JPH11163675A - 弾性表面波装置 - Google Patents

弾性表面波装置

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JPH11163675A
JPH11163675A JP33068297A JP33068297A JPH11163675A JP H11163675 A JPH11163675 A JP H11163675A JP 33068297 A JP33068297 A JP 33068297A JP 33068297 A JP33068297 A JP 33068297A JP H11163675 A JPH11163675 A JP H11163675A
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JP
Japan
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reflector
saw
electrode
cut
surface acoustic
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JP33068297A
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Yoshihisa Amano
義久 天野
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】SAW装置の反射器ギャップを、フォトマスク
の描画精度の限界よりも高い精度で形成する。 【解決手段】圧電基板上に、少なくとも一対のIDT電
極1と、該IDT電極1の両端のSAW伝搬路上に設け
た反射器2,2とを有するSAW装置であって、前記反
射器2,2が、IDT電極1との間隔が各々異なる複数
の領域A,Bから成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車電話及び携
帯電話等の移動体無線機器等に内蔵される周波数帯域フ
ィルタとして用いられる弾性表面波装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の弾性表面波(Surface Acoustic W
ave で、以下、SAWと略す)フィルタFの例を図7に
示す。同図は、移動体通信用のGHz帯域のラダー型
(梯子型)のSAWフィルタFで、2.5段π型と呼ば
れるものの回路図である。同図において、11,12は
直列SAW共振子、13〜15は並列SAW共振子、1
6は一対の櫛歯状電極であるIDT(Inter Digital Tr
ansducer)電極、17,17はIDT電極16のSAW
伝搬路の両端に設けられSAWを効率良く共振させるた
めの梯子型の反射器である。
【0003】そして、SAWフィルタFは、36°Yカ
ット−X伝搬のLiTaO3 単結晶等の圧電基板の主面
上に形成されて成り、直列SAW共振子11,12と並
列SAW共振子13〜15を並列・直列交互に多段接続
した構成である。このように、SAWフィルタFは一般
的に複数のSAW共振子を接続して構成される。尚、I
Nは高周波信号の入力端子、OUTは出力端子である。
【0004】また、図3はSAW共振子(SAW装置)
D1 の基本構成を示す平面図である。尚、IDT電極3
及び反射器4,4の電極指の本数は数10〜数100本
に及ぶため、その形状を簡略化して描いてある。
【0005】図6は、SAW共振子D1 のIDT電極3
をインピーダンスアナライザ等に接続し、入力インピー
ダンス(Zin)の周波数特性を測定したグラフである。
同図において、横軸は周波数、縦軸はZinの絶対値|Z
in|である。また、f1 は|Zin|が最小となる周波数
(共振点)であり、f2 は|Zin|が最大となる周波数
(反共振点)である。
【0006】前記共振点f1 と反共振点f2 の2つはS
AWフィルタFを構成する上で重要なものであり、共振
点f1 と反共振点f2 との周波数幅(Δf)が、SAW
フィルタFの通過帯域端部の減衰特性、例えば減衰の急
峻性を決定する。また、共振点f1 と反共振点f2 のQ
(Q:共振の尖鋭度)が通過帯域の損失や阻止帯域のレ
ベルに関係する。勿論、共振点f1 と反共振点f2 の周
辺には、スプリアス共振やリップル等が存在しない方が
よい。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、SAW
共振子D1 を設計に従って作製しても、共振点f1 と反
共振点f2 以外の好ましくないスプリアス共振が発生す
ることがある。図6のf3 が、そのようなスプリアス共
振の一例である。
【0008】このようなスプリアス共振f3 が発生する
原因の一つとして、IDT電極3と反射器2,2との間
のギャップ(以下、反射器ギャップという)が、精度良
く形成されていないことが挙げられる。IDT電極3及
び反射器2,2は、フォトマスクを利用したフォトリソ
グラフィー法により圧電基板上に形成されるが、そのフ
ォトマスクの形状を精度良く作製する必要がある。
【0009】次に、従来のフォトマスク、IDT電極3
及び反射器2,2の作製方法について説明する。携帯電
話等の高周波帯用のSAWフィルタでは、IDT電極3
の電極指の線幅は、一般的に1μm程度の微細パターン
になる。一方、前記微細パターンを形成するためのフォ
トマスクの最小の描画モードは、一般的に0.1μm程
度である。即ち、電極指の線幅の微妙な差、例えば1.
095μmと1.145μmとの差0.05μmは、加
工精度の限界のためにフォトマスク上では実現すること
ができない。
【0010】そこで、従来、電極指の線幅の加工精度を
フォトマスクの加工精度の限界以上に高める方法とし
て、例えば以下の2つの方法があった。
【0011】(1)第1の方法はステッパーによる縮小
投影露光等の手段である。しかし、この方法には2つの
欠点がある。第1に、ステッパー装置等の高価な設備が
必要になる。第2に、一般的にステッパー装置等の縮小
投影率は1/5〜1/10ぐらいが限界であるため、こ
のような高価な装置を使ったとしても、フォトマスクの
実効的な最小描画モードは0.1μmから0.01μm
〜0.02μmに改善するだけであり、誤差は根本的に
は無くならない。そのため、ステッパー等を使うと同時
に、別の手法の平均化処理が併用されるのが一般的であ
る。
【0012】(2)第2の方法の平均化処理は、目標と
する線幅(例えば1.095μm)を、一本々の電極指
で実現するのではなく、多数本(数10〜数100本)
の電極指の平均値で実現するものである。例えば1.0
95μmという線幅を実効的に実現するために、1.0
μmの線幅と1.1μmの2種類の線幅を組み合わせ
て、1.1μm,1.1μm,1.0μm,1.1μ
m,1.1μm,1.0μm,1.1μm,1.0μ
m,・・・というように、異なる線幅の電極指を混合し
て配置する。つまり、線幅の平均値でみた場合に、実効
的に(実質的に)1.095μmになるようにするもの
である。
【0013】しかしながら、従来の平均化処理では以下
のような問題点があった。平均化処理の手法は、電極指
本数が数10〜数100本程度と多数あるものには適用
できるが、SAW共振子の全ての構成パラメータに適用
することはできない。例えば、反射器ギャップは電極指
寸法にして一本分の幅で2箇所しか無いため平均化処理
が適用できなかった。
【0014】また、SAWフィルタが使用される周波数
帯が低いうちは、反射器ギャップの加工精度は無視でき
た。しかしながら、SAWフィルタの使用周波数帯が高
周波化するに従って問題が大きくなりつつある。例え
ば、1.9GHz帯のSAWフィルタでは、電極指の線
幅は0.4〜0.5μm程度に微細になる。例えば、フ
ォトマスクの最小描画モードが0.1μmで、0.45
5μmの反射器ギャップを実現しようとしても、実際に
は0.4μmか0.5μmのどちらかに丸め込まれて
(偏って)しまい、その場合寸法誤差は最大25%にも
なる。
【0015】図6のスプリアス共振f3 が発生する原因
の一つとして、上記のように、反射器ギャップが適切な
値(λ/4程度)から大きくずれることがある。即ち、
反射器ギャップを最適な値にしたつもりでも、実際にフ
ォトマスク上では寸法が丸め込まれてしまい、意図した
寸法から数10%もずれた不適切な寸法になることによ
って、スプリアス共振f3 が発生する。
【0016】従って、本発明は上記事情に鑑みて完成さ
れたものであり、その目的は、SAW装置の反射器ギャ
ップについて、フォトマスクの最小描画モードの限界を
超えて高精度に実効的な寸法で形成可能とし、その結果
不要なスプリアス共振の発生を防ぎ、またステッパー装
置等の高価な装置を必要とせず、低コストに製造できる
ようにすることにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明の弾性表面波装置
は、圧電基板上に、少なくとも一対の櫛歯状電極と、該
櫛歯状電極の両端の弾性表面波伝搬路上に設けた梯子型
の反射器とを有する弾性表面波装置であって、前記反射
器が、櫛歯状電極との間隔が各々異なる複数の領域から
成ることを特徴とし、これにより、フォトマスクの最小
描画モードの限界を超えて高精度に実効的な寸法でもっ
て、反射器ギャップを形成可能となり、その結果不要な
スプリアス共振の発生を防ぐことができる。
【0018】本発明において、好ましくは、前記反射器
の全開口長をw、前記反射器のn(nは2以上の整数)
個の領域の各開口長をwn 、前記各領域における反射器
と櫛歯状電極との間隔をGn とした場合、前記反射器と
櫛歯状電極との実効的な間隔Ge を、Ge =Σ{(wn
/w)×Gn }で設定する。
【0019】
【発明の実施の形態】本発明のSAW装置について以下
に説明する。図1は、本発明によるSAW装置(SAW
共振子)Dの基本構成の平面図である。同図において、
1は互いに噛み合うように形成された一対の櫛歯状電極
であるIDT電極、2,2はIDT電極1の両端のSA
W伝搬路上に設けられた梯子型の反射器である。尚、I
Nは高周波信号の入力端子、OUTは出力端子であり、
またIDT電極1及び反射器2,2は、その電極指の本
数が数10〜数100本に及ぶため、その形状を簡略化
して描いてある。
【0020】このSAW装置Dは、反射器2,2が、I
DT電極1との間隔(反射器ギャップ)が各々異なる複
数の領域A,Bから構成される。2つの領域A,Bは、
それぞれ反射器ギャップがG1 ,G2 、開口長がw1 、
w2 、全開口長はw=w1 +w2 である。このような構
成により、従来平均化処理を施すことのできなかった反
射器ギャップに対し、SAWの伝搬路方向に垂直な方向
において、反射器ギャップが異なる複数の領域を形成す
ることによって、平均化処理できるようにした。
【0021】また、好ましくは、反射器2,2の全開口
長をw、反射器2,2のn(nは2以上の整数)個の領
域の各開口長をwn 、前記各領域における反射器2,2
とIDT電極1との間隔をGn とした場合、前記反射器
2,2とIDT電極1との実効的な間隔Ge を、Ge =
Σ{(wn /w)×Gn }で設定する。例えば、図1に
おいて、実効的な反射器ギャップGe をGe =1.04
μmとする場合、フォトマスクの描画精度の限界は0.
1μmのオーダーであり、そのため1.1μmと1.0
μmの2種類の反射器ギャップで平均化処理する。この
場合、G1 =1.1μm,G2 =1.0μm、反射器
2,2の全開口長がw=100μmであれば、w1 =4
0μm,w2 =60μmとすることにより、Ge =w1
/w×G1+w2 /w×G2 =40/100×1.1+
60/100×1.0=1.04μmとなる。
【0022】本発明において、反射器2,2の領域の数
nは3個以上でも構わない。例えば、図2に示すよう
に、反射器2a,2aが、IDT電極1との間隔(反射
器ギャップ)が各々異なる3つの領域A,B,Cから構
成される。3つの領域A,B,Cは、それぞれ反射器ギ
ャップがG1 ,G2 ,G3 、開口長がw1 ,w2 ,w
3、全開口長はw=w1 +w2 +w3 である。
【0023】また、Ge の設定は、フォトマスクの描画
精度の限界(例えば0.1μm)以下のオーダーで行う
ことができ、更にn,wn ,Gn を調整することにより
前記描画精度の2桁以下のオーダーで設定可能である。
【0024】本発明において、SAW装置DのIDT電
極1及び反射器2,2はAlあるいはAl合金(Al−
Cu系,Al−Ti系等)からなり、特にAlが励振効
率が高く、材料コストが低いため好ましい。また、ID
T電極1及び反射器2,2は蒸着法、スパッタリング法
又はCVD法等の薄膜形成法により形成する。
【0025】そして、IDT電極1の対数は50〜20
0程度、電極指の幅は0.1〜10.0μm程度、電極
指の間隔は0.1〜10.0μm程度、電極指の開口幅
(交差幅)は10〜100μm程度、IDT電極1の厚
みは0.2〜0.4μm程度とすることが、SAW共振
子あるいはSAWフィルタとしての所期の特性を得るう
えで好適である。また、IDT電極1の電極指間に酸化
亜鉛,酸化アルミニウム等の圧電材料を成膜すれば、S
AWの共振効率が向上し好適である。
【0026】SAWフィルタ用の圧電基板としては、3
6°Yカット−X伝搬のLiTaO3 単結晶、64°Y
カット−X伝搬のLiNbO3 単結晶、45°Xカット
−Z伝搬のLiB4 7 単結晶等が、電気機械結合係数
が大きく且つ群遅延時間温度係数が小さいため好まし
い。圧電基板の厚みは0.1〜0.5mm程度がよく、
0.1mm未満では圧電基板が脆くなり、0.5mm超
では材料コストが大きくなる。
【0027】かくして、本発明は、フォトマスクの描画
精度の限界を超えて高精度に実効的な寸法でもって、反
射器ギャップを形成でき、その結果不要なスプリアス共
振の発生を防ぐという作用効果を有する。
【0028】なお、本発明は上記の実施形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種
々の変更は何等差し支えない。
【0029】
【実施例】本発明の実施例を以下に説明する。
【0030】(実施例)図1のSAW装置Dを用いて、
図7のような2.5段π型のSAWフィルタFを以下の
ように構成した。
【0031】36°Yカット−X伝搬のLiTaO3
結晶から成る圧電基板上に、Alから成るSAWフィル
タF用の回路パターンを形成することにより作製した。
【0032】具体的には、紫外線(Deep UV)を
用いた密着露光機によるフォトリソグラフィー法によ
り、前記圧電基板用のウェハ上に、多数のSAWフィル
タF用のレジストのネガパターンを形成した。次いで、
前記ネガパターン上に電子ビーム蒸着機でAlを成膜し
た。その後、レジスト剥離液中で不要なAlをリフトオ
フし、IDT電極1等の微細な回路パターンを作製し
た。
【0033】その後、ウェハ全面に再度レジストを塗布
し、フォトリソグラフィー法によって、回路パターン上
に形成すべき絶縁膜用のネガパターンを作製した。その
後、スパッタリング法により絶縁膜としてのSiO2
をウェハ全面に成摸した。次いで、レジスト剥離液中で
不要なSiO2 膜をリフトオフすることにより、SiO
2 膜の形成を終了した。尚、SiO2 膜はIDT電極1
等の回路パターンを保護すると同時に、電極指間が焦電
効果等によりショートするのを防ぐものである。
【0034】次に、パターニングの終了したウェハを個
々のSAWフィルタF毎にダイシング法でカットし、個
々のSAWフィルタFのチップをSMD(Surface Moun
tedDevice:表面実装素子)用のパッケージ内にエポキ
シ樹脂により接着し、載置固定した。
【0035】このとき、SAW装置Dについて、IDT
電極1の対数は100対、IDT電極1の電極指の線幅
は平均1.04μm、電極指の間隔は平均1.04μ
m、電極指の開口幅(交差幅)は80μm、反射器2,
2の本数は各100本であり、反射器ギャップは設計値
(目標値)で1.04μmとした。
【0036】そして、上記本発明品と図3のような従来
品について、IDT電極1をインピーダンスアナライザ
に接続し、入力インピーダンスの絶対値|Zin|及び入
力インピーダンスの位相の周波数特性を測定した結果
を、図4,図5のグラフに示す。図5は従来品であり、
反射器ギャップが1.0μmとずれたため、共振点付近
に2つのスプリアス共振による大きなリップルが発生し
た。
【0037】図4は本発明品であり、G1 =1.0μ
m,G2 =1.1μm、反射器2,2の全開口長をw=
80μm、w1 =48μm,w2 =32μmとすること
により、Ge =w1 /w×G1 +w2 /w×G2 =48
/80×1.0+32/80×1.1=1.04μmと
設定した。その結果、スプリアス共振の発生がなく良好
な周波数特性であった。
【0038】そして、上記パッケージ内のSAWフィル
タFについて、35μφ(直径35μm)のAlワイヤ
ーを、パッケージの電極パッドとチップ上のAl電極パ
ッドとを接続するように超音波ボンディングした後、パ
ッケージリッドを被せ接着し、SAWフィルタFのパッ
ケージングを終了した。このSAWフィルタFは、通過
帯域内のリップルが小さく、平坦性が良好であるという
優れた特性を示した。
【0039】
【発明の効果】本発明は、反射器が、IDT電極との間
隔が各々異なる複数の領域から成ることにより、反射器
ギャップについて、フォトマスクの描画精度の限界を超
えて高精度に実効的な寸法で形成でき、その結果不要な
スプリアス共振の発生を防ぐという効果を有する。反射
器ギャップを高精度に形成するためのステッパー装置等
の高価な装置を必要とせず、低コストに製造できるとい
う効果も有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるSAW装置Dの基本構成の平面図
である。
【図2】本発明によるSAW装置Daの基本構成の平面
図である。
【図3】従来のSAW装置D1 の基本構成の平面図であ
る。
【図4】本発明のSAW装置Dについて、入力インピー
ダンスの絶対値|Zin|及び入力インピーダンスの位相
の周波数特性を測定したグラフである。
【図5】従来のSAW装置D1 について、|Zin|及び
入力インピーダンスの位相の周波数特性を測定したグラ
フである。
【図6】従来のSAW装置において、スプリアス共振が
生じたときの|Zin|−周波数特性のグラフである。
【図7】従来の2.5段π型のSAWフィルタFの回路
図である。
【符号の説明】
1:IDT電極 2:反射器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧電基板上に、少なくとも一対の櫛歯状電
    極と、該櫛歯状電極の両端の弾性表面波伝搬路上に設け
    た梯子型の反射器とを有する弾性表面波装置であって、
    前記反射器が、櫛歯状電極との間隔が各々異なる複数の
    領域から成ることを特徴とする弾性表面波装置。
  2. 【請求項2】前記反射器の全開口長をw、前記反射器の
    n(nは2以上の整数)個の領域の各開口長をwn 、前
    記各領域における反射器と櫛歯状電極との間隔をGn と
    した場合、前記反射器と櫛歯状電極との実効的な間隔G
    e を、Ge =Σ{(wn /w)×Gn }で設定したこと
    を特徴とする弾性表面波装置。
JP33068297A 1997-12-01 1997-12-01 弾性表面波装置 Pending JPH11163675A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6894588B2 (en) * 2002-02-15 2005-05-17 Epcos Ag Resonator filter with improved adjacent channel selectivity

Cited By (1)

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