(57)【要約】【課題】  帯域幅におけるリップルを低減できるようにする。【解決手段】  弾性表面波素子片１０は、圧電基板１２がタンタル酸リチウムのＸカット板から形成してある。圧電基板１２の表面には、すだれ状電極からなる一対のＩＤＴ１４（１４ａ、１４ｂ）と、これらのＩＤＴを挟むように一対の反射器２０（２０ａ、２０ｂ）とが設けてある。ＩＤＴ１４を形成している電極指部１８（１８ａ、１８ｂ）は、アルミニウム系金属膜からなる電極指本体３０を有する。電極指本体３０の表面には、電極指本体３０を陽極酸化して形成した陽極酸化膜３２が設けてある。陽極酸化膜３４は、二酸化ケイ素膜２６によって覆われている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板に設けたアルミニウム系金属膜からなるすだれ状電極と、
前記すだれ状電極の表面に形成した陽極酸化膜と、
前記陽極酸化膜を覆って設けた二酸化ケイ素膜と、
を有することを特徴とする弾性表面波素子片。
【請求項２】
請求項１に記載の弾性表面波素子片において、
前記圧電基板は、タンタル酸リチウムのＸカット板であることを特徴とする弾性表面波素子片。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の弾性表面波素子片において、
前記圧電基板を伝播する弾性表面波の波長をλ、前記二酸化ケイ素膜の膜厚をｔ１としたときに、前記膜厚ｔ１と前記波長λとの比ｔ１／λが、
０．０２≦ｔ１／λ≦０．０４
であることを特徴とする弾性表面波素子片。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の弾性表面波素子片において、
前記すだれ状電極を構成するアルミニウム系金属膜の膜厚をｔ２、前記二酸化ケイ素膜の膜厚をｔ１としたときに、前記膜厚ｔ２と前記膜厚ｔ１との比ｔ２／ｔ１が、
０．７≦ｔ２／ｔ１≦１．３
であることを特徴とする弾性表面波素子片。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の弾性表面波素子片において、
前記すだれ状電極を構成するアルミニウム系金属膜の膜厚をｔ２、前記陽極酸化膜の膜厚をｔ３としたときに、前記膜厚ｔ３と前記膜厚ｔ２との比ｔ３／ｔ２が、
０．１≦ｔ３／ｔ２≦０．７
であることを特徴とする弾性表面波素子片。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の弾性表面波素子片において、
前記すだれ状電極は、弾性表面波の伝播方向に一対設けられ、各すだれ状電極の電極指の対数が８０〜９５であることを特徴とする弾性表面波素子片。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の弾性表面波素子片を有することを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電基板の表面にすだれ状電極を設けた弾性表面波素子片に係り、特に圧電基板としてタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）を用いた弾性表面波素子片および弾性表面波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年は、移動体通信機器の分野において高周波数化が図られ、ＲＦ帯のフィルタが用いられるようになってきており、ＲＦ帯のフィルタとして弾性表面波（Surface Acoustic Wave：ＳＡＷ）フィルタが用いられるようになってきている。このようなＲＦ帯のフィルタとして、タンタル酸リチウムのＸカット板を圧電基板として採用したものが開発されている。しかし、タンタル酸リチウムのＸカット板は、温度特性が−１８ｐｐｍ／℃と大きく、所望の精度を有するフィルタを形成することが困難である。そこで、特許文献１には、ＩＤＴ（Interdigital Transducer）であるすだれ状電極の上に、厚い二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜を形成して温度特性の改善を図ることが提案されている。
【特許文献１】特開平７−２５４８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一方、タンタル酸リチウムのＸカット板に、アルミニウムからなるＩＤＴと反射器とを形成し、終端インピーダンスが５０Ωで、比帯域幅が０．１％以上のフィルタを得ようとすると、図４の曲線ａに示したように、リップルが発生し、受信感度が変動したりする。また、特許文献１に記載のように、ＩＤＴの上に厚い二酸化ケイ素膜を形成すると、フィルタの特性が変化して通過帯域幅が狭くなる。このため、通過帯域幅が広く、リップルの少ないフィルタの開発が強く望まれている。
【０００４】
本発明は、上記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、帯域幅におけるリップルを低減できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明者らは、タンタル酸リチウムのＸカット板を用いた弾性表面波フィルタを鋭意研究し、種々実験を行った結果、アルミニウム膜から形成したＩＤＴの電極を陽極酸化したのち、二酸化ケイ素の膜を薄く形成すると、リップルが低減することを見出した。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。すなわち、本発明に係る弾性表面波素子片は、圧電基板に設けたアルミニウム系金属膜からなるすだれ状電極と、前記すだれ状電極の表面に形成した陽極酸化膜と、前記陽極酸化膜を覆って設けた二酸化ケイ素膜と、を有することを特徴としている。
【０００６】
このようになっている本発明は、理論的な解析がまだなされていないが、フィルタの帯域幅におけるリップルを大幅に低減することができる。なお、この発明においてアルミニウム系金属膜とは、アルミニウムの膜およびアルミニウム合金の膜を含んでいる。
【０００７】
圧電基板は、タンタル酸リチウムのＸカット板であってよい。これにより、タンタル酸リチウムのＸカット板を用いて終端インピーダンスが５０Ωで、比帯域幅が０．１％以上のリップルの少ないフィルタを得ることができる。
【０００８】
そして、前記圧電基板を伝播する弾性表面波の波長をλ、前記二酸化ケイ素膜の膜厚をｔ１としたときに、前記膜厚ｔ１と前記波長λとの比ｔ１／λが、０．０２≦ｔ１／λ≦０．０４であることが望ましい。すなわち、二酸化ケイ素膜は、すだれ状電極を構成しているアルミニウム系金属膜と同程度の厚さであってよい。また、前記すだれ状電極を構成するアルミニウム系金属膜の膜厚をｔ２、前記二酸化ケイ素膜の膜厚をｔ１としたときに、前記膜厚ｔ２と前記膜厚ｔ１との比ｔ２／ｔ１を、０．７≦ｔ２／ｔ１≦１．３とすることができる。さらに、前記すだれ状電極を構成するアルミニウム系金属膜の膜厚をｔ２、前記陽極酸化膜の膜厚をｔ３としたときに、前記膜厚ｔ３と前記膜厚ｔ２との比ｔ３／ｔ２を、０．１≦ｔ３／ｔ２≦０．７とすることができる。このような厚さの陽極酸化膜を形成すると、すだれ状電極の耐電力性を向上することができ、マイグレーションの発生を防止することができる。
【０００９】
すだれ状電極を弾性表面波の伝播方向に一対設け、各すだれ状電極の電極指の対数を８０〜９５とすることができる。一対のすだれ状電極の合計した電極指の対数は、１６０〜１９０にすることがより望ましい。このような弾性表面波素子片は、リップルの少ない３１５ＭＨｚの弾性表面波フィルタを得ることができる。しかも、この弾性表面波フィルタは、中心周波数に対する−３ｄＢの減衰量における比帯域幅を１％とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係る弾性表面波素子片および弾性表面波フィルタの好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る弾性表面波素子片を模式的に示した平面図である。図１において、弾性表面波素子片１０は、平面視矩形状の圧電基板１２を備えている。圧電基板１２は、実施形態の場合、タンタル酸リチウムのＸカット板から形成してあるが、ニオブ酸リチウム、水晶などの他の圧電材料を用いることができる。
【００１１】
弾性表面波素子片１０は、圧電基板１２の表面中央部に一対のＩＤＴ１４（１４ａ、１４ｂ）が弾性表面波の伝播方向に沿って配置してある。これらのＩＤＴ１４は、それぞれ一対の櫛型電極１６（１６ａ、１６ｂ）からなっている。そして、各櫛型電極１６ａ、１６ｂは、それぞれの電極指部１８（１８ａ、１８ｂ）が交互になるように組み合わされ、かつ相互に平行、等間隔となるように位置されて、全体としてすだれ状をなしている。
【００１２】
また、弾性表面波素子片１０は、一対のＩＤＴ１４ａ、１４ｂを挟むように反射器２０（２０ａ、２０ｂ）を有している。各反射器２０は、電極指部１８と平行に形成した複数の電極片部２２からなっていて、各電極片部２２の両端が相互に連結してある。なお、各櫛型電極１６には、電極指部１８の一端を接続したバスバーに入出力用の接続ランド２４ａ、または接地用の接続ランド２４ｂが設けてある。そして、弾性表面波素子片１０は、図１に斜線で示したように、ＩＤＴ１４および反射器２０を覆って二酸化ケイ素膜２６が設けてある。
【００１３】
櫛型電極１６の電極指部１８と反射器２０の電極片部２２とは、同じように形成してあって、実施形態の場合、図２に示したようになっている。すなわち、電極指部１８は、アルミニウム系金属膜（実施形態の場合、アルミニウム膜）からなる電極指本体３０と、電極指本体３０の表面に設けた陽極酸化膜３２とから構成してある。陽極酸化膜３２は、電極指本体３０を陽極酸化して形成してある。また、反射器２０の電極片部２２は、電極指部１８と同様に形成してあって、アルミニウム系金属膜（実施形態の場合、アルミニウム膜）からなる導体ストリップ３４と、導体ストリップ３４を陽極酸化して導体ストリップ３４の表面に設けた陽極酸化膜３６とから構成してある。
【００１４】
電極指本体３０と導体ストリップ３４とは、同時に形成される。すなわち、電極指本体３０と導体ストリップ３４とを形成する場合、まず、蒸着やスパッタリングによって、圧電基板１２の表面全体にアルミニウム系金属膜を所定の厚さ成膜する。その後、アルミニウム系金属膜の上にフォトレジストを塗布してレジスト膜を形成する。次に、レジスト膜をフォトリソグラフィー技術によって所定の形状にパターニングし、レジスト膜をマスクにしてアルミニウム系金属をエッチングして電極指本体３０と導体ストリップ３４とを形成する。その後、電極指本体３０と導体ストリップ３４とを同時に陽極酸化し、これらの表面に陽極酸化膜３２、３６を形成する。陽極酸化膜３２、３６の厚さは、陽極酸化電圧に比例するので、所望の厚さの陽極酸化膜を容易に形成することができる。このようにしてＩＤＴ１４と反射器２０とに陽極酸化膜３２、３６を形成したのち、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を用いたＣＶＤなどにより、圧電基板１２の表面（上面）全体に二酸化ケイ素膜２６を所定の厚さ堆積する。
【００１５】
二酸化ケイ素膜２６の膜厚、すなわち陽極酸化膜３２、３６上の厚さｔ１とし、電極指本体３０と導体ストリップ３４とを形成しているアルミニウム膜の膜厚をｔ２、電極指本体３０と導体ストリップ３４との表面に形成した陽極酸化膜３２、３６の膜厚をｔ３とする。実施形態の場合、圧電基板１２を伝播する弾性表面波の波長をλとすると、二酸化ケイ素膜２６の膜厚ｔ１と、弾性表面波の波長λとの比ｔ１／λは、０．０２≦ｔ１／λ≦０．０４にしてある。また、電極指本体３０および導体ストリップ３４を構成しているアルミニウム系金属膜の膜厚ｔ２と、二酸化ケイ素膜２６の膜厚ｔ１との比ｔ２／ｔ１は、実施形態の場合、０．７≦ｔ２／ｔ１≦１．３にしてある。さらに、電極指本体３０および導体ストリップ３４を構成しているアルミニウム系金属膜の膜厚ｔ２に対する陽極酸化膜３２、３６の膜厚ｔ３の比ｔ３／ｔ２は、実施形態の場合、０．１≦ｔ３／ｔ２≦０．７にしてある。
【００１６】
二酸化ケイ素膜２６の膜厚を上記のように電極指本体３０と同程度の厚さにすると、フィルタの帯域幅におけるリップルを大幅に低減することができる。また、ＩＤＴ１４に形成した陽極酸化膜３２の厚さを上記のように設定すると、ＩＤＴ１４の耐電力性が向上し、マイグレーションの発生などを防ぐことができる。なお、二酸化ケイ素膜２６の厚さが、上記のように電極指本体３０と同程度の厚さであると、弾性表面波素子片１０の温度特性が従来とほとんど変わらず、実測したところ、約−１７ｐｐｍ／℃であった。
【００１７】
このようになっている弾性表面波素子片１０は、図３に示したように、パッケージ４２に収容して弾性表面波フィルタ４０にすることができる。パッケージ４２は、パッケージ本体４４と蓋体４６とから構成してある。パッケージ本体４４は、セラミックなどから形成してあって、弾性表面波素子片１０を収容する収容空間４８を有する箱状をなしている。そして、弾性表面波素子片１０は、シリコーン系接着剤などを介してパッケージ本体４４の底部に固着される。弾性表面波素子片１０は、櫛型電極１６に形成した接続ランド２４ａ、２４ｂがボンディングワイヤ５０を介してパッケージ本体４４の段部５２に形成した電極パターン（図示せず）に電気的に接続される。これらの電極パターンは、パッケージ本体４４の下面に設けた図示しない外部端子に電気的に接続してある。そして、弾性表面波素子片１０を収容したパッケージ本体４４は、上部開口がセラミックや金属板などからなる蓋体４６によって気密に封止される。
【００１８】
このようにして形成した実施形態の弾性表面波フィルタ４０は、図４に示したように、リップルの少ない高精度なフィルタとすることができる。図４は、タンタル酸リチウムのＸカット板を用いて形成した従来の弾性表面波フィルタと、実施形態の弾性表面波フィルタとの帯域幅におけるリップルの比較を示す図である。図４の横軸は帯域幅をＭＨｚで示し、縦軸は減衰量をｄＢで示してある。
【００１９】
図４の破線の曲線ａは、ＩＤＴと反射器とがアルミニウム膜によって形成してあって、陽極酸化膜と二酸化ケイ素膜とが設けられていない中心周波数が１ＧＨｚ帯の従来の弾性表面波フィルタの特性図である。また、図４に示した実線の曲線ｂは、中心周波数が１ＧＨｚ帯の実施形態に係る弾性表面波フィルタ４０の特性図である。図から明らかなように、すだれ状電極の電極指部１８を陽極酸化して陽極酸化膜３２を形成し、この陽極酸化膜３２を覆って二酸化ケイ素膜２６を設けた実施形態の弾性表面波フィルタ４０は、従来の弾性表面波フィルタに比較して、リップルを大幅に低減することができる。この実施形態に係る弾性表面波フィルタ４０は、微弱電波を用いた通信機器、特定小電力による無線通信を行なう通信機器などに適用することができる。
【００２０】
なお、中心周波数が３１５ＭＨｚの弾性表面波フィルタであって、図１に示したように、弾性表面波の伝播方向に一対のＩＤＴを有する場合、各ＩＤＴの電極指の対数を８０〜９５にするとよい。すなわち、図１の弾性表面波素子片１０において、ＩＤＴ１４ａとＩＤＴ１４ｂとは、電極指１８ａと電極指１８ｂとによる対を８０〜９５対設ける。ただし、一対のＩＤＴ１４ａ、１４ｂの合計対数は、１６０〜１９０にすることが望ましい。
【００２１】
電極指の対数と弾性表面波フィルタの帯域幅との間には、一定の関係が存在し、対数が少ないと帯域幅が広がる。そして、中心周波数が３１５ＭＨｚの弾性表面波フィルタの場合、各ＩＤＴ１４ａ、１４ｂの電極指の対数を８０より少なくすると、帯域幅が広くなりすぎて不要な周波数の信号まで通過させることになる。したがって、各ＩＤＴ１４の電極指の対数を８０〜９５にする。望ましくは、各ＩＤＴ１４ａ、１４ｂの電極指の対数を８２．５〜８５．５対にする。これにより、中心周波数に対して−３ｄＢの減衰量における比帯域幅が１％の弾性表面波フィルタが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態に係る弾性表面波素子片を模式的に示した平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った一部断面図である。
【図３】実施の形態に係る弾性表面波フィルタの説明図である。
【図４】従来と実施形態との弾性表面波フィルタの通過帯域幅におけるリップルの比較図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０………弾性表面波素子片、１２………圧電基板、１４ａ、１４ｂ………ＩＤＴ、１６ａ、１６ｂ………すだれ状電極（櫛型電極）、１８ａ、１８ｂ………電極指部、２０ａ、２０ｂ………反射器、２２………電極片部、２６………二酸化ケイ素膜、３０………電極指本体、３２、３６………陽極酸化膜、４０………弾性表面波フィルタ、４２………パッケージ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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