JPH01220909A - 弾性表面波装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は弾性表面波（ＳＡＷ）装置に関するものであり
、特に、スプリアス信号を減衰させる目的でＳＡＷ装置
の表面にパターン形成されたポリイミド吸収体層の使用
に関するものである。

〔発明の技術的背景及びその問題点〕

送信変換器と受信変換器との間を表面波を伝播させるの
に圧電基板を利用する形式の弾性表面波（ＳＡＷ）装置
は周知である。代表的には、インターディジタル変換器
、すなわちＩＤＴが、基板の表面に被着された交互配置
アルミニワム電極のアレイとして形成される。電気入力
信号に応じて、送信変換器は対応する弾性表面波を基板
表面上の所定の径路に沿って送り出す。受信変換器は弾
性表面波を検出して対応する電気出力信号を発生する。

上述の形式のＳＡＷ装置では、送信変換器は表面波を反
対方向に同時に送り出す。同様に、受信変換器は表面波
をいずれの方向からも受信する。

この結果、はとんどのＳＡＷ装置に重要な問題が生ずる
。その理由は、受信変換器が、送信変換器から受信変換
器へ直接伝わる表面波に応答する他に、両変換器とも基
板の縁から反射されるスプリアス表面波に応答するから
である。これら反射表面波は必要な主信号をゆがめる不
必要な信号を発生し、ＳＡＷ装置の性能に悪影響を与え
る。

縁で反射される表面波を抑制する糧々な方法が提案され
てきた。最も普通な方法は基板の縁と隣りの変換器の後
縁との間の基板表面に音響吸収材を設けることである。

吸収材の形状寸法は基板の縁に向って送り出され縁から
反射してＩＬＩＴに戻される不必要な表面波を吸収する
のに充分なように選ばれる。普通に使用される吸収材料
にはＲＴＶ（室温硬化シリコーンゴム）、黒ワックス、
エポキシ樹脂がある。

スプリアス表面波の抑制に使用される音響吸収材の一例
は１９８２年１０月１２日、Ｉｅｋｉ　Ｋ対して発行さ
れた米国特許第４．３５４，１２９号［圧電式表面弾性
波装置用吸収材（Ａｂｓｏｒｂｅｒ　Ｆｏｒ　Ｐｉｅｚ
ｏｅｌｅｃｔｒｉｃＳｕｒｆａｃｅ　Ａｃｏｕｓｔｉｃ
　Ｗａｖｅ　Ｄｅｖｉｃｅ　）Ｊ　　に開示されている
。Ｉｅｋｉ　　はチタン酸鉛ジルコニウム（Ｐ　Ｚ　Ｔ
）基板と、変換器間に弾性波を伝えるための基板の表面
に設置された送信変換器および受信変換器と、基板上に
基板の端と隣りの変換器との間に形成されて不必要な弾
性波を吸収するエポキシ樹脂音響吸収材と、を備えたＳ
ＡＷ装置について教示している。Ｉｅｋｉ　の吸収材の
形状は弾性波のエネルギ分布に関係している。Ｉｅｋｉ
が開示したエポキシ吸収材はスクリーン印刷のような伝
統的な手法でＳＡＷ装置に付着される。

ＳＡＷ装置に音響吸収材を使用する別の例は１９８５年
５月７日Ｌｅｅに対して発行された米国特許第４，５１
６，０９５号［弾性表面波装置（８ｕｒｆａｃｅＡｃｏ
ｕｓｔｉｃ　Ｗａｖｅ　Ｄｅｖｉｃｅ）　Ｊ　　に示さ
れている。

Ｌｅｅは送信変換器と受信変換器との間ばかりでなく基
板の縁にも音響吸収材を設置した８ＡＷ装置について教
示している。変換器の間に音響吸収材を設置すると装置
の挿入損失が増加し、その結東入力変換器と出力変換器
との相互作用から生ずる「三重通過信号（ｔｒｉｐｌｅ
　ｔｒａｎｓｉｔ　ｓｉｇｎａｌ　）Ｊが抑制される。

Ｌｅｅは変換器間と基板の縁との双方に使用される吸収
材料はシリコーンゴム、エポキシ樹脂、これらの各々と
酸化物粉末との混合物、およびワックスから選ぶことが
できることを開示している。Ｌｅｅによれば、音響吸収
材は伝統的なスクリーン印刷技法によ５ＳＡＷ装置基板
に施される。

端部反射スプリアス弾性波を抑制する上述の方法には非
常に多くの重大な欠点がある。第一に、吸収材を施すの
に使用する技法、すなわち、印刷またはスクリーン印刷
は極端に労働集約的かあるいは非常に高価であシ、吸収
材を個々のＳＡＷ装置に人手かロボットかにより施す作
業を含んでいる。第二に、使用する吸収材料の形式とこ
れを施す技法とは共に、隣りの変換器のじゃまにならな
いように、高次の公差を必要とする。このためＳＡＷ装
置が必然的に大きくなる。第三に、吸収材料は比較的粗
野な技法で施されるので、施される材料の体積とその得
られる形状寸法とはあまり良く制御されず、しばしば吸
収材料そのものから不必要な反射波が生ずる。第四に、
普通使用される吸収材料はすべて温度が高くなると不安
定で、ＳＡＷ装置を製作するための以後の技法が限定さ
れる他、完成したＳＡＷ装置を利用できる用途も限定さ
れる。

１９８７年２月１０日８ｕｔｈｅｒｓ　　等に対して発
行された米国特許第４．６４２，５０７号「反射抑制フ
ィンガ付きＳＡＷ装置」および０１ｉｖｅｒ等が出願し
。

１９８６年１０月１２日　に公開されたヨーロッパ特許
出願第８６３０１３２４．９　　ｒ抵抗膜を備えた８Ａ
Ｗ装置」はＳＡＷ装置と関連してシリコン膜弾性波吸収
材の利用について開示している。しかしながら、この用
途については、シリコン吸収材は圧電結合の高い基板に
具合よく適用できるに過ぎな（）。

〔発明の目的〕

本発明は、耐熱弾性波吸収材料を、スプリアス信号を減
衰する目的で、広範囲なＳＡＷ装置基板に精密に施す簡
単で低価格な技法を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

したがって、本発明は弾性波吸収材料を、個別のＳＡＷ
装置に施すのではなく、８ＡＷ装置がウェーハ形態のと
きに該装置に施す技法を提供する。

これにより時間のかかる人手による施工技法あるいは経
費のかかるロボットによる施工技法の必要性が無くなる
。

本発明は吸収材料なフォｌ−ＩＪソグラフィを使用して
ＳＡＷ装置に精密に配置し、基板領域を最適に利用でき
るようにする技法をも提供する。

また、本発明は吸収材料を複雑にパターン形成して反射
をほとんど無くし、したがって、ＳＡＷ装置の周波数応
答を最適にすることができる音響吸収材料施工技法を提
供する。

好ましい吸収材料、すなわち、ポリイミドは高温で安定
であり、したがってＳＡＷ装置の製作に利用することが
できる処理技術とＳＡＷ装置を使用することができる用
途とが拡大する。

特に、本発明の好ましい実施例はニオブ酸リチウム基板
と、基板上に形成され弾性表面波を基板内の伝播径路に
沿って送り出すアルミニウム入力変換器と、入力変換器
からの伝播径路を横切って基板上に形成され入力変換器
によって発生された弾性波を受けるアルミニウム出力変
換器と、基板の縁と対応する変換器との間に形成された
弾性波吸収用ポリイミド材から成る区域と、から成る弾
性表面波（ＳＡＷ）装置を提供する。

ポリイミド音響吸収材は最新のフォトリソグラフィ技法
を用いてＳＡＷ装置がまだウェーハの形態である間に基
板上にパターン形成される。伝統的な技法にしたがって
製作されたＳＡＷ装置とは対照的に、得られるＳＡＷ装
置は最高５００℃の温度まで安定である。

本発明の他の目的、特徴、および利点は付図と関連して
考察すべき以下に示す本発明の好ましい実施例の詳細な
説明を参照することにより明らかになると共に正しく評
価されるであろう。

〔発明の実施例〕

第１図は圧電手段１２を備えた弾性表面波（Ｓ、ＡＷ）
装置１０を示す。圧電手段１２は適当な弾性表面波伝播
材料、たとえば、ニオブ酸リチウムまたは水晶から成る
モノリシック基板から、または代りにサファイアまたは
ガラス（シリカ）のような弾性表面波伝播材料の離散的
区域に被着された、酸化亜鉛のような圧電材料から成る
複合構造から構成することができる。各種弾性表面波伝
播材料の圧電結合定数（ｋ２）はニオブ酸リチウムの０
．０５からサファイアおよびガラスのｏｔでの範囲にあ
り、水晶の圧電結合定数は０．００１４である。

１９７８年二、−３−ク州のＳｐｒｉｎｇｅｒ　Ｖｅｒ
ｌａｇの発行による０１ｉｎｅｒ　、　Ａ、　Ａ、編集
の［弾性表面波（Ａｃｏｕｓｔｉｃ　５ｕｒｆａｃｅ　
Ｗａｖｅｓ）ｊ　ｐ−３００を参照のこと。

圧電基板すなわち構造１２は側縁１２Ａと１２Ｂおよび
端縁１２Ｃと１２Ｄとを備えている。適切な導電材料、
たとえば、アルミニウムの入力変換器すなわち送信変換
器１４は基板の表面にまたは構造の離散的区域に付着さ
れた圧電材料上に、たとえば蒸着またはスパッタリー・
グのような周知の方法により、付着される。変換器１４
は電気入力信号に応じて圧電基板すなわち構造１２の伝
播径路に沿って弾性表面波を送シ出す。入力変換器１４
の材料と同じ材料から成る出力変換器すなわち受信変換
器１６は圧電基板あるいは構造１２の上に入力変換器１
４からの伝播径路と交差して同様に付着され、入力変換
器１４によシ発生された弾性表面波を受ける。変換器１
６は受信した弾性波に対応する電気出力信号を発生する
ように接続されている。

この明細書では便利と簡単とのため、他の変換器に近い
各変換器１４または１６の縁を変換器の前縁と言い、他
の変換器から遠い、したがって圧電基板あるいは構造１
２の端縁１２Ｃまたは１２Ｄに近い各変換器の縁を変換
器の後縁と言う。

第１図に示すよ５Ｋ、本発明によれば、弾性表面波吸収
材料１８および２０の区域は、関係の無い弾性表面波を
吸収し、その変換器への逆反射を最小にする目的で、圧
電基板あるいは構造１２の表面Ｋ、端縁１２Ｃおよび１
２Ｄとそれぞれ隣接する送信変換器１４および受信変換
器１６の後縁との間に形成される。音響吸収材料の音響
減衰定数は３００　ＭＨｚで１ｃ＋ｎにつき３０ｄＢよ
り大きくすることができ、摂氏１８０’よυ上の温度で
安定であり、ガスの放出が無い。一つの例では、吸音材
料は結合定数が０．００２より小さい圧電手段に施され
たポリイミドである。

ポリイミド吸収材１８．２０は従来どおシの半導体フォ
トリングラフ処理技術を用いてパターン形成される。以
下に一層詳しく説明するように、ポリイミド吸収材１８
．２０のパターンと位置とは弾性表面波装置の形状と大
きさが異なる圧したがって異なってよい。

以下に開示する、ＳＡＷ装置１０の圧電基板あるいは構
造１２の表面にポリイミド吸収材１８゜２０を形成する
プロセスは製造業者の指導によりポリイミド前駆体（ｐ
ｒｅｃｕｒｓｏｒ　）を施すことを基準としている。下
に説明する実施例では、ポリイミド前駆体は市販で手に
入るデュポンＰＩ２５２５である。

ＰＩ　２５２５ポリイミド前、１１体をＳＡＷ装置に施
すには、多数のＳＡＷ装置から構成されるニオブ酸リチ
ウムのウェーハな先ず溶剤で清浄にする。

次にウェーハをスピナー（５ｐｉｎｎｅｒ　）に設置し
、伝統的な真空チャックで固定する。次にウェーハを、
適切な接着助触媒（ａｄｈｅｓｉｏｎ　ｐｒｏｍｏｔｅ
ｒ）、この場合はデーボンＶＭ−６５１に浸す。接着助
触媒に没してから、２０秒休止して後、ウェーハを４０
０　ＯＲＰＭで３０±１　秒間回転させる。こうしてこ
の接着助触媒のステップを繰返す。

次に、ウェーハをＰＩ２５２５ポリイミド前駆体に浸す
。次いで２５０ワツトの加熱ランプをウェーハ上約３イ
ンチの距離に置き、３０秒間点灯すも次に加熱ランプを
点灯した状態でウェーハを４００ＯＲＰＭで３０±１秒
間回転させる。次に真空チャックを解放し、ウェーハを
スピナーから取外し、トレイ上にまたは容器内に平らに
置き（傾斜や縦型ボートの使用は避けるべきである）、
焼付はサイクルを待つ。

次に、ウェーハを９５±２℃の炉の中で３０±１分間焼
き付ける。ウェーハは焼付はサイクル中平らＫしたまま
でなければならない。そうしないとポリイミドが流れる
。焼付はサイクルの終りに、処理を続ける前にウェーハ
を１５分以上６０分以下冷却する。

次に、回転速度を６００　ＯＲＰＭ、回転時間を３０±
１秒としてポジティブ−フォトレジストをウェーハ上で
回転させる。フォトレジストを８０±２℃で３０±１分
間焼付ける。フォトレジスト焼付は中ウェーハは平らな
ままでなければならない。フォトレジスト焼付はサイク
ルの終シに、処理を続ける前に、ウェーハを１５分以上
６０分以下冷却させる。

次にウェーハを澄明なフィールド・マスクと位置合せし
、フォトレジストを４．０ミリワツト／ｃｒＩｔで２５
秒間露光する。フォトレジストを。

水と１：１に混合し２１±ｌ＠ｃまで冷却しであるＡＺ
現像剤を用いて、フォトレジストと露光したフォトレジ
ストの下にあるポリイミドとが溶解し去るまで、現像す
る。現像は、現像剤中のウェーハ・ボートを６秒、１２
秒、および１８秒のときに上下させながら、３０±１秒
行う。

次にウェーハを流動脱イオン水中で２分間すすぎ、不要
区域のポリイミドが全部確実に除去されたか検査する。

露光されなかったフォトレジストはアセトンで除去する
。次にウェーハをイソプロピルアルコールですすぎ、吹
付は乾燥する。

次にポリイミドを３００℃で１５分間硬化させる。

これには温度をゆっくシ上げ、ウェーハに熱衝撃を生じ
させないようにする。同様に、ウェーハはゆっくり冷や
さなければならない。

フォトリングラフ技術によりポリイミドをパターン形成
すれば、吸収剤のパターン配置の他にパターンの大きさ
の公差もかなり改善される。ポリイミドを使用すれば音
響吸収材を、±２０ミクロンの精度があるスクリーン印
刷やロボットによるものと比較して±０．５ミクロン以
内の正確さで精密に配置することができる。その上、ポ
リイミドのパターンの大きさは、パターン形成公差が約
士２０ミクロンのＲＴＶあるいはエポキシ樹脂と比較し
て、どんな寸法でも±１ミクロン以内に正確に作ること
ができる（黒ワックスのパターン形成特性はＳＡＷ装置
の生産には不適当である）。

温度敏感性に関しては、ポリイミドは最高５００℃まで
の温度に耐えることができる。通常ＲＴＶは１００℃を
超すと不安定であり、高＠ＲＴＶは最高２６０℃まで耐
えることができ、エポキシ樹脂は１００＠Ｏまで動作可
能である。黒ワックスは約７０℃で融は始める。ただし
、ＲＴＶはどんな温度でもガスを放出し、このため腐食
性物質が堆積し、性能が低下する。

第２図は上述のポリイミド吸収材の概念をマルチス）　
ＩＪツブ結合器を利用するＳＡＷ装置に適用したところ
を示す。入力変換器３４と出力変換器３６とは圧電基板
あるいは構造３２０表面に、互いに長平方向、横方向に
一定間隔離れるように、従来どおりの方法で形成される
。変換器３４．３６と同じ材料の一連のマルチストリッ
プ結合器３８は変換器３４，３６の間で長平方向に設置
され、連続して横方向に延び両変換器３４．３６の幅全
体に及んでいる。この点では、ＳＡＷ装置３ｏの説明と
伝統的なＳＡＷ装置の説明とは矛盾しない。

入力変換器３４と出力変換器°３６とをずらして設置し
た９は装置の周波数領域の応答を整形するためである。

第２図に示すように、本発明によれば、マルチストリッ
プ結合ＳＡＷ装置３０は、それぞれ、圧電基板あるいは
構造３２の端縁３２Ｃおよび３２Ｄと隣接する送信変換
器３４および受信変換器３６との間で基板３２の上に形
成されているポリイミド吸収材ストリップ４２および４
４を備えている。

その他に、ポリイミド・ストリップ４ｏは入力変換器３
４と出力変換器３６との間の横方向空間に形成されてい
る。

第２図に示すように、線４６は変換器３４の前縁と後縁
とを２等分している。ポリイミド・ストリップ４０は圧
電基板あるいは構造３２に対してフォトリングラフ的に
施されるので基板あるいは構造３２の側縁３２Ａと３２
Ｂとに平行なストリップの縁は線４６から所定距離ｄよ
り１ミクロン以上離れていない範囲内圧存在するように
なる。

本発明を実用化するに際しここに説明した構造に対して
種々な代案を利用できるということを理解すべきである
。

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明を用いることによシ、耐熱
弾性波吸収材料をＳＡＷ装置基板に精密に、簡単に、低
価格で施すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によって製造されたＳＡＷ装置の一実施
例を示す斜視図、第２図は本発明によって製造された、
マルチストリップ結合器を用いたＳＡＷ装置の一実施例
を示す斜視図である。 １０：弾性表面波装置、　　１２：圧電手段、１４：送
信変換器、　　　　１６：受信変換器、１８　、２０　
：弾性表面波吸収材料。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧電手段と、 前記圧電手段に接触して入力電気信号に応じて弾性表面
   波を送出する入力変換器と、 前記圧電手段に接触して前記入力変換器から受信した表
   面波に応じて出力電気信号を発生する出力変換器と、 前記圧電手段の表面に形成された音響エネルギー吸収ポ
   リイミド領域と、 を備えて成る弾性表面波装置。
2. （２）ポリイミド前駆体を弾性表面波装置の表面に導く
   段階と、 前記ポリイミド前駆体をフォトリソグラフィを用いて所
   定の形にパターン化する段階と、前記パターン化された
   ポリイミド前駆体を硬化する段階と、 を備えて成る弾性表面波装置の弾性波吸収材領域形成方
   法。