランド間接続電極指１０の数は
４本である。

【００２９】即ち、第２の実施の形態に係る弾性表面波
装置も、第１の実施の形態と同様に、入力側及び出力側
のグランド電極（２、４）が圧電基板上に形成される金
属パターン（グランド間接続電極指）１０によって互い
に接続され、且つ、入力側及び出力側の各グランド電極
（２、４）にそれぞれグランド電極パッド（７、９）が
設けられている。

【００３０】また、各電極（１〜４）の総ての電極指
５、及びグランド間接続電極指１０は、実質的に同一の
ピッチで配置されている。隣接する電極指５の間隔は、
圧電基板の表面を伝播する弾性表面波波長のほぼ１／２
である。入力側グランド電極パッド７の上方に、１つの
出力側電極パッド８が配置され、この出力側電極パッド
８に３つの出力側ＩＤＴ電極３が接続されている。

【００３１】以上説明したように、本発明の第２の実施
の形態に係る５ＩＤＴ型弾性表面波装置によっても、第
１の実施の形態と同様な作用効果を得ることができる。

【００３２】上記のように、本発明は、第１及び第２の
実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす
論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解す
べきではない。この開示から当業者には様々な代替実施
の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。例え
ば、第１及び第２の実施形態では、３ＩＤＴ型、５ＩＤ
Ｔ型の弾性表面波装置について述べたが、勿論、７ＩＤ
Ｔ型、或いは９以上の入出力ＩＤＴ電極を有する弾性表
面波装置についても本発明を適用することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、通
過帯域における挿入損失が低い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】本発明の第１の実施の形態に係る３ＩＤＴ型の
弾性表面波装置が有する金属パターンの構成を示す模式
図である。

【図２】図１に示した３ＩＤＴ型弾性表面波装置の実デ
バイスにおける電極パターン形状を示すレイアウト図で
ある。

【図３】図１に示した弾性表面波装置におけるグランド
間接続電極指の電極抵抗を見積もるための図である。

【図４】グランド間接続電極指に図３に示した見積もり
による電極抵抗が存在する場合のデバイス特性（フィル
タ特性）をシミュレートした結果を示すグラフである。

【図５】図２に示した実デバイスのフィルター特性と従
来技術係るデバイスのフィルター特性との実測値を比較
するグラフである。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係る５ＩＤＴ型の
弾性表面波装置が有する金属パターンの構成を示す模式
図である。

【符号の説明】

１入力側ＩＤＴ電極２入力側グランド電極３出力側ＩＤＴ電極４出力側グランド電極５電極指６入力側電極パッド７入力側グランド電極パッド８出力側電極パッド９出力側グランド電極パッド１０グランド間接続電極指１１圧電基板１２反射用グレーティング電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電基板と、前記圧電基板の表面に配置
された金属パターンとを少なくとも有する弾性表面波装
置であって、前記金属パターンは、複数の電極指からなる櫛歯形状を有する１又は２以上の
入力側ＩＤＴ電極と、前記入力側ＩＤＴ電極の前記電極指と噛み合わされた、
前記櫛歯形状を有する１又は２以上の入力側グランド電
極と、前記圧電基板の表面を伝播する弾性表面波の進行方向に
おける前記入力側ＩＤＴ電極の両側に配置された、前記
櫛歯形状を有する複数の出力側ＩＤＴ電極と、前記出力側ＩＤＴ電極の前記電極指と噛み合わされ、前
記電極指を介して前記入力側グランド電極に接続され
た、前記櫛歯形状を有する複数の出力側グランド電極
と、１又は２以上の前記入力側グランド電極にそれぞれ接続
された１又は２以上の入力側グランド電極パッドと、複数の前記出力側グランド電極にそれぞれ接続された複
数の出力側グランド電極パッドとを具備することを特徴
とする弾性表面波装置。
【請求項２】前記圧電基板及び前記金属パターンから
なる弾性表面波素子をフェイスダウンボンディングする
ためのパッケージ基板と、前記入力側グランド電極パッド及び前記出力側グランド
電極パッドと、前記パッケージ基板の接地端子とを、電
気的且つ機械的に接続する導電性バンプとを更に有する
ことを特徴とする請求項１記載の弾性表面波装置。
【請求項３】前記入力側ＩＤＴ電極、前記入力側グラ
ンド電極、前記出力側ＩＤＴ電極、及び前記出力側グラ
ンド電極の総ての前記電極指は、実質的に同一のピッチ
で配置されていることを特徴とする請求項１記載の弾性
表面波装置。
【請求項４】前記金属パターンは、最も外側に配置さ
れた前記出力側ＩＤＴ電極の更に外側に配置された、前
記電極指と実質的に同一ピッチで配置された反射用グレ
ーティング電極を更に有することを特徴とする請求項１
記載の弾性表面波装置。