(57)【要約】【課題】基板にＬＢＯを用いたＳＡＷデバイスの通過域高域側に生じるスプリアスを抑圧すると共に、熱衝撃試験、落下試験に耐えるＳＡＷデバイスを提供する。【解決手段】表面上にＩＤＴ電極が形成され、裏面に深さｄの溝３が形成されたＬＢＯ基板２を紫外線硬化型接着剤によりパッケージに実装したＳＡＷデバイスであって、ＬＢＯ基板２の裏面に溝３を形成する。このとき、ＬＢＯ基板２の厚さをｔ（μｍ）、ＩＤＴ電極により励振される弾性表面波の波長をλ（μｍ）、溝３の深さをｄ（μｍ）としたときに、溝３の深さｄが、８λ≦ｄ≦（ｔ−１５０）の範囲内とした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面を粗にした四硼酸リチウム基板の他方の面上に櫛歯型電極を形成し、該四硼酸リチウム基板の一方の面をパッケージに紫外線硬化型接着剤により実装した弾性表面波デバイスであって、
前記四硼酸リチウム基板の一方の面に溝を形成し、
前記四硼酸リチウム基板の厚さをｔ（μｍ）、前記櫛歯型電極により励振される弾性表面波の波長をλ（μｍ）、前記溝の深さをｄ（μｍ）としたときに、
前記溝の深さｄが、８λ≦ｄ≦（ｔ−１５０）の範囲内であることを特徴とする弾性表面波デバイス。
【請求項２】
前記溝を形成する前記四硼酸リチウム基板の一方の面をポリシュ仕上げした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】
前記溝と前記弾性表面波の伝搬方向となす角が、略４５°であることを特徴とする請求項１又は２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、裏面が凹凸化した圧電基板を用いた弾性表面波デバイスに関し、特に通過帯域の高域側に生じるスプリアスを抑圧すると共に、熱衝撃、落下に対して強く、且つ弾性表面波デバイスとパッケージ底面との接着に、紫外線硬化型接着剤を使えるようにした弾性表面波デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、弾性表面波デバイス（ＳＡＷデバイス）は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を有することから特に携帯電話、ＬＡＮ等に多く用いられている。圧電材料を基板として用いたＳＡＷデバイスでは、表面波が励振されると共に、バルク波が基板中に放射され、これが受信されてスプリアスとなり、ＳＡＷデバイスの特性を劣化させている。
バルク波を抑圧する手段は古くより種々提案されており、特許文献１にはタンタル酸リチウム基板の裏面に溝を形成したＴＶ用フィルタが開示されている。特許文献１では、１１２．２°ＹカットＬｉＴａＯ3基板の裏面に、第１の劈開線から角度θ１（４７．５°）だけ傾斜した方向に溝を形成し、溝のピッチは０．３ｍｍ以下、溝幅８０μｍ〜９０μｍ、溝深さ８０μｍ以上としている。
また、特許文献２には、振幅リップル、位相リップルを小さくするため、基板底面を溝加工した表面波デバイスが開示されている。
図１２は特許文献２に開示されている従来の表面波デバイスを示した図であり（ａ）は底面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線の断面図である。
図１２（ａ）（ｂ）に示すＳＡＷ基板５１の表面には、図示しないがＢＧＳ波用ＩＤＴが形成されている。一方、ＳＡＷ基板５１の裏面には、図１２（ａ）に示すように、ＢＧＳ波の進行方向（矢印方向）と４５゜の角度で、ＳＡＷ基板５１の厚みＴに対して３３％以上の深さｄの溝５１ａが複数本形成されている。
この場合、基板の材質はＰＺＴ、溝５１ａの幅は１００μｍ、基板の厚みＴは４５０μｍ、溝５１ａの間隔は３００μｍ、溝５１ａの深さｄは０〜１８０μｍに設定されている。特許文献２には溝５１ａの深さ率（ｄ／Ｔ）を増していくと、振幅リップルが減少し、群遅延リップルも減少すると開示されている。
【０００３】
また、特許文献３には、３６°Ｙカット−Ｘ伝播ＬｉＴａＯ3基板上に複数のＳＡＷ共振子を形成し、該ＳＡＷ共振子を配線で接続して構成したラダー型ＳＡＷフィルタが開示されている。ＳＡＷ共振子は櫛形電極および反射器で構成され、ラダー型ＳＡＷフィルタの入力側から第１段目の並列共振子の略直下に、断面形状が半円状の溝を、ＩＤＴ電極に平行に形成し、基板の最も薄い部分の厚みを約１５０μｍに薄板化する。基板の一部を溝状に薄板化した構造により、バルク波の反射の影響を抑えたＳＡＷデバイスを得ることができると記述されている。
また、特許文献４には、４５°ＸカットＺ伝搬四棚酸リチウム（４５°Ｘ−Ｚ Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7）基板の裏面に溝を形成した弾性表面波素子が開示されている。
図１３は特許文献４に開示されている従来の弾性表面波素子を示した断面図である。
図１３に示す弾性表面波素子６１は、４５°Ｘ−Ｚ Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7基板６２の表面上に、励振用の複数の電極指から成る櫛歯型電極（ＩＤＴ電極）６３、６４が形成されている。この弾性表面波素子６１は、弾性表面波の伝搬方向Ｂに対して直交するように、ダイサーカット加工により複数の溝６５が形成され、各溝６５の側壁面６５ａによってバルク波を抑圧することにより、受信側ＩＤＴ電極でのバルク波の受信を抑えている。
各ＩＤＴ電極６３、６４から夫々圧電基板裏面に向けて放射されるバルク波（実線矢印：１回反射、破線矢印：２回反射）を各溝６５の側壁面６５ａで遮蔽するための条件、つまり各溝６５の配置位置は、裏面１回反射、裏面２回反射について、夫々求められる。ＩＤＴ電極６３、６４の中心間距離を２Ｌとしたときに、実線で示すように裏面で１回反射するバルク波を抑圧する為の溝６５の形成位置を、ＩＤＴ電極６３の中心部であるＡ位置から伝播方向Ｂへ向けて距離Ｌ離間した部位とする。破線で示す裏面で２回反射するバルク波を抑圧する為の２つの溝６５−２、６５−３の形成位置をＡ位置から伝播方向Ｂへ向けて距離Ｌ／２、３Ｌ／２離間した部位としている。
図１３のように内部伝搬するバルク波が基板裏面で等角入・反射を起こして送・受波される時が、スプリアスの影響が一番大きいと考えられる。そこで、特許文献４では、各溝の形成位置を決め、各位置にダイサーカット加工によって溝を形成することにより、各溝によりバルク波スプリアスを抑圧するようにしている。
【特許文献１】特開昭６０−１５３６１６号公報
【特許文献２】特開平８−３２４０３号公報
【特許文献３】特開平１１−３３０８９９号公報
【特許文献４】特開２００２−２４６８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、四棚酸リチウムＬｉ2Ｂ4Ｏ7基板の裏面に、特許文献１〜４に開示されているように溝を形成してバルク波を抑圧することで、通過域の高域側に生じるスプリアスを低減することは可能であるものの、基板の機械的強度が劣化し、熱衝撃試験（ヒートサイクル試験）や落下試験により破損が起こるという虞があった。
また、基板の裏面を粗化させてバルク波を抑圧することも提案されているが、このようなＳＡＷデバイスでは、ＳＡＷデバイスをパッケージの底面に接着、固定する際に、紫外線硬化型接着剤を用いると裏面により紫外線が散乱され、接着剤の硬化が阻害されるという問題があった。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、バルク波に起因するスプリアスを抑圧しつつ、熱衝撃、落下に強いＬＢＯ基板を用いたＳＡＷデバイスを提供する。また、バルク波に起因するスプリアスを抑圧しつつ、パッケージ等への固着に紫外線硬化型接着剤を使用可能なＬＢＯ基板を用いたＳＡＷデバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本発明のＳＡＷデバイスは、一方の面を粗にした四硼酸リチウム基板の他方の面上に櫛歯型電極を形成し、該四硼酸リチウム基板の一方の面をパッケージに紫外線硬化型接着剤により実装したＳＡＷデバイスであって、前記四硼酸リチウム基板の一方の面に溝を形成し、前記四硼酸リチウム基板の厚さをｔ（μｍ）、前記櫛歯型電極により励振される弾性表面波の波長をλ（μｍ）、前記溝の深さをｄ（μｍ）としたときに、前記溝の深さｄが、８λ≦ｄ≦（ｔ−１５０）の範囲内であることを特徴とする。
【０００７】
上記のように構成すると、通過域の高域側に生じるバルク波に起因するスプリアスを抑圧し、熱衝撃試験、落下試験といった環境試験に耐用するＳＡＷデバイスが実現できる。また、四硼酸リチウム基板の裏面に溝を設けたので、該溝の部分が薄くなり、紫外線の透過がよくなるため四硼酸リチウム基板をパッケージに実装する際に、紫外線硬化型接着剤を用いることができるという利点がある。
【０００８】
［適用例２］本発明のＳＡＷデバイスは、前記溝を形成する前記四硼酸リチウム基板の一方の面をポリシュ仕上げしたことを特徴とする適用例１に記載のＳＡＷデバイスである。
【０００９】
上記のように構成すると、通過域の高域側に生じるバルク波に起因するスプリアスを抑圧すると共に、熱衝撃試験、落下試験に耐用するＳＡＷデバイスを構成することができる。その上、裏面側もポリッシュ仕上げされているので、紫外線の透過が一層よくなり、紫外線硬化型接着剤の硬化が促進される。
【００１０】
［適用例３］本発明のＳＡＷデバイスは、前記溝と前記弾性表面波の伝搬方向となす角が、略４５°であることを特徴とする適用例１又は２に記載のＳＡＷデバイスである。
【００１１】
上記のように構成すると、通過域の高域側に生じるバルク波に起因するスプリアスを最もよく抑圧することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の弾性表面波デバイス（以下、ＳＡＷデバイスと称す）の実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係るＳＡＷデバイスの概略構成を示した図である。
この図１に示す本実施形態のＳＡＷデバイス１は、表面上に櫛歯型電極（以下、ＩＤＴ電極と称す）１０が形成された四硼酸リチウムＬｉ2Ｂ4Ｏ7（以下、ＬＢＯと称す）基板２が、紫外線硬化型接着剤１１によりパッケージ２０に実装（固着）されている。ＬＢＯ基板２の裏面には複数の溝３が形成されている。なお、必要ならＬＢＯ基板２の主表面には反射器（図示しない）が配置される。パッケージ２０は例えばセラミック基板により構成される。
【００１３】
図２は本実施形態に係るＳＡＷデバイスのＬＢＯ基板の構成を示した図であり、（ａ）はその底面図、（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ線における断面図であり、一方の面をポリッシュ仕上げ、他方の面を粗とした厚さｔのＬＢＯ基板の裏面に幅ｗ２、深さｄの溝３が、周期ｗ１で形成されている。
ＬＢＯ基板２の裏面に表面波の伝搬方向に対し、略４５°の角度で複数の溝３が形成されている。また図２（ｂ）に示すように、両面がポリッシュ仕上げされた厚さｔのＬＢＯ基板２の裏面には、幅ｗ２、深さｄの溝３が周期ｗ１で形成されている。
ＬＢＯ基板２を用いたＳＡＷデバイス１の裏面に溝３を形成する目的は、例えばＳＡＷフィルタの場合、通過帯域の高域側に発生するスプリアスを抑圧することであるが、ＳＡＷデバイスが要求される環境試験、例えば熱衝撃試験（ヒートサイクル試験）、落下試験等にも十分に耐えられる必要がある。
そこで、ＬＢＯ基板２上に２５０ＭＨｚ帯（波長λ＝１３．６１μｍ）のＳＡＷフィルタを試作し、裏面に形成する溝の深さと、スプリアス抑圧との関係、熱衝撃試験による挿入損失変動量、周波数変動量との関係、落下試験による挿入損失変動量、周波数変動量との関係を実験的に求めた。ＬＢＯ基板の板厚ｔを３５０μｍ、溝の幅ｗ２を１５０μｍ、溝の周期ｗ１を５５０μとし、溝の深さｄをパラメータとし、９０μｍから２４０μｍまで変化させた。なお、ＬＢＯ基板は全ての実験に共通であるので、記述を省略する。
【００１４】
図３は、溝３の深さｄを１２０μｍとしたＳＡＷフィルタの熱衝撃試験の回数（サイクル数）と挿入損失変動量（ｄＢ）との関係を示した図である。
溝３の深さｄが１２０μｍのＳＡＷフィルタは、３０００サイクルの熱衝撃試験後の挿入損失変動量が極めて小さいことが分かる。
図４（ａ）は、溝３の深さｄを１２０μｍとしたＳＡＷフィルタの、熱衝撃試験の回数（サイクル数）と、周波数変動量（ｐｐｍ）との関係を示した図である。
溝３の深さｄが１２０μｍのＳＡＷフィルタは、３０００サイクルの熱衝撃試験後の周波数変動量が小さいことが分かる。
図４（ｂ）、（ｃ）は夫々溝３の深さｄを１２０μｍとしたＳＡＷフィルタの、落下試験の回数と、挿入損失変動量（ｄＢ）及び周波数変動量（ｐｐｍ）との関係を示した図である。
落下試験は１．５ｍの高さからコンクリート上に自然に落下させて行った。図４（ｂ）より２７回の落下試験後の挿入損失変動量（ｄＢ）は極めて小さいことが分かる。
また、図４（ｃ）より２７回の落下試験後の周波数変動量（ｐｐｍ）は小さいことが分かった。
【００１５】
図５（ａ）、（ｂ）は、夫々溝３の深さｄを１６０μｍとしたＳＡＷフィルタの、熱衝撃試験の回数（サイクル数）と、挿入損失変動量（ｄＢ）、及び周波数変動量（ｐｐｍ）との関係を示した図である。
図５（ａ）より、溝の深さｄが１６０μｍのＳＡＷフィルタは、３０００サイクルの熱衝撃試験後の挿入損失変動量が、極めて小さいことが分かる。
また、図５（ｂ）より溝３の深さｄが１６０μｍのＳＡＷフィルタは、３０００サイクルの熱衝撃試験後の周波数変動量（ｐｐｍ）が小さいことが分かった。
図５（ｃ）は、溝３の深さｄを１６０μｍとしたＳＡＷフィルタの、落下試験の回数と、挿入損失変動量（ｄＢ）との関係を示した図である。
この図より２７回の落下試験後の挿入損失変動量（ｄＢ）は極めて小さいことが分かる。
【００１６】
図６は、溝３の深さｄを１６０μｍとしたＳＡＷフィルタの、落下試験の回数と、周波数変動量（ｐｐｍ）との関係を示した図である。
この図より２７回の落下試験後の周波数変動量（ｐｐｍ）は小さいことが分かった。
また、図７（ａ）、（ｂ）は、夫々溝３の深さｄを２００μｍとしたＳＡＷフィルタの、熱衝撃試験の回数（サイクル数）と、挿入損失変動量（ｄＢ）、及び周波数変動量（ｐｐｍ）との関係を示した図である。
図７（ａ）より、溝３の深さｄが２００μｍのＳＡＷフィルタは、３０００サイクルの熱衝撃試験後の挿入損失変動量（ｄＢ）が、極めて小さいことが分かる。
また、図７（ｂ）より溝３の深さｄが２００μｍのＳＡＷフィルタは、３０００サイクルの熱衝撃試験後の周波数変動量（ｐｐｍ）は、若干生じるが実用上問題とならない範囲であることが分かる。
【００１７】
図８（ａ）、（ｂ）は、夫々溝３の深さｄを２００μｍとしたＳＡＷフィルタの、落下試験の回数と、挿入損失変動量（ｄＢ）、及び周波数変動量（ｐｐｍ）との関係を示した図である。
図８（ａ）より２７回の落下試験後の挿入損失変動量（ｄＢ）は極めて小さいことが分かる。
また、図８（ｂ）より２７回の落下試験後の周波数変動量（ｐｐｍ）は小さいことが分かる。
図９は、溝３の深さｄを２４０μｍとしたＳＡＷフィルタの、熱衝撃試験の回数（サイクル数）と、挿入損失変動量（ｄＢ）との関係を示した図である。
この図から溝の深さｄを２４０μｍ、つまり溝部における基板の残存厚が略１１０μｍとなると、１０００、２０００、３０００サイクルで夫々若干の不良が生じることが判明した。
【００１８】
図１０（ａ）は溝３の深さｄを２４０μｍとしたＳＡＷフィルタの、熱衝撃試験の回数（サイクル数）と、周波数変動量（ｐｐｍ）との関係を示した図である。
この図からも１０００、２０００、３０００サイクルで夫々若干の不良が生じることが判明した。
図１０（ｂ）、（ｃ）は、夫々溝３の深さｄを２４０μｍとしたＳＡＷフィルタの、落下試験の回数と、挿入損失変動量（ｄＢ）、及び周波数変動量（ｐｐｍ）との関係を示した図である。
図１０（ｂ）、（ｃ）より明らかなように、溝の深さｄを２４０μｍとした場合、２７回の自然落下試験後でも挿入損失変動量及び周波数変動量の不良は生じていないことが分かる。
【００１９】
図１１は、ＳＡＷフィルタの裏面に溝３を形成し、溝３の深さｄと、ＳＡＷフィルタの通過域の高域側に生じる、バルク波に起因するスプリアスの大きさ（減衰量（ｄＢ））と、の関係を示した所謂箱ひげ図である。
周知のように、箱ひげ図からは最小値、中央値、最大値、２５％点、７５％点が視覚的に読み取れる。
横軸は溝３の深さｄ（ｍｍ）であり、０．０９ｍｍ、０．１１ｍｍ、０．１３ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．１７ｍｍと変化させた。その時の通過域の高域側に生じるスプリアスの大きさを縦軸（ｄＢ）に示した。
図１１より溝３の深さｄが０．１１ｍｍ以上あれば、所要の規格３５．５ｄＢを満たし、溝を０．１１ｍｍより深くしてもスプリアスの大きさは変わらないことが判明した。
ＳＡＷフィルタの通過域の高域側に生じるバルク波に起因するスプリアスは、弾性表面波の波長λに依存するので、溝３の深ｄさ０．１１ｍｍ（１１０μｍ）を波長λ（１３．６１μｍ）で規格化すると８λとなり、これ以上の深さｄがあればスプリアスを抑圧し、規格（３５．５ｄＢ）を満たすことができる。
【００２０】
また、以上に説明した熱衝撃試験、落下試験の結果から、溝３の深さｄは、２００μｍ以下であることが望ましいことが分かった。
ＬＢＯ基板２の厚みをｔ（μｍ）とし、溝３の残存部の厚さ（ｔ−ｄ）が（３５０−２００）＝１５０μｍより厚ければ、熱衝撃試験、落下試験に耐えられることが実験より判明した。つまり、溝の深さｄは（ｔ−１５０μｍ）より小さくする必要がある。
従って、通過域の高域側のスプリアスと、熱衝撃試験及び落下試験と、を同時に満した溝３の深さｄの範囲は、８λ≦ｄ≦（ｔ−１５０μｍ）となる。
ＬＢＯ基板の一方の面（裏面）、つまりパッケージ内面に接着される面を、粗にし、該面にバルク波を抑圧する溝３を形成したが、溝３の部分は薄くなるので紫外線の透過率がよく、紫外線硬化型接着剤を硬化させるには十分であった。
また、両主面をポリッシュ加工したＬＢＯ基板の裏面に溝３を形成したＳＡＷデバイスについても実験したが、通過域高周波側に生じるバルク波に起因するスプリアスを抑圧することができた。その上、裏面側もポリッシュ加工されているので、紫外線の透過率がよく、紫外線硬化型接着剤を十分に硬化させた。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係るＳＡＷデバイスの概略構成を示した図。
【図２】本実施形態に係るＳＡＷデバイスのＬＢＯ基板の構成を示した図であり、（ａ）は底面図、（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ線における断面図。
【図３】熱衝撃試験の回数と挿入損失変動量との関係を示す図。
【図４】（ａ）は熱衝撃試験と周波数変動量、（ｂ）、（ｃ）は落下試験と、夫々挿入損失変動量、周波数変動量との関係を示す図。
【図５】（ａ）、（ｂ）は熱衝撃試験と、夫々挿入損失変動量、周波数変動量との関係を示す図、（ｃ）は落下試験と、挿入損失変動量との関係を示す図。
【図６】落下試験と、周波数変動量との関係を示す図。
【図７】（ａ）、（ｂ）は熱衝撃試験と、夫々挿入損失変動量、周波数変動量との関係を示す図。
【図８】（ａ）、（ｂ）は落下試験と、夫々挿入損失変動量、周波数変動量との関係を示す図。
【図９】熱衝撃試験と、挿入損失変動量との関係を示す図。
【図１０】（ａ）は熱衝撃試験と、周波数変動量との関係を示す図、（ｂ）、（ｃ）は落下試験と、夫々挿入損失変動量、周波数変動量との関係を示す図。
【図１１】（ａ）は溝の深さとスプリアスとの関係を示す箱ひげ図、（ｂ）は溝の深さ、その実測値、スプリアスの最少、最大、平均値、標準偏差等を示す図。
【図１２】従来のＳＡＷデバイスの構成を示した図であり、（ａ）は底面図、（ｂ）は断面図。
【図１３】従来のＳＡＷデバイスの他の構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００２２】
１…ＳＡＷデバイス、２…ＬＢＯ基板、３…溝、４…裏面、１０…ＩＤＴ電極、１１…紫外線硬化型接着剤、２０…パッケージ、ｔ…ＬＢＯ基板の厚さ、ｗ１…溝の周期、ｗ２…溝の幅、ｄ…溝の深さ、θ…表面波の伝搬方向と溝とのなす角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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