JP7418291B2 - 弾性表面波デバイス - Google Patents

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Description

本発明は、弾性表面波デバイスに関する。
近年、例えば移動体通信などの無線通信分野では、通信速度の高速化及び通信データの大容量化の要求を満たすために、高周波数帯の活用が進められている。つまり、当該分野において利用される周波数は上昇傾向にあり、現在は数百MHz~3GHz程度の周波数が利用されている。この周波数の上昇傾向が今後さらに続いていくと考えられる。
SAW(Surface Acoustic Wave:弾性表面波)デバイスは、例えば上記の無線通信を行うシステムに用いられる電子部品として知られており、圧電基板上に形成されたIDT(Interdigital Transducer)電極を備える。このSAWデバイスについては、例えば2つの共振モードを利用するDMS(Double Mode Saw)フィルタのように、複数のIDT電極を備えるものが知られており、圧電基板には各IDT電極を互いに接続する配線が形成される。発明の実施の形態で詳しく述べるのでここでは簡単に述べるが、その配線としては各IDT電極から伸び出す下側の導電パターンと、当該導電パターンに積層される上側の導電パターンとにより形成され、導電パターン間で絶縁が必要な箇所には絶縁層が介挿されるように構成される場合が有る。つまり、絶縁層を利用した立体的な配線が形成される場合が有り、特許文献1にはそのような配線を備えるSAWデバイスの例が示されている。
特開2007-259430
上記したSAWデバイスを構成するIDT電極及び反射器を含む共振子としては、使用する周波数が高くなるほど(つまり使用する波長が短くなるほど)、そのサイズが小さくなる。しかし、既述の立体的な配線が形成されたSAWデバイスについては、十分に小型なものとして製造することが困難であった。この事情について以下に述べる。数百MHzの周波数に対応するSAWデバイスについては、既述の立体的な配線をなす下側の導電パターンと上側の導電パターンとを接続する領域の面積(以下、接続面積と記載する)を例えば1つのIDT電極のサイズ程度に確保して設計することで、デバイスの製造工程における不具合の発生が防止されていた。一方で、例えば2GHzを越える周波数に対応するSAWデバイスについては、上記したように共振子は小型なものとなるが、既述の接続面積についてはデバイスの性能を担保するために十分な大きさとするため、例えば当該接続面積が、1つのIDT電極のサイズよりも大きく確保される場合が有る。
以上のように、共振子が小型化されたとしても圧電基板における共振子の外側領域にはパターンの接続面積を十分に確保する必要がある。それ故に、SAWデバイスを小型化するためには、当該外側領域において配線を密に形成し、当該外側領域を縮小化することが考えられる。しかし、上記の下側の導電パターン、絶縁層、上側の導電パターンについて順に形成するにあたり、後に発明の実施の形態にて比較例として詳しく述べるように、絶縁層の形成に必要なスペースが比較的大きく確保されていた。それ故に下側の導電パターンの間隔についても比較的大きくする必要が有ったため、既述したようにSAWデバイスの十分な小型化が困難であった。
なお、多様な要求に対応するためSAWデバイスの一つであるSAWフィルタとしては、多重モード(上記のdouble modeを含む)を利用するにあたり、IDT電極を3つ備える3トラック型の他、それ以上の数のトラック、例えば5、7または9つのトラック(IDT電極におけるSAWの伝搬領域)を備えるフィルタとして設計される場合が有る。トラック数、即ちIDT電極の数が多くなるほど、IDT電極に接続される下側の導電パターンの数も増える。既述したように下側の導電パターン同士の間隔は比較的大きいものとなることにより、トラック数が多くなるほど圧電基板における横方向の大きさが、配線を形成するスペースで圧迫されることになるおそれが有る。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型の弾性表面波デバイスを提供することである。
本発明の弾性表面波デバイスは、圧電基板と、
前記圧電基板の横方向に並んで設けられる複数のIDT電極と、
前記IDT電極のバスバーから各々伸び出して形成される複数の導電パターンと、
前記複数の導電パターンをなすと共に順に並ぶ、第1の導電パターン、第2の導電パターン、第3の導電パターンのうち、前記第1の導電パターン上から前記第2の導電パターン上に亘って形成される絶縁層と、
前記第1の導電パターンにおける前記絶縁層に被覆されていない非被覆領域から前記絶縁層上を介して前記第3の導電パターン上に亘って形成され、当該第1の導電パターンと当該第3の導電パターンとを接続する接続用導電パターンと、
を備え
前記絶縁層は、前記第2の導電パターンを跨いで当該第1の導電パターン上から当該第3の導電パターン上に亘って形成され、
前記接続用導電パターンは、前記第1の導電パターンにおける非被覆領域から前記第3の導電パターンにおいて前記絶縁層に被覆されていない非被覆領域に亘って形成され、
前記絶縁層は、前記複数のIDT電極の配列方向に沿って伸びて形成され、
前記第1の導電パターン上及び前記第3の導電パターン上において、前記接続用導電パターンは前記絶縁層の伸長方向と交差する方向に当該絶縁層を跨いで形成される。

本発明の弾性表面波デバイスによれば、第1の導電パターンと第3の導電パターンとの接続を確保しつつ、第1の導電パターンと第2の導電パターンとの間隔を縮小化することができる。従って、デバイスの小型化を図ることができる。
本発明の一実施形態に係るSAWフィルタの平面図である。 前記SAWフィルタを構成する導電パターン及び絶縁層からなる配線を示す縦断正面図である。 前記配線を示す概略斜視図である。 比較例のSAWフィルタに設けられる配線の縦断正面図である。 比較例における前記配線の概略斜視図である。 実施例の変形例を示す縦断正面図である。
本発明の弾性表面波デバイスの一実施形態に係るSAWフィルタ1について、平面図である図1を参照しながら説明する。このSAWフィルタ1は多重モードを利用する縦結合型のフィルタであり、5トラック、即ち5つのIDT電極を備えている。10は圧電基板であり、例えばタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムあるいは水晶などの圧電材料により構成されている。
圧電基板10にて、SAWの伝搬方向に沿って上記の5つのIDT電極が形成されており、当該5つのIDT電極について圧電基板10の一方側から他方側に向けて順に11、12、13、14、15として示す。また、圧電基板10には2つの反射器16が形成されており、IDT電極11~15を挟むように設けられている。圧電基板10の表面において、IDT電極11~15及び反射器16の配列方向(横方向)を左右方向とし、この左右方向に直交する方向(縦方向)を前後方向と記載する場合が有る。左右方向についてはIDT電極11側、IDT電極15側を夫々左側、右側とする。なお、SAWフィルタ1の構成の説明の便宜上、このように前後左右の方向を定義するが、SAWフィルタ1はどのような向きで使用してもよい。
IDT電極11~15の各々を構成するバスバーについて、当該バスバーを含むIDT電極を表す符号の後にAまたはBを付して示す。Aは前方側のバスバーに、Bは後方側のバスバーに夫々付す。つまり、IDT電極11を例に挙げて述べると、当該IDT電極11を構成する前方側のバスバーを11A、後方側のバスバーを11Bとする。そのように各バスバーに符号を付すため、バスバー11A~15Aが左右に並んで設けられ、バスバー11B~15Bが左右に並んで設けられている。またIDT電極11~15を構成し、バスバー11A~15A、11B~15Bから後方、前方に夫々伸び出す電極指を17として示している。
圧電基板10において、バスバー11A~15Aから各々圧電基板10の前方へ向けて引き出されるように導電パターン21A~25Aが形成されている。導電パターン21A、23A、25Aについては、導電パターン22A、24Aよりも前方側へと引き出されている。そして、導電パターン22A、24Aよりも前方側の位置にて、導電パターン21A、25Aは夫々左側、右側に向けて広がり、導電パターン23Aと接続されている。つまり導電パターン21A、23A、25Aは、互いに接続されている。
また圧電基板10において、バスバー11B~15Bから各々圧電基板10の後方へ向けて引き出されるように、例えば金属膜である導電パターン21B~25Bが形成されている。導電パターン22B、24Bについては導電パターン23Bよりも後方側へと引き出され、当該後方側の位置で圧電基板10の左右の中央部へ向かい、互いに接続されている。導電パターン21B、25Bについては夫々左方、右方へ向かった後に前方側へ向かい、その端部がバスバー11A~15Aよりも前方側に位置するように形成されている。
導電パターン21A、23A及び25Aは、信号入力ポート31に接続され、導電パターン22B、24Bは信号出力ポート32に接続される。また、導電パターン21B、25Bは接地される。
圧電基板10のバスバー11A~15Aよりも前方側の位置において、絶縁層41Aが形成されている。この絶縁層41Aは平面視左右に長尺な帯状である。従って、絶縁層41Aは、IDT電極11~15の配列方向に沿って伸びている。そして絶縁層41Aは、導電パターン21B上から導電パターン25B上に亘って形成されている。そのように形成されることで、当該絶縁層41Aは導電パターン21A~25A上に積層されると共に、当該導電パターン21A~25Aを左右に跨いで設けられている。
上記の絶縁層41A上に積層されて、左右に長尺な接続用導電パターンとして配線層42Aが形成されている。金属膜である当該配線層42Aについては、導電パターン21B、22A、24A、25B上に位置する部位が、前方側及び後方側へと各々伸び出して接続部43Aとして形成されている。当該接続部43Aは、これらの導電パターン21B、22A、24A、25Bにおける絶縁層41Aに被覆されていない領域(非被覆領域)に重なることで、電気的に接続されている。従って配線層42Aは、導電パターン21B、22A、24A、25B上において絶縁層41Aを前後に跨いで形成されており、当該導電パターン21B、22A、24A、25Bが互いに接続されて接地される。そして、絶縁層41Aの介在によって当該配線層42Aは、導電パターン21A、23A、25Aには接続されず、配線層42Aと当該導電パターン21A、23A、25Aとの間で電位差が確保される。
また、圧電基板10のバスバー11A~15Aよりも後方側の位置において、絶縁層41Bが形成されている。絶縁層41Bは平面視左右に長尺な帯状である。従って、絶縁層41Bは、IDT電極11~15の配列方向に沿って伸びている。そして絶縁層41Bは、導電パターン21B上から導電パターン25B上に亘って形成されている。そのように形成されることで、当該絶縁層41Bは導電パターン21B~25B上に積層されると共に、導電パターン22B~24Bを左右に跨いで設けられている。
上記の絶縁層41B上に積層されて、左右に長尺な接続用導電パターンとして配線層42Bが形成されている。金属膜である当該配線層42Bについては、導電パターン21B、23B、25B上に位置する部位が前方側及び後方側へと各々伸び出して接続部43Bとして形成されている。当該接続部43Bはこれらの導電パターン21B、23B、25Bにおいて絶縁層41Bに被覆されていない領域(非被覆領域)に重なることで、電気的に接続されている。従って、配線層42Bは導電パターン21B、23B、25B上においては絶縁層41Bを前後に跨いで形成されており、当該導電パターン21B、23B、25Bが互いに接続されて接地される。そして絶縁層41Bの介在によって当該配線層42Bは、導電パターン22B、24Bには接続されず、配線層42Bと当該導電パターン22B、24Bとの間で電位差が確保される。
このように、絶縁層41Aは導電パターン21A~25A、21B、25Bのうち、配線層42Aとの絶縁が必要ではない導電パターン21B、22A、24A、25B上においても形成されている。そして、これらの導電パターン21B、22A、24A、25Bで配線層42Aが前後方向、即ち絶縁層41Aの伸長方向と交差する方向に広がることで、導電パターン21B、22A、24A、25B間の接続がなされるように、立体的な配線が形成されている。
同様に、絶縁層41Bは導電パターン21B~25Bのうち、配線層42Bとの絶縁が必要ではない導電パターン21B、23B、25B上にも形成されている。そして、これらの導電パターン21B、23B、25B上で配線層42Bが前後方向、即ち絶縁層41Bの伸長方向と交差する方向に広がることで、導電パターン21B、23B、25B間の接続がなされるように、立体的な配線が形成されている。
ところで絶縁層41A及び配線層42Aによる立体的な配線と、絶縁層41B及び配線層42Bによる立体的な配線とについては、いずれの導電パターンが配線を形成しているかということを除いて同様の構成であるため、以降は代表して、絶縁層41B及び配線層42Bによる立体的な配線について、図2の縦断正面図及び図3の概略斜視図も参照して説明する。なお、図1、図3では各部材間の識別を容易にするために一部の部材にドットを付しているが、図3では図1にてドットを付していない配線層42Bにもドットを付して示している。また、図3では導電パターン同士の間隔を、図2に比べて若干大きく空けて示している。
以上に述べた発明の実施例であるSAWフィルタ1において、配線層42Bとの絶縁が必要では無い導電パターン21B、23B、25B上にも絶縁層41Bが形成されている理由を示すために、比較例のSAWフィルタについて説明する。この比較例のSAWフィルタにおいてもSAWフィルタ1と同様に、絶縁層41B及び配線層42Bにより、導電パターン21B、23B、25Bが互いに接続されつつ、配線層42Bに対して導電パターン22B、24Bが絶縁されるものとする。ただし、比較例のSAWフィルタについては、絶縁層41Bが形成される領域がSAWフィルタ1とは異なる。
図4、図5は、比較例のSAWフィルタにおける絶縁層41B及び配線層42Bからなる配線についての縦断正面図、概略斜視図を夫々示す。図4、図5に示すように、比較例の絶縁層41Bは、導電パターン21B~25Bのうち、22B、24Bのみを被覆するように形成されている。そして、配線層42Bについては、実施例と同様、導電パターン21B、23B、25B上で前後に広がり、接続部43Bを形成する。ただし、導電パターン21B、23B、25B上に絶縁層41Bが形成されていないので、比較例の配線層42Bについては、導電パターン21B、23B、25Bの各々に重なる領域全体によって、当該導電パターン21B、23B、25Bに対する電気的接続がなされる。
デバイスの製造工程において、導電パターン21B~25B、絶縁層41B、配線層42Bの順に圧電基板10上に形成され、絶縁層41Bについては、フォトリソグラフィにより形成される。つまり、導電パターン21B~25Bが形成済みの圧電基板10上への成膜、当該膜の露光、現像による当該膜の不要部分の除去が順に行われることで、絶縁層41Bが形成される。この現像直後には、絶縁層41Bの側壁は圧電基板10に対して垂直ないしは概ね垂直であるが、現像後に硬度を上昇させるために、当該絶縁層41Bは加熱される。その際に絶縁層41Bについては収縮すると共にその側壁の傾きが変化し、上方側(圧電基板10から離れる側)に比べて、下方側(圧電基板10の表面に近い側)が太る形状、即ちテーパー状となる。
このように絶縁層41Bがテーパー形状となることで、比較例のSAWフィルタを製造するにあたり、それを考慮した設計とすることが求められる。より具体的に述べると、仮に導電パターン21B~25Bが近接した場合、絶縁層41Bの下側が上記のように太ることで、配線層42Bの形成時に絶縁層41Bが導電パターン21B、23B、25B上に位置することになってしまう。そして、配線層42Bが絶縁層41Bに重なってしまうことによって、導電パターン21B、23B、25Bと配線層42Bとが接する領域の面積(即ち、発明が解決しようとする課題の項目で述べた接続面積)が、十分に確保されなくなってしまうおそれがある。従って、導電パターン21B~25Bは、絶縁層41Bがテーパー形状となることを考慮し、発明が解決しようとする課題の項目で述べたように互いに比較的大きく離れるように設計されることになる。それ故に、圧電基板10の左右の長さが比較的大きくなり、比較例のSAWフィルタは大型化してしまうおそれがある。
それに対して、実施例であるSAWフィルタ1については既述したように導電パターン21Bから25Bに亘って絶縁層41Bを形成している。そして、そのように絶縁層41Bを形成した上で、配線層42Bについては絶縁層41Bを前後に跨ぐ、即ち導電パターン21B、23B、25Bの前後の幅を利用するように形成し、配線層42Bと導電パターン21B、23B、25Bの各々との間における接続面積が十分に確保されるようにしている。導電パターン21B~25B間では切れ目が無いように絶縁層41Bが形成されているため、当該導電パターン21B~25B間において絶縁層41Bがテーパー形状となることを考慮した導電パターン21B~25B同士の間隔の設定を行う必要が無い。つまり、当該導電パターン21B~25Bについての間隔を狭くすることができる。
圧電基板10の後方側の配線について述べてきたが、上記したように前方側の配線も後方側の配線と同様の構成である。従って、導電パターン21A~25A、21B、25B同士の間隔の増大が抑制されつつ、配線層42Bと、導電パターン21B、25B、22A、24Aの各々との間で十分な接続面積が確保されている。従って、SAWフィルタ1によれば、接続面積が確保されることでデバイスの性能が担保されつつ、圧電基板10の左右方向の長さの縮小化ひいてはデバイスの小型化を図ることができる。
なお、このように圧電基板10上における絶縁層41A、41Bが形成された領域において、互いに隣接する導電パターン同士の間隔L1(図2参照)は、例えば5μm~10μmである。
ところで絶縁層41A、41Bについては、左右に並ぶ導電パターン21A~25A、21B~25Bの全てを被覆するように形成することには限られない。図6は絶縁層41Bについて、導電パターン21B上から導電パターン22B上に亘って形成し、且つ導電パターン25B上から導電パターン24B上に亘って形成した例を示している。従ってこの例において絶縁層41Bは、導電パターン23B上で途切れるように形成されている。
この図6で示す例のように絶縁層41Bを構成する場合も、導電パターン21Bと導電パターン22Bとの間、導電パターン25Bと導電パターン24Bとの間については、絶縁層41Bのテーパーを考慮する必要が無いので、導電パターン同士の間隔を小さくすることができる。従って、比較例に比べればSAWフィルタの小型化を図ることができる。ただし、図1~図3に示したように導電パターン21Bから導電パターン25Bに亘って絶縁層41Bを形成することで、導電パターン22B、23B間及び23B、24B間の間隔も狭くすることができるため、より好ましい。なお、導電パターン21B、25Bが第1の導電パターン、導電パターン22B、24Bが第2の導電パターン、導電パターン23Bが第3の導電パターンに相当する。
上記の実施例においてトラック数、IDT電極の形状、導電パターンの形状などは適宜変更可能である。また導電パターン21B~25Bについて、圧電基板10上を比較的長く、屈曲されるように引き回されて前後方向に並ぶ構成とされた場合は、絶縁層41Bについては前後方向に沿って形成してもよい。つまり絶縁層41Bとしては左右、即ちIDT電極の配列方向に沿って形成することには限られない。また、本構成は、SAW共振子に適用してもよく、本構成が適用される弾性表面波デバイスとしてはSAWフィルタに限られない。また配線層42A、42Bは前後の各々に接続部43A、43Bを備えているが、十分な接続面積を確保できるのであれば、前後のうちの一方のみに接続部43A、43Bを備えていても良い。
今回開示された実施形態については、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更または組み合わせが行われてもよい。
1 SAWフィルタ
10 圧電基板
11~15 IDT
11A~15A、11B~15B バスバー
21A~25A、21B~25B 導電パターン
41A、41B 絶縁層
42A、42B 配線層

Claims (2)

  1. 圧電基板と、
    前記圧電基板の横方向に並んで設けられる複数のIDT電極と、
    前記IDT電極のバスバーから各々伸び出して形成される複数の導電パターンと、
    前記複数の導電パターンをなすと共に順に並ぶ、第1の導電パターン、第2の導電パターン、第3の導電パターンのうち、前記第1の導電パターン上から前記第2の導電パターン上に亘って形成される絶縁層と、
    前記第1の導電パターンにおける前記絶縁層に被覆されていない非被覆領域から前記絶縁層上を介して前記第3の導電パターン上に亘って形成され、当該第1の導電パターンと当該第3の導電パターンとを接続する接続用導電パターンと、
    を備え
    前記絶縁層は、前記第2の導電パターンを跨いで当該第1の導電パターン上から当該第3の導電パターン上に亘って形成され、
    前記接続用導電パターンは、前記第1の導電パターンにおける非被覆領域から前記第3の導電パターンにおいて前記絶縁層に被覆されていない非被覆領域に亘って形成され、
    前記絶縁層は、前記複数のIDT電極の配列方向に沿って伸びて形成され、
    前記第1の導電パターン上及び前記第3の導電パターン上において、前記接続用導電パターンは前記絶縁層の伸長方向と交差する方向に当該絶縁層を跨いで形成される弾性表面波デバイス。
  2. 前記第1の導電パターン及び前記第3の導電パターンは接地される導電パターンである請求項記載の弾性表面波デバイス。
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