JP2020182035A - Ｓａｗフィルタの製造方法及びｓａｗフィルタ - Google Patents
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Abstract
【課題】弾性波の反射を制御することが可能なＳＡＷフィルタの製造方法及びＳＡＷフィルタを提供すること。【解決手段】ＳＡＷフィルタの製造方法は、表面に分割予定ラインが設定され、分割予定ラインによって区画された領域にくし型電極を含むデバイスを有する圧電体基板からＳＡＷフィルタを製造する方法であって、圧電体基板の裏面側から圧電体基板に対して吸収性を有する波長のレーザービームを照射し、圧電体基板の裏面側に凹凸を有する構造物を形成する構造物形成ステップＳＴ１１と、構造物形成ステップＳＴ１１の後、分割予定ラインに沿って圧電体基板を分割する分割ステップＳＴ１２とを有する。実施形態に係るＳＡＷフィルタの製造方法は、構造物形成ステップＳＴ１１で形成される凹凸を有する構造物が、凸部の頂点から凹部の底面までの距離が１μｍ以上に設定される。【選択図】図２
Description
本発明は、ＳＡＷフィルタの製造方法及びＳＡＷフィルタに関する。
携帯電話等の無線通信機器では、所望の周波数帯域の電気信号のみを通過させるバンドパスフィルタが用いられている。このバンドパスフィルタとして、圧電体基板上を伝播する表面弾性波を利用したＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルタが用いられている。このＳＡＷフィルタは、入力側の電極近傍で発生した弾性波の一部が、結晶基板の内部を伝播して裏面側で反射され、反射された弾性波が出力側の電極に到達し、意図しない周波数帯域の信号成分であるスプリアスとなってしまうことで、その周波数特性が劣化してしまうことがある。この現象に対して、弾性波が散乱されやすくなるように結晶基板の裏面に微細な凹凸構造を形成して、反射された弾性波が電極へ到達するのを防ぐ技術が提案されている（特許文献１参照）。
ところが、特許文献１のように、裏面研削により凹凸構造を形成する場合には、反射された弾性波を制御することは出来ないため、弾性波の出力側の電極への到達を完全に防ぐことは出来ないという問題があった。また、特許文献１のように、個片化されたＳＡＷフィルタの外周縁のマージンより内側を粗面に形成する場合には、エッチングやブラスト加工でこれを実現するためにはマスクを形成する必要があり、手間とコストがかかるという異なる問題も存在していた。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、弾性波の反射を制御することが可能なＳＡＷフィルタの製造方法及びＳＡＷフィルタを提供することである。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のＳＡＷフィルタの製造方法は、表面に分割予定ラインが設定され、該分割予定ラインによって区画された領域にくし型電極を含むデバイスを有する圧電体基板からＳＡＷフィルタを製造するＳＡＷフィルタの製造方法であって、該圧電体基板の裏面側から該圧電体基板に対して吸収性を有する波長のレーザービームを照射し、該圧電体基板の裏面側に凹凸を有する構造物を形成する構造物形成ステップと、該構造物形成ステップの後、該分割予定ラインに沿って該圧電体基板を分割する分割ステップと、を有し、該構造物形成ステップで形成される凹凸を有する構造物は、凸部の頂点から凹部の底面までの距離が１μｍ以上に設定されることを特徴とする。
該構造物形成ステップにおいて、分割後のデバイスの裏面側の外周縁部を含む所定の領域には凹凸を有する構造物が形成されないように、該圧電体基板の分割予定ラインに対応する領域を含む所定の領域を除いて該レーザービームを照射してもよい。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のＳＡＷフィルタは、圧電体基板の表面にくし型電極を備えるＳＡＷフィルタであって、該圧電体基板の裏面側には凹凸を有する構造物が形成されており、該凹凸を有する構造物の凸部の頂点から凹部の底面までの距離は１μｍ以上であることを特徴とする。
該凹凸を有する構造物は、該圧電体基板の裏面側の外周縁部を含む所定の領域を除いて形成されていてもよい。
本願発明は、弾性波の反射を制御することが可能なＳＡＷフィルタを形成できる。
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
〔実施形態〕
本発明の実施形態に係るＳＡＷフィルタの製造方法を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態に係るＳＡＷフィルタの製造方法の製造対象の圧電体基板１の斜視図である。圧電体基板１は、本実施形態では、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）からなる円板状のタンタル酸リチウム（Lithium Tantalate、ＬＴ）基板又はニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）からなる円板状のニオブ酸リチウム（Lithium Niobate、ＬＮ）基板である。圧電体基板１は、本実施形態では、厚さが約１３０μｍである。圧電体基板１は、図１に示すように、表面２に交差（実施形態では、直交）する複数の分割予定ライン３が設定され、これらの分割予定ライン３で区画された表面２の各領域にそれぞれ、後述するくし型電極（Interdigital Transducer、ＩＤＴ）１１（図７参照）を含むデバイス４が形成されている。
本発明の実施形態に係るＳＡＷフィルタの製造方法を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態に係るＳＡＷフィルタの製造方法の製造対象の圧電体基板１の斜視図である。圧電体基板１は、本実施形態では、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）からなる円板状のタンタル酸リチウム（Lithium Tantalate、ＬＴ）基板又はニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）からなる円板状のニオブ酸リチウム（Lithium Niobate、ＬＮ）基板である。圧電体基板１は、本実施形態では、厚さが約１３０μｍである。圧電体基板１は、図１に示すように、表面２に交差（実施形態では、直交）する複数の分割予定ライン３が設定され、これらの分割予定ライン３で区画された表面２の各領域にそれぞれ、後述するくし型電極（Interdigital Transducer、ＩＤＴ）１１（図７参照）を含むデバイス４が形成されている。
次に、実施形態に係るＳＡＷフィルタの製造方法を説明する。図２は、実施形態に係るＳＡＷフィルタの製造方法を示すフローチャートである。ＳＡＷフィルタの製造方法は、圧電体基板１から後述するＳＡＷフィルタ１０（図７及び図８参照）を製造する方法であって、図２に示すように、構造物形成ステップＳＴ１１と、分割ステップＳＴ１２と、を備える。
図３は、図２の構造物形成ステップＳＴ１１の一状態を示す断面図である。図４は、図２の構造物形成ステップＳＴ１１の図３後の一状態を示す断面図である。図５は、図４の（Ｖ）を拡大した拡大図である。構造物形成ステップＳＴ１１は、図３に示すように、圧電体基板１の裏面５側から圧電体基板１に対して吸収性を有する波長のレーザービーム３３を照射し、図４及び図５に示すように、圧電体基板１の裏面５側に凹凸を有する構造物１２を形成するステップである。
構造物形成ステップＳＴ１１では、具体的には、まず、図３に示すように、圧電体基板１の表面２に圧電体基板１より径の大きい粘着テープであるダイシングテープ７を貼着し、ダイシングテープ７の外周に環状のフレーム８を貼着した後、チャックテーブル２０がダイシングテープ７を介して圧電体基板１の表面２側を保持する。
構造物形成ステップＳＴ１１では、次に、レーザー加工ユニット３０の撮像装置３２がチャックテーブル２０上の圧電体基板１の裏面５側を撮像して、チャックテーブル２０上の圧電体基板１とレーザー加工ユニット３０のレーザービーム照射ユニット３１によるレーザービーム３３の照射位置との位置合わせを行なうアライメントを遂行する。
構造物形成ステップＳＴ１１では、次に、図３に示すように、レーザービーム照射ユニット３１がレーザービーム３３を照射して圧電体基板１の裏面５側をレーザー加工することで、図４及び図５に示すように、圧電体基板１の裏面５側に構造物１２を形成する。
また、構造物形成ステップＳＴ１１では、ＳＡＷフィルタ１０で扱う周波数帯域である２ＧＨｚ以上５ＧＨｚ以下の範囲内の弾性波を散乱させる構造物１２を形成する。圧電体基板１は、カット角に応じて様々な伝播モードを有しているが、その伝播速度は概ね４０００ｍ／ｓであるため、２〜５ＧＨｚの周波数帯域のＳＡＷフィルタ１０において、弾性波の波長は概ね０．８μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内となる。このため、構造物形成ステップＳＴ１１で形成される凹凸を有する構造物１２は、弾性波の波長分以上に伝播長をずらすことが可能な形状に設定される。すなわち、構造物形成ステップＳＴ１１で形成される構造物１２は、凸部の頂点から凹部の底面までの圧電体基板１の厚み方向（Ｚ軸方向、凹凸方向）の距離が少なくとも１μｍ以上に設定され、２μｍ以上に設定されたり３μｍ以上に設定されたりすることが好ましい。
構造物形成ステップＳＴ１１では、従来の裏面研削、エッチング及びブラスト加工ではなく、レーザービーム３３により構造物１２を形成するので、構造物１２の凹凸をμｍ単位で制御することができる。このため、構造物形成ステップＳＴ１１では、製造するＳＡＷフィルタ１０が裏面５側に形成された構造物１２で反射することができる弾性波の波長域をμｍ単位で制御することができる。
構造物形成ステップＳＴ１１では、設定した周期でレーザービーム３３のＯＮ及びＯＦＦを繰り返しながらレーザー加工する所謂ＨａｓｅｎＣｕｔ（登録商標）や、ガルバノスキャナー、レゾナントスキャナー、音響光学偏向素子又はポリゴンミラー等を備えるスキャニング手段によるレーザービーム３３の走査等により、構造物１２を形成する。構造物形成ステップＳＴ１１では、具体的には、レーザービーム３３をＯＮ及びＯＦＦを繰り返しながら走査して、例えば、構造物１２における凹部を形成する領域においてはレーザービーム３３をＯＮで長い時間照射して、構造物１２における凸部を形成する領域においてはレーザービーム３３をＯＮで短い時間照射して、構造物１２を形成しない領域においては、レーザービーム３３をＯＦＦにして通過させる。
構造物形成ステップＳＴ１１では、図４に示す所定の領域５−２には凹凸を有する構造物１２が形成されないように、所定の領域５−２を除いてレーザービーム３３を照射することが好ましい。ここで、所定の領域５−２は、圧電体基板１の分割予定ライン３に対応する領域と、個片化された分割後のＳＡＷフィルタ１０の裏面５側の外周縁部１３−２（図８参照）と、を含む領域である。すなわち、構造物形成ステップＳＴ１１では、所定の領域５−２を避けて、ＳＡＷフィルタ１０の裏面５側の中央領域１３−１（図８参照）に対応する圧電体基板１の裏面５における図４に示す所定の領域５−１にレーザービーム３３を照射して構造物１２を形成することが好ましい。これにより、構造物形成ステップＳＴ１１では、弾性波が到達する可能性のある領域である中央領域１３−１に、構造物１２を形成することができる。
また、本実施形態では、図４に示すように、レーザービーム３３を照射して構造物１２を形成する所定の領域５−１と、レーザービーム３３の照射を避ける所定の領域５−２とが、圧電体基板１の面方向に周期的に配列されている。このため、構造物形成ステップＳＴ１１では、ＨａｓｅｎＣｕｔ（登録商標）またはレーザービーム３３の走査等を駆使して、精度よくかつ効率よく構造物１２を形成することができる。
図６は、図２の分割ステップＳＴ１２の一例を示す斜視図である。分割ステップＳＴ１２は、図６に示すように、構造物形成ステップＳＴ１１の後、分割予定ライン３に沿って圧電体基板１を分割するステップである。
分割ステップＳＴ１２では、具体的には、図６に示すように、レーザー加工ユニット４０の撮像装置４２により、チャックテーブル２０上の圧電体基板１とレーザー加工ユニット４０のレーザービーム照射ユニット４１によるレーザービーム４３の照射位置との位置合わせを行なうアライメントを遂行した後、レーザービーム照射ユニット４１により、分割予定ライン３に沿ってレーザービーム４３を照射してレーザー加工することで、圧電体基板１を分割する。なお、レーザー加工ユニット４０は、レーザー加工ユニット３０と同様のものを使用してもよい。
分割ステップＳＴ１２は、レーザービーム４３を圧電体基板１の内部に集光することで内部に改質層を形成し、その後にテープエキスパンド等により圧電体基板１を分割する所謂ステルスダイシングでもよく、圧電体基板１の微少なエリアに極短時間にレーザービーム４３のエネルギーを集中させることにより、圧電体基板１の固体を昇華・蒸発させることで圧電体基板１を分割する所謂アブレーション加工でもよい。
実施形態に係るＳＡＷフィルタの製造方法は、上記したように、構造物形成ステップＳＴ１１を先に実行してから、分割ステップＳＴ１２を後で実行するものである。このため、圧電体基板１に配置された複数のＳＡＷフィルタ１０について、一度の構造物形成ステップＳＴ１１のプロセスで、裏面５側に構造物１２を形成することができるので、コスト及び手間を抑えながら構造物１２の構造ばらつきの少ないＳＡＷフィルタ１０を製造できる。
図７は、実施形態に係るＳＡＷフィルタの製造方法により製造したＳＡＷフィルタ１０の表面２側を示す斜視図である。図８は、実施形態に係るＳＡＷフィルタの製造方法により製造したＳＡＷフィルタ１０の裏面５側を示す斜視図である。図７及び図８に示す実施形態に係るＳＡＷフィルタ１０は、圧電体基板１に対して上述の構造物形成ステップＳＴ１１及び分割ステップＳＴ１２を経ることで、製造される。
ＳＡＷフィルタ１０は、図７及び図８に示すように、圧電体基板１と、圧電体基板１の表面２に長手方向に対向して設けられた一対のくし型電極１１（デバイス４）と、圧電体基板１の裏面５側に形成された凹凸を有する構造物１２と、を有する。
ＳＡＷフィルタ１０は、入力された電気信号を入力側の一方のくし型電極１１により高周波信号に変換し、この高周波信号を圧電体基板１の圧電効果により波長域が概ね０．８μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内の波長の表面波１５に変換し、表面波１５を圧電体基板１上に伝播させることで所定の波長をフィルタリングした後、出力側の他方のくし型電極１１により所定の周波数をフィルタリングした高周波信号として取り出し、電気信号に変換して出力する。ＳＡＷフィルタ１０は、くし型電極１１の間隔及び長さを変更することで、高周波信号においてフィルタリングする所定の周波数を設定することができる。
構造物１２は、構造物形成ステップＳＴ１１で形成されたものであり、図８に示すように、圧電体基板１の裏面５側のうち一対のくし型電極１１に対応する領域よりも外周側の外周縁部１３−２を除いて、一対のくし型電極１１及び一対のくし型電極１１の間の領域に対応する領域である中央領域１３−１に形成されている。
構造物１２は、本実施形態では、図８に示すように、一対のくし型電極１１の対向する方向であるＸ軸方向に沿って、凸部と凹部とが交互に配列されている。構造物１２は、本発明ではこれに限定されず、凸部と凹部との配列方向が、一対のくし型電極１１の対向する方向と直交するＹ軸方向に沿っていてもよいし、ＸＹ平面内の任意の方向に沿っていてもよい。また、構造物１２は、Ｘ軸方向とＹ軸方向との両方に沿って凸部と凹部とが交互に配列されていてもよいし、ＸＹ平面内の任意の２方向にそれぞれ沿って凸部と凹部とが交互に配列されていてもよい。
構造物１２は、本実施形態では、凸部の頂点から凹部の底面までの凸部と凹部との配列方向の距離が、１０μｍ以上１００μｍ以下の範囲内であることが好ましく、例えば、５０μｍ程度に設定される。構造物１２は、このような配列間隔の小さい凸部と凹部との配列構造を有するので、従来の裏面研削、エッチング及びブラスト加工で形成することは困難であり、本実施形態に係る構造物形成ステップＳＴ１１でＨａｓｅｎＣｕｔ（登録商標）またはレーザービーム３３の走査等を好適に駆使することで精度よくかつ効率よく形成することができる。
構造物１２は、本実施形態では、さらに、凸部と凹部との配列構造が、配列方向に周期性を有する周期構造となっている。このため、構造物１２は、弾性波の反射及び散乱の機能が、構造物１２が形成された中央領域１３−１内の場所に依らず一定に制御することができる。なお、構造物１２は、本発明ではこれらに限定されず、周期構造を有さずに不規則に粗い構造を有していても良い。
実施形態に係るＳＡＷフィルタの製造方法は、表面２に分割予定ライン３が設定され、分割予定ライン３によって区画された領域にくし型電極１１を含むデバイス４を有する圧電体基板１からＳＡＷフィルタ１０を製造する方法である。実施形態に係るＳＡＷフィルタの製造方法は、圧電体基板１の裏面５側から圧電体基板１に対して吸収性を有する波長のレーザービーム３３を照射し、圧電体基板１の裏面５側に凹凸を有する構造物１２を形成する構造物形成ステップＳＴ１１と、構造物形成ステップＳＴ１１の後、分割予定ライン３に沿って圧電体基板１を分割する分割ステップＳＴ１２とを有する。実施形態に係るＳＡＷフィルタの製造方法は、構造物形成ステップＳＴ１１で形成される凹凸を有する構造物１２が、凸部の頂点から凹部の底面までの距離が１μｍ以上に設定される。
このために、実施形態に係るＳＡＷフィルタの製造方法は、構造物形成ステップＳＴ１１により、ＳＡＷフィルタ１０の裏面５側にレーザービーム３３で精度の高い構造物１２を形成することができるので、弾性波の反射を制御することが可能なＳＡＷフィルタ１０を製造することができるという作用効果を奏する。これにより、実施形態に係るＳＡＷフィルタの製造方法は、スプリアスを効率的に抑制することが可能な凹凸構造を有する構造物１２を裏面５に形成したＳＡＷフィルタ１０を製造することができるという作用効果を奏する。
また、実施形態に係るＳＡＷフィルタの製造方法は、構造物形成ステップＳＴ１１において、分割後のデバイス４であるＳＡＷフィルタ１０の裏面５側の外周縁部１３−２を含む所定の領域５−２には凹凸を有する構造物１２が形成されないように、圧電体基板１の分割予定ライン３に対応する領域を含む所定の領域５−２を除いてレーザービーム３３を照射する。このため、実施形態に係るＳＡＷフィルタの製造方法は、構造物形成ステップＳＴ１１により、マスクレスでデバイス４のエッジからマージンを設けて加工することができるため、コストを抑えながら抗折強度が高く高品質なＳＡＷフィルタ１０を製造できるという作用効果を奏する。
また、実施形態に係るＳＡＷフィルタ１０は、圧電体基板１の表面２にくし型電極１１を備え、圧電体基板１の裏面５側には凹凸を有する構造物１２が形成されており、凹凸を有する構造物１２の凸部の頂点から凹部の底面までの距離は１μｍ以上である。このために、実施形態に係るＳＡＷフィルタ１０は、構造物１２の凹凸構造により、弾性波の反射を制御することができるという作用効果を奏する。これにより、実施形態に係るＳＡＷフィルタ１０は、構造物１２の凹凸構造により、スプリアスを効率的に抑制することができるという作用効果を奏する。
また、実施形態に係るＳＡＷフィルタ１０は、凹凸を有する構造物１２は、圧電体基板１の裏面５側の外周縁部１３−２を含む所定の領域を除いて、中央領域１３−１に形成されている。このために、実施形態に係るＳＡＷフィルタ１０は、弾性波が到達する可能性のある領域である中央領域１３−１に形成された構造物１２の凹凸構造により、効率よく弾性波の反射を制御してスプリアスを抑制できるという作用効果を奏する。
〔変形例１〕
本発明の実施形態の変形例１に係るＳＡＷフィルタの製造方法を図面に基づいて説明する。図９は、実施形態の変形例１に係る分割ステップＳＴ１２の一例を示す斜視図である。図９は、実施形態と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
本発明の実施形態の変形例１に係るＳＡＷフィルタの製造方法を図面に基づいて説明する。図９は、実施形態の変形例１に係る分割ステップＳＴ１２の一例を示す斜視図である。図９は、実施形態と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
変形例１に係るＳＡＷフィルタの製造方法は、分割ステップＳＴ１２が異なること以外、実施形態と同じである。
変形例１に係る分割ステップＳＴ１２は、図９に示すように、切削装置５０に装着された切削ブレード５１を軸心回りに回転させて、不図示の駆動源によりチャックテーブル２０または切削装置５０の切削ブレード５１を加工送り、割り出し送り、及び切り込み送りすることで、チャックテーブル２０上の圧電体基板１を分割予定ライン３に沿って切削ブレード５１で切削加工する所謂ブレードダイシングにより、圧電体基板１を分割する。
この変形例１に係るＳＡＷフィルタの製造方法は、実施形態に係るＳＡＷフィルタの製造方法と同様の圧電体基板１の裏面５側に構造物１２が形成されたＳＡＷフィルタ１０を製造できるものであるため、実施形態と同様の作用効果を奏するものとなる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
１ 圧電体基板
２ 表面
３ 分割予定ライン
４ デバイス
５ 裏面
５−１，５−２ 領域
１０ ＳＡＷフィルタ
１１ くし型電極
１２ 構造物
１３−１ 中央領域
１３−２ 外周縁部
３０ レーザー加工ユニット
３１ レーザービーム照射ユニット
３３ レーザービーム
２ 表面
３ 分割予定ライン
４ デバイス
５ 裏面
５−１，５−２ 領域
１０ ＳＡＷフィルタ
１１ くし型電極
１２ 構造物
１３−１ 中央領域
１３−２ 外周縁部
３０ レーザー加工ユニット
３１ レーザービーム照射ユニット
３３ レーザービーム
Claims (4)
- 表面に分割予定ラインが設定され、該分割予定ラインによって区画された領域にくし型電極を含むデバイスを有する圧電体基板からＳＡＷフィルタを製造するＳＡＷフィルタの製造方法であって、
該圧電体基板の裏面側から該圧電体基板に対して吸収性を有する波長のレーザービームを照射し、該圧電体基板の裏面側に凹凸を有する構造物を形成する構造物形成ステップと、
該構造物形成ステップの後、該分割予定ラインに沿って該圧電体基板を分割する分割ステップと、を有し、
該構造物形成ステップで形成される凹凸を有する構造物は、
凸部の頂点から凹部の底面までの距離が１μｍ以上に設定されることを特徴とする、ＳＡＷフィルタの製造方法。 - 該構造物形成ステップにおいて、
分割後のデバイスの裏面側の外周縁部を含む所定の領域には凹凸を有する構造物が形成されないように、
該圧電体基板の分割予定ラインに対応する領域を含む所定の領域を除いて該レーザービームを照射することを特徴とする、請求項１に記載のＳＡＷフィルタの製造方法。 - 圧電体基板の表面にくし型電極を備えるＳＡＷフィルタであって、
該圧電体基板の裏面側には凹凸を有する構造物が形成されており、
該凹凸を有する構造物の凸部の頂点から凹部の底面までの距離は１μｍ以上であることを特徴とするＳＡＷフィルタ。 - 該凹凸を有する構造物は、
該圧電体基板の裏面側の外周縁部を含む所定の領域を除いて形成されていることを特徴とする、請求項３に記載のＳＡＷフィルタ。
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