(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも表面が圧電性材料で構成された圧電基板（２）と、
前記圧電基板の表面上において、前記圧電基板の表面内における一方向に延設された互いに平行な歯を有する２つの電極（３ａ、３ｂ）を、前記２つの電極それぞれの歯が交互に並ぶように対向して配置することにより構成され、入力信号が入力されると前記圧電基板の圧電効果に基づいて弾性表面波を励起させ、前記圧電基板に備えられる伝播路に伝播させる櫛形電極（３）と、
前記圧電基板上において前記櫛形電極を覆うように形成される被覆膜（６、７）と、を有し、
前記圧電基板の上には、前記櫛形電極が形成される櫛形電極形成領域を囲みつつ、前記圧電基板の表面の面積の５０％以上を覆う金属材料で構成されていると共に、前記被覆膜によって覆われたダミーパターン（５）が備えられており、
前記ダミーパターンは、前記伝播路と対応する部分が開口させられていることを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項２】
少なくとも表面が圧電性材料で構成された圧電基板（２）と、
前記圧電基板の表面上において、前記圧電基板の表面内における一方向に延設された互いに平行な歯を有する２つの電極（３ａ、３ｂ）を、前記２つの電極それぞれの歯が交互に並ぶように対向して配置することにより構成され、入力信号が入力されると前記圧電基板の圧電効果に基づいて弾性表面波を励起させ、前記圧電基板に備えられる伝播路に伝播させる櫛形電極（３）と、
前記圧電基板上において前記櫛形電極を覆うように形成される被覆膜（６、７）と、を有し、
前記圧電基板の上には、前記櫛形電極が形成される櫛形電極形成領域を囲みつつ、前記圧電基板の表面の面積の５０％以上を覆う金属材料で構成されていると共に、前記被覆膜によって覆われたダミーパターン（５）が備えられており、
前記ダミーパターンのうち前記伝播路と交差する端面の少なくとも一つが先細り形状の凸部が複数並んだ形状とされていることを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項３】
前記伝播路を挟んで前記櫛形電極と反対側に配置され、前記弾性表面波を反射して反射波を発生させる反射器（４）の少なくとも一部を構成する突起状構造部とされた電極構造部（４ａ）を有し、
前記ダミーパターンは、前記反射器が形成される反射器形成領域を囲むように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波素子。
【請求項４】
少なくとも表面が圧電性材料で構成された圧電基板（２）と、
前記圧電基板の表面上において、前記圧電基板の表面内における一方向に延設された互いに平行な歯を有する２つの電極（３ａ、３ｂ）を、前記２つの電極それぞれの歯が交互に並ぶように対向して配置することにより構成され、入力信号が入力されると前記圧電基板の圧電効果に基づいて弾性表面波を励起させ、前記圧電基板に備えられる伝播路に伝播させる櫛形電極（３）と、
前記伝播路を挟んで前記櫛形電極と反対側に配置され、前記弾性表面波を反射して反射波を発生させる反射器（４）の少なくとも一部を構成する突起状構造部とされた電極構造部（４ａ）と、
前記圧電基板上において前記櫛形電極および前記電極構造部を覆うように形成される被覆膜（６、７）と、
前記圧電基板の上には、前記櫛形電極が形成される櫛形電極形成領域および前記反射器が形成される反射器形成領域を囲みつつ、前記伝播路と対応する部分が開口させられており、かつ、前記被覆膜によって覆われたダミーパターン（５）と、が備えられていることを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項５】
前記電極構造部は、複数本が等間隔に平行に並べられた部分を有し、
前記櫛形電極を構成する各電極の間隔および複数の前記電極構造部の間隔が前記弾性表面波の波長の１／２に設定され、
前記ダミーパターンと前記櫛形電極または前記反射器との間に形成されるギャップが前記弾性表面波の波長の１／２に設定されていることを特徴とする請求項３または４に記載の弾性表面波素子。
【請求項６】
前記ダミーパターンは、前記櫛形電極と同じ材料かつ同じ膜厚で形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の弾性表面波素子。
【請求項７】
前記ダミーパターンは、前記櫛形電極と異なる材料で形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の弾性表面波素子。
【請求項８】
前記ダミーパターンのうち前記伝播路と交差する端面の少なくとも一つがテーパ状とされていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の弾性表面波素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、弾性表面波（以下、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）という）素子を用いた物理量センサがある。例えば、反射遅延型のＳＡＷ素子を用いた物理量センサは、圧電基板の上に、２つの櫛形の電極を組み合わせて構成されたストライプ状の電極（以下、ＩＤＴ（Inter Digital Transducer）という）と、ＩＤＴに対向配置されたストライプ状の反射器を備えた構成とされる。
【０００３】
このように構成される物理量センサでは、ＩＤＴの各電極に入力信号を入力することで圧電基板の表面にＳＡＷを発生させると共に、反射器で反射されたＳＡＷの反射波を受け取り、反射波を受け取ったときにＩＤＴから出力される信号を出力信号として、印加された物理量を検出する。すなわち、物理量に基づく歪みによってＩＤＴと反射器との間の距離が変化すると、ＩＤＴが発したＳＡＷが反射波として戻ってくるまでに掛かる時間が変化することから、出力信号が発生させられる時間が変化する。このため、入力信号を入力してから出力信号が発生させられるまでの間の時間間隔である遅延時間に基づいて、発生している物理量を検出することができる。
【０００４】
ＳＡＷの速度およびＩＤＴと反射器との間の距離は温度の影響を受けるため、この場合の遅延時間は、物理量だけでなく、温度によっても変化する。そのため、検出精度を向上させるためには、温度による遅延時間の変化を抑制することが重要である。そこで、温度による遅延時間の変化（以下、温度特性という）を抑制するために、ＩＤＴや反射器をシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）などの温特抑制膜で被覆することで、温度係数を小さくすることが行われている（非特許文献１参照）。
【０００５】
また、上記シリコン酸化膜は一般に吸湿性が高く、吸湿することで特性が変動し、好適な物理量検出が行えなくなる。このため、パッシベーション、周波数調整などの目的でシリコン酸化膜をシリコン窒化膜（ＳｉＮ）などの防湿膜で被覆することで、特性変動を抑制することが行われている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ultrasonics Symposium (IUS), 2010 IEEE International S. Matsuda, M. Miura, T. Matsuda, M. Ueda, Y. Satoh and K. Hashimoto“ Investigation of SiO2 Film Properties for Zero  Temperature Coefficient of Frequency SAW Devices ,”Proc. IEEE Ultrason. Symp. (2010) pp. 633-636
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＳＡＷ素子を構成する圧電基板の材料としては、例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3、以下ＬＮという）やタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3、以下、ＬＴという）の単結晶を用いるのが主流である。ＬＮやＬＴの熱膨張係数（〜１５ｐｐｍ／℃）は、温特抑制膜として用いられるシリコン酸化膜（〜１ｐｐｍ／℃）や防湿膜として用いられるシリコン窒化膜（〜３ｐｐｍ／℃）と比べて大きい。この熱膨張係数差に起因して、製品使用時あるいは製造工程での高温環境下で熱応力、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜においては引っ張り応力が加わり、これらの膜に割れが生じるという問題がある。
【０００８】
このような問題は、ＳＡＷ素子の形態を問わず発生する。すなわち、上記した反射遅延型のＳＡＷ素子に加えて、一般的に使用されるＩＤＴのみもしくはＩＤＴとその両側に隣接配置される反射器とによって構成される共振器型のものや、ＳＡＷの伝播路を挟んでＩＤＴに対向してＩＤＴが備えられたトランスバーサル型フィルタも同様である。
【０００９】
本発明は上記点に鑑みて、ＩＤＴの表面に形成される温特抑制膜や防湿膜などの被覆膜の割れの発生を抑制することができるＳＡＷ素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、少なくとも表面が圧電性材料で構成された圧電基板（２）と、圧電基板の表面上において、圧電基板の表面内における一方向に延設された互いに平行な歯を有する２つの電極（３ａ、３ｂ）を、２つの電極それぞれの歯が交互に並ぶように対向して配置することにより構成され、入力信号が入力されると圧電基板の圧電効果に基づいて弾性表面波を励起させ、圧電基板に備えられる伝播路に伝播させる櫛形電極（３）と、圧電基板上において櫛形電極を覆うように形成される被覆膜（６、７）と、を有し、圧電基板の上には、櫛形電極が形成される櫛形電極形成領域を囲みつつ、圧電基板の表面の面積の５０％以上を覆う金属材料で構成されていると共に、被覆膜によって覆われたダミーパターン（５）が備えられており、ダミーパターンは、伝播路と対応する部分が開口させられていることを特徴としている。
【００１１】
このようなダミーパターンを形成することで、例えばシリコン酸化膜などで構成される温特抑制膜やシリコン窒化膜などで構成される防湿膜などの被覆膜との熱膨張係数差による熱応力をダミーパターンで引き受けること、つまり熱応力が主にダミーパターンに作用するようにすることが可能となる。そして、ダミーパターンの構成材料である金属材料は一般的にヤング率が低いため、塑性変形しにくく、塑性変形したとしても、上層に配置される被覆膜に割れを生じさせるほどの力が発揮されないようにできる。
【００１２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるＳＡＷ素子１を有する物理量センサの上面レイアウト図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】第１実施形態の変形例で説明するＳＡＷ素子１を有する物理量センサの断面図である。
【図４】第１実施形態の変形例で説明するダミーパターン５の断面形状を示した図である。
【図５】（ａ）は、第１実施形態の変形例で説明するＳＡＷ素子１を有する物理量センサの上面レイアウト図、（ｂ）は（ａ）に示した破線領域の拡大図である。
【図６】図５（ｂ）に示したダミーパターン５の端面形状の変形例を示した図である。
【図７】本発明の第２実施形態にかかるＳＡＷ素子１を有する物理量センサの上面レイアウト図である。
【図８】本発明の第３実施形態にかかるＳＡＷ素子１を有する物理量センサの上面レイアウト図である。
【図９】第３実施形態の変形例で説明するＳＡＷ素子１を有する物理量センサの上面レイアウト図である。
【図１０】第３実施形態の変形例で説明するＳＡＷ素子１を有する物理量センサの上面レイアウト図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１〜図２を用いて説明する。まず、本実施形態のＳＡＷ素子１の構成について説明する。ここでは、トルク検出を行うトルクセンサにＳＡＷ素子１を適用する場合を例に挙げて説明するが、ＳＡＷ素子１を圧力センサなどの他の物理量を検出するセンサとして用いることもできる。
【００１６】
ＳＡＷ素子１は、図１および図２に示すように圧電基板２、ＩＤＴ３、反射器４の一部を構成する反射用の電極構造部４ａ、ダミーパターン５、温特抑制膜６および防湿膜７などを備えた構成とされている。圧電基板２の表面上にＩＤＴ３と電極構造部４ａおよびダミーパターン５が備えられ、これらを図２に示すように温特抑制膜６および防湿膜７によって被覆している。また、ＳＡＷ素子１は、外部の装置として、制御装置８に接続されており、この制御装置８によって制御されることでトルク検出を行っている。
【００１７】
圧電基板２は、ＬＮやＬＴ等の圧電性材料で形成され、平坦な表面および裏面を有する平板状の基板である。
【００１８】
ＩＤＴ３は、入力信号に基づいてＳＡＷを発生させる入力電極に相当するものである。ＩＤＴ３は、図１に示すように、対向する２つの櫛形の電極３ａ、３ｂの各歯が互いに平行かつ交互に並ぶように配置されており、例えばアルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）などの電極材料によって構成されている。各電極３ａ、３ｂの歯は互いに平行に並べられ、本実施形態の場合は、ＩＤＴ３を構成する電極３ａ、３ｂの歯のピッチを例えばλ／２で一定としているが、各歯のピッチについては任意に設定可能である。なお、λは本実施形態において使用するＳＡＷの波長である。
【００１９】
各電極３ａ、３ｂはそれぞれ制御装置８と接続するための配線や端子に接続されており、これらを通じて制御装置８からの入力信号の入力や、制御装置８への出力信号の出力が為される。そして、制御装置８から入力信号が入力されることに基づき、ＩＤＴ３は、各電極３ａ、３ｂの間に発生する電位差および圧電基板２の圧電効果による励起によりＳＡＷを発生させ、伝播路および反射器４側に伝播させる。
【００２０】
反射器４は、ＩＤＴ３から伝播されるＳＡＷの伝播方向に対して垂直に延設された複数の突起状構造部によって構成されるもので、伝播されてきたＳＡＷを反射し、反射波を発生させてＩＤＴ３側に伝える。本実施形態では、ＩＤＴ３の電極３ａ、３ｂを構成する電極材料によって形成した電極構造部４ａと後述する温特抑制膜６の表面に形成された凸部４ｂおよび防湿膜７の表面に形成された凸部４ｃによって反射器４を構成している。そして、電極構造部４ａと凸部４ｂ、４ｃそれぞれが突起状構造部を構成した構造とされており、本実施形態では、電極構造部４ａと凸部４ｂ、４ｃが共に、図２に示す断面（圧電基板２の表面に対する法線方向およびＳＡＷの伝播方向に対する平行断面）が長方形とされている。また、本実施形態では、反射器４は、複数の突起状構造部が等間隔に平行に並べられ、ＩＤＴ３の各電極３ａ、３ｂの歯と対向して配置されている。各突起状構造部のピッチは、例えばＩＤＴ３を構成する電極３ａ、３ｂの歯のピッチと同じとされている。なお、電極３ａの各歯と電極３ｂの各歯の間の間隔は、上記したように、λ／２とされている。
【００２１】
ダミーパターン５は、ＩＤＴ３および反射器４の周囲を囲むように配置されている。本実施形態では、ＩＤＴ３や反射器４を構成する電極材料によってダミーパターン５を形成しており、図２に示す断面が長方形状とされている。ダミーパターン５は、ＩＤＴ３および反射器４の周囲を囲みつつ、圧電基板２の表面のうちＩＤＴ３やそれに繋がる図示しない配線やパッド部および反射器４を除いた部分の面積の５０％以上を占めるように形成されている。また、ダミーパターン５は、ＩＤＴ３における各電極３ａ、３ｂの間や反射器４の一部を構成する電極構造部４ａの各部の間には形成されていない。
【００２２】
ここでは、ＩＤＴ３が形成された領域（以下、ＩＤＴ形成領域という）や反射器４が形成された領域（以下、反射器形成領域という）を囲みつつ、これらＩＤＴ形成領域や反射器形成領域からギャップを有してダミーパターン５が形成されている。本実施形態の場合、ＩＤＴ形成領域や反射器形成領域を共に四角形としており、ダミーパターン５はギャップＧ１を有してＩＤＴ形成領域や反射器形成領域とされる部分が開口させられた形状とされている。ダミーパターン５からＩＤＴ形成領域や反射器形成領域までのギャップＧ１は、各電極３ａ、３ｂの間の間隔Ｌ１や反射器４の一部を構成する電極構造部４ａの各部の間隔Ｌ２と等しくされている。
【００２３】
なお、ここでは、ダミーパターン５をＩＤＴ３や電極構造部４ａと同じ膜厚および同じ電極材料で構成しているが、これはダミーパターン５をＩＤＴ３や電極構造部４ａと同じ工程で形成することを想定しているためのである。これらを別工程で形成するのであれば、ダミーパターン５をＩＤＴ３や電極構造部４ａのような電極材料となる金属材料ではない金属材料で構成しても良いし、ＩＤＴ３や電極構造部４ａとは異なる膜厚で構成しても良い。
【００２４】
温特抑制膜６は、圧電基板２の表面上において、ＩＤＴ３および反射器４を被覆するように設けられた被覆膜である。温特抑制膜６は、後述する遅延時間が温度により変化することを抑制するためのものであり、例えば、ＳｉＯ2、ＧｅＯ2、ＢｅＦ2等、ＳＡＷの伝播速度が正の温度係数を持つ材料で形成されている。例えば、温特抑制膜６の膜厚は０．３λ程度とされている。本実施形態の場合、圧電基板２の上に電極構造部４ａが形成されており、その上に温特抑制膜６を形成していることから、電極構造部４ａの形状が引き継がれることで、凸部４ｂが形成されている。
【００２５】
防湿膜７は、例えばシリコン窒化膜や窒化アルミニウム、窒化チタンなどの窒化膜で構成され、素子内への水分の侵入を抑制する。例えば、防湿膜７の膜厚は０．０５〜０．０８λ程度とされている。このような防湿膜７の表面に、突起状構造部にて構成された反射部４の一部を構成する凸部４ｃが形成されている。本実施形態の場合、防湿膜７の下地となる温特抑制膜６の表面にも凸部４ｂが構成されているため、凸部４ｂの形状が引き継がれることで、その上に成膜された防湿膜７の表面に凸部４ｃが形成されるようにしている。
【００２６】
制御装置８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータとその周辺回路など構成されるものであり、ＩＤＴ３に対して入力信号を入力すると共に、ＩＤＴ３の出力信号に基づいて物理量としてトルク検出を行う。具体的には、制御装置８は、ＩＤＴ３への入力信号、例えば各電極３ａ、３ｂの間にパルス状の電位差を発生させる信号を入力することで、圧電効果に基づいてＳＡＷを発生させる。これにより、反射器４から反射波が伝播され、その反射波に基づいて圧電効果によりＩＤＴ３の各電極３ａ、３ｂの間に電位差あるいは電荷が発生することから、制御装置８は、それを検出することで反射波が返って来たタイミングを検出する。そして、制御装置８は、ＳＡＷを発生させてから反射波が返って来るまでの間を遅延時間として、この遅延時間の測定を行う。印加されるトルクによってＩＤＴ３と反射器４との間の距離が変化し、この距離の変化によって遅延時間が変化することから、遅延時間を測定することで、トルクを検出することができる。
【００２７】
このような構造により、本実施形態にかかるＳＡＷ素子１が構成されている。このように構成されるＳＡＷ素子１は、例えば、車両のエンジンにおけるクランク軸近辺に配置されるトルクセンサとして用いられ、クランク軸に掛かるトルクに基づいて圧電基板２が変形することを利用して、トルク検出を行う。
【００２８】
つぎに、上記のように構成された本実施形態にかかるＳＡＷ素子１の動作について説明する。
【００２９】
まず、制御装置８がＩＤＴ３の２つの電極３ａ、３ｂに対して入力信号を入力、例えば電極３ａ、３ｂ間に電位差を発生させると、電極３ａ、３ｂを通して圧電基板２に電位差が発生する。これにより、圧電基板２のうちＩＤＴ３が形成された部分の表面において、圧電効果によるＳＡＷが発生させられる。このとき、本実施形態にかかるＳＡＷ素子１では、ＩＤＴ３の上において温特抑制膜６の表面を平坦化していることから、ＳＡＷ素子１の特性として有する電気機械結合係数の低下を抑制することが可能となる。また、防湿膜７を形成していることから、温特抑制膜６の吸湿による特性変動を抑制でき、よりＳＡＷ素子１の特性変動を抑制することが可能となる。
【００３０】
そして、ＳＡＷは圧電基板２の表面のうちＩＤＴ３と反射器４との間の伝播路を通じて伝播され、反射器４に到達する。その後、反射器４で反射されて、反射波としてＩＤＴ３に返って来る。このときの反射波をＩＤＴ３で検出する。具体的には、圧電基板２のうちのＩＤＴ３が形成された部分の表面が反射波によって変形し、ＩＤＴ３の電極３ａ、３ｂ間に圧電効果による電位差が発生することから、電位差の発生に基づいて反射波が戻ってきたタイミングを測定している。
【００３１】
この電位差が出力信号として制御装置８に出力され、制御装置８は、ＩＤＴ３に入力信号を入力してから、ＩＤＴ３から出力信号が出力されるまでの遅延時間を測定する。
【００３２】
ＳＡＷ素子１がこのような動作をしているときに、圧電基板２がクランク軸に加わるトルクに基づいて歪むと、ＳＡＷの伝播路の長さが変化し、ＳＡＷがＩＤＴ３から反射器４で反射してＩＤＴ３に戻ってくるまでの遅延時間が変化する。この遅延時間の測定結果に基づいて、制御装置８は、ＲＯＭ等の記憶領域に記憶された遅延時間とトルクとの関係をもとに、測定した遅延時間からトルクを検出する。
【００３３】
このような動作によって、ＳＡＷ素子１によるトルク検出が行われる。このようなＳＡＷ素子１において、本実施形態では、圧電基板２の上におけるＩＤＴ３および反射器４の周囲を囲むように、金属材料で構成されたダミーパターン５を形成している。そして、圧電基板２の表面のうちＩＤＴ３やそれに繋がる図示しない配線やパッド部および反射器４を除いた部分の面積の５０％を占めるようにダミーパターン５を形成している。このようなダミーパターン５を形成することで、以下の効果を奏することが可能となる。
【００３４】
上記したように、ＬＮやＬＴの熱膨張係数（〜１５ｐｐｍ／℃）は、温特抑制膜６として用いられる例えばシリコン酸化膜（〜１ｐｐｍ／℃）や防湿膜７として用いられる例えばシリコン窒化膜（〜３ｐｐｍ／℃）と比べて大きい。このため、ダミーパターン５を有さない構造においては、熱膨張係数差に起因して、製品使用時あるいは製造工程での高温環境下で熱応力、温特抑制膜６や防湿膜７においては引っ張り応力が加わり、これらの膜に割れが生じるという問題がある。
【００３５】
この問題について検証したところ、次のようなメカニズムによって発生していることが確認された。
【００３６】
ダミーパターン５を有さない構造の場合、上記熱膨張係数差に起因する応力は圧電基板２側にも当然生じる。このとき、圧電基板２側に生じる応力は温特抑制膜６や防湿膜７とは反対の応力である。また、高温化ではＬＮ、ＬＴなどで構成される圧電基板２の降伏応力が低下する。このときに熱応力が掛かると圧電基板２が塑性変形する。この塑性変形によって上部に形成された温特抑制膜６や防湿膜７に過大な力が掛かり、それによって温特抑制膜６や防湿膜７に割れが発生する。このようなメカニズムによって上記問題が発生していることから、温特抑制膜６や防湿膜７に過大な力が掛かることを抑制することが上記問題の解決に必要である。
【００３７】
これに対して、本実施形態では、上記のように構成されたダミーパターン５を形成している。このようなダミーパターン５を形成すると、金属材料の熱膨張係数が大きく、ＬＮやＬＴの熱膨張係数に近い。このため、シリコン酸化膜などで構成される温特抑制膜６やシリコン窒化膜などで構成される防湿膜７との熱膨張係数差による熱応力をダミーパターン５で引き受けること、つまり熱応力が主にダミーパターン５に作用するようにすることが可能となる。そして、ダミーパターン５の構成材料である金属材料は一般的にヤング率が低いため、塑性変形しにくく、塑性変形したとしても、上層に配置される温特抑制膜６や防湿膜７に割れを生じさせるほどの力が発揮されないようにできる。
【００３８】
このように、ダミーパターン５を形成することにより、温特抑制膜６や防湿膜７の下地となる部分が塑性変形することを抑制でき、温特抑制膜６や防湿膜７に過大な力が掛かることを抑制できる。したがって、温特抑制膜６や防湿膜７が割れることを抑制することが可能となる。なお、ダミーパターン５が形成される場合、温特抑制膜６や防湿膜７に過大な力が掛かることが抑制されるが、ダミーパターン５自身が塑性変形しても良い。このようにダミーパターン５が塑性変形したとしても、温特抑制膜６や防湿膜７の割れを抑制することが可能となる。
【００３９】
また、本実施形態では、ダミーパターン５とＩＤＴ形成領域や反射器形成領域との間のギャップＧ１を各電極３ａ、３ｂの間の間隔Ｌ１や反射器４の一部を構成する電極構造部４ａの各部の間隔Ｌ２と等しくしている。このため、ダミーパターン５の端部からの反射の影響を最小限に抑えることが可能となる。
【００４０】
なお、このように構成されるＳＡＷ素子１の製造方法については基本的に従来と同様である。すなわち、圧電基板２の表面に電極材料を成膜したのちエッチングによってＩＤＴ３や反射器４における電極構成部４ａをパターニングする際に、ダミーパターン５を同時に形成すれば、その他の工程については従来と同様で良い。このように、ＩＤＴ３や電極構造部４ａと同時にダミーパターン５を形成する場合、製造工程の簡略化図ることが可能となる。
【００４１】
勿論、ダミーパターン５をＩＤＴ３や電極構造部４ａとは別工程で形成するようにしても良い。ダミーパターン５をＩＤＴ３や電極構造部４ａと同じ工程で形成する場合には、ダミーパターン５が同じ膜厚および同じ電極材料で構成されることになるが、別工程で形成するようにすればダミーパターン５の材質や膜厚をＩＤＴ３や電極構造部４ａと異なるものにできる。したがって、この場合には、ダミーパターン５の端部での反射特性などを勘案して、最適な金属材料、膜厚に設定すれば良い。
【００４２】
（第１実施形態の変形例）
上記実施形態では、ダミーパターン５の断面形状を長方形としている。また、ダミーパターン５のうちＩＤＴ形成領域や反射器形成領域を囲む部分を四角形とし、ＳＡＷの伝播路に位置するダミーパターン５の端部が直線状となるようにしている。しかしながら、これらはダミーパターン５の断面形状や上面形状の一例を示したに過ぎない。
【００４３】
例えば、図３に示すように、ダミーパターン５の断面形状が台形状となるようにし、ダミーパターン５のうち伝播路に交差する端面がテーパ状となるようにすることができる。第１実施形態のようにダミーパターン５の断面を長方形状にすると、ＳＡＷが伝播する際に、ダミーパターン５のうちＩＤＴ３や反射器４に対向する２つの端面においてＳＡＷのエネルギーの一部が反射し、ＳＡＷ素子１の利得が低下する。これに対して、ダミーパターン５の断面を台形状にすることで、ＳＡＷのエネルギーの反射を抑制でき、ＳＡＷ素子１の利得の低下を抑制することが可能となる。
【００４４】
また、ダミーパターン５の断面を台形状に限らず、他の形状としても同様の効果を得ることができる。例えば、図４（ａ）に示すように、ダミーパターン５におけるＩＤＴ３と反射器４に対向する端面のうち、ＩＤＴ３に対向する端面のみが圧電基板２の表面に対してテーパ状でもよいし、図示しないが、反射器４に対向する端面のみが圧電基板２の表面に対してテーパ状でもよい。図４（ｂ）に示すように、ダミーパターン５のうちＩＤＴ３と反射器４に対向し、圧電基板２に対してテーパ状である面がダミーパターン５の内側に凹んだ曲面でもよい。図４（ｃ）に示すように、ダミーパターン５の上面が曲面でもよい。図４（ｄ）に示すように、ダミーパターン５のうちＩＤＴ３と反射器４に対向し、圧電基板２に対してテーパ状である面がダミーパターン５の外側に凸の曲面でもよい。
【００４５】
さらに、図５に示すように、圧電基板２の表面に対する法線方向から見て、ダミーパターン５のうちＩＤＴ３に対向する端面の形状が二等辺三角形状の複数の凸部を並べた三角波形状とされていても良い。また、図示しないが、ダミーパターン５のうち反射器４に対向する面についても、同様の形状とされていても良い。このような形状とすることで、圧電基板２の表面のうちダミーパターン５が形成された部分とそれ以外の部分の音響整合が行われるので、ＳＡＷの反射による利得低下を抑制することができる。
【００４６】
この場合、三角波形のピッチＰを波長λ以下とすることで、音響整合効果が高まり、ダミーパターン５の端部におけるＳＡＷの反射を抑制できるため、ピッチは小さいほど望ましい。また、三角波形の凹部の深さＤは、λオーダー以上とし、目安としてλ／２以上としている。三角波形の凹部の深さは、大きいほど音響インピーダンスの変化が緩やかになるため望ましい。
【００４７】
また、ダミーパターン５のうちＩＤＴ３や反射器４と対向する端面の形状は二等辺三角形状を複数並べたものに限らず、図６に示す各形状でもよい。
【００４８】
具体的には、ダミーパターン５の端面を、凸部と、凸部に挟まれた凹部に分けたとき、図６（ａ）に示すように、凹部のみに丸みをつけてもよい。図６（ｂ）に示すように、凸部のみに丸みをつけてもよい。図６（ｃ）に示すように、凸部と凹部の両方に丸みをつけてもよい。図６（ｄ）に示すように、凸部を構成する三角形の２つの辺の長さが、互いに異なっていてもよい。図６（ｅ）に示すように、凸部がダミーパターン５の外側、つまりＩＤＴ３や反射器４側に向かって先細りの台形状でもよい。
【００４９】
また、ダミーパターン５のうちＩＤＴ３や反射器４に対向する端面のうちのいずれか一方のみの形状を図５、図６に示す形状としてもよい。つまり、ダミーパターン５におけるＩＤＴ３や反射器４に対向する端面のうち少なくともいずれか一方が、先細り形状の複数の凸部を並べた形状とされていればよい。
【００５０】
さらに、図３および図４のように、ダミーパターン５の端面をテーパ状などとする形態と、図５および図６に示すようにダミーパターン５の端面を先細り形状の複数の凸部を並べた形状とを組み合わせることもできる。つまり、ダミーパターン５の端面を先細り形状の複数の凸部を並べた形状としつつ、各凸部がテーパ状となるようにすることもできる。
【００５１】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してダミーパターン５の形状を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００５２】
図７に示すように、本実施形態では、ＳＡＷの伝播路、つまりＩＤＴ３と反射器４との間にはダミーパターン５が形成されないように開口させてあり、ＩＤＴ形成領域と反射器形成領域および伝播路以外の領域にダミーパターン５が形成されるようにしている。
【００５３】
伝播路に金属材料で構成されるダミーパターン５が形成されている場合、ＳＡＷの特性への影響が大きく、温特抑制膜６や防湿膜７の割れの抑制よりも、ＳＡＷの特性劣化の影響の方が大きくなる可能性がある。
【００５４】
したがって、本実施形態のように、ダミーパターン５を伝播路には形成しないようにすることで、ダミーパターン５がＳＡＷの特性劣化を引き起こすことを抑制することが可能となる。
【００５５】
ダミーパターン５を伝播路に形成しなくても、圧電基板２の表面のうちＩＤＴ形成領域と反射器形成領域および伝播路以外の部分の面積は大きく、これらの部分にダミーパターン５を形成することで、第１実施形態に示した効果を得ることができる。実験によれば、特にチップの外周部分が温特抑制膜６や防湿膜７の割れの起点になる可能性が高く、この割れの起点となり得るチップの外周部分にダミーパターン５を形成することで、第１実施形態に示した効果を得ることができる。
【００５６】
なお、本実施形態のような伝播路にダミーパターン５を形成しない構造は、本実施形態で示したような反射遅延型のＳＡＷ素子１に加えて、トランスバーサルフィルタ型のものについても適用できる。
【００５７】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してダミーパターン５を形成するのではなく、温特抑制膜６および防湿膜７の形状を変更することによってダミーパターン５を備える場合と同様の効果を得るものである。その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００５８】
図８に示すように、本実施形態では、温特抑制膜６および防湿膜７を圧電基板２の外周部には形成せずに、ＩＤＴ形成領域や反射器形成領域および伝播路を覆うように形成した構造としている。なお、図８は断面図ではないが、図を見やすくするために、温特抑制膜６および防湿膜７の部分にハッチングを示してある。ＩＤＴ３や反射器４における電極構造部４ａの上にも温特抑制膜６および防湿膜７が形成されているが、これらについてはハッチングを省略してある。後述する図９、図１０についても、同様である。
【００５９】
図８に示したように、ＩＤＴ３の各電極３ａ、３ｂに接続されたワイヤボンディング用のパッド部３ｃ、３ｄなど、ＳＡＷ素子１を構成するチップには、ＩＤＴ形成領域や反射器形成領域および伝播路以外にも各種パターンが形成されている。温特抑制膜６および防湿膜７を形成する際には、ＩＤＴ形成領域や反射器形成領域および伝播路以外の各種パターンが形成される領域にも形成するのが普通である。勿論、パッド部３ｃ、３ｄについては温特抑制膜６および防湿膜７を除去する必要があるし、ダイシングラインについても温特抑制膜６および防湿膜７を除去する方が好ましい。しかしながら、パッド部３ｃ、３ｄやダイシングライン以外の部分については温特抑制膜６および防湿膜７を除去する必要がないため、通常は温特抑制膜６および防湿膜７をパッド部３ｃ、３ｄおよびダイシングライン以外の領域全域を覆うように形成する。
【００６０】
ところが、上記したように温特抑制膜６および防湿膜７と圧電基板２との熱膨張係数差に起因して応力が発生することから、温特抑制膜６および防湿膜７の面積が小さいほど、圧電基板２に与える熱応力が小さくなり、圧電基板２の塑性変形が生じにくくなる。
【００６１】
このため、本実施形態では、温特抑制膜６および防湿膜７を圧電基板２の外周部には形成せずに、ＩＤＴ形成領域や反射器形成領域および伝播路を覆うように形成した構造としている。このような構成とすることで、温特抑制膜６および防湿膜７が圧電基板２に与える熱応力を小さくすることができ、圧電基板２の塑性変形を抑制することが可能となって、温特抑制膜６および防湿膜７の割れの発生を抑制することが可能となる。
【００６２】
さらに、図８に示したように、本実施形態では、圧電基板２の表面に、チップ識別用の記号や文字などで表され、ＳＡＷの発生、受信など動作上の機能を有しないパターンとなる識別パターン９を形成している。このような識別パターン９は、例えばＩＤＴ３や反射器４の一部を構成する電極構成部４ａと同時に電極材料で構成され、段差を有したものとなる。実験によれば、このような段差の上に温特抑制膜６および防湿膜７を形成すると、段差部分において応力集中が生じて、そこから温特抑制膜６および防湿膜７の割れを発生させることが多かった。したがって、温特抑制膜６および防湿膜７を識別パターン９の上には形成しないようにし、識別パターン９を温特抑制膜６および防湿膜７から露出させることで、識別パターン９による段差を起点とした温特抑制膜６および防湿膜７の割れを抑制することが可能となる。
【００６３】
温特抑制膜６と防湿膜７を共に同じ上面レイアウトとすることもできるが、パッシベーションを目的として防湿膜７を形成する場合には、温特抑制膜６の表面から側面に至るまで防湿膜７で覆われているのが好ましい。このため、防湿膜７の外周端が温特抑制膜６の外周端よりも外方に位置するように、防湿膜７を温特抑制膜６よりも１周り大きくすると良い。
【００６４】
また、防湿膜７の膜厚が温特抑制膜６の膜厚に比べて小さい場合には、熱応力に及ぼす防湿膜７の寄与は小さい。このような場合には、防湿膜７についてはＩＤＴ形成領域や反射器形成領域および伝播路やその周囲を覆うように形成しても良い。
【００６５】
なお、ここでいうＩＤＴ形成領域や反射器形成領域および伝播路を覆うように温特抑制膜６を形成するとは、ＩＤＴ形成領域や反射器形成領域および伝播路のみを覆うように温特抑制膜６を形成する場合だけでなく、若干その領域をはみ出すように形成する場合も含む。ただし、この場合であっても、温特抑制膜６の形成面積が圧電基板２のうち温特抑制膜６が形成される表面の面積の５０％を超えないようにすること、つまり圧電基板２の表面のうち温特抑制膜６から露出している部分の面積が５０％以上となるようにすれば、上記効果が得られる。
【００６６】
（第３実施形態の変形例）
上記第３実施形態では、温特抑制膜６がＩＤＴ形成領域や反射器形成領域および伝播路を覆うように形成される場合について説明したが、それ以外の領域に分割された温特抑制膜６が形成されていても良い。例えば、図９に示すように、ＩＤＴ形成領域や反射器形成領域および伝播路の周囲における複数の領域に温特抑制膜６を分割して形成してあっても良い。この場合、完全に分割しているのではなく、１つ以上のスリットが入れられることで複数の領域に分けられた構造であっても良い。
【００６７】
また、ＩＤＴ形成領域や反射器形成領域および伝播路を覆うように形成する温特抑制膜６についても分割もしくはスリットを入れるようにしても良い。ただし、その場合には、温特抑制膜６の端面がＳＡＷを反射させる要因になり得るため、例えば図１０に示すようにＳＡＷの伝播方向と平行にスリット６ａが形成されるようにすると好ましい。この場合、スリット６ａの幅をＳＡＷの波長λの１／４以下にすると良い。スリット６ａの幅が広いとＳＡＷ速度の異なる２領域が平行に存在することになり、不要な反射遅延信号を生じさせる可能性が有る。このため、スリット６ａの幅をＳＡＷの波長λの１／４以下に設定することで、不要な反射遅延信号の生成を抑制することが可能となる。
【００６８】
また、このようなスリット６ａについては複数本形成してあっても良い。その場合、各スリット６ａのピッチをＳＡＷの波長λ以下とすることにより、均質なＳＡＷの伝播を実現できる。すなわち、スリット６ａのピッチをＳＡＷの波長λ以上にすると、ＳＡＷの伝播特性にムラが生じることとなり、不要な反射遅延信号を生成させることになるため、ピッチをＳＡＷの波長λ以下にすると良い。
【００６９】
なお、ここでは温特抑制膜６について説明したが、防湿膜７についても温特抑制膜６と同様の構造を採用することができる。ただし、防湿膜７をパッシベーションの目的で形成する場合には、温特抑制膜６の表面から側面に至るまで防湿膜７で覆われているのが好ましく、上記第２実施形態で説明したように、防湿膜７を温特抑制膜６よりも１周り大きくすると良い。また、防湿膜７の膜厚が温特抑制膜６の膜厚に比べて小さい場合には、熱応力に及ぼす防湿膜７の寄与は小さい。このような場合には、防湿膜７についてはスリット６ａを含めて、ＩＤＴ形成領域や反射器形成領域および伝播路やその周囲を覆うように形成しても良い。
【００７０】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００７１】
例えば、上記実施形態では、圧電基板２として、全部が圧電性材料で構成されたものを例に挙げて説明したが、少なくともＳＡＷが伝播される表面が圧電性材料で構成されていれば良い。
【００７２】
また、上記各実施形態で説明したＩＤＴ３や反射器４の上面レイアウトは一例であり、他のレイアウトであっても良い。すなわち、ＩＤＴ３については発生させたＳＡＷを伝播路に向けて伝播できる構造であれば良く、反射器４についても、伝播してきたＳＡＷをＩＤＴ３側に向けて反射できる構造であれば良い。
【００７３】
また、反射器４を電極構造部４ａおよび凸部４ｂ、４ｃによって構成する場合について説明したが、これらいずれかによって反射器４が構成されていれば良く、これらすべてを有した構造でなくても良い。
【００７４】
また、上記各実施形態では、温特抑制膜６と防湿膜７を両方共に備える場合について説明したが、被覆膜として少なくともいずれか一方が備えられていれば良く、温特抑制膜６のみもしくは防湿膜７のみとしても良い。
【００７５】
また、上記実施形態では、ＩＤＴ３や反射器４の断面形状が長方形となる場合について説明したが、三角形などの他の断面形状であっても良い。また、ＩＤＴ３や反射器４の断面形状が正確な長方形や三角形である必要はなく、例えば、角部が丸まっていたり、辺が直線ではなく湾曲した形状のものであっても良い。
【００７６】
また、上記実施形態では、ＳＡＷ素子１を物理量センサに適用した場合について説明したが、他のもの、例えばフィルタなどに適用することもできる。
【符号の説明】
【００７７】
１          ＳＡＷ素子
２          圧電基板
３          ＩＤＴ
４          反射器
４ａ        電極構造部
４ｂ、４ｃ  凸部
５          ダミーパターン
６          温特抑制膜
７          防湿膜
８          制御装置
【図１】
0006575197.tif 000002
【図２】
0006575197.tif 000003
【図３】
0006575197.tif 000004
【図４】
0006575197.tif 000005
【図５】
0006575197.tif 000006
【図６】
0006575197.tif 000007
【図７】
0006575197.tif 000008
【図８】
0006575197.tif 000009
【図９】
0006575197.tif 000010
【図１０】
0006575197.tif 000011