(57)【要約】【課題】高い周波数精度並びに周波数安定性を有し、且つ、製造工程が簡略で製造コストも低い弾性表面波装置を提供する。【解決手段】矩形状をなす圧電基板の一方主面に形成したＩＤＴ電極を保護膜で被覆した弾性表面波素子を、その一端側もしくは中央部でのみ保持するようにして基体上に搭載し、前記圧電基板の他方主面に、前記保護膜と同一組成の調整膜を被着させる。【選択図】図１
2005020547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状をなす圧電基板の一方主面にＩＤＴ電極及びパッド電極を被着・形成するとともに、前記ＩＤＴ電極を、前記パッド電極上に非形成領域を有した保護膜によって被覆するようにした弾性表面波素子を、その一端側もしくは中央部でのみ保持するようにして、前記パッド電極に電気的に接続される接続電極を有した基体上に搭載してなる弾性表面波装置であって、
前記圧電基板の他方主面に、前記保護膜と同一組成の調整膜を被着させたことを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項２】
前記調整膜が、前記保護膜の非形成領域と１対１に対応する非形成領域を有していることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば携帯電話等の移動体通信機器やネットワーク機器、車載用機器、医療用機器等に用いられる弾性表面波装置に関し、詳しくは、高い周波数精度を要求される発振回路等に用いられる弾性表面波装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
弾性表面波共振器や弾性表面波フィルタ等の弾性表面波装置は、マイクロ波帯を利用する各種無線通信機器やネットワーク機器、車載用機器、医療用機器等に幅広く用いられているが、高周波発振回路等に用いられる弾性表面波装置には、より一層の高い周波数精度及びその安定性が要求される。
【０００３】
そこで、この要求を満足する為に、弾性表面波素子の一部分のみを保持するようにして基体に搭載した構造の弾性表面波装置が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００４】
図５は特許文献１に示された、弾性表面波素子の一部分のみを保持するようにして基体の上面に搭載してなる従来の弾性表面波装置を模式的に示す断面図であり、図６は弾性表面波素子の上面に形成された電極の構造を模式的に示す平面図である。
【０００５】
図５に示す弾性表面波装置１００は、弾性表面波素子１１０の一方端部を接着剤１２０によってケース１３０に固定し、蓋体１４０で気密封止した構造とされている。ここで弾性表面波素子１１０は、図６に示すように、複数の電極指を有した一対の櫛歯状電極１１２ａ、１１２ｂを、一方の櫛歯状電極の電極指間に他方の櫛歯状電極の電極指が位置するように対向配置させて成るインターデジタルトランスデューサー（ＩＤＴ）電極１１２、ＩＤＴ電極１１２を挟み込むようにその両端に形成される反射器電極１１３、ＩＤＴ電極１１２と電気的に接続されたパッド電極１１４が圧電基板１１１の上面に形成された構造とされている。そして、弾性表面波素子１１０のパッド電極１１４とケース１３０の接続電極１３１とがボンディングワイヤ１５０によって接続されることによって、弾性表面波素子１１０とケース１３０との電気的接続がなされている。
【０００６】
弾性表面波素子１１０の下面全体や両端部をケース１３０に固定すると、弾性表面波素子１１０を固定する接着剤１２０の収縮や、蓋体１４０との熱膨張係数差などによるケース１３０のそり等によって、弾性表面波素子１１０に応力が加えられ、弾性表面波装置１００の周波数特性が変化するという不具合が生じるが、上述のような構造とすることによって弾性表面波装置１００の周波数変化を抑制でき、高い周波数精度並びに周波数安定性を有する弾性表面波装置を得ることができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−３３０８８２号公報  （図１、図１１）
【０００８】
【特許文献２】
特開２００２−２６６５６号公報  （図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の弾性表面波素子は以下の問題を有していた。
【００１０】
すなわち、特許文献２に記載された弾性表面波装置には導電性異物対策が何ら施されていない為、電気伝導性を持つ異物がＩＤＴ電極の電極指に付着することによって、異なる電位に保持されるべき一対の櫛歯状電極同士が短絡され、特性が出なくなるという問題があった。
【００１１】
また、特許文献１に記載された弾性表面波装置のように、ＩＤＴ電極表面に陽極酸化処理による酸化膜を形成する場合には導電性異物による短絡の問題は生じないが、その場合には酸化液（燐酸塩水溶液、ホウ酸塩水溶液等の混合液）の組成及び温度管理や、一つ一つのウエハーに電圧印可用の電極を手作業で取り付ける作業や、陽極酸化処理が終わった後の洗浄作業などが必要となる為、製造工程が煩雑となり、工数も増加し、製造コストが高くなるという問題があった。
【００１２】
導電性異物対策としては、一般的な弾性表面波装置に用いられているような、ＩＤＴ電極の表面にシリコンや酸化シリコンなどの保護膜をスパッタや蒸着等によって被着させるという簡便な方法もあるが、この方法には次のような問題があった。すなわち、熱膨張係数が異なる保護膜が圧電基板に高温で被着された後に常温に戻ることによって生じた応力によって、圧電基板が変形して弾性表面波装置の共振周波数もシフトする。次に、応力が時間の経過に伴って少しずつ解放されることによって圧電基板の変形も少ずつ解消し、これによって、弾性表面波装置の共振周波数も時間の経過と共に少しずつ変化してしまう。この現象により、弾性表面波素子の一部分のみを保持することによって実現した高い周波数精度及び周波数安定性が失われてしまうという問題があった。
【００１３】
本発明は上述の課題に鑑み案出されたものであり、その目的は、高い周波数精度並びに周波数安定性を有し、且つ、製造工程が簡略で製造コストも低い弾性表面波装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の弾性表面波装置は、矩形状をなす圧電基板の一方主面にＩＤＴ電極及びパッド電極を被着・形成するとともに、前記ＩＤＴ電極を、前記パッド電極上に非形成領域を有した保護膜によって被覆するようにした弾性表面波素子を、その一端側もしくは中央部でのみ保持するようにして、前記パッド電極に電気的に接続される接続電極を有した基体上に搭載してなる弾性表面波装置であって、前記圧電基板の他方主面に、前記保護膜と同一組成の調整膜を被着させたことを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の弾性表面波装置は、前記調整膜が、前記保護膜の非形成領域と１対１に対応する非形成領域を有していることを特徴とするものである。
【００１６】
【作用】
本発明の弾性表面波素子によれば、矩形状をなす圧電基板の一方主面にＩＤＴ電極及びパッド電極を被着・形成するとともに、前記ＩＤＴ電極を、前記パッド電極上に非形成領域を有した保護膜によって被覆するようにした弾性表面波素子を、その一端側もしくは中央部でのみ保持するようにして、前記パッド電極に電気的に接続される接続電極を有した基体上に搭載し、前記圧電基板の他方主面に、前記保護膜と同一組成の調整膜を被着させている。よって、圧電基板の一方主面に被着された保護膜による応力と、圧電基板の他方主面に被着された調整膜による応力が初期値においてつり合うとともに、時間の経過と共に同じように解放されていくので、圧電基板の変形が抑制され、それによる弾性表面波素子の周波数特性の経時変化も抑制される。よって、周波数精度並びに周波数安定性に優れた弾性表面波装置を得ることができる。
【００１７】
また、本発明の弾性表面波装置によれば、前記調整膜が、前記保護膜の非形成領域と１対１に対応する非形成領域を有しているので、調整膜が圧電基板に及ぼす応力を、保護膜が圧電基板に及ぼす応力と更に等しくすることが可能となり、弾性表面波装置の周波数特性の経時変化を更に抑制することができる。よって、周波数精度並びに周波数安定性が更に優れた弾性表面波装置を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る弾性表面波装置を模式的に示す平面図、図２は図１の弾性表面波装置に使用される弾性表面波素子の斜視図である。
【００２０】
図１において弾性表面波装置１は弾性表面波素子１０を、その一端側のみで保持するようにしてスペーサ２０と接着剤３０とによって基体４０に搭載し、蓋体５０で気密封止した構造とされている。
【００２１】
また、弾性表面波素子１０は図２に示すように、圧電基板１１の上面に、ＩＤＴ電極６１、反射器６２、パッド電極６３等からなる各種電極６０を形成し、更にその上面を、パッド電極６３上を露出するように保護膜７０で被覆し、更に圧電基板１１の下面に調整膜８０を被着した構造を有している。
【００２２】
そして、パッド電極６３と基体４０に形成された接続電極４４とがボンディングワイヤ９０で接続されて、弾性表面波素子１０と基体４０との電気的接続がなされている。
【００２３】
前記圧電基板１１は、例えば、水晶、タンタル酸リチウム単結晶、ニオブ酸リチウム単結晶、四ホウ酸リチウム単結晶等の圧電性の単結晶、或いはチタン酸鉛、ジルコン酸鉛等の圧電セラミックスから成り、その上面で各種電極６０、保護膜７０等を支持する支持母材として機能するとともに、各種電極６０を介して圧電基板１１に電力が印加されると、その上面に所定の弾性表面波を発生させる作用を為す。
【００２４】
また、各種電極６０は、例えば、アルミニウム、アルミニウムを主成分とする合金等の金属材料から成り、弾性表面波を励振するＩＤＴ電極６１、弾性表面波の伝搬方向に沿ってＩＤＴ電極６１の両側に配置される反射器６２、ＩＤＴ電極６１に電気的に接続される外部接続用のパッド電極６３等によって構成される。
【００２５】
前記ＩＤＴ電極６１は、各々が帯状の共通電極と該共通電極に対し直交する方向に延びる複数の電極指とで形成されている一対の櫛歯状電極６１ａ、６１ｂを、その共通電極同士が平行に配置され、且つ両共通電極の対向領域内で櫛歯状電極６１ａ、６１ｂの電極指が弾性表面波の伝搬方向に交互に配置されるようにかみ合わせた状態で対向配置させて構成される。
【００２６】
係るＩＤＴ電極６１は、外部から所定の電力が印加されると、圧電基板１１の上面に電極指の配列ピッチに対応した所定の弾性表面波、具体的には、電極指の配列ピッチを１／２波長とする弾性表面波を発生する作用を為す。
【００２７】
一方、前記反射器６２は、ＩＤＴ電極６１の形成領域内で発生する弾性表面波を一対の反射器６２ａ、６２ｂの間に閉じ込めて定在波を良好に発生させるためのものである。帯状の複数の反射電極をＩＤＴ電極６１の電極指とほぼ同じピッチで配列させた形状とされており、ＩＤＴ電極６１の外側に、ＩＤＴ電極６１の電極指の配列ピッチとほぼ同じ間隔だけ離間させて配置される。
【００２８】
このような一対の反射器６２ａ、６２ｂと、その間に配置されるＩＤＴ電極６１とで一端子対共振器が構成されている。
【００２９】
そして、パッド電極６３は、外部との電気的接続をなすボンディングワイヤやバンプが接合される部分であり、ＩＤＴ電極６１と電気的に接続されている。
【００３０】
以上のような各種電極６０は、従来周知の蒸着やスパッタリングによって圧電基板１１上に形成した電極膜上にレジストをスピンコートし、ステッパー装置などを用いて露光・現像した後に、ＲＩＥ装置などを用いてエッチングすることによって形成できる。
【００３１】
また、保護膜７０は、酸化シリコンや窒化シリコンなどの絶縁性材料もしくはシリコン等の半導電性材料のような無機質材料から成り、従来周知のスパッタリングや蒸着などによって形成される。保護膜７０はパッド電極６３を露出するように圧電基板１１の上面に形成されており、保護膜７０を形成した後においても、パッド電極６３にボンディングワイヤ９０やバンプを接続することによって、外部と電気的に接続できるようにされている。
【００３２】
尚、保護膜７０は電導性異物などによるＩＤＴ電極６１の短絡や損傷を防ぐためのものであり、その為には厚みを２００Å以上に設定しておくことが好ましい。
【００３３】
また、調整膜８０は保護膜７０と同様に、酸化シリコンや窒化シリコンなどの絶縁性材料もしくはシリコン等の半導電性材料のような無機質材料から成り、スパッタリングや蒸着などによって形成される。調整膜８０は保護膜７０の応力による影響を相殺する為の物であるので、調整膜８０による応力を保護膜７０による応力と一致させる為に、保護膜７０と同一組成のものが好適に使用される。更に、調整膜８０の製膜条件や厚みも保護膜７０と一致させることにより、調整膜８０の応力相殺効果を更に高めることができる。
【００３４】
上述のような弾性表面波素子１０は、その長手方向の一方端部から少し内側に入った部分の下面をスペーサ２０によって支えられると共に、一方端部付近の下面及び側面を接着剤３０によって基体４０に固定され、他方端部が基体４０から浮き上がった状態で搭載されている。
【００３５】
スペーサ３０は基体４０から３０μｍほど突出しており、シーソーの支点のように弾性表面波素子１０を支える働きをしている。金属、セラミック、エポキシ樹脂等の材料が使用可能であるが、基体４０に形成される配線電極と同様に金属ペーストの塗布及び焼き付け若しくは硬化によって簡便に形成できる。
【００３６】
接着剤３０にはシリコン系の接着剤などが好適に用いられ、硬化時の収縮によって弾性表面波素子１０の一方端部を基体４０側へ引っ張った状態で硬化することにより、弾性表面波素子１０の他方端部を基体４０から浮き上がらせた状態で、弾性表面波素子１０を基体４０へ固定する働きをする。
【００３７】
基体４０はセラミック等から成り、弾性表面波素子１０の搭載部を有する平板４１に、枠体４２、４３が積層されて構成されており、上面が開口した箱状とされている。基体４０の中で枠体４３のみはコバール（鉄・ニッケル・コバルトの合金）等の合金の表面に金等のメッキが施された構造とされており、枠体４３と同様の合金の表面にニッケル等のメッキが施された蓋体５０とシーム溶接によって接合される。また、平板４１の上面にはボンディングワイヤ９０が接続される接続電極４４が形成されており、基体４０の内部や表面に形成された配線電極４５を介して、基体４０の下面に形成された外部端子電極４６と電気的に接続されている。
【００３８】
以上のような構成により、調整膜８０の応力によって保護膜７０の応力による影響を相殺し、周波数精度及び周波数安定性に優れた弾性表面波装置１とすることができる。
【００３９】
（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態に係る弾性表面波装置に使用される弾性表面波素子について図３を用いて説明する。尚、本実施形態においては先に述べた第１実施形態と異なる点についてのみ説明し、同様の構成要素については同一の参照符を用いて、重複する説明を省略するものとする。
【００４０】
図３に示す第２実施形態の弾性表面波装置に使用される弾性表面波素子１０の特徴的な点は、弾性表面波素子１０の下面に被着された調整膜８０に保護膜７０と同様の非形成領域が設けられていることである。これによって、圧電基板１１の上下面における保護膜及び調整膜の形成領域が等しくなり、それぞれの膜が圧電基板１１に与える応力を更に等しくできるため、保護膜７０による応力の影響を更に抑制することが可能となる。よって、この弾性表面波素子１０を図１のように、その一端側でのみ保持するようにして基体上に搭載することにより、周波数精度並びに周波数安定性が更に優れた弾性表面波装置１を得ることができる。
【００４１】
（第３実施形態）
次に本発明の第３実施形態に係る弾性表面波装置について図４を用いて説明する。図４は本発明を適用した弾性表面波発振器を模式的に示す断面図である。本実施形態においても先に述べた実施形態と異なる特徴的な点についてのみ説明し、同様の構成要素については同一の参照符を用いて、重複する説明を省略するものとする。
【００４２】
図４の弾性表面波発振器２においては、基体４０が上下に開口した断面形状が略Ｈ型をした構造とされており、上側には弾性表面波共振器が形成された弾性表面波素子１０が搭載され、下側には発振回路が内蔵された集積回路３が搭載されている。集積回路３はボンディングワイヤ９０を介して基体４０に形成された接続電極４４に電気的に接続されており、更に、基体４０の表面及び内部に形成された配線電極（図示せず）を介して弾性表面波素子１０及び外部端子電極４６と電気的に接続され、全体で弾性表面波発振器が構成されている。
【００４３】
このような弾性表面波発振器２においても、本発明を適用することによって周波数精度並びに周波数安定性の優れた弾性表面波共振器を得ることができ、発振器の発振周波数の精度並びに安定性は、共振器の共振周波数の精度並びに安定性に依存する為、発信周波数の精度並びに安定性に優れた弾性表面波発振器を得ることができる。
【００４４】
（実験例）
次に本発明の作用効果を検証する為に行った実験結果について説明する。まず、図３に示すような本発明品と、調整膜８０が形成されていない比較例の弾性表面波素子を作成し、図１に示すように、その一端部のみを保持するようにして基体４０に搭載して気密封止した。圧電基板としてはＳＴカット水晶基板を、ＩＤＴ電極６１、反射器電極６２、パッド電極６３の材料にはアルミニウムを用いた。また、保護膜７０及び調整膜８０として、厚さ５００Åのシリコンの膜をスパッタによって形成した。調整膜８０の製膜条件、厚みは保護膜７０と同一とした。
【００４５】
以上のようにして作成したサンプルについて、サンプル作成時点から５００時間後までの共振周波数の変化を測定したところ、調整膜のない比較例では初期の周波数に対して６０ｐｐｍもの変化を示したのに対し、本発明品では２０ｐｐｍ程度の変化量であった。これによって、本発明の顕著な有効性が確認された。
【００４６】
尚、本発明は上述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において種々の変更・改良などが可能である。
【００４７】
例えば、上述の実施形態においては、弾性表面波素子１０をその一方端部のみで保持するようにして基体４０に搭載したが、弾性表面波素子１０をその中央部のみで保持するようにして基体４０に搭載するようにしても構わない。
【００４８】
また、上述の実施形態においては、弾性表面波素子１０と基体４０とをボンディングワイヤ９０を用いて電気的に接続したが、弾性表面波素子１０を基体４０にフリップチップ実装し、導電性バンプによって電気的接続と機械的接続を同時に行っても構わない。この場合には、弾性表面波素子１０の中央部にて基体４０との接続を行うことが望ましい。
【００４９】
更に、上述の実施形態においては、弾性表面波素子１０を箱状の基体４０に搭載したが、平板状の基体に搭載しても良いし、モジュール基板等に形成されたキャビティー内に搭載しても構わない。
【００５０】
また更に、上述の実施形態においては、各種電極６０をアルミニウムやアルミニウム合金等の金属によって形成するようにしたが、他の導電性材料を用いて各種電極６０を形成するようにしても構わない。
【００５１】
更にまた、上述の実施形態においては、本発明を一端子対共振器及び発振器に適用した例について説明したが、それ以外の、例えば、ラダー型フィルタや多重モードフィルタ等の弾性表面波フィルタや、デュプレクサ等の弾性表面波装置にも本発明が適用可能であることは言うまでもない。
【００５２】
また更に、上述の実施形態において、調整膜に、保護膜の非形成領域と１対１に対応する非形成領域を設けておくようにすれば、周波数精度並びに周波数安定性が更に優れた弾性表面波装置を得ることができる利点がある。したがって、前記調整膜には、保護膜の非形成領域と１対１に対応する非形成領域を設けておくことが好ましい。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の弾性表面波装置によれば、矩形状をなす圧電基板の一方主面にＩＤＴ電極及びパッド電極を被着・形成するとともに、前記ＩＤＴ電極を、前記パッド電極上に非形成領域を有した保護膜によって被覆するようにした弾性表面波素子を、その一端側もしくは中央部でのみ保持するようにして、前記パッド電極に電気的に接続される接続電極を有した基体上に搭載し、前記圧電基板の他方主面に、前記保護膜と同一組成の調整膜を被着させているので、周波数精度並びに周波数安定性に優れた弾性表面波装置を得ることができる。
【００５４】
また、本発明の弾性表面波装置によれば、前記調整膜が、前記保護膜の非形成領域と１対１に対応する非形成領域を有しているので、周波数精度並びに周波数安定性が更に優れた弾性表面波装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る弾性表面波装置を模式的に示す断面図である。
【図２】図１の弾性表面波装置に用いられる弾性表面波素子を模式的に示す斜視図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る弾性表面波装置に使用される弾性表面波素子を模式的に示す斜視図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る弾性表面波装置を模式的に示す断面図である。
【図５】従来の弾性表面波装置を模式的に示す断面図である。
【図６】従来の弾性表面波装置に用いられる弾性表面波素子を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
１・・・弾性表面波装置
１０・・・弾性表面波素子
２０・・・スペーサ
３０・・・接着剤
４０・・・基体
５０・・・蓋体
６０・・・各種電極
７０・・・保護膜
８０・・・調整膜
９０・・・ボンディングワイヤ
【図１】
2005020547.tif 000003
【図２】
2005020547.tif 000004
【図３】
2005020547.tif 000005
【図４】
2005020547.tif 000006
【図５】
2005020547.tif 000007
【図６】
2005020547.tif 000008