JP2004215226A - 弾性表面波装置の周波数調整方法および電子機器 - Google Patents

弾性表面波装置の周波数調整方法および電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】 精度の高い周波数調整ができる上に、調整後の中心周波数の経年変化が少なく、長期的に安定な動作ができる弾性表面波装置の実現。
【解決手段】 水晶基板１上に形成されるＩＤＴ電極２の厚みｈを、目標の厚みよりもわずかに厚めであって、中心周波数が目標値よりわずかに低めとなるように設定しておく（Ｓ１）。次に、ＩＤＴ電極２に電圧を印加させて中心周波数の測定を開始する（Ｓ２）。このとき、測定される中心周波数は、目標値よりもわずかに低めとなる。そこで、水晶基板１の裏面１ｂのエッチングを測定周波数を確認しながら行う（Ｓ３）。すると、そのエッチングにより測定される中心周波数が徐々に上がって目標値に近づいていく。そして、中心周波数が目標値になるまでそのエッチングを継続し（Ｓ３、Ｓ４）、それが目標値になった時点でエッチングを停止する（Ｓ５）。
【選択図】 図９

Description

本発明は、弾性表面波装置の周波数調整方法、およびその周波数調整方法により調整された弾性表面波装置を用いた電子機器に関するものである。
弾性表面波装置は、電気信号を表面波に変換して信号処理を行う回路素子であり、フィルタ、共振子などとして幅広く用いられている。通常、圧電性のある弾性体基板（圧電基板）上に、ＩＤＴ電極と呼ばれる導電性膜からなる電極を設けることで、電気信号から表面波への変換・逆変換が行われている。
弾性表面波装置の特性は、圧電基板を伝搬する弾性表面波の伝搬特性に依存しており、特に、弾性表面波装置の高周波化に対応するためには、位相速度の大きな弾性表面波の利用が求められる。
水晶を用いて、位相速度の大きな擬似縦波型漏洩弾性表面波を利用した場合には、１〔ＧＨｚ〕の信号を扱うもので電極線幅は１．４〔μｍ〕である。従って、現在の電極加工技術では電極の微細化が行われ、信号周波数として１〜３〔ＧＨｚ〕程度まで扱える弾性表面波装置の製造が可能である。
しかし、このように高周波で動作する弾性表面波装置は、電極の微細化が行われるために、電極の幅や膜厚などの出来上がり寸法のバラツキによって中心周波数が変動し、製造歩留りが大きく低下する原因となっている。
弾性表面波装置の周波数の調整には、チップの電極あるいは圧電基板の表面を微小に削ることによって行う方法がある。周波数の調整装置としては、リアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）装置が最も精度が良く、製造のバラツキが少ない。
ＲＩＥ装置を用いて、塩素系ガスによりアルミニウムのような電極材料を削って周波数を高め、これにより周波数を調整する方法がある。この周波数調整方法では、電極とともに電極表面に自然形成される酸化膜も削れてしまうので、周波数調整後に再び酸化現象が進行し、酸化膜の厚み変化がデバイスの中心周波数に影響する。
この酸化現象は徐々に進行するために、中心周波数の測定は上記の酸化膜が安定した状態で行わなければならない。不安定な状態で測定を行うと、組み立て工程後の酸化現象によって測定時と製品出荷時とで中心周波数が変化してしまうことが想定される。
上記のように、電極表面の酸化膜は自然形成されるため、酸化膜厚の制御や管理を行わないと中心周波数が経年変化し、デバイスの信頼性に大きな影響を与えてしまう。特に、高周波の弾性表面波装置（弾性表面波デバイス）では、電極幅や電極膜厚が小さくなるために、周波数をより正確に調整する方法が望まれている。
この周波数を正確に調整する方法として、空気中の酸素との化学結合の進行が起こらない膜厚まで電極の酸化膜を意図的に形成しながら周波数を調整する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この方法では、酸化膜形成プロセスと電極エッチングプロセスとを繰り返し行うため、ＲＩＥエッチング製造チャンバ内のガスの入れ替えを行わなければならず工程が複雑となる。
一方、反応ガスを塩素系からフッ素系に入れ替えることにより、水晶基板表面をエッチングすることにより電極の厚さを相対的に厚くさせ、中心周波数を下げることもできる。フッ素系ガスで水晶基板表面をエッチングする場合は、電極酸化膜厚は変化しないため、酸化膜厚の影響を考慮しなくても良い。これにより、目的の周波数が得られる厚みだけ水晶基板表面を切削すれば良い。
この方法では、弾性表面波装置の表面で、反応性の高いフッ素ラジカル等が電極膜の材料であるアルミニウムと化学結合することで、電極膜の表面が変質してフッ化アルミニウムが形成されてしまうという問題がある。このチップを大気中に放置すると周波数が変動し、いわゆるプラスシフトを誘起してしまうという不都合がある。
この解決方法として、フッ素系ガスによる周波数調整を行う前に意図的にＩＤＴ電極の表面に酸化膜を形成し、ＩＤＴ電極の表面を硬い酸化膜で保護する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。これにより、フッ素系ガスを用いたプラズマエッチングを行っても、フッ素系ラジカル等の反応性フッ素によってＩＤＴ電極が侵されることはない。
ただし、ドライエッチングにより電極を形成する工程において、プラズマ等によって削られたアルミニウムが基板表面に残留し、これが周波数調整の工程で伝搬特性を変化させ、周波数が異常に変動するおそれがある。
さらに、電子機器の小型化に伴い、他の種々の電子部品と同様に、水晶振動子を用いた発振器に関して、プリント配線基板における部品実装密度を高めるために、小型化の工夫がなされている。例えば、特許文献３に示すように、実装面積を縮小するために発振回路本体を収容したＩＣパッケージの上に水晶振動子のパッケージを載置したり、または特許文献４に示すように、１つのパッケージ内に水晶振動子とＩＣチップとを収容するといった構造がある。
弾性表面波素子とＩＣチップとを１つのパッケージ内に収容する場合には、上下に重ねて配置した方が小型化の点で一層有利であり、特に、ＦＤＢ（フェイス・ダウン・ボンディング）製造方式を用いて、弾性表面波素子とＩＣチップを電気的に接合させればワイヤボンディングが不要となるためさらに小型化を実現できる（特許文献５参照）。
また、配線パターンに起因する誘導リアクタンスと浮遊容量の影響を小さくするために、高周波特性の優れる弾性表面波装置を実現できる。さらに、パッケージが１つで済むため、製品価格が低減され、製造工程も簡略化される。
このように、弾性表面波素子とＩＣチップとを１つのパッケージ内に収容する場合に、周波数調整は弾性表面波素子をＩＣチップにより駆動しながら、プラズマ等を弾性表面波素子に照射することによって行う。
特開２０００−１５６６２０号公報 特開２００２−３３６３３号公報 特開昭６３ −３０５６０４号公報 特開平３−１９４０６号公報 特開平９−１６２６９１号公報
上述のように、弾性表面波装置の周波数調整方法にはいくつかの方法がある。しかし、弾性表面波装置の動作周波数が高くなるにつれ、水晶基板上に形成されるＩＤＴ電極は微細化され、電極の幅や膜厚などの出来上がり寸法のバラツキによる中心周波数の変動量が大きくなる。
このため、弾性表面波装置の周波数調整方法にあっては、より精度の高い周波数調整が求められている。また、同時に、調整後の中心周波数の経年変化が少なく、長期的に安定な動作ができる弾性表面波装置の出現が望まれている。
一方、弾性表面波素子とＩＣチップとを１つのパッケージ内に収容する場合には、周波数調整は弾性表面波素子の電極の表面あるいは電極基板の表面を微小に削ることによって周波数調整を行うため、ＩＣチップ上に弾性表面波素子をＦＤＢ製造方式によって構成する場合には、周波数調整は困難である。
また、周波数調整工程において、プラズマ等が弾性表面波素子に照射されるとき、パッケージ内には弾性表面波素子ばかりでなく、ＩＣチップも実装された状態で行われている。従って、ＩＣチップがプラズマに晒されることによる動作不良等の不具合が発生するという問題がある。
そこで、本発明の目的は、精度の高い周波数調整ができる上に、調整後の中心周波数の経年変化が少なく、長期的に安定な動作ができる弾性表面波装置を実現できる、弾性表面波装置の周波数調整方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、弾性表面波素子とＩＣチップをパッケージ内に収容した形態で弾性表面波装置を構成する場合に、その周波数調整が容易であって、その調整の際にＩＣチップに不具合を発生させることがない、弾性表面波装置の周波数調整方法を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、中心周波数の経年変化が少なく、長期的に安定な動作ができるフィルタや振動子を用いた電子機器を提供することにある。
上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、各発明は、以下のように構成した。
すなわち、第１の発明は、水晶基板と、この水晶基板上に形成され擬似縦波型漏洩弾性表面波を励振するＩＤＴ電極とを備えた弾性表面波装置の周波数調整方法であって、前記周波数調整を、前記水晶基板の厚みを前記ＩＤＴ電極の形成面と対向する面から調整することによって行うようにしたことを特徴とするものである。
第２の発明は、第１の発明の弾性表面波装置の周波数調整方法において、前記周波数調整は、前記水晶基板の前記ＩＤＴ電極の形成面と対向する面をドライエッチングで削るようにしたことを特徴とするものである。
第１および第２の発明によれば、水晶基板の電極形成面側に形成される電極パターンを一切侵すことなく周波数調整を行うことができるので、中心周波数の経年変化が少なく、長期的に安定に動作する弾性表面波装置を実現できる。
また、電極形成面をエッチングして、周波数調整を行った場合と比較し、エッチング量に対する周波数変動が小さいため、精度の良い周波数調整を行うことが可能となる。
第３の発明は、第１の発明または第２の発明の弾性表面波装置の周波数調整方法において、前記周波数調整に先立って、前記水晶基板のＩＤＴ電極の形成面および前記ＩＤＴ電極の表面のうちの少なくとも一方を削って予備周波数調整を行うようにしたことを特徴とするものである。
これにより、周波数を大幅に調整する必要がある場合には、まず、電極形成面をウエットエッチング等により周波数の調整を粗く行い、その後に、電極形成面と対向する面をエッチングして精度の良い周波数調整を行うことができる。このため、周波数調整を短時間で行うことが可能となる。
この場合においても、電極形成面に対しては、プラズマ等を用いたエッチングを行う必要がないため、従来のような残留アルミニウムに起因した周波数変動を防ぐことが可能であり、長期的に安定に動作する弾性表面波装置を提供することができる。
第４の発明は、水晶基板と、この水晶基板上に形成され擬似縦波型漏洩弾性表面波を励振するＩＤＴ電極とを備え、前記ＩＤＴ電極が下向きになるように前記水晶基板をパッケージ内に収容させた弾性表面波装置を、エッチングガスを導入するチャンバ内に配置させ、前記弾性表面波装置の入出力特性の測定を行いながら、所望の周波数が得られるまで前記水晶基板の前記ＩＤＴ電極の形成面と対向する面のエッチングを行い、周波数調整をするようにしたことを特徴とするものである。
これにより、ＩＤＴ電極の形成された水晶基板をパッケージにマウントした後に、水晶基板の電極形成面と対向する面をエッチングすることが可能となり、弾性表面波装置の周波数を容易に調整することができる。
第５の発明は、水晶基板と、この水晶基板上に形成され擬似縦波型漏洩弾性表面波を励振するＩＤＴ電極とを備え、前記ＩＤＴ電極が上向きになるように前記水晶基板を開口部が形成されたパッケージ内に収容させた弾性表面波装置を、エッチングガスを導入するチャンバ内に配置させ、前記弾性表面波装置の入出力特性の測定を行いながら、所望の周波数が得られるまで前記水晶基板の前記ＩＤＴ電極の形成面と対向する面のエッチングを行い、周波数調整をするようにしたことを特徴とするものである。
これにより、ＩＤＴ電極が上を向くようにして弾性表面波素子をパッケージにマウントし、ワイヤーボンディングを行った場合においても、水晶基板の電極形成面と対向する面をエッチングすることにより、弾性表面波装置の周波数を容易に調整することができる。 第６の発明は、水晶基板、およびこの水晶基板上に形成され擬似縦波型漏洩弾性表面波を励振するＩＤＴ電極を有する弾性表面波素子と、この弾性表面波素子と関連して動作するＩＣチップと、パッケージとを備え、前記ＩＣチップを前記パッケージ内の底部側に収容させたのち、前記ＩＤＴ電極が下向きになるとともに前記ＩＣチップを覆うように前記弾性表面波素子を前記パケージ内に収容させた弾性表面波装置を、エッチングガスを導入するチャンバ内に配置させ、前記弾性表面波素子の入出力特性の測定を行いながら、所望の周波数が得られるまで前記水晶基板の前記ＩＤＴ電極の形成面と対向する面のエッチングを行い、周波数調整をするようにしたことを特徴とするものである。
これにより、１つのパッケージ内に弾性表面波素子とＩＣチップを収容した場合でも、ＩＣチップに不具合を発生することなく、水晶基板の電極形成面と対向する面をエッチングすることが可能となり、弾性表面波素子の周波数を容易に調整することができる。また、１つのパッケージ内に弾性表面波素子とＩＣチップを収容できるので、その小型化が実現できる。
第７の発明は、第４の発明、第５の発明または第６の発明の弾性表面波装置の周波数調整方法において、前記周波数調整に先立って、前記水晶基板のＩＤＴ電極の形成面および前記ＩＤＴ電極の表面のうちの少なくとも一方を削って予備周波数調整を行うようにしたことを特徴とするものである。
これにより、周波数を大幅に調整する必要がある場合には、まず、電極形成面をウエットエッチング等により周波数の調整を粗く行い、その後に、電極形成面と対向する面をエッチングして精度の良い周波数調整を行うことができる。このため、周波数調整を短時間で行うことが可能となる。
この場合においても、電極形成面に対しては、プラズマ等を用いたエッチングを行う必要がないため、従来のような残留アルミニウムに起因した周波数変動を防ぐことが可能であり、長期的に安定に動作する弾性表面波装置を提供することができる。
第８の発明は、弾性表面波装置をフィルタや共振子などとして含む電子機器であって、前記弾性表面波装置は、第１の発明乃至第７の発明のいずれかの周波数調整方法で周波数調整された弾性表面波装置からなることを特徴とするものである。
これにより、中心周波数の経年変化が少なく、長期的に安定な動作ができるフィルタや振動子を用いた電子機器を提供できる。
以上のように、本発明によれば、精度の高い周波数調整ができる上に、調整後の中心周波数の経年変化が少なく、長期的に安定な動作ができる弾性表面波装置を実現できる。
また、本発明によれば、弾性表面波素子とＩＣチップをパッケージ内に収容した形態で弾性表面波装置を構成する場合に、その周波数調整が容易であって、その調整の際にＩＣチップに不具合を発生させることがない。
さらに、本発明によれば、中心周波数の経年変化が少なく、長期的に安定な動作ができるフィルタや振動子を用いた各種の電子機器を実現できる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１（ａ）は、本発明の周波数調整方法が適用される弾性表面波装置ａの概略構成を示す斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線の断面図である。
この弾性表面波装置ａは、図１に示すように、水晶基板１と、この水晶基板１の主平面上に形成されたＩＤＴ電極２および反射器電極３ａ、３ｂと、を備えている。
図１において、ｔは水晶基板１の厚み、ＰはＩＤＴ電極２のピッチ、λはＩＤＴ波長、ｈはＩＤＴ電極２の厚みである。ここで、水晶基板１は、擬似縦波型漏洩弾性表面波が励振されるように切り出されている。
水晶基板１は、所定の厚みｔを有し、擬似縦波型漏洩弾性表面波を伝搬させるものである。
ＩＤＴ電極２は、アルミニウムなどからなり水晶基板１上に形成されている。このＩＤＴ電極２は、例えば駆動電圧の供給により擬似縦波型漏洩弾性表面波を励振し、所定の周波数の振動を出力する機能を有している。
反射器電極３ａ、３ｂは、アルミニウムなどからなり、ＩＤＴ電極２を挟むように水晶基板１上に形成されている。この反射器電極３ａ、３ｂは、ＩＤＴ電極２により励振された擬似縦波型漏洩弾性表面波を反射し、閉じ込める機能を有している。
このような構成からなる弾性表面波装置ａでは、後述のように周波数調整を必要とする場合には、少なくとも水晶基板１の電極形成面と対向する面１ｂがエッチングされ、目標の中心周波数となるように水晶基板１の厚みｔが調整されている。
図２は、本発明の周波数調整方法が適用される弾性表面波装置ｂの要部の断面図である。
この弾性表面波装置ｂは、ＩＤＴ電極１２などが形成された水晶基板１１を、ＩＤＴ電極１２が下を向くようにして、金バンプ１３を介してセラミックパッケージ１４内に接続させ、電気的な接続と機械的な接続とを同時に行うようにしたものである。これは、いわゆるＦＤＢ（フェイス・ダウン・ボンディング）製造方式により実現できる。
なお、水晶基板１１上に形成されるＩＤＴ電極１２などの構成は、図１の水晶基板１上に形成されるＩＤＴ電極２などと同様であるので、その詳細な説明は省略する。
このような構成からなる弾性表面波装置ｂでは、後述のように水晶基板１１の電極形成面と対向する面１１ｂがエッチングされ、目標の中心周波数となるように水晶基板１１の厚みｔが調整されている。そして、周波数の調整後には、セラミックパッケージ１４は密封される。
このような構成にすると、小型化が容易で、接着剤等が不要となるので、パッケージ内部が安定になるという利点がある。また、この利点を生かしながら、例えば、フッ素ガスを利用したプラズマエッチングを行うことにより、水晶基板１１のＩＤＴ電極１２の形成面と対向する面１１ｂをエッチングさせて、目標の中心周波数になるように、水晶基板１１の厚みｔを調整できる。
図３は、本発明の周波数調整方法が適用される弾性表面波装置ｃの要部の断面図である。
この弾性表面波装置ｃは、ＩＤＴ電極２２などが形成された水晶基板２１を、ＩＤＴ電極２２が上を向くようにして、接着剤２４を介してセラミックパッケージ２６内に接着させている。また、水晶基板２１上の電極は、ボンデングワイヤ２５を介してセラミックパッケージ２６の電極と接続されている。
水晶基板２１の裏面側の外周部に沿って補強部２８が設けられ、この補強部２８により水晶基板２１の裏面側に凹部２３が形成されている。この凹部２３は、少なくとも水晶基板２１上のＩＤＴ電極２２の形成範囲に対応するように、形成されている。この凹部２３における水晶基板２１の厚みｔを、後述のようにエッチングにより調整し、目標の中心周波数に調整するようにしている。
この周波数調整のために、セラミックパッケージ２６の底部には、水晶基板２１の凹部２３に対応するように開口部２７が設けられている。そして、水晶基板２１をセラミックパッケージ２６に接着後、この開口部２７を介して水晶基板２１の裏面をエッチングすることにより、凹部２３の水晶基板２１の厚みｔを調整することができる。周波数調整後には、開口部２７が塞がれるとともに、セラミックパケージ２６は密封される。
なお、水晶基板２１上に形成されるＩＤＴ電極２２などの構成は、図１の水晶基板１上に形成されるＩＤＴ電極２などと同様であるので、その詳細な説明は省略する。
このような構成から弾性表面波装置ｃによれば、水晶基板２１のＩＤＴ電極２２の形成面にワイヤーボンディングを行うことが可能となるとともに、目標の周波数に調整することができる。
図４は、本発明の周波数調整方法が適用される弾性表面波装置ｄの要部の断面図である。
この弾性表面波装置ｄは、ＩＣチップ５１を、金バンプ５２を介してセラミックパッケージ５３内の底部に接続させ、電気的な接続と機械的な接続とを同時に行うようになっている。ＩＣチップ５１上には、水晶基板５８が、ＩＤＴ電極５９が下を向くようにして、金バンプ５４により接続されている。これは、いわゆるＦＤＢ（フェイス・ダウン・ボンディング）製造方式により実現できる。従って、ＩＣチップ５１は、図４に示すように水晶基板５８により被覆された状態になっている。
ここで、水晶基板５８とＩＤＴ電極５９等により弾性表面波素子を構成する。そして、ＩＣチップ５１は、その弾性表面波素子と関連して動作するようになっている。例えば、弾性表面波装置ｄが発振の場合には、その弾性表面波素子が振動子に対応し、ＩＣチップ５１がその弾性表面波素子を動作させる増幅回路に対応することになる。これらの関係は、以下で説明する各弾性表面波装置の場合についても同様である。
なお、水晶基板５８上に形成されるＩＤＴ電極５９などの構成は、図１の水晶基板１上に形成されるＩＤＴ電極２などと同様であるので、その詳細な説明は省略する。
このような構成からなる弾性表面波装置ｄでは、後述のように水晶基板５８の電極形成面と対向する面５８ｂがエッチングされ、目標の中心周波数となるように水晶基板５８の厚みｔが調整されている。そして、周波数の調整後には、セラミックパッケージ５３は密封される。
このような構成にすると、小型化が容易で、接着剤等が不要となるので、パッケージ内部が安定になるという利点がある。また、この利点を生かしながら、例えば、フッ素ガスを利用したプラズマエッチングを行うことにより、水晶基板５８のＩＤＴ電極５９の形成面と対向する面５８ｂをエッチングさせて、目標の中心周波数になるように、水晶基板５８の厚みｔを調整できる。
また、この弾性表面波装置ｄでは、水晶基板５８によりＩＣチップ５１を被覆するようにしたので、上記のプラズマエッチング時に、水晶基板５８によってＩＣチップ５１が保護された状態となり、プラズマによるＩＣチップ５１の不具合の発生を防止できる。
図５は、本発明の周波数調整方法が適用される弾性表面波装置ｅの要部の断面図である。
この弾性表面波装置ｅは、セラミックパッケージ６１内の底部に凹部６２が設けられ、この凹部６２内にＩＣチップ６３を収容させるとともに、そのＩＣチップ６３を、金バンプ６４を介して凹部６２内の底部に接続させ、電気的な接続と機械的な接続とを同時に行うようになっている。
凹部６２の開口部の周囲にはマウント部６５が形成され、そのマウント部６５で囲まれた部分に、水晶基板６８がＩＤＴ電極６９が下を向くようにして嵌め込まれるようになっている。そして、この状態で、水晶基板６８は、凹部６２の開口部の周縁に封止材６６により接合されると同時に、ＩＣチップ６３とは金バンプ６７を介して接続されている。従って、ＩＣチップ６３は凹部６２内に収容されるとともに、その凹部６２内は気密封止された状態になる。
なお、水晶基板６８上に形成されるＩＤＴ電極６９などの構成は、図１の水晶基板１上に形成されるＩＤＴ電極２などと同様であるので、その詳細な説明は省略する。
このような構成からなる弾性表面波装置ｅでは、後述のように水晶基板６８の電極形成面と対向する面６８ｂがエッチングされ、目標の中心周波数となるように水晶基板６８の厚みｔが調整されている。そして、周波数の調整後には、セラミックパッケージ６１は密封される。
このような構成にすると、小型化が容易であり、例えば、フッ素ガスを利用したプラズマエッチングを行うことにより、水晶基板６８のＩＤＴ電極６９の形成面と対向する面６８ｂをエッチングさせて、目標の中心周波数になるように、水晶基板６８の厚みｔを調整できる。
また、この弾性表面波装置ｅでは、ＩＣチップ６３を凹部６２内に気密封止するようにしたので、上記のプラズマエッチング時に、プラズマによるＩＣチップ６３の不具合の発生を防止できる。
図６は、本発明の周波数調整方法が適用される弾性表面波装置ｆの要部の断面図である。
この弾性表面波装置ｆは、セラミックパッケージ７１内の底部に凹部７２が設けられ、この凹部７２内にＩＣチップ７３を収容させるとともに、そのＩＣチップ７３を、金バンプ７４を介して凹部７２内の底部に接続させ、電気的な接続と機械的な接続とを同時に行うようになっている。
凹部７２の開口部の周囲の一部（この例では、その周囲の一端側）にはマウント部７５が設けられ、水晶基板７８は、ＩＤＴ電極７９が下を向くようにして、その少なくとも一辺がそのマウント部７５に支持されるようになっている。そして、この状態で、水晶基板７８の少なくとも一辺が、凹部７２の開口部の周縁に導電性接着剤７６により接着固定されている。さらに、水晶基板７８とＩＣチップ７３とは、セラミックパッケージ７１に設けたスルーホール７７を介して電気的に接続させるようにした。
従って、水晶基板７８は、図６に示すように凹部７２を塞ぐ状態になるので、凹部７２内のＩＣチップ７３は、水晶基板７８により被覆された状態になる。
なお、水晶基板７８上に形成されるＩＤＴ電極７９などの構成は、図１の水晶基板１上に形成されるＩＤＴ電極２などと同様であるので、その詳細な説明は省略する。
このような構成からなる弾性表面波装置ｆでは、後述のように水晶基板７８の電極形成面と対向する面７８ｂがエッチングされ、目標の中心周波数となるように水晶基板７８の厚みｔが調整されている。そして、周波数の調整後には、セラミックパッケージ７１は密封される。
このような構成によっても小型化が容易であり、例えば、フッ素ガスを利用したプラズマエッチングを行うことにより、水晶基板７８のＩＤＴ電極７９の形成面と対向する面７８ｂをエッチングさせて、目標の中心周波数になるように、水晶基板７８の厚みｔを調整できる。
また、この弾性表面波装置ｆでは、水晶基板７８によりＩＣチップ７３を被覆するようにしたので、上記のプラズマエッチング時に、水晶基板７８によってＩＣチップ７３が保護された状態となり、プラズマによるＩＣチップ７３の不具合の発生を防止できる。
なお、図６に示す弾性表面波装置ｆでは、ＩＣチップ７３を金バンプ７４を介して凹部７２内の底部に接続させるようにしたが、これに代えて、ＩＣチップ７３を凹部７２内の底部に接着剤により固定させ、ＩＣチップ７３と外部との電気的な接続はワイヤーボンディングにより行うようにしても良い。
次に、本発明の周波数調整方法の実施形態について説明する。
この周波数調整方法の実施形態の説明に先立って、本発明の周波数調整方法の原理について、図７および図８を参照して説明する。
図７は、水晶基板の電極形成面（表面）と対向する面（裏面）のエッチング量に対する周波数変動量の測定結果の一例を示す図である。
この測定結果は、水晶基板の厚みｔをＩＤＴ波長λで規格化した規格化基板厚みｔ／λが「８」と「２０」の場合である。また、オイラー角は（０°，１４３．５°，０°）とし、規格化電極厚みｈ／λは０．０３としている。ここで、規格化電極厚みｈ／λは、ＩＤＴ電極２の厚みｈをＩＤＴ波長λで規格化したものである。
図８は、水晶基板の表面および裏面の各エッチング量に対する周波数変動量の測定結果の一例を示す図である。この測定結果は、規格化基板厚みｔ／λが「２０」、オイラー角が（０°，１４３．５°，０°）、規格化電極厚みｈ／λが０．０３の場合である。
図７によれば、水晶基板の電極形成面と対向する面（裏面）をエッチングし、水晶基板の厚みを薄くすることにより中心周波数（共振周波数）が上がり、弾性表面波装置の周波数調整ができることがわかる。
また、図８によれば、水晶基板の表面側をエッチングする場合と比較して、その裏面側をエッチングする場合には、エッチング量に対する周波数変動量が小さく、精度の良い周波数の調整に適し、特に周波数が高く、ＩＤＴ波長の短い弾性表面波装置の周波数調整に適していることがわかる。
そこで、本発明の周波数調整方法は、上記の点に着目して、水晶基板の電極形成面と対向する面をエッチングすることにより、精度の良い周波数調整ができるようにしたものである。
次に、本発明の弾性表面波装置の周波数調整方法の第１実施形態を、図１に示す弾性表面波装置ａに適用した場合について図９を参照して説明する。
この場合には、例えば、水晶基板１上に形成されるＩＤＴ電極２の厚みｈを、目標の厚みよりもわずかに厚めであって、中心周波数が目標値よりわずかに低めとなるように設定しておく（ステップＳ１）。
次に、ＩＤＴ電極２に電圧を印加させて中心周波数の測定（入出力測定）を開始する（ステップＳ２）。このとき、測定される中心周波数は、目標値よりもわずかに低めとなる。そこで、水晶基板１の裏面１ｂのエッチングを測定周波数を確認しながら行う（ステップＳ３）。ここで、上記のエッチングは、ドライエッチングが好適である。
すると、そのエッチングにより測定される中心周波数が徐々に上がって目標値に近づいていく。そして、中心周波数が目標値になるまでそのエッチングを継続し（ステップＳ３、Ｓ４）、それが目標値になった時点でエッチングを停止する（ステップＳ５）。
以上のような周波数調整方法によれば、中心周波数を精度良く目標値に調整することができる。
また、水晶基板の電極形成面側に形成される電極パターンを一切侵すことなく周波数調整を行うことができるので、中心周波数の経年変化が少なく、長期的に安定に動作する弾性表面波装置を実現できる。
次に、本発明の弾性表面波装置の周波数調整方法の第２実施形態を、図１に示す弾性表面波装置ａに適用した場合について図１０を参照して説明する。
これは、弾性表面波装置ａの水晶基板１上に形成されるＩＤＴ電極２の厚みｈなどに製造上のバラツキがあり、周波数調整を必要とする場合に有用な方法である。
まず、ＩＤＴ電極２に電圧を印加させて中心周波数の測定を開始する（ステップＳ１１）。次に、その測定中心周波数が目標値以下または目標値以上であるかを判定する（ステップＳ１２）。
この判定の結果、測定中心周波数が目標値以下の場合にはステップＳ１３に進み、測定中心周波数が目標値以上の場合にはステップＳ１９に進む。なお、測定中心周波数が目標値に一致する場合には、周波数の調整が不要であるので、その調整を終了する。
ステップＳ１３では、ＩＤＴ電極２の表面のエッチング、例えばウエットエッチングを測定周波数を確認しながら行う。すると、そのエッチングにより測定される中心周波数が短時間に上がっていく。そして、その測定中心周波数が、中心周波数の目標値よりもわずかに低く設定されている「仮の目標値」になるまで、そのエッチングを継続し（ステップＳ１３、Ｓ１４）、それが「仮の目標値」になった時点でそのエッチングを停止する（ステップＳ１５）。以上のステップＳ１３、Ｓ１４の処理は、周波数の粗調整（予備調整）となる。
次に、水晶基板１の裏面１ｂのエッチングを測定周波数を確認しながら行う（ステップＳ１６）。すると、そのエッチングにより測定される中心周波数が徐々に上がって目標値に近づいていく。そして、中心周波数が目標値になるまでそのエッチングを継続し（ステップＳ１６、Ｓ１７）、それが目標値になった時点でエッチングを停止する（ステップＳ１８）。以上のステップＳ１６、Ｓ１７の処理は、周波数の微調整となる。
一方、ステップＳ１９では、水晶基板１の表面のエッチング（例えば、ウエットエッチング）を測定周波数を確認しながら行う。すると、そのエッチングにより測定される中心周波数が短時間に下がっていく。そして、その測定中心周波数が、中心周波数の目標値よりもわずかに低く設定されている「仮の目標値」になるまで、そのエッチングを継続し（ステップＳ１９、Ｓ２０）、それが「仮の目標値」になった時点でそのエッチングを停止する（ステップＳ２１）。以上のステップＳ１９、Ｓ２０の処理は、周波数の粗調整（予備調整）となる。
次に、水晶基板１の裏面１ｂのエッチングを測定周波数を確認しながら行う（ステップＳ２２）。すると、そのエッチングにより測定される中心周波数が徐々に上がって目標値に近づいていく。そして、中心周波数が目標値になるまでそのエッチングを継続し（ステップＳ２２、Ｓ２３）、それが目標値になった時点でエッチングを停止する（ステップＳ２４）。以上のステップＳ２２、Ｓ２３の処理は、周波数の微調整となる。
このような周波数調整方法の第２実施形態によれば、中心周波数の目標値にバラツキがある場合でも、水晶基板の表面またはＩＤＴ電極の表面のエッチングにより周波数の粗調整を短時間で行い、その後、水晶基板の裏面のエッチングにより周波数の微調整を行うことにより、全体として短時間で精度の良い周波数調整ができる。
また、周波数の粗調整をウエットエッチングによりＩＤＴ電極の表面あるいは水晶基板の表面について行い、微調整をプラズマエッチングにより水晶基板の裏面について行うことができるので、水晶基板の表面をプラズマなどでエッチングする場合に問題となる残留アルミニウムに起因した調整後の周波数変動を防止することができる。
なお、上記の例では、水晶基板の表面のエッチング（ステップＳ１９、Ｓ２０）またはＩＤＴ電極の表面のエッチング（ステップＳ１３、Ｓ１４）により周波数の粗調整を行い、その後、水晶基板の裏面のエッチングにより周波数の微調整を行うようにしたが、以下のような調整方法も可能である。
すなわち、ステップＳ１１の周波数測定の結果、その中心周波数が上記の「第１の目標値」以内の場合には、直ちに水晶基板の裏面のエッチング処理（ステップＳ１６またはステップＳ２２）に移行するようにする。
また、必要に応じて、まずＩＤＴ電極の表面のエッチングを行い、次に水晶基板の表面のエッチングを行い、最後に水晶基板の裏面のエッチングを行い、中心周波数が目標値になるように調整しても良い。
次に、本発明の弾性表面波装置の周波数調整方法の第３実施形態を、図２〜図６に示す弾性表面波装置ｂ〜ｆに適用した場合について説明する。
この周波数調整方法の第３実施形態では、図１１に示すエッチング装置（調整装置）を使用するので、このエッチング装置の概略構成について説明する。
このエッチング装置は、図１１に示すようにチャンバ４１を有し、このチャンバ４１内に上部電極４２ａおよび下部電極４２ｂが配置され、上部電極４２ａは接地されるとともに、下部電極４２ｂはコンデンサ４３を介してＲＦ電源（高周波電源）４４に接続されている。下部電極４２ｂ上には支持台４５が設けられ、その支持台４５上に、弾性表面波装置ｂなどが載置されるようになっている。
また、支持台４５には、弾性表面波装置ｂのＩＤＴ電極１２が発生する擬似縦波型漏洩弾性表面波の周波数を測定するための測定端子４７、４７が設けられている。この測定端子４７、４７は、電気ケーブル４８、４８を介して周波数測定計４９に接続されている。
周波数測定計４９は、その測定した中心周波数をＲＦ電源制御部４６に供給するようになっている。ＲＦ電源制御部４６は、その供給される測定中心周波数に応じてＲＦ電源４４の動作などを制御するようになっている。
次に、図１１に示すエッチング装置を用いて、弾性表面波装置ｂの周波数調整を行う場合について説明する。
この場合には、例えば、水晶基板１１上に形成されるＩＤＴ電極１２の厚みｈを、目標の厚みよりもわずかに厚めであって、中心周波数が目標値よりわずかに低めとなるように設定しておく。
次に、水晶基板１１の電極形成面と対向する面（裏面１１ｂ）が上を向くように、その弾性表面波装置ｂを支持台４５上に載せる。これにより、その弾性表面波装置ｂは、図１１の状態になる。
次に、周波数測定計４９により、弾性表面波装置ｂの中心周波数の測定を開始する。このとき、測定される中心周波数は、目標値よりもわずかに低めとなる。そこで、チャンバ４１内を排気しつつ、エッチングガスをチャンバ４１内に導入してプラズマを発生させる。
このとき、ＲＦ電源４４により、上部電極４２ａと下部電極４２ｂとの間に高周波電圧が印加されているので、プラズマ中で生成したイオンが電界で加速され、水晶基板１１の裏面１１ｂのエッチングが行われる。これにより、そのエッチングにより測定される中心周波数が徐々に上がって目標値に近づいていく。
そのエッチング中は、周波数測定計４９は、弾性表面波装置ｂの中心周波数の測定を行い、その測定値をＲＦ電源制御部４６に供給する。ＲＦ電源制御部４６は、その測定値が予め設定されている目標値と比較し、目標値になるとＲＦ電源４４の動作を停止させる。これにより上記のエッチングは終了する。
このような周波数調整方法によれば、ＩＤＴ電極の形成された水晶基板をパッケージにマウントした後の弾性表面波装置であっても、水晶基板の電極形成面と対向する面をエッチングすることにより、精度の高い周波数の調整が容易にできる。
次に、図１１に示すエッチング装置を用いて、図３に示す弾性表面波装置ｃの周波数調整を行う場合について説明する。
この場合には、例えば、水晶基板２１上に形成されるＩＤＴ電極２２の厚みｈを、目標の厚みよりもわずかに厚めであって、中心周波数が目標値よりわずかに低めとなるように設定しておく。
次に、水晶基板２１の電極形成面と対向する面が上を向くように、その弾性表面波装置ｃを支持台４５上に載せる。この場合には、水晶基板２１の凹部２３の部分をエッチングすることにより、その厚さｔを調整することになる（図３参照）。その調整方法は、上述の弾性表面波装置ｂの場合と基本的に同様であるので、その説明は省略する。
このような周波数調整方法によれば、ＩＤＴ電極が上を向くようにして弾性表面波素子をパッケージにマウントし、ワイヤーボンディングを行うような弾性表面装置であっても、水晶基板の電極形成面と対向する面をエッチングすることにより、精度の高い周波数の調整が容易にできる。
次に、図１１に示すエッチング装置を用いて、図４に示す弾性表面波装置ｄの周波数調整を行う場合について説明する。
この場合には、例えば、水晶基板５８上に形成されるＩＤＴ電極５９の厚みｈを、目標の厚みよりもわずかに厚めであって、中心周波数が目標値よりわずかに低めとなるように設定しておく。
次に、水晶基板５８の電極形成面と対向する面（裏面５８ｂ）が上を向くように、その弾性表面波装置ｄを支持台４５上に載せる。そして、水晶基板５８の裏面５８ｂのエッチングをすることにより、その厚さｔを調整する（図４参照）。その調整方法は、上述の弾性表面波装置ｂの場合と基本的に同様であるので、その説明は省略する。
このような周波数調整方法によれば、１つのパッケージ内に弾性表面波素子とＩＣチップを収容した場合でも、ＩＣチップに不具合を発生することなく、水晶基板の電極形成面と対向する面をエッチングすることが可能となり、弾性表面波素子の周波数を容易に調整することができる。
次に、図１１に示すエッチング装置を用いて、図５に示す弾性表面波装置ｅの周波数調整を行う場合について説明する。
この場合には、例えば、水晶基板６８上に形成されるＩＤＴ電極６９の厚みｈを、目標の厚みよりもわずかに厚めであって、中心周波数が目標値よりわずかに低めとなるように設定しておく。
次に、水晶基板６８の電極形成面と対向する面（裏面６８ｂ）が上を向くように、その弾性表面波装置ｄを支持台４５上に載せる。そして、水晶基板６８の裏面６８ｂのエッチングをすることにより、その厚さｔを調整する（図５参照）。その調整方法は、上述の弾性表面波装置ｂの場合と基本的に同様であるので、その説明は省略する。
このような周波数調整方法によれば、１つのパッケージ内に弾性表面波素子とＩＣチップを収容した場合でも、ＩＣチップに不具合を発生することなく、水晶基板の電極形成面と対向する面をエッチングすることが可能となり、弾性表面波素子の周波数を容易に調整することができる。
次に、図１１に示すエッチング装置を用いて、図６に示す弾性表面波装置ｆの周波数調整を行う場合について説明する。
この場合には、例えば、水晶基板７８上に形成されるＩＤＴ電極７９の厚みｈを、目標の厚みよりもわずかに厚めであって、中心周波数が目標値よりわずかに低めとなるように設定しておく。
次に、水晶基板７８の電極形成面と対向する面（裏面７８ｂ）が上を向くように、その弾性表面波装置ｄを支持台４５上に載せる。そして、水晶基板７８の裏面７８ｂのエッチングをすることにより、その厚さｔを調整する（図６参照）。その調整方法は、上述の弾性表面波装置ｂの場合と基本的に同様であるので、その説明は省略する。
このような周波数調整方法によれば、１つのパッケージ内に弾性表面波素子とＩＣチップを収容した場合でも、ＩＣチップに不具合を発生することなく、水晶基板の電極形成面と対向する面をエッチングすることが可能となり、弾性表面波素子の周波数を容易に調整することができる。
ここで、上記で説明した弾性表面波装置ｂ〜ｆの各周波数調整は、図９に示す手順と同様のものである。しかし、その各周波数調整を、図１０に示すような手順により行うようにしても良い。この場合には、予備周波数調整により周波数の粗調整を行い、その後に、周波数の微調整を行うことになる。
次に、本発明の電子機器の実施形態について説明する。
この実施形態に係る電子機器としては、例えば携帯電話やキーレスエントリーシステムなどが挙げられる。そして、携帯電話の場合には、上記のような周波数調整方法により調整された図１〜図３に示すような弾性表面波装置を、携帯電話の周波数選別フィルタとして用いるようにした。また、キーレスエントリーシステムの場合には、その弾性表面波装置を、キーレスエントリーシステムの発振器の共振子として用いるようにした。さらに、各種の電子機器の発振器などとして、図４〜図６に示すような弾性表面波装置を用いることができる。
つまり、この実施形態に係る電子機器は、上記の弾性表面波装置を、フィルタ、共振子、または発振器などとして含んだものである。
このような構成からなる電子機器によれば、中心周波数の経年変化が少なく、長期的に安定な動作ができるフィルタ、振動子、または発振器を用いた各種の電子機器を提供できる。
本発明の周波数調整方法が適用される弾性表面波装置の概略構成を示し、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線の断面図である。 本発明の周波数調整方法が適用される他の弾性表面波装置の要部の断面図である。 本発明の周波数調整方法が適用されるさらに他の弾性表面波装置の要部の断面図である。 本発明の周波数調整方法が適用されるさらに他の弾性表面波装置の要部の断面図である。 本発明の周波数調整方法が適用されるさらに他の弾性表面波装置の要部の断面図である。 本発明の周波数調整方法が適用されるさらに他の弾性表面波装置の要部の断面図である。 水晶基板の裏面のエッチング量に対する周波数変動量の測定結果の一例を示す図である。 水晶基板の表面および裏面の各エッチング量に対する周波数変動量の測定結果の一例を示す図である。 本発明の周波数調整方法の第１実施形態の手順を説明するフローチャートである。 本発明の周波数調整方法の第２実施形態の手順を説明するフローチャートである。 本発明の周波数調整方法の第３実施形態に適用されるエッチング装置の概略構成を示す図である。
符号の説明
１、１１、２１、５８、６８、７８・・・水晶基板、２、１２、２２、５９、６９、７９・・・ＩＤＴ電極、３ａ、３ｂ・・・反射器電極、１４、２６、５３、６１、７１・・・セラミックパッケージ、５１、６３、７３・・・ＩＣチップ。

Claims (8)

  1. 水晶基板と、この水晶基板上に形成され擬似縦波型漏洩弾性表面波を励振するＩＤＴ電極とを備えた弾性表面波装置の周波数調整方法であって、
    前記周波数調整を、前記水晶基板の厚みを前記ＩＤＴ電極の形成面と対向する面から調整することによって行うようにしたことを特徴とする弾性表面波装置の周波数調整方法。
  2. 前記周波数調整は、前記水晶基板の前記ＩＤＴ電極の形成面と対向する面をドライエッチングで削るようにしたことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波装置の周波数調整方法。
  3. 前記周波数調整に先立って、前記水晶基板のＩＤＴ電極の形成面および前記ＩＤＴ電極の表面のうちの少なくとも一方を削って予備周波数調整を行うようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の弾性表面波装置の周波数調整方法。
  4. 水晶基板と、この水晶基板上に形成され擬似縦波型漏洩弾性表面波を励振するＩＤＴ電極とを備え、前記ＩＤＴ電極が下向きになるように前記水晶基板をパッケージ内に収容させた弾性表面波装置を、エッチングガスを導入するチャンバ内に配置させ、
    前記弾性表面波装置の入出力特性の測定を行いながら、所望の周波数が得られるまで前記水晶基板の前記ＩＤＴ電極の形成面と対向する面のエッチングを行い、周波数調整をするようにしたことを特徴とする弾性表面波装置の周波数調整方法。
  5. 水晶基板と、この水晶基板上に形成され擬似縦波型漏洩弾性表面波を励振するＩＤＴ電極とを備え、前記ＩＤＴ電極が上向きになるように前記水晶基板を開口部が形成されたパッケージ内に収容させた弾性表面波装置を、エッチングガスを導入するチャンバ内に配置させ、
    前記弾性表面波装置の入出力特性の測定を行いながら、所望の周波数が得られるまで前記水晶基板の前記ＩＤＴ電極の形成面と対向する面のエッチングを行い、周波数調整をするようにしたことを特徴とする弾性表面波装置の周波数調整方法。
  6. 水晶基板、およびこの水晶基板上に形成され擬似縦波型漏洩弾性表面波を励振するＩＤＴ電極を有する弾性表面波素子と、この弾性表面波素子と関連して動作するＩＣチップと、パッケージとを備え、前記ＩＣチップを前記パッケージ内の底部側に収容させたのち、前記ＩＤＴ電極が下向きになるとともに前記ＩＣチップを覆うように前記弾性表面波素子を前記パッケージ内に収容させた弾性表面波装置を、エッチングガスを導入するチャンバ内に配置させ、
    前記弾性表面波素子の入出力特性の測定を行いながら、所望の周波数が得られるまで前記水晶基板の前記ＩＤＴ電極の形成面と対向する面のエッチングを行い、周波数調整をするようにしたことを特徴とする弾性表面波装置の周波数調整方法。
  7. 前記周波数調整に先立って、前記水晶基板のＩＤＴ電極の形成面および前記ＩＤＴ電極の表面のうちの少なくとも一方を削って予備周波数調整を行うようにしたことを特徴とする請求項４、請求項５または請求項６に記載の弾性表面波装置の周波数調整方法。
  8. 弾性表面波装置をフィルタや共振子などとして含む電子機器であって、
    前記弾性表面波装置は、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の周波数調整方法で周波数調整された弾性表面波装置からなることを特徴とする電子機器。
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