(57)【要約】【課題】水晶基板を用いたＳＡＷデバイスにおいて、長期エージング後の周波数変動量を低減することを目的とする。【解決手段】圧電基板に回転ＹカットＸ伝搬水晶基板を用い、該圧電基板上に互いに間挿し合う電極指を有する一対のくし型電極で形成されたＩＤＴ電極を弾性表面波の伝搬方向に２個、所定の間隔をおいて配置したトランスバーサル弾性表面波フィルタにおいて、弾性表面波の伝搬路上及びその周辺部上に２００Å以上３００Å以下の厚みを有する二酸化珪素（ＳｉＯ２）絶縁膜を設ける。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板上に、互いに間挿し合う電極指を有する一対のくし型電極で形成されたＩＤＴ電極を配置した弾性表面波デバイスにおいて、弾性表面波の伝搬路上及びその周辺部上に２００Å以上３００Å以下の厚みを有する絶縁膜を設け、且つ、該圧電基板に回転ＹカットＸ伝搬水晶基板を用いたことを特徴とする弾性表面波デバイス。
【請求項２】
前記弾性表面波デバイスは、圧電基板上に弾性表面波の伝搬方向に沿って２個のＩＤＴ電極を所定の間隔をおいて配置してなるトランスバーサル弾性表面波フィルタである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。
【請求項３】
前記弾性表面波デバイスは、中心周波数が１００ＭＨｚ付近であることを特徴とする請求項１及び２に記載の弾性表面波デバイス。
【請求項４】
前記絶縁膜は、二酸化珪素（ＳｉＯ２）膜からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか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、圧電基板に水晶を用い主表面上に絶縁膜を形成した弾性表面波デバイスにおいて、経年変化による周波数変動を低減した弾性表面波デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、弾性表面波（Surface Acoustic Wave：以下、ＳＡＷ）デバイスは移動体通信分野で広く利用され、高性能、小型、量産性等の優れた特徴があることから特に携帯電話等に多く用いられている。図４は、携帯電話のＩＦフィルタとして用いられるトランスバーサルＳＡＷフィルタの平面図である。圧電基板１１の主表面上にＳＡＷの伝搬方向に沿って２個のＩＤＴ電極１２、１３を所定の間隙をあけて配置する。ＩＤＴ電極１２、１３はそれぞれ互いに間挿し合う複数の電極指を有する一対のくし形電極から形成され、ＩＤＴ電極１２の一方のくし形電極を入力端子ＩＮに接続すると共に、他方のくし形電極は接地する。そして、ＩＤＴ電極１３の一方のくし形電極を出力端子ＯＵＴに接続すると共に、他方のくし形電極を接地することによりトランスバーサルＳＡＷフィルタが形成される。また必要に応じて、ＩＤＴ電極１２、１３の間に、入出力端子間の直達波を遮蔽するためにシールド電極１４を設けたり、圧電基板の端面で反射する不要反射波を抑圧するために圧電基板１１の長辺方向（ＳＡＷの伝搬方向）の両端部に吸音材１５、１５を塗布する。
【０００３】
前述のＳＡＷデバイスの製造工程においてＳＡＷデバイスの封止蓋（リッド）から落下した金属粉等の異物が前記ＩＤＴ電極の交差する電極指上に付着することによりショート不良となってしまう問題があった。この対策として、ＳＡＷの伝搬路上及びその周辺部上に絶縁膜を形成することで電極指上に異物が付着するのを防止できることが一般的に知られている。
【０００４】
ところで、ＳＡＷデバイスにおいては温度変化により特性が変動しない優れた周波数温度特性が要求されている。この要求を実現するためには圧電基板の選択が重要であり、一次の温度係数が零、即ち零温度係数を有し、二次温度係数が−３×１０−８（／℃２）程度の良好な温度係数を併せ持つ回転ＹカットＸ伝搬水晶基板をＳＡＷデバイスの圧電基板として用いることで優れた周波数温度特性を実現できる。
【０００５】
また、ＳＡＷデバイスは周波数温度特性のみならず長時間フィルタ性能が劣化しない優れたエージング（経年変化）特性が要求される。前記エージング特性は、フィルタ特性の挿入損失が劣化しないことは当然のこと、フィルタの中心周波数や共振器の共振周波数が経年変化により変動しないことが要求される。一般に、ＳＡＷデバイスのエージング特性は、５年、１０年、場合によっては２０年間の補償が要求されることがあるが、実際に試験を行う際には、ＳＡＷデバイスに温度やパワーをかけることにより加速試験を行い長期エージングの寿命を予測する手段が用いられる。そのため、例えば、８５℃雰囲気中の恒温層にＳＡＷデバイスを配置し、１０００時間放置するエージング試験を実施した場合、周波数変動量Ｆ（ｐｐｍ）は−４０≦Ｆ≦４０であることが要求されている。
【０００６】
ここで、圧電基板に回転ＹカットＸ伝搬水晶基板を用いたトランスバーサルＳＡＷフィルタを８５℃雰囲気中の恒温層内に１０００時間放置したエージング試験を実施した。なお、前記トランスバーサルＳＡＷフィルタはＳＡＷの伝搬路上及びその周辺部上に絶縁膜を形成していない。エージング試験は２２個のサンプルを用い、１００、２００、５００、１０００時間経過後において周波数測定を行い周波数変動量の平均値と最大値を調査した。図５に前記エージング試験の結果を示す。同図に示す通り、１０００時間経過後の平均周波数変動量が約−２８（ｐｐｍ）、最大周波数変動量が約−３９（ｐｐｍ）であり、要求される周波数変動量Ｆの範囲−４０≦Ｆ≦４０に対し余裕がなく、信頼性に問題があった。
【特許文献１】特開平５−２２０６７号公報
【特許文献２】特開平７−３２６９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は、ＳＡＷデバイスにおいて長期エージング後の周波数変動量Ｆの要求規格−４０≦Ｆ≦４０に対し余裕がなく信頼性に問題がある点である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明に係るＳＡＷデバイスの請求項１記載の発明は、圧電基板上に、互いに間挿し合う電極指を有する一対のくし型電極で形成されたＩＤＴ電極を配置した弾性表面波デバイスにおいて、弾性表面波の伝搬路上及びその周辺部上に２００Å以上３００Å以下の厚みを有する絶縁膜を設け、且つ、該圧電基板に回転ＹカットＸ伝搬水晶基板を用いたことを特徴とする弾性表面波デバイスである。請求項２記載の発明は、前記弾性表面波デバイスは、圧電基板上に弾性表面波の伝搬方向に沿って２個のＩＤＴ電極を所定の間隔をおいて配置してなるトランスバーサル弾性表面波フィルタである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である。請求項３記載の発明は、前記弾性表面波デバイスは、中心周波数が１００ＭＨｚ付近であることを特徴とする請求項１及び２に記載の弾性表面波デバイスである。請求項４記載の発明は、前記絶縁膜は、二酸化珪素（ＳｉＯ２）膜からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の弾性表面波デバイスである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のＳＡＷデバイスは、周波数温度特性に優れた回転ＹカットＸ伝搬水晶基板を圧電基板として用いたＳＡＷデバイスにおいて、ＩＤＴ電極上に異物が付着してショートするのを防止するためにＳＡＷの伝搬路上及びその周辺部上に形成する絶縁膜の厚みをコントロールすることにより優れたエージング特性を実現できるという著しい効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を図面に図示した実施の形態例に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係るトランスバーサルＳＡＷフィルタの平面図及び断面図である。圧電基板１の主表面上にＳＡＷの伝搬方向に沿って２個のＩＤＴ電極２、３を所定の間隙をあけて配置する。ＩＤＴ電極２、３はそれぞれ互いに間挿し合う複数の電極指を有する一対のくし形電極から形成され、ＩＤＴ電極２の一方のくし形電極を入力端子ＩＮに接続すると共に、他方のくし形電極は接地する。そして、ＩＤＴ電極３の一方のくし形電極を出力端子ＯＵＴに接続すると共に、他方のくし形電極を接地することによりトランスバーサルＳＡＷフィルタを形成する。また必要に応じて、ＩＤＴ電極２、３の間に、入出力端子間の直達波を遮蔽するためにシールド電極４を設けたり、圧電基板の端面で反射する不要反射波を抑圧するために圧電基板１の長辺方向（ＳＡＷの伝搬方向）の両端部に吸音材５、５を塗布する場合がある。本発明の特徴は、圧電基板１に周波数温度特性に優れる回転ＹカットＸ伝搬水晶基板を用い、且つ、ＳＡＷの伝搬路上、即ちＩＤＴ電極２，３とシールド電極４上、及びその周辺部上において二酸化珪素（ＳｉＯ２）からなる絶縁膜６を形成したことである。
【００１１】
ところで、ＳＡＷデバイスのＩＤＴ電極上に絶縁膜を形成する手法については、ＩＤＴ電極上に異物が付着して電極指間がショートするのを防止したり耐湿性を向上させる目的で従来より使われており、低コストで容易に形成できることが知られている。しかしながら、ＳＡＷデバイスのエージング特性に対し絶縁膜に効果があるかどうかについてはこれまで開示されていなかった。
【００１２】
ここで、本願発明者は前記絶縁膜とエージング特性の関係について検討した。圧電基板に回転ＹカットＸ伝搬水晶基板を用い、ＳＡＷの伝搬路上もしくはＳＡＷの伝搬路を含むその周辺部上にＳｉＯ２膜を形成し、中心周波数を１００ＭＨｚ付近に設定したトランスバーサルＳＡＷフィルタにおいて、ＳｉＯ２膜の膜厚を変えた時のエージング特性を調べた。エージング試験は、ＳｉＯ２膜なし、ＳｉＯ２膜２００（Å）、ＳｉＯ２膜３００（Å）とした前記トランスバーサルＳＡＷフィルタのサンプルを各条件につき２２個用意して８５℃の恒温層内に放置し、１００、２００、５００、１０００時間経過後の中心周波数の平均変動量及び最大変動量を確認した。ここで、エージング試験の経過時間に対する平均周波数変動量を図２（ａ）に、最大変動量を図２（ｂ）に示す。図２（ａ）より、１０００時間経過後の平均周波数変動量は、従来のＳｉＯ２膜を形成しない場合と比較してＳｉＯ２膜を２００Å形成すると約半分、ＳｉＯ２膜を３００Å形成すると約１／３と低減していることが分かる。また、図２（ｂ）より１０００時間経過後の最大周波数変動量も、ＳｉＯ２膜を形成することで大幅に低減されていることが分かる。
【００１３】
次に、図３は前記エージング試験の１０００時間経過後の平均周波数変動量及び最大周波数変動量とＳｉＯ２膜の膜厚の関係を示した図である。同図より、ＳｉＯ２膜を形成しない場合は周波数変動がマイナス側、即ち低周波数側に大きくずれているが、ＳｉＯ２膜の膜厚を大きくするにつれて周波数変動量が小さくなり、ＳｉＯ２膜を３００Åとした場合は逆に周波数変動がプラス側、即ち高周波側に転じているのが分かる。従って、周波数変動がマイナス側からプラス側に移行する膜厚２００（Å）以上３００（Å）以下の範囲にＳｉＯ２膜の膜厚を定めれば周波数変動量を大幅に低減でき、８５℃雰囲気中１０００時間放置のエージング試験に要求される周波数変動量Ｆの許容範囲−４０≦Ｆ≦４０に対し余裕をもって満足することできる。
【００１４】
以上説明したように本発明のＳＡＷデバイスは、圧電基板に回転ＹカットＸ伝搬水晶基板を用いたので優れた周波数温度特性を実現でき、また、ＳＡＷの伝搬路上およびその周辺部上に絶縁膜を形成したので、異物が電極上に付着してショートするのを防止すると共に、優れたエージング特性を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るトランスバーサルＳＡＷフィルタの平面図及び断面図を示す。
【図２】本発明に係るトランスバーサルＳＡＷフィルタのエージング試験結果を示しており、（ａ）に平均変動量、（ｂ）に最大変動量を示す。
【図３】本発明に係るトランスバーサルＳＡＷフィルタのＳｉＯ２膜厚に対する１０００時間経過後の周波数変動量の関係を示す。
【図４】従来のトランスバーサルＳＡＷフィルタの平面図を示す。
【図５】従来のトランスバーサルＳＡＷフィルタのエージング試験結果を示す。
【符号の説明】
【００１６】
１  圧電基板
２、３  ＩＤＴ電極
４  シールド電極
５  吸音材
６  絶縁膜
【図１】
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【図２】
2005051574.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005051574.tif 000006
【図５】
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