JPH0590866A - 弾性表面波フイルタの中心周波数調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 微妙な温度制御を必要とするエッチング工程
を省略し、電極指幅の減少による周波数特性の劣化を防
止し、再現性良く、中心周波数を調整する。 【構成】 周波数測定処理１１では、圧電基板上に形成
されたすだれ状電極に通電して中心周波数を測定し、そ
の周波数測定結果が所望の中心周波数と一致するか否か
を周波数判定処理１２で判定する。周波数測定値が所望
の中心周波数よりも低い時には、アニール処理１３で、
圧電基板表面を所定の時間及び温度で加熱すると、弾性
表面フイルタの中心周波数が高い方にシフトして所望の
中心周波数と一致するようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板表面を伝搬する表
面弾性波を用いた狭帯域の弾性表面波フイルタの中心周
波数調整方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
特願平２−３９５００号明細書等に記載されるものがあ
った。以下、その構成を図を用いて説明する。図２
（ａ），（ｂ）は、前記文献に記載された従来の狭帯域
の弾性表面波フイルタの概略の構成図である。

【０００３】この弾性表面波フイルタは、圧電効果を有
する圧電基板１の表面に、電気信号を弾性表面波に変換
する入力側（または出力側）すだれ状電極２と、弾性表
面波を電気信号に変換する出力側（または入力側）すだ
れ状電極３とが対向配置されている。各すだれ状電極
２，３は、それぞれ複数の電極指２ａ，３ａで構成され
ている。なお、図２中のＧは高周波信号、Ｚ_s は入力抵
抗、Ｚ_L は負荷抵抗、Ｓは弾性表面波である。

【０００４】この種の弾性表面波フイルタでは、高周波
信号Ｇを入力抵抗Ｚ_s を介してすだれ状電極２へ印加す
ると、該すだれ状電極２では弾性表面波を励振する。す
だれ状電極２で励振された弾性表面波Ｓがその電極指２
ａと垂直な方向に伝搬し、すだれ状電極３へ到達する
と、該すだれ状電極３の各電極指３ａの間に電位差が生
じ、電気信号が誘起される。この電気信号が負荷抵抗Ｚ
_L 側へ出力される。

【０００５】狭帯域の弾性表面波フイルタの中心周波数
ｆは、圧電基板１上を伝搬する弾性表面波の伝搬速度
ｖ、電極指２ａ，３ａの各ピッチｄ（＝弾性表面波の波
長λ）より、ｆ＝ｖ／ｄで決定される。ところが、伝搬
速度ｖは圧電基板１の種類により決まっているため、該
圧電基板１上にいったんすだれ状電極２，３を形成して
しまうと、その中心周波数ｆを変えることが非常に困難
となる。

【０００６】そこで、前記文献に記載された従来の中心
周波数調整方法では、圧電基板１上にすだれ状電極２，
３を形成した後、該すだれ状電極２，３の電極指２ａ，
３ａの膜厚を測定し、その膜厚が所望の厚さになるよう
にエッチングすることにより、弾性表面波の伝搬速度ｖ
を変化させて調整していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
中心周波数調整方法では、次のような課題があった。従
来の中心周波数調整方法では、主としてウェットエッチ
ング法を用い、電極指２ａ，３ａをエッチングすること
で、その膜厚を制御して所望の周波数に調整する。その
ため、エッチング液（エッチャント）の微妙な温度制御
が必要になるだけでなく、エッチングされる電極指２
ａ，３ａの表面の清浄さによって初期のエッチング速度
が変わってしまうので、再現性が悪いという問題があっ
た。

【０００８】また、ウェットエッチングでは、長時間の
エッチングを行わなければならないが、長時間エッチン
グを行うと、電極指２ａ，３ａの膜厚だけでなく、その
幅も減少してしまうため、弾性表面波Ｓの反射状態が変
化してしまい、周波数特性が劣化する。そのため、中心
周波数ｆからのずれが大きいものは、調整できないとい
う問題があり、それらを解決することが困難であった。

【０００９】本発明は、前記従来技術が持っていた課題
として、微妙な温度制御を行うエッチング工程が必要に
なる点、及び電極幅の減少による周波数特性の劣化とい
う点について解決した弾性表面波フイルタの中心周波数
調整方法を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、前記課題
を解決するために、電気信号を弾性表面波に変換した後
にその弾性表面波を再度電気信号に変換するすだれ状態
電極を、圧電基板上に形成した狭帯域の弾性表面波フイ
ルタにおいて、前記すだれ状電極に通電して中心周波数
を測定し、該測定値が所望の値になるまで、前記圧電基
板の表面を所定の時間及び温度でアニールするようにし
ている。

【００１１】第２の発明では、第１の発明において、前
記圧電基板を水晶で形成し、前記すだれ状電極をアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金で形成している。

【００１２】

【作用】第１の発明によれば、以上のように弾性表面波
フイルタの中心周波数調整方法を構成したので、すだれ
状電極に通電して中心周波数を測定すると、所望の中心
周波数からのずれが分かる。周波数測定値が所望の中心
周波数よりも低い場合、圧電基板の表面を所定の時間及
び温度でアニールすれば、中心周波数が高い方にシフト
して安定化する。これにより、周波数測定結果を所望の
中心周波数へ一致させることが可能となる。

【００１３】第２の発明では、水晶で形成された圧電基
板の表面のアモルファス層の分子構造が、アニール処理
によって変化し、基板表面を伝搬する弾性表面波に対す
る機械的な抵抗が減少すると共に、アルミニウムまたは
アルミニウム合金で形成されたすだれ状電極との密着性
が向上する。これにより、中心周波数が高い方に精度良
く安定化する。従って、前記課題を解決できるのであ
る。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の実施例を示す弾性表面波フイ
ルタにおける周波数調整方法のフローチャートである。
本実施例の周波数調整方法では、図２に示すように、水
晶からなる圧電基板１上に、アルミニウムまたはアルミ
ニウム合金を用いてすだれ状電極２，３を形成して、例
えば２．４ＧＨｚ帯のタイミング抽出用弾性表面波フイ
ルタを作成する。そして、図１の周波数測定処理１１で
は、弾性表面波フイルタのすだれ状電極２に高周波信号
Ｇを印加し、ネットワークアナライザー等を用いて中心
周波数ｆを測定する。次に、図１の周波数判定処理１２
により、中心周波数ｆが所望の値と一致するか否かを判
定し、所望の値と一致すれば、周波数調整処理を終了す
る。

【００１５】周波数判定処理１２において、周波数の測
定結果が、所望の値よりも小さければ、図１のアニール
処理１３により、所定の時間および温度で圧電基板１の
表面に対して加熱処理を行うと、中心周波数ｆが高い方
にシフトして安定化する。その後、周波数測定処理１１
で中心周波数ｆの測定を行い、周波数判定処理１２でそ
の中心周波数ｆが所望の値と一致しているか否かの判定
を行い、一致していれば、周波数調整処理を終了し、不
一致の時には前記のアニール処理１３を繰返す。

【００１６】図３は、図１におけるアニール時間と中心
周波数ｆの関係を示す図である。この図３は、図２に示
すような２．４ＧＨｚ帯のタイミング抽出用弾性表面波
フイルタを２個作り、そのサンプル２１，２２に対して
空気雰囲気中で、アニール温度１８０℃の加熱処理を行
った時のアニール時間に対する中心周波数ｆのシフト量
の関係を示す図である。この図に示すように、弾性表面
波フイルタを１時間以上アニールすると、中心周波数ｆ
が３ＭＨｚほど高い方にシフトして安定化することがわ
かる。

【００１７】図４は、空気雰囲気下においてアニール温
度１８０℃で１時間アニールした後の中心周波数ｆの経
時変化を示す図である。弾性表面波フイルタを１時間ア
ニールした後、それを６時間以上放置すると、中心周数
ｆが０．２ＭＨｚ程低下して安定状態になっている。

【００１８】アニールによって中心周波数ｆがシフトす
る理由は、次のように考えられる。図５は、図１中のア
ニール処理１３の説明図である。圧電基板１は、水晶基
板で形成されているため、その表面にはアモルファス層
１ａが存在している。アニール処理１３により、アモル
ファス層１ａが加熱されると、その結晶格子が変化し、
基板表面を伝搬する弾性表面波Ｓにとっては機械的な抵
抗が減少する。さらに、アモルファス層１ａが加熱され
ると、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成され
た電極指２ａ，３ａと該アモルファス層１ａとの密着性
が向上する。そのため、入力側の電極指２ａで励振され
た弾性表面波Ｓの伝搬速度ｖが増加し、中心周波数ｆが
上昇するものと考えられる。

【００１９】そして、アニール後、弾性表面波フィルタ
を放置すると、変化したアモルファス層１ａの結晶格子
が元の状態に少し復帰すると共に、電極指２ａ，３ａと
の密着性も少し低下するので、中心周波数ｆが少し低下
して安定した状態になると考えられる。従って、図３及
び図４のデータに基づき、図１のアニール処理１３にお
いて、アニール時間及びアニール温度を適当に調節する
ことにより、３ＭＨｚ以内の中心周波数ｆの調整が容易
に行える。

【００２０】このように、本実施例では、弾性表面波フ
イルタをアニールすることにより、中心周波数ｆを高い
方にシフトさせることができるので、従来のような微妙
な温度制御を必要とするエッチング工程を省略できる。
しかも、従来のようにエッチング工程によって電極指２
ａ，３ａの幅が減少しないので、周波数特性の劣化を防
止でき、再現性良く、中心周波数ｆを調整できる。

【００２１】中心周波数を低い方にシフトさせたい場合
には、従来のようなエッチングによって電極指２ａ，３
ａの膜厚を制御したり、或いはその電極指２ａ，３ａを
マスクにしてドライエッチング法によって基板表面をエ
ッチングすることにより、該電極指２ａ，３ａの部分の
質量負荷を増加させる等すれば良い。

【００２２】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
種々の変形が可能である。例えば、図２の弾性表面波フ
イルタを他の材料で形成したり、或いはそのフイルタの
形状や構造を図示以外のものに変形し、それに応じてア
ニール条件を変えれば、上記実施例とほぼ同様の作用、
効果が得られる。

【００２３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１の発明
によれば、圧電基板の表面を所定の時間及び温度でアニ
ールすることによって中心周波数を高い方にシフトさせ
ることができるので、従来のような微妙な温度制御を必
要とするエッチング工程を省略できる。しかも、エッチ
ング工程を省略できるので、電極指幅の減少による周波
数特性の劣化を防止でき、再現性良く、中心周波数を調
整できる。

【００２４】第２の発明によれば、圧電基板を水晶で形
成し、すだれ状電極をアルミニウムまたはアルミニウム
合金で形成したので、その基板表面のアモルファス層に
おける結晶構造がアニールによって変化し、基板表面を
伝搬する弾性表面波に対する機械的な抵抗が減少すると
共に、電極指との密着性が向上し、弾性表面波の伝搬速
度が上昇して中心周波数が安定性良く高い方へシフトす
る。そのため、より再現性の高い、中心周波数の調整が
行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す周波数調整方法のフロー
チャートである。

【図２】従来の弾性表面フイルタの説明図である。

【図３】図１におけるアニール時間と中心周波数の関係
を示す図である。

【図４】図１におけるアニール後の中心周波数の経時変
化を示す図である。

【図５】図１中のアニール処理１３の説明図である。

【符号の説明】

１ 圧電基板 ２，３ すだれ状電極 ２ａ，３ａ 電極指 １１ 周波数測定処理 １２ 周波数判定処理 １３ アニール処理

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気信号を弾性表面波に変換した後にそ
   の弾性表面波を再度電気信号に変換するすだれ状態電極
   を、圧電基板上に形成した狭帯域の弾性表面波フイルタ
   において、 前記すだれ状電極に通電して中心周波数を測定し、該測
   定値が所望の値になるまで、前記圧電基板の表面を所定
   の時間及び温度でアニールすることを特徴とする弾性表
   面波フイルタの中心周波数調整方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の弾性表面波フイルタの中
   心周波数調整方法において、 前記圧電基板を水晶で形成し、前記すだれ状電極をアル
   ミニウムまたはアルミニウム合金で形成した弾性表面波
   フイルタの中心周波数調整方法。