TW404090B - Method of manufacturing surface acoustic wave device - Google Patents

Description

A7 B7 404090 五、發明説明（/ ) 發明之背景 發明之領域 本發明係有關於製造諸如表面聲波濾波器，表面聲波 共振器或類似之表面聲波裝置的方法，且更特別的是關於 製造表面聲波裝置方法的頻率調整步驟之改善。 相關習知技術之說明 表面聲波裝置被用來定義諸如濾波器'共振器及類似 的各種組件。在製造此表面聲波裝置時，至少有一個數位 間轉換器(以下稱”IDT”)在壓電基座上被形成。在表面聲波 裝置中，IDT的數量及其他電極的形狀及數量根據期望的 組件而被適當的挑選。 當被用作濾波器或共振器時，表面聲波裝置必須被製 造來達成必要的頻率特性。然而，問題是表面聲波裝置的 頻率特性，因爲不同之壓電基座及低IDT製造精度之間的 實質特性改變而偏離了設計的特性。 因此，經由控制在表面聲波裝置上形成之聚亞銨樹脂 塗料層的厚度，來調整頻率的製造表面聲波裝置之方法已 被提出(如日本Laid-Open專利申請案編號61-208916及8-32392)。 更明確的是，日本Laid-Open專利申請案編號61_ 208916揭露了經由放置聚亞銨樹脂塗料層在表面聲波裝置 上，使其有了預定的厚度來調整表面聲波裝置的操作頻率 〇 曰本Laid-Open專利申請案編號8-32392則揭露經由 3 ^張尺度適用中國Ϊ家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐) " :----批衣------，玎------^ (請先陬讀背面之注意事产\填寫本頁)- 經潦部中央梂準局貞工消费合作社印装 404090 - 經濟部中夬揉準局負工消费合作社印装 五、發明説明（1) 旋轉塗料方法，形成擁有對應於表面聲波傳播之基座表面 上之所需頻率調整量之厚度的氟化聚亞銨樹脂塗料。日本 Laid-〇pen專利申請案編號8-32392更進〜步揭露氟化聚亞 銨樹脂塗料可經由包含氧氣之電漿的蝕刻，以作頻率更進 一步的調整。 .然而，上述利用氣化聚亞錢樹脂塗料的傳統方法只能 降低表面聲波裝置的操作頻率。也就是說，調整表面聲波 裝置的操作頻率來增加操作頻率是不可能的。 除此之外，當利用包含氧氣之電漿對氟化聚亞銨樹脂 塗料作蝕刻時，使用真空裝置是必要的。因此，每一個須 要調整頻率的表面聲波裝置必須要裝入真空室，且必須將 真空室的空氣排出。如此，調整大量表面聲波裝置的頻率 須曠日費時，使得頻率調整過程擁有較低的單位時間輸出 入總量。 發明之槪要 爲了克服上述的問題，本發明較佳實施例提供了製造 表面聲波裝置的方法，其可經由改變操作頻率至較低及較 高頻率側來調整表面聲波裝置的頻率，且由於此表面聲波 裝置的頻率調整而實施了高單位時間的輸出入總量。 根據本發明較佳實施例所提供擁有壓電基座及數位間 轉換器的製造表面聲波裝置之方法，其包含在壓電基座上 形成由無機物或有機物製成用以覆蓋數位間轉換器之塗料 層’及經由雷射光蝕刻塗料層來調整表面聲波裝置之操作 頻率的步驟。 4 *(請先間讀背面之注意事項 ί寫本頁) -s 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 404090 A7

El_ 五、發明説明（）） — 此方法同時也包含決定是否操作頻率是被增加或減少 ，及在操作頻率被增加的情況下來爲塗料層挑選特定的無 機物，及在操作頻率被減少的情況下來爲塗料層挑選特定 之有機物的步驟。因此，形成塗料層的步驟是根據在挑選 步驟結果而實施。 較佳的是，蝕刻步驟在大氣壓力下實施。較佳的是無 機物是至少一個從二氧化矽、氧化矽、氧化鋅.、五氧化二 鉅、二氧化鈦及三氧化鎢群中被挑選的物質。較佳的是有 機物是至少一個從聚亞銨、熱塑性聚合膜及矽酮群中被挑 選的物質。 根據本發明較佳實施例，相較於傳統的頻率調整方法 ，操作頻率在高精確度下可輕易地被調整，且可仰賴低成 本的方式提供擁有精確預定之頻率特性的表面聲波裝置。 爲了描述本發明，在此顯示的許多附圖形式均是目前 較佳的，然而要知道的是本發明並不受限於顯示於此之正 確的處理及手段。 圖式之簡單說明 經濟部t央搮準局貝工消费合作社印裝 (請先閱讀背面之注意事項"寫本頁) 圖1是本發明較佳實施例中描述藉由雷射光照射來調 整表面聲波裝置之頻率的步驟示意剖面圖。 圖2是顯示與本發明較佳實施例中獲得而作爲表面聲 波裝置的末端表面反射型表面波共振器的立體圖。 圖3是由二氧化矽膜片製成之塗料層的本發明較佳實 施例之實驗性例子中，二氧化矽膜片蝕刻量Η/λ及從中央 頻率的頻率改變量之間的關係圖。 5 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) Μ規格（210X297公釐） 經濟部中央樣準局貝工消费合作社印«. 404090 五、發明説明（if ) 圖4是由氧化矽膜片製成之塗料層的本發明較佳實施 例之另一個實驗性例子中，氧化矽膜片蝕刻量Η/λ及從中 央頻率的頻率改變量Af。之間的關係圖。 圖5是由聚亞銨膜片製成之塗料層的本發明較佳實施 例之另一個實驗性例子中，聚亞銨膜片蝕刻量Η/λ及從中 央頻率的頻率改變量Af。之間的關係圖。 圖6是由熱塑性聚合膜片製成之塗料層的本發明較佳 實施例之另一個實驗性例子中’熱塑性聚合膜片蝕刻量H/ λ及從中央頻率的頻率改變量之間的關係圖。 較佳實施例之詳細說明 以下將描述本發明較佳實施例中之製造表面聲波裝置 的方法與相關的附圖。 圖1是描述本發明較佳實施例中之製造表面聲波裝置 方法中藉由雷射光來蝕刻塗料層的步驟示意剖面圖。圖2 是顯示此較佳實施例中獲得之表面聲波裝置1的立體圖。 在較佳實施例中，表面聲波裝置1是末端表面反射型 的表面波共振器。表面聲波裝置1包含壓電基座2且形成 了 IDT 3。壓電基座2可由鉅酸鋰、鈮酸鋰或類似物的壓 電單晶體所製成。此外，諸如鉛鈦酸鹽锆酸鹽陶瓷或類似 物的壓電陶瓷也可被使用。再者，包含絕緣物及在基座上 形成諸如氧化鋅薄膜片的壓電薄膜片可被使用° 梳狀電極3a及3b被放置於壓電基座上使得梳狀電極 3a及3b可以互相交叉來形成IDT 3。位於IDT 3最遠且寬 度爲其他電極指一半寬度的一對電極指與壓電基座的末端 6 >紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） -----^---^—餐------1T------^ (請先閱讀背面之注意事項，：¼寫本頁> - 經濟部中央樣準局負工消费合作社印家 404090 b7 五、發明説明（e ) 表面2a及2b是齊平的。在包含著絕緣基座及基座上之壓 電薄膜片的壓電基座被使用的情況下，IDT 3可被形成在 壓電薄膜片上，或壓電薄膜片之間且此基座是由絕緣物所 製成的。 舉例而言，表面聲波裝置1是使用Bleustein-Gulyaev-Shimizu(BGS)波。BGS波被圖2所顯示在X方向傳播的 IDT 3所激發且被末端表面，23及21)所反射的808波限制 在末端表面2a及2b之間。 在表面聲波裝置1中，塗料層4 (圖2中虛線所示)被 放置來掩護IDT 3。塗料層4是由無機物或有機物所製成 的，且被提供及放置來保護IDT 3及調整頻率。 本發明重要特色之一是此無機物或有機物所製成的塗 料層4被挑選地使用。由無機物所製成之塗料層4被用來 增加表面聲波裝置的操作頻率，且由有機物所製成之塗料 層4被用來降低表面聲波裝置的操作頻率。 在此較佳實施例中，塗料層4在IDT 3被形成之後而 被形成，然後實施使用雷射之蝕刻來調整操作頻率的步驟 〇 以下將大致敘述製造表面聲波裝置的方法。 首先’ IDT 3被形成在壓電基座2上。在壓電基座2 上形成IDT 3的步驟可藉由一般傳統製造表面聲波裝置方 法所使用的適當方法而實施出來。舉例而言，經由電鍍、 蒸發沉積或濺散而在壓電基座2整個表面上形成諸如鋁或 類似物的金屬物質藉由倣製而形成IDT 3。此外，護罩被 7 本紙張尺度適用中關家橾準（CNS)八4規格（21()>< 297公董） I I - J— .私衣 訂 各~Μ --· (請先閱t背面之注意事is,、填寫本頁) 經濟部中央梯準局貝工消費合作社印装 404090 五、發明説明（6 ) 放置在壓電基座2上’且諸如鋁或類似物之金屬物質的幕 列印 '電鍍、蒸發沉積或濺散被實施來形成IDT 3。 因此，利用適當的頻率特性測量儀器檢驗表面聲波裝 置1以決定實際的操作頻率。被測量的實際操作頻率與被 指定的(預期的）表面聲波裝置1的操作頻率做比較，藉以 決定是否表面聲波裝置的實際操作頻率應被增加或降低。 之後，塗料層4被形成在壓電基座2上。在表面聲波 裝置的實際操作頻率必須被增加的情況下，無機物被挑選 用作塗料層4。另一方面，在表面聲波裝置的實際操作趙 率必須被降低的情況下，有機物被挑選用作塗料層4。根 據傳統方法可形成塗料層4。舉例而言，塗料層4可藉由 諸如旋轉塗料、噴射塗料、濺散、真空沉積或類似的適當 方法來形成。 各種無機物及有機物可被用作形成塗料層4的物質。 較佳的是使用諸如二氧化矽、氧化矽、氧化鋅、五氧化二 钽、二氧化鈦，三氧化鎢及類似的無機物及諸如聚亞銨、 熱塑性聚合膜、矽酮及類似的有機物。 塗料層4的厚度被決定大於導致實際操作頻率與預期 操作頻率之間的頻率變化量的厚度。値得注意的是塗料層 厚度與頻率變化量之間的關係經由測量而事先被決定了。 塗料層4的厚度可根據每一個表面聲波裝置的調整需求毚 而改變。此外，塗料層4的厚度可被導致所有末端表面反 射型表面波共振器1被調整的充分頻率改變的事先決定値 所固定。 ------：---;—裳------訂------線 (请先閱请5?=面之注意事?1.-'%跨本頁』 8 經濟部中央揉準局属工消费合作社印製 404090 五、發明説明（Γ]) 接著如圖1所示，塗料層4經雷射光6藉著使用雷射 裝置5來蝕刻塗料層4並藉由燃燒或蒸發塗料層4的部份 而照射出。在此蝕刻中，塗料層4的整個上表面4a可被触 刻來降低塗料層4的厚度，或塗料層4的上表面4a可部份 地被蝕刻。藉由調整雷射光的強度可控制蝕刻量。在任何 情況下，可藉使用雷射裝置5來實施蝕刻，且因此可實施 高精密度的蝕刻。 ' . 在此步驟期間中，表面聲波裝置不必要被裝入任何真 空室中，且在氣壓狀況下可以蝕刻塗料層4。結果，此步 驟中不需要排氣的時間。 除此之外，雷射光適合蝕刻各種物質而不論其爲何類 型的物質。因此，藉由相同雷射源而不用改變雷射源及蝕 刻方法而可對無機物製成的塗料層及有機物製成的塗料層 進行蝕刻。 由於前述的原因，表面聲波裝置的頻率特性可藉由蝕 刻而不論表面聲波裝置1在蝕刻之前頻率特性的變化而能 與預期的頻率特性正確地配合。除此之外，頻率調整的單 位時間輸出入總量也可大幅改善。 以下將敘述一個實例。 作爲表面聲波裝置1，包含由壓電陶瓷(PZT)製成且近 似5〇χ5〇χ1公厘尺寸的壓電基座2的表面聲波裝置已被準 備完成。被形成的IDT 3包含20對電極指，且是由相對波 長顯得相當薄的鋁薄膜片所製成的。 在測量表面聲波裝置1的實際操作頻率之後’二氧化 9 I I I I_ I I 裝— I 訂 線 (_請先M讀背面之注意事ίε·.:‘填寫本頁) 本紙^尺度適用>國-家橾準（〇奶）人4規^ (21(^297公釐） '" 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印装 404090 a7 ___B7 五、發明説明（一 矽薄膜片藉由RF磁控管被形成來掩護壓電基座2的整個 上表面2a使得厚度滿足Η/λ=〇·35，其中Η代袠二氧化石夕 薄膜片的厚度，λ代表被表面聲波裝置激發的B(3S波波長 〇 包含二氧化矽薄膜片的塗料層被雷射裝置蝕刻來降低 其厚度’且中央頻率的改變量Af。被決定。此結果顯示於 圖3。 ‘ 圖3中，中央頻率的改變量Af。（脈位調變)被顯示於縱 座標上。在此，沒有任何塗料層4的表面聲波裝置之中央 頻率是f。，且從中央頻率f。的頻率差是Δ【。。 圖3指出可藉由放置包含二氧化矽薄膜片的塗料層而 增加中央頻率’且可藉由雷射光蝕刻塗料層來降低二氧化 矽薄膜片的厚度而降低中央頻率。因此可發現藉由雷射光 蝕刻塗料層來降低二氧化砂薄膜片的厚度，可以高精確度 來調整表面聲波裝置1的中央頻率。 在上述實例中，氧化矽薄膜片被形成替代二氧化矽薄 膜片使得厚度滿足Η/λ =0.21，然後膜片以上述的相同方法 被蝕刻。此結果顯示於圖4。圖4指出即使氧化矽塗料層 被形成，仍可藉由雷射光蝕刻塗料層降低其厚度來調降中 央頻率。 同時，除了藉由利用紡紗機來取代二氧化矽薄膜片及 氧化矽薄膜片使其厚度滿足Η/λ=0.11之聚亞銨塗料層的 有機物，可嘗試藉由上述實例中相同方法來達成頻率的調 整。此結果顯示於圖5。圖5指出藉由形成包含聚亞銨薄 10 -----^---=-I餐------ir------0 (请先閱I背面之注意事馆填寫本頁) - 尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格(210X297公釐) — A7 404090 五、發明説明（？） 膜片的塗料層來降低中央頻率及藉雷射光照射蝕刻塗料層 容許在鈾刻量增加時頻率增加方向做頻率的調整，亦即包 含聚亞銨薄膜片的塗料層厚度。 同樣地，相同實驗可藉由熱塑性聚合膜取代聚亞銨的 方式來實踐。此結果顯示於圖6。圖6指出在包含熱塑性 聚合膜之塗料層被形成後，藉雷射光照射蝕刻塗料層容許 頻率以增加蝕刻量來增加頻率的方式來做頻率的調整，亦 即如聚亞銨情況下的降低塗料層的厚度。 因此，圖3至6顯示的結果揭露了無機物製成之塗料 層的形成’藉由增加蝕刻量來調降頻率，亦即降低塗料層 的厚度，當使用聚亞銨或熱塑性聚合膜時，藉由增加蝕刻 量來調增頻率，亦即降低塗料層的厚度。 在任何情況下，可發現藉由雷射光蝕刻塗料層來降低 其厚度’頻率可靠且精確地被調整來獲得預期的頻率特性 〇 雖然在較佳實施例中，本發明製造表面聲波裝置的方 法被應用來利用BGS波來製造末端表面反射型表面聲波裝 置的方法，此製造方法同時可被應用來利用表面聲波而不 是BGS波來製造表面聲波裝置的方法，舉例而言，其他 SH型表面聲波諸如Love波及類似波，及其他表面聲波諸 如Rayleigh波及類似波。再者，此製造方法不只可被應用 在表面聲波共振器同時也可被應用在諸如橫斷型或共振器 型表面聲波濾波器，表面聲波遞延線及類似物的任何預期 的表面聲波裝置。 11 β張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I— I T: J— 訂 線 -- -* (請先閱讀背面之注意事it¾寫本頁) 經濟部中央搮準局貝工消费合作社印装 A7 B7 404090 五、發明説明（Μ ) 儘管本發明較佳實施例已揭露，然而在下列申請專利 範圍內，各種實施揭示於此之原理的模式是可被期待的。 因此，可知的是除了申請專利範圍內宣佈的其他事項外， 本發明的範圍是不限定的。 請· 先· 閱 讀. 背- 1¾ 之 注 意 事 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 404090 A8 B8 §_— 六、申請專利範圍 1. 一種製造表面聲波裝置的方法，該表面聲波裝置擁 有壓電基座及設置其上之數位間轉換器，其包含下列步驟 (請先閱讀0^§之注意事項'凑寫本頁) 在壓電基座上形成由無機物或有機物製成用以覆蓋數 位間轉換器之塗料層；及 飩刻塗料層來調整表面聲波裝置的操作頻率。 2. 根據申請專利範圍第1項之製造表面聲波裝置的方 法，更進一步包含下列步驟： 決定是否操作頻率是增加或減少； 若操作頻率被增加則挑選無機物作爲塗料層及操作頻 率被降低，則挑選有機物作爲塗料層；及 在挑選步驟結果的基礎下實施形成塗料層的步驟。 3. 根據申請專利範圍第1項之製造表面聲波裝置的方 法，其中該蝕刻步驟可在大氣壓力下被實施。 4. 根據申請專利範圍第1項之製造表面聲波裝置的方 法，其中該無機物是至少一個從二氧化矽、氧化矽、氧化 鋅、五氧化二鉅、二氧化鈦及三氧化鎢群中被挑選的物質 〇 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 5. 根據申請專利範圍第1項之製造表面聲波裝置的方 法，其中該有機物是至少一個從聚亞銨、熱塑性聚合膜及 矽酮群中被挑選的物質。 6. 根據申請專利範圍第1項之製造表面聲波裝置的方 法，其中該表面聲波裝置是末端表面反射型的表面波裝置 〇 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4说格（210Χ 297公釐） A8 B8 C8 D8 404090 六、申請專利範圍 7. 根據申請專利範圍第1項之製造表面聲波裝置的方 法，其中該表面聲波裝置使用了 Bleustein-Gulyaev-Shimizu 波。 8. 根據申請專利範圍第1項之製造表面聲波裝置的方 法，其中該蝕刻步驟係利用雷射來達成。 9. 根據申請專利範圍第2項之製造表面聲波裝置的方 法，其中該決定是否操作頻率是增加或減少之步驟包含： 檢驗表面聲波裝置頻率特性的步驟用以決定實際操作頻率 之步驟；及比較實際的操作頻率及預期的操作頻率之步驟 〇 10. —種製造表面聲波裝置的方法，其包含下列步驟 提供壓電基座； 形成壓電基座表面上的數位間轉換器； 形成壓電基座上之塗料層來覆蓋數位間轉換器；及 蝕刻塗料層來增加或降低表面聲波裝置的操作頻率。 11. 根據申請專利範圍第10項之製造表面聲波裝置的 方法，其中該形成塗料層的步驟包含無機物或有機物形成 塗料層的步驟。 12. 根據申請專利範圍第11項之製造表面聲波裝置的 方法，更進一步包含下列步驟： 決定是否操作頻率是增加或減少； 若操作頻率被增加，則挑選無機物作爲塗料層，若操 作頻率被降低，則挑選有機物作爲塗料層；及 m m 1^1 I Γ1 HI ί n (請先閲讀背>6之注意事項'4寫本頁) '11 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐) Α8 Β8 C8 D8 404090 六、申請專利範圍 在挑選步驟結果的基礎下實施形成塗料層的步驟。 13. 根據申請專利範圍第10項之製造表面聲波裝置的 方法，其中該蝕刻步驟可在大氣壓力下被實施。 14. 根據申請專利範圍第11項之製造表面聲波裝置的 方法，其中該無機物是至少一個從二氧化矽、氧化矽、氧 化鋅、五氧化二鉅、二氧化鈦及三氧化鎢群中被挑選的物 質。 I5·根據申請專利範圍第π項之製造表面聲波裝置的 方法，其中該有機物是至少一個從聚亞銨、熱塑性聚合膜 及矽酮群中被挑選的物質。 16.根據申請專利範圍第10項之製造表面聲波裝置的 方法，其中該表面聲波裝置是末端表面反射型的表面波裝 置。 17·根據申請專利範圍第10項之製造表面聲波裝置的 方法，其中該表面聲波裝置使用了 Bleustein-Gulyaev-Shimizu 波。 18. 根據申請專利範圍第ίο項之製造表面聲波裝置的 方法，其中該蝕刻步驟係利用雷射來達成。 19. 根據申請專利範圍第13項之製造表面聲波裝置的 方法’其中該決定是否操作頻率是增加或減少之步驟包含 :檢驗表面聲波裝置頻率特性的步驟，用以決定實際操作 頻率’及比較實際的操作頻率及預期的操作頻率的步驟。 3 (請先閲讀背面之注意事項'-Λ寫本頁) —装. 經濟部中央棣率局舅工消费合作社印製 本紙银纽it用+ Η®家( CNs )八4祕（210X297公ίΓΤ