JPH0832397A

JPH0832397A - 弾性表面波装置

Info

Publication number: JPH0832397A
Application number: JP16852494A
Authority: JP
Inventors: Hoku Hoa Uu; ウー・ホク・ホア; Shigeyuki Morimoto; 茂行森本; Masakatsu Kasagi; 昌克笠置; Nobuyoshi Sakamoto; 信義坂本
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1994-07-21
Filing date: 1994-07-21
Publication date: 1996-02-02

Abstract

(57)【要約】【目的】弾性表面波のエネルギー分布を調整できる弾
性表面波装置を実現する。【構成】高周波信号が入力端子２に入力すると、電極
指４ａに高周波電圧がかかり、出力端子３側の電極指４
ｂに高周波電圧が発生するが、位相が遅れているので両
端子間に電位差が生じる。これによって電極指の下の圧
電基板１の表面が歪み、入力信号と同じ周波数のＳＡＷ
が励振する。このＳＡＷが反射器５Ｒ，５Ｌの方向に伝
搬して反射波が発生する。これらの反射波と新たに発生
したＳＡＷとが共振して定在波が発生するが、トランス
ジューサ４の上に絶縁膜１０が形成されているので、電
極指４ａ，４ｂが自由に振動できる領域とできない領域
とに分かれる。そのため、ＳＡＷのエネルギーがトラン
スジューサ４の中心に集中し、トランスジューサ４の領
域外の入力端子２側及び出力端子３側の領域にはＳＡＷ
の発散や回折による漏れは殆どない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、携帯電話装置等の高周
波信号処理部等に用いられる弾性表面波（Surface Acou
stic Wave 、以下、ＳＡＷという）装置におけるトラン
スジューサの重み付け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、
例えば次のような文献に記載されるものがあった。文献；昭和６１年度電子通信学会総合全国大会予稿、森
下繁文、江畑泰男、佐藤弘明、“ＶＣＯ用ＰＳＡＷ共振
子のスプリアス抑圧について”P.1-103 高性能のＳＡＷフィルタを得るためにいろいろな努力が
なされている。例えば、挿入損失を低く押さえるため
に、機械結合係数の大きい圧電基板の選択と電極構成の
最適化や、高耐電力にするための電極材料の選択と実装
の工夫等が挙げられる。従来、ＳＡＷフィルタのトラン
スジューサは多電極構造（Interdigitated Interdigita
l Transducer構造、以下、ＩＩＤＴ構造という）で構成
されていたが、更に低損失化が要求されるため、トラン
スジューサの構成の見直しが必要になっている。しか
し、トランスジューサの構造の見直しによる低損失化
は、シミュレーション結果によると、ほぼ限界に達して
いる。そのため、共振子で構成される帯域フィルタの古
典的な構成方法が注目されるようになった。この共振子
にＳＡＷ共振子を用いると、共振器型ＳＡＷフィルタが
得られる。又、上記のＳＡＷフィルタの伝送特性は、低
損失であっても満足できるものでない場合がある。これ
は通過帯域に高いレベルのスプリアスやリップルが発生
したり減衰量が低かったりする場合である。上記文献に
は、これらの問題を解決するために、すだれ状トランス
ジューサを重み付けすることが１つの解決策として記載
されている。

【０００３】本来、重み付け技術は、すだれ状トランス
ジューサの励振するＳＡＷのエネルギー分布を特定の領
域に集中させ、損失になるようなＳＡＷの無駄な漏れを
少なくする技術である。この目的はＩＩＤＴ構造のＳＡ
Ｗフィルタに対してもＳＡＷ共振子に対しても同じであ
る。従って、ここではＳＡＷ共振子を用いて説明する。
図２は、従来の一般的な正規型ＳＡＷ共振子の構成を示
す平面図である。このＳＡＷ共振子は圧電基板１を有
し、その圧電基板１上には、アルミニウム薄膜の下敷き
を介して金のボンディングパッドで構成され、電気信号
が入力される入力端子２が形成されている。入力端子２
には、アルミニウム薄膜の下敷きを介してすだれ状のア
ルミニウムの電極指４ａが接続されている。圧電基板１
上の入力端子２の反対側には、入力端子２と同様にアル
ミニウム薄膜の下敷きを介して金のボンディングパッド
で構成された出力端子３が形成されている。出力端子３
には、アルミニウム薄膜の下敷きを介してすだれ状のア
ルミニウムの電極指４ｂが電極指４ａに相対して接続さ
れている。電極指４ａと電極指４ｂとでトランスジュー
サ４を構成している。トランスジューサ４は、入力端子
から入力される電気信号を弾性表面波に変換するもので
ある。トランスジューサ４の両側のＳＡＷの伝搬方向
Ａ，Ａ´には、反射器５Ｒ，５Ｌが設けられている。反
射器５Ｒ，５Ｌは、端部がアルミニウム薄膜パターンで
連結された複数の電極を有し、これらの電極が平行に等
間隔で形成され、ＳＡＷを反射するものである。更に圧
電基板１上には、トランスジューサ４の周囲にアルミニ
ウム薄膜の下敷きを介してアース線用の金のボンディン
グパッド６が設けられている。ボンディングパッド６
は、アルミニウムパターン７を介して反射器５Ｒ，５Ｌ
に接続されている。

【０００４】次に、図２の動作を説明する。入力端子２
に高周波信号が入力されると、入力端子２に接続された
電極指４ａに高周波電圧がかかり、出力端子３に接続さ
れた電極指４ｂに誘導的に高周波電圧が発生するが、位
相が遅れているので両端子間に電位差が生じる。これに
よって、電極指４ａ，４ｂの下の圧電基板１の表面が歪
み、ＳＡＷが励振するが、その波長は電極指周期に等し
いものだけが強く励振する。このＳＡＷがトランスジュ
ーサ４の両側のＳＡＷの伝搬方向Ａ，Ａ´に伝搬し、反
射器５Ｒ，５Ｌで反射されて反射波が発生する。これら
の反射波と新たに発生したＳＡＷとが共振して定在波が
発生する。この定在波と同一の周波数の電気信号が出力
端子３から出力される。尚、出力端子３が解放される場
合、負荷で終端される場合、及びアースされる場合にお
いて、入力端子２からみた系全体のインピーダンスが異
なるが、いずれの場合でもＳＡＷが励振し、共振子の振
る舞いをする。図３は、菱形重み付けＳＡＷ共振子の平
面図である。構造的には図２のＳＡＷ共振子と同じであ
るが、菱形に重み付けされたトランスジューサ４Ａが設
けられている点が異なっている。トランスジューサ４Ａ
は、中心の電極指の交差長が一番長く、左右に移動する
につれて交差長が短くなり、トランスジューサ４Ａ全体
の交差長の輪郭が菱形になっている。この他、例えば、
コサイン形、半菱形、半コサイン形、ハミング関数形
等、種々の重み付けの輪郭がある。トランスジューサが
このように重み付けされると、例えば菱形重み付けの場
合では、トランスジューサが励振するＳＡＷのエネルギ
ーがトランスジューサの中心に集中し、トランスジュー
サの領域外の入力端子側及び出力端子側の領域にはＳＡ
Ｗの発散や回折による漏れは殆どない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＳＡＷ
共振子の用途によっては必ずしもＳＡＷのエネルギーを
トランスジューサの中心に集中させることがよいとは限
らない。従って、正規形トランスジューサがよい場合も
あれば、上記のような種々の重み付け方のトランスジュ
ーサがよい場合もある。ところが、上記構成の重み付け
されたＳＡＷ共振子では、その特性を調整することがで
きないという問題点があった。以下、この問題点を説明
する。

【０００６】ＳＡＷを励振するためには電界振動が必要
である。図２又は図３において、電極指４ａと電極指４
ｂとの交差する領域内にのみＳＡＷが励振する。特にト
ランスジューサが重み付けされたとき、トランスジュー
サ全体の交差長の輪郭が或る特定の形状をもち、その特
定の形状の領域内にのみＳＡＷが励振する。例えば図３
に示すように、トランスジューサ８が菱形に重み付けさ
れると、必然的に電極指の交差長の長い領域にＳＡＷが
強く励振し、励振エネルギーがトランスジューサ８の中
心に集中する。図４は、図３中のＳＡＷの励振しない領
域を示す図である。入力端子２側の電極指と出力端子３
側の電極指とが交差していない領域、即ち、図４の領域
８ではＳＡＷが全く励振せず、別の領域で領域で励振し
たＳＡＷが通過するのみである。そのため、トランスジ
ューサ４Ａの占有する領域がＳＡＷの励振する領域と励
振しない領域とに分かれる。この特徴は、トランスジュ
ーサ４Ａの電極指の膜厚を調整しても変えることはでき
ない。そのため、ＳＡＷ共振子の特性（例えば、インピ
ーダンス特性、挿入損失特性等）を調整する必要が生じ
た場合、電極構造のパターンをその都度変更していた。
本発明は以上のような問題点を除去し、トランスジュー
サの励振するＳＡＷのエネルギー分布を緩やかに変える
ことを可能にし、特性の調整を簡単に行えるＳＡＷ共振
子を提供することを目的とする。

【０００７】

【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、ＳＡＷ伝搬用の圧電基板上に、入力
端子から入力される電気信号をＳＡＷに変換するすだれ
状のトランスジューサを設けたＳＡＷ装置において、次
のような手段を講じている。即ち、前記トランスジュー
サの上に所望のパターンの絶縁膜を所望の膜厚まで被着
している。第２の発明では、第１の発明のトランスジュ
ーサを備えたＳＡＷ装置において、次のような手段を講
じている。即ち、前記トランスジューサの上に所望のパ
ターンの絶縁膜を所望の膜厚まで被着し、更に該絶縁膜
の上に金属膜を所望の膜厚まで被着している。

【０００８】

【作用】第１の発明によれば、以上のようにＳＡＷ装置
を構成したので、トランスジューサの上に被着された絶
縁膜により、トランスジューサの電極指が自由に振動で
きる領域とできない領域とに分かれる。その領域の形状
及び膜厚に基づいてＳＡＷのエネルギー分布が制御され
る。第２の発明によれば、トランスジューサの上に被着
された絶縁膜及び金属膜により、トランスジューサの電
極指が自由に振動できる領域とできない領域とに分かれ
る。その領域の形状及び膜厚に基づいてＳＡＷのエネル
ギー分布が制御される。従って、前記課題を解決できる
のである。

【０００９】

【実施例】本実施例では、従来の重み付けトランスジュ
ーサと同じように、トランスジューサの領域内で励振し
たＳＡＷのエネルギー分布を或る特定の分布にするが、
トランスジューサを重み付けすることなく正規型のまま
で使用する。そして、トランスジューサの上に絶縁膜を
被着するか又は絶縁膜及び金属膜を被着することにより
トランスジューサの電極指を自由に振動させる領域と抑
制しながら振動させる領域とに分け、励振したＳＡＷの
エネルギー分布を細かく調整してトランスジューサが重
み付けされた場合と同様の動作をさせるものである。第１の実施例図１は、本発明の第１の実施例を示すＳＡＷ共振子の平
面図であり、従来の図２中の要素と共通の要素には共通
の符号が付されている。この図１では、図２中のトラン
スジューサ４の上に絶縁膜が形成され、更に絶縁膜又は
金属膜１０が、トランスジューサ４が露出した中央の菱
形の領域Ｃの外側の領域Ｄに形成されている。図５は、
図１のＢ−Ｂ線断面図であり、図６は、図５の部分拡大
図である。図５及び図６では、従来の圧電基板１上に形
成されたトランスジューサ４の上に絶縁膜１０ａが設け
られ、更に絶縁膜１０ａの上に絶縁膜又は金属膜１０ｂ
が設けられている。但し、１０ｂが絶縁膜であれば、絶
縁膜１１ａは１０ｂと同じ材質の絶縁膜でもよい。尚、
絶縁膜１０ａと絶縁膜１０ｂを積層した絶縁膜を絶縁膜
１０とする。次に、図１の動作を説明する。図１の動作
は、基本的には図２と同様であるが、トランスジューサ
４の上に特定のパターンの絶縁膜１０を形成することに
より、絶縁膜１０の荷重によってＳＡＷのエネルギーが
抑制される。そのため、トランスジューサ４の電極指が
自由に振動できる領域とできない領域とに分かれる点が
異なっている。従って、図３に示す重み付けしたトラン
スジューサ４Ａと同様の動作をするが、絶縁膜１０が形
成される領域や膜厚によって特性が異なるものになる。
このようなトランスジューサを得るためには、例えば、
次のような製造プロセスが必要である。

【００１０】図７は、図５中の絶縁膜１０ａ及び絶縁膜
１０ａと同じ材質の絶縁膜１０ｂを形成して一層の絶縁
膜１０を形成する場合の製造プロセスの一例を示す工程
図であり、図５中の要素と共通の要素には共通の符号が
付されている。第１ステップにおいて、圧電基板１上に
標準的な膜厚のトランスジューサ４の電極指をフォトリ
ソグラフィ技術等を用いて形成する。標準的な膜厚は、
例えば１０００Åとする。第２ステップにおいて、トラ
ンスジューサ４の電極指の上に絶縁膜１０をスパッタリ
ング法等を用いて形成する。絶縁膜１０の材料は、例え
ば、ＳｉＯ₂、ＺｎＯ又はＳｉ₃Ｎ₄等であり、膜厚は
エッチングして微調整できるように厚めにし、例えばト
ランスジューサ４の膜厚の約１０倍とする。第３ステッ
プにおいて、絶縁膜１０上の全面にレジスト１２を塗布
する。第４ステップにおいて、露光用マスク１３及び露
光用光線１４を用いて露光を行う。第５ステップにおい
て、現像して不要なレジストを除去し、エッチング用パ
ターン１５を形成する。第６ステップにおいて、エッチ
ングを行う。ここでは、ドライエッチングでもウェット
エッチングでもよい。但し、電極指がエッチングされず
に絶縁膜１０のみがエッチングされる方法を採用する必
要がある。第７ステップにおいて、保護膜として使用さ
れるレジスト１２のパターンを除去すれば、絶縁膜１０
が電極指の振動を抑制する領域に残り、本実施例のプロ
セスが完了する。

【００１１】本実施例に関するデータを以下に示す。圧電基板１の材質；ＬｉＴａＯ₃，Ｒｏｔ．３６°Ｙ−
Ｘ基板トランスジューサ４の材質；Ａｌトランスジューサ４の膜厚；約１５００Å トランスジューサ４の電極指線幅；約１．２μｍ中心周波数；約８００ＭＨｚトランスジューサ４の上の誘電体膜厚；約１００００Å 誘電体の材質；ＳｉＯ₂ 誘電体膜のパターン；菱形以上のように、この第１の実施例では、トランスジュー
サ４を重み付けする代わりに、トランスジューサ４の上
に特定のパターンの絶縁膜１０を形成すれば、その膜厚
次第で重み付けトランスジューサとほぼ同様の特性のト
ランスジューサが得られる。又、絶縁膜１０をエッチン
グして膜厚を調整すれば、共振子の特性を調整できる。
即ち、本実施例の共振子の特性は、重み付けトランスジ
ューサ共振子の特性から正規型トランスジューサ共振子
の特性に連続的に可変できる。従って、従来の重み付け
したトランスジューサＳＡＷ共振子に比べて本発明のＳ
ＡＷ共振子の特性は微調整が可能である。更に、完全に
重み付けトランスジューサＳＡＷ共振子にすることもで
きれば、完全に正規型トランスジューサＳＡＷ共振子に
戻すこともできる。第２の実施例第２の実施例では、図１中のトランスジューサ４上の領
域Ｄに絶縁膜１０ａを所望の膜厚まで被着し、この絶縁
膜１０ａの上に金属膜１０ｂを所望の膜厚まで被着して
いる。

【００１２】次に、このＳＡＷ共振子の動作を説明す
る。このＳＡＷ共振子の動作は、基本的には図１と同様
であるが、絶縁膜１０ａ上の金属膜１０ｂの膜厚の調整
は稍困難である。即ち、金属膜１０ｂの膜厚の微調整を
エッチングにより行う場合、トランスジューサ４の電極
指も一緒にエッチングされるおそれがある。そのため、
トランスジューサ４の電極指を保護する対策をとる必要
がある。図８は、絶縁膜１０ａ及び金属膜１０ｂを形成
する場合の製造プロセスの一例を示す工程図であり、図
７中の要素と共通の要素には共通の符号が付されてい
る。第１ステップにおいて、第１の実施例と同様に、圧
電基板１上に標準的な膜厚のトランスジューサ４の電極
指をフォトリソグラフィ技術等を用いて形成する。第２
ステップにおいて、トランスジューサ４の上にレジスト
２１を全面に塗布する。第３ステップにおいて、露光用
マスク１３Ａ及び露光用光線１４を用いて露光を行う。
第４ステップにおいて、現像して不要なレジストを除去
し、蒸着又はスパッタリング用パターンを形成する。第
５ステップにおいて、トランスジューサ４の上に、例え
ばＳｉＯ₂、ＺｎＯ又はＳｉ₃Ｎ₄のような絶縁材料を
用いて絶縁膜１０ａを形成する。膜厚はトランスジュー
サ４の膜厚の約１．５〜２．０倍で、成膜方法はスパッ
タリング法を用いる。第６ステップにおいて、絶縁膜１
０ａの上に金属膜１０ｂを形成する。金属膜１０ｂは、
後にエッチングする必要がある場合は、例えばＡｌ及び
Ａｌの合金等のようなエッチングしやすい材質を用い、
エッチングする必要がない場合は、例えばＡｕやＰｔ等
のようなエッチングしにくい材質を用いる。但し、エッ
チングして膜厚の微調整を要する場合には、トランスジ
ューサ４の電極指がエッチングされずに絶縁膜１０ａの
みがエッチングされる方法を採用する必要がある。第７
ステップにおいて、リフトオフを行い、保護膜として使
用されるレジスト２１のパターンを除去すれば、本実施
例のプロセスが完了する。

【００１３】本実施例に関するデータを以下に示す。圧電基板１の材質；ＬｉＴａＯ₃，Ｒｏｔ．３６°Ｙ−
Ｘ基板トランスジューサ４の材質；Ａｌトランスジューサ４の膜厚；約１５００Å トランスジューサ４の電極指線幅；約１．２μｍ中心周波数；約８００ＭＨｚトランスジューサ４の上の誘電体膜厚；約２０００Å 誘電体の材質；ＳｉＯ₂ 誘電体膜上の金属膜厚；約１０００Å 金属の材質；Ａｕ誘電体膜のパターン；菱形以上のように、この第２の実施例では、第１の実施例と
ほぼ同様の効果があるが、更に金属膜１０ｂの材質に、
例えば金（Ａｕ）又は白金（Ｐｔ）のような重金属を使
用すれば、図７中の絶縁膜１０を形成する場合に比べて
薄くて済む。従って、最初から必要な膜厚に精度よく形
成すれば、後で膜厚の微調整が不要になり、第１の実施
例よりも薄い膜でＳＡＷのエネルギー分布を調整でき
る。例えば、この第２の実施例では、ＳｉＯ₂膜とＡｕ
の薄膜とが積層された厚みは約３０００Åであるのに対
し、第１の実施例のＳｉＯ₂の膜厚は約１００００Åで
ある。上述したような膜厚の調整の問題を除けば第１及
び第２の実施例のＳＡＷ共振子の特性はほぼ同一であ
る。即ち、Ａｕの密度はＳｉＯ₂の密度よりも約７大き
いから膜厚１０００ÅのＡｕは膜厚７０００ÅのＳｉＯ
₂に相当する。更に、成膜のときにリフトオフ技術が使
えるので、プロセスが簡単になり、低価格化に貢献でき
る。

【００１４】尚、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。その変形令としては、例えば、
次のようなものがある。（１）トランスジューサの上に絶縁膜や金属膜を形成
するプロセスは、例えばＣＶＤ法等他の製造プロセスで
も実現可能である。（２）トランスジューサの上に絶縁膜や金属膜を形成
する領域は、図１に示すような菱形の外側の領域に限定
されず、コサイン形、半菱形、半コサイン形、ハミング
関数形等、種々の輪郭の領域がある。（３）このＳＡＷ共振子は、例えば、自動車電話、携
帯電話、その他の通信機器等などの帯域通過フィルタと
して使用できる。

【００１５】

【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、トランスジューサを重み付けする代わりに、
トランスジューサの上に特定のパターンの絶縁膜を形成
したので、その絶縁膜の膜厚次第で重み付けトランスジ
ューサとほぼ同様の特性のトランスジューサが得られ
る。更に、絶縁膜をエッチングして膜厚を調整すれば、
ＳＡＷ装置の特性を調整できる。第２の発明によれば、
トランスジューサを重み付けする代わりに、トランスジ
ューサの上に特定のパターンの絶縁膜及び金属膜を形成
したので、その絶縁膜及び金属膜の膜厚次第で重み付け
トランスジューサとほぼ同様の特性のトランスジューサ
が得られる。更に、この第２の発明では、第１の発明よ
りも薄い膜でＳＡＷのエネルギー分布を調整できるのみ
でなく、成膜のときにリフトオフ技術が使えるので、プ
ロセスが簡単になり、低価格化に貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すＳＡＷ共振子の平
面図である。

【図２】正規型ＳＡＷ共振子の平面図である。

【図３】菱形重み付けＳＡＷ共振子の平面図である。

【図４】図３中のＳＡＷの励振しない領域を示す図であ
る。

【図５】図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図６】図５の部分拡大図である。

【図７】本発明の第１の実施例の製造工程を示す工程図
である。

【図８】本発明の第２の実施例の製造工程を示す工程図
である。

【符号の説明】

１圧電基板４トランスジューサ１０ａ絶縁膜１０ｂ絶縁膜又は金属膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坂本信義東京都港区虎ノ門１丁目７番12号沖電気工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弾性表面波伝搬用の圧電基板上に、入力端子から入力される電気信号を弾性表面波に変換す
るすだれ状のトランスジューサを、設けた弾性表面波装置において、前記トランスジューサの上に所望のパターンの絶縁膜を
所望の膜厚まで被着したことを特徴とする弾性表面波装
置。
【請求項２】請求項１のトランスジューサを備えた弾
性表面波装置において、前記トランスジューサの上に所望のパターンの絶縁膜を
所望の膜厚まで被着し、更に該絶縁膜の上に金属膜を所
望の膜厚まで被着したことを特徴とする弾性表面波装
置。