(57)【要約】【課題】圧電基板自体を加工することなく温度特性を改善することができる弾性表面波デバイスを提供する。【解決手段】弾性表面波デバイス４は、圧電基板１０の同一主面１０ａ上に、ＩＤＴ電極を含む複数の弾性表面波素子部１２，１４，１６，１８が形成されている。弾性表面波デバイス４は、圧電基板１０の主面１０ａ上に、圧電基板１０の線膨張係数より小さい線膨張係数を有する材料を用いて形成された拘束層２０，２２，２４を備える。拘束層２０，２２，２４は、少なくとも１つの弾性表面波素子部１２，１４，１６，１８について弾性表面波素子部１２，１４，１６，１８のＩＤＴ電極による弾性表面波が伝搬する振動領域の両外側に、弾性表面波が伝搬する方向と平行に延在しかつ弾性表面波素子部１２，１４，１６，１８に対向するように形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板の同一主面上に、ＩＤＴ電極を含む複数の弾性表面波素子部が形成された弾性表面波デバイスであって、
前記圧電基板の前記主面上に、前記圧電基板の線膨張係数より小さい線膨張係数を有する材料を用いて形成された拘束層を備え、
前記拘束層は、少なくとも１つの前記弾性表面波素子部について当該弾性表面波素子部の前記ＩＤＴ電極による弾性表面波が伝搬する振動領域の両外側に、弾性表面波が伝搬する方向と平行に形成されていることを特徴とする、弾性表面波デバイス。
【請求項２】
前記振動領域の弾性表面波が伝搬する方向の長さをａとし、前記拘束層の前記振動領域に対向する部分の弾性表面波が伝搬する方向の長さをｂとすると、ｂ／ａが０．７以上であることを特徴とする、弾性表面波デバイス。
【請求項３】
前記拘束層は、前記弾性表面波素子部の全周を囲むことを特徴とする、請求項１に記載の弾性表面波デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波デバイスに関し、詳しくは、圧電基板表面の弾性表面波を利用するフィルタや共振子などで構成された弾性表面波デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば送信帯域と受信帯域の周波数差が小さい移動体通信システムにおいて、受信帯域での減衰量を確保するため、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３；ＬＴ）やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３；ＬＮ）などの電気機械結合係数の大きな圧電基板を使用した弾性表面波フィルタが用いられている。しかし、ＬＴ基板やＬＮ基板の周波数温度係数（ＴＣＦ）が大きい上に、製造ばらつきを考慮すると、送受信帯域間隔は実質的に非常に小さくなる。そのため、温度特性の改善が望まれている。
【０００３】
温度特性を改善する方策として、圧電基板に、圧電基板よりも高い強度及び弾性を持つ支持基板を貼り合わせた構成とすることが提案されている。
【０００４】
例えば特許文献１には、図１１の構成図及び図１２の断面図に示すように、ＬＴ基板１の表面のＩＤＴ（interdigital transducer）型共振器２の周囲の余白領域に、ＩＤＴ型共振器２を囲むように矩形の保護膜３を形成し、保護膜３は、ＬＴ基板１よりも熱膨張係数の小さい石英（ＳｉＯ２）で形成し、基板１の伸縮を保護膜３によって制限する構成が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、図１３の断面図に示すように、比較的厚い圧電基板１１１Ａとシリコン基板１１２Ａとを貼り合わせた後、それぞれの基板１１１Ａ，１１２Ａを切削・研磨し（図１３（ｂ）及び（ｃ）における切削・削除部分１１１Ｃ，１１２Ｃ参照）、所望の程度に薄化された圧電基板１１１Ｂとシリコン基板１１２Ｂとが接合された構成にすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１７９８０号公報
【特許文献２】特開２００４−２９７６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図１２のように圧電基板１の表面の段差部に保護膜３が形成された構成は、圧電基板１の表面を部分的に加工する工程が必要になる。
【０００８】
また、図１３のように圧電基板に支持基板を貼り合わせた構成では、圧電基板を薄くしないと温度特性改善効果が得られないためには、圧電基板を薄くする工程が必要である。
【０００９】
本発明は、かかる実情に鑑み、圧電基板自体を加工することなく温度特性を改善することができる弾性表面波デバイスを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した弾性表面波デバイスを提供する。
【００１１】
弾性表面波デバイスは、圧電基板の同一主面上に、ＩＤＴ電極を含む複数の弾性表面波素子部が形成されている。弾性表面波デバイスは、前記圧電基板の前記主面上に、前記圧電基板の線膨張係数より小さい線膨張係数を有する材料を用いて形成された拘束層を備える。前記拘束層は、少なくとも１つの前記弾性表面波素子部について当該弾性表面波素子部の前記ＩＤＴ電極による弾性表面波が伝搬する振動領域の両外側に、弾性表面波が伝搬する方向と平行に延在しかつ当該弾性表面波素子部に互いに対向するように形成されている。
【００１２】
上記構成において、振動領域は、振動領域の両外側に配置された拘束層によって、弾性表面波が伝搬する方向の温度変化に伴う伸縮が抑制される。これによって、弾性表面波デバイスは、温度特性が改善される。
【００１３】
上記構成によれば、圧電基板は、薄くしたり、段差を形成したりする必要はない。そのため、圧電基板自体を加工する特別な工程は不要である。
【００１４】
好ましくは、前記振動領域の弾性表面波が伝搬する方向の長さをａとし、前記拘束層の前記振動領域に隣接する部分の弾性表面波が伝搬する方向の長さをｂとすると、ｂ／ａが０．７以上である。
【００１５】
振動領域の中心部分にはＩＤＴ電極が配置されており、この部分の伸縮は周波数特性に大きな影響を及ぼす。ｂ／ａが０．７以上であると、少なくとも、温度特性に支配的な影響を及ぼす振動領域の中心部分について、温度変化に伴う伸縮を抑制することができ、効果的に温度特性を改善することができる。
【００１６】
なお、拘束層が振動領域全体に隣接すると、すなわちｂ／ａが１以上であると、温度特性に影響する振動領域全体について温度変化に伴う伸縮を拘束層によって拘束できるため、より温度特性を改善することができ、より好ましい。
【００１７】
好ましくは、前記拘束層は、前記弾性表面波素子部の全外周を囲む。
【００１８】
この場合、弾性表面波デバイスをフリップチップボンディングで実装したときに、封止性が保たれるようにすることができる。すなわち、弾性表面波素子部と拘束層とが形成されている圧電基板の主面に接続電極を形成し、弾性表面波デバイスの接続電極を基板やパッケージにフリップチップボンディングすると、弾性表面波デバイスの弾性表面波素子部は、基板やパッケージに対向し、かつ周囲が拘束層で囲まれ、保護される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の弾性表面波デバイスは、圧電基板自体を加工することなく温度特性を改善することができる。圧電基板自体を加工する特別な工程が不要であるため、簡単に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】弾性表面波デバイスの（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。（実施例１）
【図２】弾性表面波デバイスの線膨張係数のグラフである。（実施例１）
【図３】弾性表面波デバイスの平面図である。（実施例２）
【図４】弾性表面波デバイスの平面図である。（具体例１）
【図５】弾性表面波デバイスの回路構成を示す略図である。（具体例１）
【図６】弾性表面波デバイスの平面図である。（具体例２）
【図７】弾性表面波デバイスの回路構成を示す略図である。（具体例２）
【図８】弾性表面波デバイスの平面図である。（具体例３）
【図９】弾性表面波デバイスの回路構成を示す略図である。（具体例３）
【図１０】弾性表面波デバイスの平面図である。（実施例３）
【図１１】弾性表面波デバイスの斜視図である。（従来例１）
【図１２】弾性表面波デバイスの断面図である。（従来例１）
【図１３】弾性表面波デバイスの製造工程を示す断面図である。（従来例２）
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図１０を参照しながら説明する。
【００２２】
＜実施例１＞  実施例１の弾性表面波デバイス４について、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００２３】
図１（ａ）は、弾性表面波デバイス４の基本構成を模式的に示す平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の線Ａ−Ａに沿って切断した断面を模式的に示す断面図である。
【００２４】
図１に示すように、弾性表面波デバイス４は、圧電基板１０の表面１０ａに、４つの弾性表面波素子部１２，１４，１６，１８と、拘束層２０，２２，２４と、配線パターン１１とが形成されている。
【００２５】
圧電基板１０は、ＬＴ基板やＬＮ基板である。４つの弾性表面波素子部１２，１４，１６，１８は、配線パターン１１によって接続され、例えば縦結合共振子型フィルタを構成する。弾性表面波素子部１２，１４，１６，１８は、それぞれ、１又は２以上のＩＤＴ電極及び反射器を備え、ＩＤＴ電極により励振された弾性表面波は、反射器の間を伝搬する。すなわち、弾性表面波素子部１２，１４，１６，１８は、ＩＤＴ電極による弾性表面波が伝搬する振動領域に形成されている。弾性表面波素子部１２，１４，１６，１８のＩＤＴ電極による弾性表面波は、図１（ａ）において左右方向に伝搬するようになっている。
【００２６】
拘束層２０，２２，２４は、圧電基板１０よりも線膨張係数が小さい材料を用いて形成されている。例えば、圧電基板１０の表面１０ａにＩＤＴ電極や配線パターン１１を含む導電パターンを形成した後、ＩＤＴ電極及び電極パッド上にレジストなどの保護膜を形成し、溶射やスパッタリングなどの成膜方法を用いて、ＬＴ基板やＬＮ基板などの圧電基板１０よりも線膨張係数が小さいＳｉ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２などの材料を堆積させることにより、拘束層２０，２２，２４を形成する。溶射の場合には、成膜速度が速く、コスト的に有利であり、また、厚い膜を形成しやすい。
【００２７】
レジストなどの保護層の代わりにマスクを使用して、拘束層２０，２２，２４を形成してもよい。また、レーザなどを使用して拘束層２０，２２，２４に貫通孔を形成して電極パッドを露出させ、入出力を取り出すようにしてもよい。
【００２８】
拘束層２０，２２，２４は、弾性表面波素子部１２，１４，１６，１８の両外側に形成されている。拘束層２０，２２，２４は、弾性表面波素子部１２，１４，１６，１８のＩＤＴ電極による弾性表面波が伝搬する方向と平行に、すなわち図１（ａ）において左右方向に延在し、弾性表面波素子部１２，１４，１６，１８に対向するように、形成されている。
【００２９】
弾性表面波素子部１２，１４，１６，１８は、拘束層２０，２２，２４の間に配置されるため、圧電基板１０の表面１０ａは、弾性表面波が伝搬する方向の温度変化に伴う伸縮が拘束層２０，２２，２４によって制限され、弾性表面波が伝搬する状態の変化が抑制され、周波数特性の変化が小さくなる。したがって、弾性表面波デバイス４は、温度特性が改善される。
【００３０】
圧電基板１０の表面１０ａは、弾性表面波が伝搬する方向の伸縮が、拘束層２０，２２，２４により表面１０ａに沿って拘束される。そのため、圧電基板１０を薄くしたり、圧電基板１０の表面１０ａに溝を加工したりすることなしに、温度特性の改善効果が得られる。
【００３１】
図１（ｂ）に示すように配線パターン１１の上にも拘束層２４を形成することにより、それぞれの弾性表面波素子部１２，１４，１６，１８を個別に拘束できるので、高い温度特性改善効果が得られる。
【００３２】
拘束層２０，２２，２４が形成される範囲を限定することで、弾性表面波素子部１２，１４，１６，１８に対する拘束力が高まり、温度特性改善を効果的に得られる。
【００３３】
弾性表面波素子部１２，１４，１６，１８のＩＤＴ電極の中心と拘束層２０，２２，２４の距離を近づけることで、ＩＤＴ電極への拘束が伝わりやすくなり、高い温度特性改善効果が得られる。
【００３４】
圧電基板１０の表面１０ａに溝を形成する必要がないので、製造工程が簡単になる。また、圧電基板１０の表面１０ａに溝を形成しないことで配線部に考慮することなく、低線膨張係数の拘束層２０，２２，２４を形成できる。
【００３５】
図２は、弾性表面波素子部１２の圧電基板１０の表面１０ａの線膨張係数を計算した結果を示すグラフである。図２において、横軸はｂ／ａ、縦軸は線膨張係数である。図１（ａ）に示すように、弾性表面波素子部１２について弾性表面波が伝搬する方向の長さをａとし、弾性表面波素子部１２に対向する拘束層２０，２２について弾性表面波が伝搬する方向の長さをｂとし、弾性表面波素子部１２の中心における圧電基板１０の表面１０ａの線膨張係数を計算した。
【００３６】
図２から、弾性表面波素子部１２に対する拘束層２０，２２の拘束幅ｂが増えるほど、弾性表面波素子部１２に対する拘束力が強まり、圧電基板１０の表面１０ａの線膨張係数が小さくなることが分かる。
【００３７】
ｂ／ａが１より小さいと、すなわち、ｂがａよりも小さいと、線膨張係数が急に劣化するため、ｂ／ａは１以上であることが好ましい。
【００３８】
しかしながら、後述する構成例のように弾性表面波素子部の近くに電極パッドを設ける場合などには、ｂをａよりも大きくできず、ｂ／ａを１以上にすることができないことがある。そのようなときでも、ｂ／ａが０．７以上であると、線膨張係数はある程度まで改善され、少なくとも、温度特性に支配的な影響を及ぼす振動領域の中心部分の温度変化に伴う伸縮を抑制することができるので、効果的に温度特性を改善することができる。
【００３９】
＜実施例２＞  実施例２の弾性表面波デバイス５について、図３を参照しながら説明する。
【００４０】
図３は、弾性表面波デバイス５の基本構成を模式的に示す平面図である。
【００４１】
図３に示すように、実施例２の弾性表面波デバイス５では、図１（ａ）に示した実施例１の弾性表面波デバイス４において１段目の弾性表面波素子部１２，１４と２段目の弾性表面波素子部１６，１８との間に形成されていた拘束層２２を無くしている。
【００４２】
次の表１は、実施例１及び２について線膨張係数を計算した結果を示す。
【表１】
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すなわち、表１は、図３の実施例２の構成（モデル１）と、図１（ａ）の実施例１の構成（モデル２）とについて、それぞれの弾性表面波素子部１２，１４，１６，１８のＩＤＴ電極の中心部（ＩＤＴ１〜ＩＤＴ４）における圧電基板１０の表面１０ａの線膨張係数を計算した結果を示す。
【００４３】
表１から、２つの弾性表面波素子部１２，１６；１４，１８を一対の拘束層２０，２４で挟む図３の構成（モデル１）によっても、温度特性改善効果が得られることが分かる。
【００４４】
ただし、弾性表面波素子部１２，１４，１６，１８について個別に拘束層２０，２２，２４で挟む図１（ａ）の構成（モデル２）の方が、２つの弾性表面波素子部１２，１６；１４，１８を一対の拘束層２０，２４で挟む図３の構成（モデル１）よりも線膨張係数が小さくなり、温度特性改善効果が高いことが分かる。
【００４５】
次に、弾性表面波デバイスの構成例について説明する。
【００４６】
＜構成例１＞  図４は構成例１の弾性表面波デバイス６の平面図、図５は構成例１の弾性表面波デバイス６の回路構成を模式的に示す略図である。
【００４７】
図４及び図５に示すように、圧電基板１０の表面１０ａには、６つの電極パッド３０〜３５と、４つの弾性表面波素子部１２，１４，１６，１８と、拘束層２０，２２，２４ａ，２４ｂとが形成されている。
【００４８】
電極パッド３１には、不平衡信号が入力される。電極パッド３３，３５からは平衡信号が出力される。電極パッド３０，３２，３４はグランドに接続される。
【００４９】
図５に示すように、弾性表面波素子部１２，１４，１６，１８は、それぞれ、３つのＩＤＴ電極５０，５２，５４と２つの反射器６０，６２とを備える。２つの反射器６０，６２の間に３つのＩＤＴ電極５０，５２，５４が配置され、３つのＩＤＴ電極５０，５２，５４と２つの反射器６０，６２とは、弾性表面波が伝搬する方向に並べられ、反射器の間の振動領域内において弾性表面波が伝搬するようになっている。
【００５０】
不平衡信号が入力される電極パッド３１は、１段目の弾性表面波素子部１２，１４の中央のＩＤＴ電極に接続されている。平衡信号が出力される電極パッド３３，３５は、２段目の弾性表面波素子部１６，１８の中央のＩＤＴ電極に接続されている。１段目の弾性表面波素子部１２，１４の両側のＩＤＴ電極と、２段目の弾性表面波素子部１２，１４の両側のＩＤＴ電極とは互いに接続されている。
【００５１】
＜構成例２＞  図６は構成例２の弾性表面波デバイス７の平面図、図７は構成例２の弾性表面波デバイス４の回路構成を模式的に示す略図である。
【００５２】
図６及び図７に示すように、圧電基板１０の表面１０ａには、６つの電極パッド３０ａ〜３５ａと、４つの弾性表面波素子部１２ａ，１４ａ，１６ａ，１８ａと、拘束層２０ｋ，２２ｋ，２２ｑ，２２ｐ，２４ｋとが形成されている。
【００５３】
電極パッド３１ａには、不平衡信号が入力される。電極パッド３３ａ，３５ａからは平衡信号が出力される。電極パッド３０ａ，３２ａ，３４ａはグランドに接続される。
【００５４】
拘束層２０ｋ，２２ｋ，２２ｑ，２２ｐ，２４ｋと弾性表面波素子部１２ａ，１４ａ，１６ａ，１８aとは交互に、一列に形成されている。
【００５５】
図７に示すように、弾性表面波素子部１２ａ，１４ａ，１６ａ，１８ａは、構成例１と同じく、それぞれ、３つのＩＤＴ電極５０，５２，５４と２つの反射器６０，６２とを備え、反射器間の振動領域内において弾性表面波が伝搬するようになっている。
【００５６】
不平衡信号が入力される電極パッド３１ａは、１段目の弾性表面波素子部１４ａ，１６ａの中央のＩＤＴ電極に接続されている。平衡信号が出力される一方の電極パッド３３ａは、２段目の一方の弾性表面波素子部１２ａの中央のＩＤＴ電極に接続されている。平衡信号が出力される他方の電極パッド３５ａは、２段目の他方の弾性表面波素子部１８ａの中央のＩＤＴ電極に接続されている。
【００５７】
＜構成例３＞  図８は構成例３の弾性表面波デバイス８の平面図、図９は構成例３の弾性表面波デバイス８の回路構成を模式的に示す略図である。
【００５８】
図８及び図９に示すように、圧電基板１０の表面１０ａには、６つの電極パッド３０ｂ〜３５ｂと、４つの弾性表面波素子部１２ｂ，１４ｂ，１６ｂ，１８ｂと、拘束層２０ｓ，２２ｓ，２２ｔ，２４ｓとが形成されている。
【００５９】
電極パッド３０ｂ，３２ｂ，３３ｂはグランドに接続される。電極パッド３１ｂには、不平衡信号が入力される。電極パッド３４ｂ，３５ｂからは平衡信号が出力される。
【００６０】
弾性表面波素子部１２ｂ，１４ｂ，１６ｂ，１８ｂと拘束層２０ｓ，２２ｓ，２２ｔ，２４ｓは、交互に形成され、一列に配置されている。
【００６１】
図９に示すように、弾性表面波素子部１２ｂ，１４ｂ，１６ｂ，１８ｂは、それぞれ、３つのＩＤＴ電極５０，５２，５４と２つの反射器６０，６２とを備え、反射器６０，６２の間の振動領域内において弾性表面波が伝搬するようになっている。
【００６２】
不平衡信号が入力される電極パッド３１ｂは、１段目の弾性表面波素子部１２ｂ，１４ｂの中央のＩＤＴ電極に接続されている。平衡信号が出力される一方の電極パッド３４ｂは、２段目の一方の弾性表面波素子部１６ｂの中央のＩＤＴ電極に接続されている。平衡信号が出力される他方の電極パッド３５ｂは、２段目の他方の弾性表面波素子部１８ｂの中央のＩＤＴ電極に接続されている。
【００６３】
＜実施例３＞  実施例３の弾性表面波デバイス９について、図１０を参照しながら説明する。
【００６４】
図１０は、弾性表面波デバイス９の基本構成を模式的に示す平面図である。図１０に示すように、弾性表面波デバイス９は、圧電基板１０の表面１０ａに、４つの弾性表面波素子部１２，１４，１６，１８と、拘束層２６と、不図示の配線パターンとが形成されている。拘束層２６は、各弾性表面波素子部１２，１４，１６，１８の全周を囲むように形成されている。
【００６５】
図示していないが、圧電基板１０の表面１０ａにはバンプが形成され、フリップチップボンディングにより弾性表面波デバイス９を、基板やパッケージに実装できるようになっている。
【００６６】
弾性表面波デバイス９は、基板やパッケージにフリップチップボンディングで実装されたときに、弾性表面波素子部１０は、基板やパッケージに対向し、かつ周囲が拘束層２６で囲まれ、弾性表面波素子部１２，１４，１６，１８が個別に保護される。したがって、フリップチップで実装したときに封止性が保たれるようにすることができる。
【００６７】
＜まとめ＞  以上に説明したように、圧電基板自体を加工することなく温度特性を改善することができる。圧電基板自体を加工する特別な工程が不要であるため、簡単に製造することができる。
【００６８】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。
【符号の説明】
【００６９】
４〜９  弾性表面波デバイス
１０  基板
１０ａ  表面（主面）
１２，１２ａ，１２ｂ  弾性表面波素子部
１４，１４ａ，１４ｂ  弾性表面波素子部
１６，１６ａ，１６ｂ  弾性表面波素子部
１８，１８ａ，１８ｂ  弾性表面波素子部
２０，２０ａ，２０ｋ，２０ｓ  拘束層
２２，２２ａ，２２ｋ，２２ｐ，２２ｑ，２２ｓ，２２ｔ  拘束層
２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｋ，２４ｓ  拘束層
２６  拘束層
【図１】
2010259005.tif 000004
【図２】
2010259005.tif 000005
【図３】
2010259005.tif 000006
【図４】
2010259005.tif 000007
【図５】
2010259005.tif 000008
【図６】
2010259005.tif 000009
【図７】
2010259005.tif 000010
【図８】
2010259005.tif 000011
【図９】
2010259005.tif 000012
【図１０】
2010259005.tif 000013
【図１１】
2010259005.tif 000014
【図１２】
2010259005.tif 000015
【図１３】
2010259005.tif 000016