JPH05299969A - 弾性表面波フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 隣接するフィルタ素子を近接配置しても阻止
域の減衰レベルを十分に取ることができるようにする。 【構成】 圧電基板１上に励振電極２１と受信電極２２
とを有するフィルタ素子２ａ、２ｂを２組以上並設して
なる弾性表面波フィルタ装置において、圧電基板１上の
隣接するフィルタ素子２ａ、２ｂ間に溝２７を設け、か
つ溝２７の少なくとも一部に導電性２８の物質を埋設し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数のフィルタ素子を
有する弾性表面波フィルタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、部品点数の削減や小型化等の要請
から、同一の圧電基板上に２種以上のフィルタ素子を並
設した弾性表面波フィルタ装置が採用されることが多く
なってきている。

【０００３】図７はこのような弾性表面波フィルタ装置
の一般的構成を示す平面図である。同図において、１は
圧電基板であり、この圧電基板１の表面には２組のフィ
ルタ素子２ａ、２ｂが並設されている。

【０００４】各フィルタ素子２ａ、２ｂは励振電極２１
と受信電極２２とを有し、それぞれボンディグワイヤ２
３を介して励振電極２１は入力端子２４に、受信電極２
２は出力端子２５に接続されている。

【０００５】また、励振電極２１と受信電極２２との両
外には、吸音剤２６、２６が形成されている。

【０００６】ところで、このような弾性表面波フィルタ
装置では、一方のフィルタ素子２ａまたは２ｂで励振さ
れた表面波は導波路内を伝搬するが、導波路の閉じ込め
が十分ではないために、一部の表面波エネルギーが他方
のフィルタ素子２ｂまたは２ａに向かって漏洩する。

【０００７】この結果、他方のフィルタ素子２ｂまたは
２ａは、本来の励振電極２１以外にも励振源を持った形
となり、設計段階で施した重み付けが狂い、帯域外減衰
量の悪化やリップルの増加を生じるという問題がある。

【０００８】このことは、隣接するフィルタを吸音剤等
を用いて塗りつぶし、表面波を励振できないようにする
ことで、本来の特性が再現することを確認し隣接フイル
タの影響であると判断することができる。

【０００９】例えば、テレビの中間周波（ＩＦ）フィル
タ等では、隣接チャンネル阻止域としてその減衰量を中
心周波数のレベルに対して５０ｄＢ程度要求されるが、
上述した漏洩により４０ｄＢ程度の達成度になることが
ある。

【００１０】なお、上述した漏洩の原因としては、詳し
くは次のようなものがある。

【００１１】第１に、圧電基板のパワーフロー・アング
ルに起因するものである。

【００１２】例えば、圧電基板としてＸ軸カット１１２
度回転Ｙ軸伝搬リチウム・タンタレートを選択した場
合、圧電基板上の伝搬特性として表面波のビーム・ステ
アリングが知られている。これは表面波の位相伝搬方向
は電極の長さに対する垂線方向に等しいが、その表面波
のエネルギー伝搬方向は前記の垂線方向に対してある角
度（パワーフロー・アングル）を持つ。例えば、上記の
リチウム・タンタレートの場合には、パワーフロー・ア
ングルが約１．５度であることが知られている。従っ
て、励振電極により励振された表面波は、本来導波する
はずの導波路をはみ出して隣接するフィルタ素子の電極
に入り込むことがあり得る。

【００１３】第２に、電極の正規化膜厚が薄いことに起
因するものである。

【００１４】一般的に、トランスバーサル・タイプのフ
ィルタ素子は、各電極での表面波の反射を嫌うために正
規化膜厚が薄い状態（３％以下）で製造される。例え
ば、上述したリチウム・タンタレート基板を用いて米国
向けテレビのＩＦフィルタを電極膜厚０．５μｍで構成
した場合には、正規化膜厚は０．７％程度になり、表面
波のエネルギーを導波路内に閉じ込めきれない。従っ
て、表面波のエネルギーは隣接のフィルタ素子に向かっ
て漏洩する。

【００１５】第３に、表面波の回折に起因するものであ
る。

【００１６】実際のフィルタ素子では、各電極に設けら
れたギャップ部で表面波の伝搬方向に対する導波インピ
ーダンスが不連続になるため、表面波の回折が生じる。
この回折波はそれまでの位相波面とは異なった伝搬方向
を持ち、点励振源からの表面波発生として、一般にはホ
イヘンスの原理に従って円形に広がり始める。従って、
波面の一部が導波路の端面に達した時点では、導波路外
に放射するに十分な入射角を持って到達する。その結
果、導波路外に放射された表面波は隣接するフィルタ素
子に向かって漏洩する。

【００１７】こうした漏洩を防止するため、例えば特開
昭63-102508 号公報では、次のような技術を提唱してい
る。

【００１８】これは、圧電基板上の隣接するフィルタ素
子間に凹部を設け、この凹部に反射吸音剤を塗布するこ
とで、漏洩した表面波が隣接するフィルタ素子に達する
のを防止したものである。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術により表面波の漏洩を防止しても、阻止域の減衰
レベルが不十分である場合があった。例えば、圧電基板
として１２８度回転Ｙ軸カットＸ軸伝搬リチウム・ナイ
オベートを用い、隣接するフィルタ素子を励振される表
面波の５波長程度に近接配置すると、阻止域の減衰レベ
ルが十分に取れなくなるのである。

【００２０】本発明は、このような事情に基づきなされ
たもので、複数のフィルタ素子を有する弾性表面波フィ
ルタ装置において、隣接するフィルタ素子を近接配置し
ても阻止域の減衰レベルを十分に取ることができる弾性
表面波フィルタ装置を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決するため、圧電基板上に励振電極と受信電極とを有
するフィルタ素子を少なくとも２組以上並設してなる弾
性表面波フィルタ装置において、前記圧電基板上の隣接
する前記フィルタ素子間に溝を設け、かつ前記溝の少な
くとも一部に導電性の物質を埋設したことを特徴とす
る。

【００２２】なお、導電性の物質は、接地電位にするの
がより好ましい。

【００２３】また、溝を形成する際ダイシング装置を用
いると容易にできるし、この導電性物質はスクリーン印
刷技術により達成できる。

【００２４】

【作用】１２８度回転Ｙ軸カットＸ軸伝搬のリチウム・
ナイオベート基板や３６度回転Ｙ軸カットＸ軸伝搬のリ
チウム・タンタレート基板では、近接する電極同志の静
電的結合が強い。これは、圧電基板の誘電率が高く、ま
た圧電基板を誘電体と見た場合の分極配置方向が圧電基
板の主面に対して垂直に近いためでもある。このため、
隣接するフィルタ間が強く静電的な結合をすることが考
えられる。

【００２５】そこで、一方のフィルタ素子のフィルタ電
極を導電性の物質で塗りつぶし、かつこの導電性の物質
を接地電位に落とした。この結果、他方のフィルタ素子
の帯域外減衰量が設計値通りになることを判明した。ま
た、隣接するフィルタ素子の相対向する電極を接地電位
にすることでも帯域外減衰量は若干向上することが判明
した。これは、入出力の信号が入出力端子を介して伝わ
る側の電極を遠ざけたことによる効果よりも、それぞれ
の信号伝達電極間に接地電位電極を配置した効果による
といえる。

【００２６】つまり、隣接するフィルタ素子を近接配置
した場合には、互いのフィルタ素子を構成する電極同志
が静電的結合を起こす。この静電的結合により、設計段
階での電極の電荷分布と実際の電極の電荷分布が異なる
ことになり、またそれぞれの電極が隣接するフィルタ素
子の各電極と静電的結合しているために見かけ上のイン
ピーダンスが高くなる。この結果、フィルタ特性に影響
を与え、トランスバーサル・フィルタの場合には阻止域
減衰量が劣化する。

【００２７】本発明では、圧電基板上の隣接するフィル
タ素子間に溝を設けることで、表面波の漏洩を防止する
とともに、溝の少なくとも一部に導電性の物質を埋設す
ることで、隣接するフィルタ間の静電的な結合を防止し
ている。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

【００２９】図１は本発明の一実施例に係る弾性表面波
フィルタ装置の平面図、図２は横断面図である。

【００３０】これら図において、１は圧電基板であり、
この圧電基板１の表面には２組のフィルタ素子２ａ、２
ｂが並設されている。

【００３１】各フィルタ素子２ａ、２ｂは励振電極２１
と受信電極２２とを有し、それぞれボンディグワイヤ２
３を介して励振電極２１は入力端子２４に、受信電極２
２は出力端子２５に接続され、励振電極２１と受信電極
２２との両外には吸音剤２６、２６が形成されている。
なお、各フィルタ素子２ａ、２ｂの励振電極２１は、そ
れぞれ別個の入力端子に接続されているが、励振電極２
１を構成する一方の電極は接地電位となっている。一
方、各フィルタ素子２ａ、２ｂの受信電極２２を構成す
る各電極は、それぞれ接地されることなく、独立に出力
されて回路側で差動増幅器に接続されている。

【００３２】また、圧電基板１上の隣接するフィルタ素
子２ａ、２ｂ間には溝２７が設けられ、かつ溝２７の少
なくとも一部には導電性の物質２８が埋設されている。

【００３３】ここで、溝２７の幅は、以下の理由により
表面波の０．５波長を越えるものとされている。

【００３４】すなわち、漏洩表面波の基板深さ方向のエ
ネルギー分布は、一般に表面波の１波長以上である。溝
の深さが１波長程度であった場合の溝の幅に対する隣接
フィルタ素子での漏洩表面波レベルを振幅リップルを係
数にして図３に示す。同図からわかるように、０．２波
長から０．４波長程度までは振幅特性に対するリップル
の影響が大きいが（リップル・レベルは０．１ｄＢ以
上）、０．５波長以上の溝幅では振幅リップル・レベル
は０．１ｄＢ以下とほとんど観測されなくなっている。
これは溝の深さが１波長以下の場合についても確認でき
る。

【００３５】また、溝２７の深さは、以下の理由により
表面波の１波長を越えるものとされている。

【００３６】すなわち、図４に溝の深さと隣接フィルタ
での振幅リップル・レベルの関係を示す。ここでは溝の
幅を０．５波長としている。同図からわかるように、溝
の深さが１波長以下ではリップル・レベルは０．１ｄＢ
を越えている。これは表面波が圧電基板表面を伝搬する
場合の表面波エネルギーの基板厚さ方向への分布は１波
長以上になることに影響する。従って、溝の深さを１波
長以上にしないと隣接フィルタへの表面波の漏洩を阻止
することはできない。ただし、溝の幅が０．５波長以上
ある場合には溝の深さも若干浅くすることができる。

【００３７】このように本実施例の弾性表面波フィルタ
装置では、圧電基板１上の隣接するフィルタ素子２ａ、
２ｂ間に溝２７を設けたことで、フィルタ素子２ａ、２
ｂの導波路の閉じ込めが不十分なために導波路から漏洩
した表面波が溝２７から先に伝搬することがなくなり、
互いのフィルタ素子２ａ、２ｂからの表面波の漏洩によ
る周波数特性の劣化を防ぐことができる。

【００３８】また、本実施例の弾性表面波フィルタ装置
では、溝２７の少なくとも一部に導電性の物質２８を埋
設したことで、フィルタ素子２ａ、２ｂの各電極は隣接
するフィルタ素子２ａ、２ｂの各電極よりも近くにある
この導電性の物質２８と静電的に結合することになる。
ここで、導電性の物質２８内での電荷分布は基本的には
一様である。従って、従来は各電極の配置によって特定
の位置に静電的結合が集中することがあったが、本実施
例の弾性表面波フィルタ装置においては互いのフィルタ
素子２ａ、２ｂ間の静電的結合の位置集中がなくなり、
見かけ上は静電的結合が弱まったことになる。よって、
隣接するフィルタ素子２ａ、２ｂを近接配置しても阻止
域の減衰レベルを十分に取ることができる。

【００３９】次に、本発明の他の実施例を図５および図
６に示す。

【００４０】これらの図に示すように、この弾性表面波
フィルタ装置は、導電性の物質２８を接地電位にされた
励振電極２１を構成する一方の電極に向けて延在させ、
導電性の物質２８とこの電極とを電気的に接続すること
で、導電性の物質２８を接地電位にしたものである。

【００４１】すなわち、従来は静電的結合により電極の
電荷分布が設計とは異なってしまったが、間に入った導
電性の物質２８が接地電位にあるために、電極の静電的
結合は完全になくなり、電極上の電荷分布の乱れもなく
なる。

【００４２】また、導電性の物質２８を接地電位に落と
すには接地電位にされた励振電極２１を構成する一方の
電極を介して行うことが最も効率がよい。これは、導電
性の物質２８を直接ボンディングなどの技術で接地電位
に落とすことは一般には不可能だからである。

【００４３】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れない。

【００４４】例えば、上述した実施例では、圧電基板上
に２種類のフィルタ素子を並設した場合について説明し
たが、３種類以上のフィルタ素子を並設した場合につい
ても同様に本発明を適用することができる。

【００４５】また、上述した実施例では、圧電基板上に
並設されたフィルタ素子はそれぞれ独立したものであっ
たが、これらフィルタ素子が従属接続されているものに
ついても同様に本発明を適用することができる。

【００４６】次に、溝２７の作製方法および導電性の物
質２８の形成方法について説明する。 ウェハ上にアル
ミなどの金属薄膜をスパッタリング法などにより蒸着し
た後、単層フォトリソグラフィ技術によってフィルタ素
子２ａ、２ｂを構成する電極パターンを形成する。その
後、スクリーン印刷やディスペンス技術をもって吸音剤
２６を塗布する。以上で、ウェハ上にフィルタ素子２
ａ、２ｂが完成したことになる。次に、この素子を個々
のチップにセパレートするが、ここではダイシング技術
が用いられる。ダイシングは回転するダイヤモンド・カ
ッター（ブレード）によってウェハを深さ方向に切断し
ていく技術であるが、一般的に切断の深さを自由にコン
トロールすることができる。このダイシング法を用い
て、ウェハ表面に溝２７を彫ることができる。また、ダ
イシング・ブレードの厚さは溝の幅を決定する上で重要
な要素だが、一般的に使用されるブレードの幅は４０μ
ｍであり、これを用いて溝２７を彫った場合のできあが
り幅はおよそ５０μｍ程度になる。従って、リチウム・
タンタレートやリチウム・ナイオベート基板上に、例え
ば米国向けテレビのＩＦフィルタを構成した場合には、
０．５波長以上の幅で溝２７が構成できることになる。
また、欧州向けテレビのＩＦフィルタの場合には映像搬
送波周波数が米国よりも低いためにさらに波長が長くな
り、５０μｍ幅程度の溝２７が必要とされるが、できあ
がり幅がおよそ５０μｍ程度であるため、０．５波長以
上の幅で溝２７が構成できることになる。このように、
表面波の漏洩によるフィルタ素子２ａ、２ｂの相互干渉
を防ぐために形成する溝２７は、通常のダイシング技術
と同様に行うことができる。

【００４７】また、導電性の物質２８を溝２７上に位置
精度良く形成するためにはスクリーン印刷技術を用いる
ことが最も効率がよい。従来、吸音剤２６をスクリーン
印刷技術で塗布することが知られている。このメリット
は塗布量を制御し易く、また位置精度が良い等が挙げら
れる。もちろん、生産効率上、一枚のウェハ上に一度に
塗布することができるとのメリットもある。２種類以上
のフィルタ素子２ａ、２ｂ間に導電性の物質２８を位置
精度良く塗布する技術は、吸音剤２６を塗布する技術に
等しい。

【００４８】以上より、溝２７を含めた製造方法は以下
の通りとなる。

【００４９】フォトリソグラフィにより電極パターンが
形成された後のウェハにダイシング技術により溝２７を
彫り、次にスクリーン印刷技術により導電性の物質２８
を溝２７に埋め込み、さらには不要な表面波を吸収する
ための吸音剤２６をスクリーン印刷技術によって塗布す
る。

【００５０】なお、導電性の物質２８と吸音剤２６を同
一の物質によって構成することで、これらの塗布を同一
の工程で行えることになり、さらに生産効率を高めるこ
とができる。例えば、日立化成（株）の導電ペースト
（形名：ＥＮ−４０００シリーズ）を用いた場合には、
静電的結合を除去する効果は無論のこと、不要な表面波
を吸音する効果についても十分な特性が得られた。ただ
し、欧州のＰＡＬシステムや米国のＮＴＳＣシステム対
応のテレビ用ＩＦフィルタでは効果が認められたが、Ｂ
Ｓチューナ用のＩＦフィルタ（４００ＭＨｚ帯）では振
幅特性にリップルが見られた。これは静電的結合の影響
ではなく、ベーキング後の吸音剤の硬度が高く、吸音剤
端面での表面波の反射が発生しているためと推察され
る。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、圧電基板上の隣接
するフィルタ素子間に溝を設けることで表面波の漏洩を
防止するとともに、溝の少なくとも一部に導電性の物質
を埋設することで隣接するフィルタ間の静電的な結合を
防止しているので、隣接するフィルタ素子を近接配置し
ても阻止域の減衰レベルを十分に取ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る弾性表面波フィルタ装
置の平面図である。

【図２】本発明の一実施例に係る弾性表面波フィルタ装
置の横断面図である。

【図３】溝の幅に対する隣接フィルタ素子での漏洩表面
波レベルを示す図である。

【図４】溝の深さと隣接フィルタでの振幅リップル・レ
ベルの関係を示す図である。

【図５】本発明の他の実施例に係る弾性表面波フィルタ
装置の平面図である。

【図６】本発明の他の実施例に係る弾性表面波フィルタ
装置の横断面図である。

【図７】複数のフィルタ素子を有する弾性表面波フィル
タ装置の一般的構成を示す平面図である。

【符号の説明】

１…圧電基板、２ａ、２ｂ…フィルタ素子、２１…励振
電極、２２…受信電極、２７…溝、２８…導電性の物
質。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電基板上に励振電極と受信電極とを有
   するフィルタ素子を少なくとも２組以上並設してなる弾
   性表面波フィルタ装置において、 前記圧電基板上の隣接する前記フィルタ素子間に溝を設
   け、かつ前記溝の少なくとも一部に導電性の物質を埋設
   したことを特徴とする弾性表面波フィルタ装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の弾性表面波フィルタ装置
   において、導電性の物質を接地電位にしたことを特徴と
   する弾性表面波フィルタ装置。