JP4454410B2 - 弾性表面波装置およびその製造方法ならびに通信装置 - Google Patents
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本発明の弾性表面波装置の実施の形態の例1における弾性表面波素子の一方主面を示す上面図は、図6と同様である。また、この例1における弾性表面波素子の他方主面の上面図を図1に示す。
図2に本発明の弾性表面波装置の実施の形態の例2における弾性表面波素子の一方主面を示す上面図を示す。この例では、圧電基板2の一方主面側の構成は例1と同じであるが、他方主面の導体層16のパターンが異なっている。この例2では、導体層16のパターンは図2に示したように、圧電基板2の一方主面の送信側フィルタ領域12(Txフィルタ)の入力パッド部5に対向する領域とその周囲および受信側フィルタ領域13(Rxフィルタ)の出力パッド部8に対向する領域とその周囲を除いて、小さな四角形状の導体非形成部を縦横に並べて格子状のパターンとされている。また、送信側フィルタ領域12の入力パッド部5に対向する領域および受信側フィルタ領域13の出力パッド部8に対向する領域では、四角形状の導体非形成部の面積を大きくして、その占める面積の割合を他の領域よりも大きくしている。このようにすることによって、送信側フィルタ領域12(Txフィルタ)の入力パッド部5と受信側フィルタ領域13(Rxフィルタ)の出力パッド部8との、導体層16との間で発生する寄生容量を介しての容量的な結合が、導体非形成部の占有率を大きくしているために、より確実に防止することができるので、アイソレーション特性をさらに大幅に改善することができる。
図3に本発明の弾性表面波装置の実施の形態の例3における弾性表面波素子の一方主面を示す上面図を示す。この例では、圧電基板2の一方主面側の構成は例2と同じであるが、他方主面の導体層16のパターンが異なっている。例2では、導体層16のパターンは図2に示したように、圧電基板2の一方主面の送信側フィルタ領域12(Txフィルタ)の入力パッド部5に対向する領域とその周囲および受信側フィルタ領域13(Rxフィルタ)の出力パッド部8に対向する領域とその周囲において導体非形成部の占める面積の割合が大きいパターンを用いたが、この例3では、圧電基板2の一方主面の送信側フィルタ領域12(Txフィルタ)の入力パッド部5から共振器の励振電極3まで直流的に接続されている部分に対向する領域および受信側フィルタ領域13(Rxフィルタ)の出力パッド部8から共振器の励振電極3まで直流的に接続されている部分に対向する領域において、四角形状の導体非形成部を大きくするとともに密に配置することによって、導体非形成部の占める割合が他の領域よりも大きい導体層16が形成されている。このようにすることにより、送信側フィルタ領域12の入力パッド部5と受信側フィルタ領域13の出力パッド部8との寄生容量を介しての容量的な結合をより確実に抑えることができるので、アイソレーション特性を大幅に改善することができる。
本例では、圧電基板2の一方主面側の構成は図6に示す例と同様とし、送信側フィルタ領域12と受信側フィルタ領域13との容量的な結合をさらに確実に抑えるために、導体層16に四角形状の導体非形成部を多数点在させるとともに、圧電基板2の他方主面の送信側フィルタ領域12および受信側フィルタ領域13の少なくとも一方と対向する領域において、導体層16に多数点在させた導体非形成部の占める面積の割合を他の領域よりも大きくした。その導体層16のパターンを図4に図1〜図3と同様の上面図で示す。
本例では、圧電基板2の一方主面側の構成は図7に示す例と同様とし、全ての励振電極3が環状導体10と直流的に導通するように、共振器を形成する励振電極3と環状導体10とを抵抗体15を介して接続した。また、環状電極10は実装用基体の接地電極に接続して接地電位としている。このように、励振電極3が抵抗体15を介して環状導体10に電気的に接続されており、この環状導体10が接地電位とされているものとすることにより、圧電基板2の一方主面から実装用基体の接地電極に電荷を逃がすことができるため、弾性表面波素子1の焦電破壊を効果的に防止することができる。
この例では、さらに簡単に焦電破壊を防止する構成として、圧電基板2に、酸素含有量が化学量論比組成より少ない、タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶または四ホウ酸リチウム単結晶を用いた。これらの材料は前述の抵抗体15と同様に、直流的には導体に見えても送信側フィルタおよび受信側フィルタが使用される周波数帯においては十分に高抵抗で、ほとんど絶縁体に見えるという性質を有している。従って、これらの材料を圧電基板2に使用することによって、送信側フィルタおよび受信側フィルタの帯域通過特性に影響を与えずに励振電極3に電荷が蓄積することを防止できるので、圧電基板2の他方主面の全面に導体層16が無くとも、弾性表面波素子1の焦電破壊を良好に防止することができる。しかも、焦電破壊を防止するために弾性表面波装置の製造工程において工程数を増加させることがない点でも好都合となる。
本例では、圧電基板2の一方主面の各電極(励振電極3,接続電極4,入力パッド部5,出力パッド部6,入力パッド部7および出力パッド部8)と他方主面の導体層16との間の実効誘電率を小さくすることにより、寄生容量の低減を図った。具体的には、圧電基板2に、一方主面側がタンタル酸リチウム単結晶やニオブ酸リチウム単結晶や四ホウ酸リチウム単結晶等の圧電材料から成り、他方主面側が一方主面側の圧電材料よりも低誘電率の誘電体材料から成るものを用いることにより、必要な圧電特性を確保しつつ実現することができる。
図10(a)〜(j)に本発明の弾性表面波装置の第1の製造方法の実施の形態の一例を工程毎の断面図で示す。
実施の形態の例8では、(5)の工程で多数個の弾性表面波素子を形成した圧電基板を弾性表面波素子領域毎に分離して多数個の弾性表面波素子を得る工程を経た後、(6)の工程で実装用基体に実装したが、本例では図11(a)〜(j)に図10(a)〜(j)と同様の工程毎の断面図で示すように、図11(f)に示す工程で、弾性表面波素子領域毎に分離する前に実装用基体上に多数個の弾性表面波素子領域が形成された圧電基板の一方主面を対面させて実装し(この工程を(7)とする。)、その後、図11(h)に示すように、実装用基体と一体となった圧電基板をいわゆるハーフダイシングにより弾性表面波素子領域毎に分割し、次いで図11(i)に示すように、実装用基体上に実装された弾性表面波素子を封止樹脂を用いて樹脂モールドし、次に、実装用基体をモールド樹脂とともに弾性表面波素子領域毎に分離し(この工程を(8)とする。)てもよい。この例9の場合は、(1)〜(3)の工程の後(7)の実装する工程の前に、または図11(g)に示すように(7)の工程の後に、圧電基板の他方主面に形成した導体層の所定の領域、例えば送信側フィルタ領域の入力パッド部および受信側フィルタ領域の出力パッド部の少なくとも一方と対向する領域において導体層を部分的に除去して、導体層に多数の導体非形成部を設ける。この除去方法は前述と同様である。
まず、38.7°YカットX伝搬タンタル酸リチウム単結晶基板から成る圧電基板2(基板厚みは250μm)の一方主面にスパッタリング法により基板側からTi/Al−1質量%Cu/Ti/Al−1質量%Cuからなる4層の導体層を成膜した。膜厚はそれぞれ6nm/209nm/6nm/209nmである。次に、この導体層をフォトリソグラフィとRIEによりパターニングしてそれぞれ励振電極3と入力パッド部5,7と出力パッド部6,8とを具備する送信側フィルタ領域12および受信側フィルタ領域13を有する多数の弾性表面波素子領域を形成した。このときのエッチングガスにはBCl3およびCl2の混合ガスを用いた。励振電極3を形成する櫛歯状電極の線幅および隣り合う櫛歯状電極間の距離はどちらも約1μmである。
最初に、38.7°YカットX伝搬タンタル酸リチウム単結晶基板から成る圧電基板2(基板厚みは250μm)の一方主面にスパッタリング法により基板側からTi/Al−1質量%Cu/Ti/Al−1質量%Cuからなる4層の導体層を成膜した。膜厚はそれぞれ6nm/209nm/6nm/209nmである。
第1の実施例および第2の実施例では他方主面の導体層16を、所定の領域に多数の導体非形成部を点在させるために部分的に除去する工程でウェットエッチングを用いたが、本例ではサンドペーパーによる機械的研磨を用いた。弾性表面波素子1の作製工程は第1および第2の実施例における工程と同様であるが、他方主面の導体層16の多数の導体非形成部を点在させるための部分的な除去は、弾性表面波素子1を実装用基体であるLTCC基板に実装した後に行なった。ここで、サンドペーパーは、#1500,#400および#220の粗さのものを用いた。そして、これを用いて導体層16を部分的に除去した後のその部分の圧電基板2の他方主面の表面粗さは、各サンドペーパーの粗さに対応した粗さとなった。
2:圧電基板
3:励振電極
4:接続電極
5:送信側フィルタの入力パッド部
6:送信側フィルタの出力パッド部
7:受信側フィルタの入力パッド部
8:受信側フィルタの出力パッド部
9:接地電極
10:環状導体
11:接地電極パッド
12:送信側フィルタ領域
13:受信側フィルタ領域
14:弾性表面波の漏れ
15:抵抗体
16:他方主面の導体層
Claims (10)
- 一方主面に送信側フィルタ領域および受信側フィルタ領域が形成された圧電基板と、前記送信側フィルタ領域及び前記受信側フィルタ領域のそれぞれに配設された励振電極、入力パッド部及び出力パッド部と、前記圧電基板の他方主面に形成された導体層と、を備えた弾性表面波素子と、
前記圧電基板の一方主面が対面するように前記弾性表面波素子が実装される実装用基体と、を備えた弾性表面波装置であって、
前記導体層が、多数の導体非形成部を点在させて形成され、
前記導体非形成部は、前記導体層の前記送信側フィルタ領域の前記入力パッド部および前記受信側フィルタ領域の前記出力パッド部の少なくとも一方と対向する領域において、その占める面積の割合が他の領域よりも大きいことを特徴とする弾性表面波装置。 - 一方主面に送信側フィルタ領域および受信側フィルタ領域が形成された圧電基板と、前記送信側フィルタ領域及び前記受信側フィルタ領域のそれぞれに配設された励振電極、入力パッド部及び出力パッド部と、前記圧電基板の他方主面に形成された導体層と、を備えた弾性表面波素子と、
前記圧電基板の一方主面が対面するように前記弾性表面波素子が実装される実装用基体と、を備えた弾性表面波装置であって、
前記導体層が、多数の導体非形成部を点在させて形成され、
前記導体非形成部は、前記導体層の前記送信側フィルタ領域の前記入力パッド部から前記励振電極まで直流的に接続されている部分および前記受信側フィルタ領域の前記出力パッド部から前記励振電極まで直流的に接続されている部分の少なくとも一方と対向する領域において、その占める面積の割合が他の領域よりも大きいことを特徴とする弾性表面波装置。 - 一方主面に送信側フィルタ領域および受信側フィルタ領域が形成された圧電基板と、前記送信側フィルタ領域及び前記受信側フィルタ領域のそれぞれに配設された励振電極、入力パッド部及び出力パッド部と、前記圧電基板の他方主面に形成された導体層と、を備えた弾性表面波素子と、
前記圧電基板の一方主面が対面するように前記弾性表面波素子が実装される実装用基体と、を備えた弾性表面波装置であって、
前記導体層が、多数の導体非形成部を点在させて形成され、
前記導体非形成部は、前記導体層の前記送信側フィルタ領域および前記受信側フィルタ領域の少なくとも一方と対向する領域において、その占める面積の割合が他の領域よりも大きいことを特徴とする弾性表面波装置。 - 一方主面に送信側フィルタ領域および受信側フィルタ領域が形成された圧電基板と、前記送信側フィルタ領域及び前記受信側フィルタ領域のそれぞれに配設された励振電極、入力パッド部及び出力パッド部と、前記圧電基板の他方主面に形成された導体層と、を備えた弾性表面波素子と、
前記圧電基板の一方主面が対面するように前記弾性表面波素子が実装される実装用基体と、を備えた弾性表面波装置であって、
前記導体層が、多数の導体非形成部を点在させて形成され、
前記圧電基板の前記他方主面の前記導体非形成部の表面粗さが、前記導体層が形成されている領域の表面粗さよりも大きいことを特徴とする弾性表面波装置。 - 前記圧電基板の前記一方主面に前記送信側フィルタ領域および前記受信側フィルタ領域を取り囲んで環状導体が形成されており、該環状導体が前記実装用基体上に対応して形成された基体側環状導体に接合されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の弾性表面波装置。
- 前記励振電極が抵抗体を介して前記環状導体に電気的に接続されており、該環状導体が接地電位とされていることを特徴とする請求項5記載の弾性表面波装置。
- 一方主面に送信側フィルタ領域および受信側フィルタ領域が形成された圧電基板と、前記送信側フィルタ領域及び前記受信側フィルタ領域のそれぞれに配設された励振電極、入力パッド部及び出力パッド部と、前記圧電基板の他方主面に形成された導体層と、を備えた弾性表面波素子と、
前記圧電基板の一方主面が対面するように前記弾性表面波素子が実装される実装用基体と、を備えた弾性表面波装置であって、
前記導体層が、多数の導体非形成部を点在させて形成され、
前記圧電基板は、前記一方主面側が圧電材料から成り、前記他方主面側が前記圧電材料よりも低誘電率の誘電体材料から成ることを特徴とする弾性表面波装置。 - 請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の弾性表面波装置を分波器として用いたことを特徴とする通信装置。
- 圧電基板の一方主面に導体層を形成する工程と、
前記一方主面の前記導体層をパターニングしてそれぞれ励振電極と入力パッド部と出力パッド部とを具備する送信側フィルタ領域および受信側フィルタ領域を有する多数の弾性表面波素子領域を形成する工程と、
前記圧電基板の他方主面に導体層を形成する工程と、
次に、前記圧電基板を前記弾性表面波素子領域毎に分離して多数個の弾性表面波素子を得る工程と、
次に、前記弾性表面波素子を実装用基体上に前記一方主面を対面させて実装する工程とを具備するとともに、
前記圧電基板の一方主面に導体層を形成する工程および前記多数の弾性表面波素子領域を形成する工程および前記圧電基板の他方主面に導体層を形成する工程と前記多数個の弾性表面波素子を得る工程との間に、または前記多数個の弾性表面波素子を得る工程の前に、または前記実装する工程の後に、前記他方主面に形成した前記導体層を多数の導体非形成部が点在するように部分的に除去する工程を具備し、
前記導体層を部分的に除去する際に、除去する部分の前記他方主面の表面粗さを除去しない部分の前記他方主面の表面粗さよりも大きくすることを特徴とする弾性表面波装置の製造方法。 - 圧電基板の一方主面に導体層を形成する工程と、
前記一方主面の前記導体層をパターニングしてそれぞれ励振電極と入力パッド部と出力パッド部とを具備する送信側フィルタ領域および受信側フィルタ領域を有する多数の弾性表面波素子領域を形成する工程と、
前記圧電基板の他方主面に導体層を形成する工程と、
次に、前記圧電基板の前記弾性表面波素子領域を実装用基体上に前記一方主面を対面させて実装する工程と、
次に、前記圧電基板および前記実装用基体を前記弾性表面波素子領域毎に分離する工程とを具備するとともに、
前記圧電基板の一方主面に導体層を形成する工程および前記多数の弾性表面波素子領域を形成する工程および前記圧電基板の他方主面に導体層を形成する工程と前記多数個の弾性表面波素子を得る工程との間に、または前記実装する工程の後に、前記他方主面に形成した前記導体層を多数の導体非形成部が点在するように部分的に除去する工程を具備し、
前記導体層を部分的に除去する際に、除去する部分の前記他方主面の表面粗さを除去しない部分の前記他方主面の表面粗さよりも大きくすることを特徴とする弾性表面波装置の製造方法。
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