(57)【要約】【課題】  移動無線端末を使用する環境の温度変化に対し、周波数特性が安定で安価な弾性表面波装置を、性能を確保しかつ効率良く提供する。【解決手段】  弾性表面波励振用櫛型電極が形成されるニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムの単結晶圧電基板と熱膨張係数が小さい支持基板とを接合した弾性表面波装置の分割工程において、分割後の圧電基板の幅が支持基板の幅より小さくなるように切断する。これにより、圧電基板に欠けなどの欠陥を与えることなく、良質な弾性表面波装置を得ることが出来る。【選択図】  図１
2009094661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムの単結晶圧電基板と、
前記圧電基板に接合され、前記圧電基板と異なる膨張係数の材質からなる支持基板と、
前記圧電基板の面上に配置された弾性表面波を励振する櫛型電極とを備え、
前記圧電基板の幅が前記支持基板の幅より狭くなる様に形成されていることを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項２】
請求項１記載の弾性表面波装置において、
前記支持基板は、ガラス基板、サファイア基板、シリコン基板あるいはセラミックス基板であることを特徴とした弾性表面波装置。
【請求項３】
圧電基板と、
前記圧電基板に接合され、前記圧電基板とは異なる膨張係数のセラミックスからなる支持基板と、
前記圧電基板の面上に配置された弾性表面波を励振する櫛型電極とを備え、
前記圧電基板の幅が前記支持基板の幅より狭くなる様に形成されていることを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項記載の弾性表面波装置において、
幅の狭い前記圧電基板表面から幅の広い前記支持基板への切断面が傾斜を有していることを特徴とした弾性表面波装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の弾性表面波装置において、
前記圧電基板の厚さを２０μｍから７０μｍの範囲としたことを特徴とした弾性表面波装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の弾性表面波装置において、
前記支持基板の厚さを１００μｍから５００μｍの範囲としたことを特徴とした弾性表面波装置。
【請求項７】
請求項１又は２に記載の弾性表面波装置において、前記圧電基板として用いるタンタル酸リチウム単結晶の面方位が３０〜４５°Yカットであることを特徴とした弾性表面波装置。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の弾性表面波装置において、前記圧電基板として用いるニオブ酸リチウム単結晶の面方位が４０〜６５°Yカットであることを特徴とした弾性表面波装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の弾性表面波装置において、前記圧電基板と前記支持基板との接合面を、紫外線硬化型接着剤を用いて接合したことを特徴とした弾性表面波装置。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか一項に記載の弾性表面波装置において、前記圧電基板と前記支持基板との接合面を、親水化処理することにより直接接合したことを特徴とした弾性表面波装置。
【請求項１１】
信号を受信する受信部と、
前記受信部で受信した信号を濾波する請求項１から請求項１０の何れか記載の弾性表面波装置と、
前記弾性表面波装置で濾波された信号を復調する復調部と、
前記復調部で復調された信号を出力する出力部と、を備えたことを特徴とした移動通信端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波装置及びこれを搭載した移動通信端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、「圧電基板と圧電基板よりも小さな膨張係数を有する支持基板とを貼り合せた」弾性表面波装置として、「両基板の貼り合せに紫外線硬化型接着剤による」もの（特許文献１）や、「両基板の貼り合せに接着面を親水処理し、直接接合による」もの（特許文献２）が提案されている。
【０００３】
また、特許文献３には、取り扱いが容易で欠陥の少ない弾性表面波素子およびそれを用いた弾性表面波デバイスを提供することを目的として、圧電性材料からなる第１の基板が前記第１の基板とは異なる材料からなる第２の基板上に積層された積層基板を備える弾性表面波素子であって、前記第１の基板の一主面上に形成された少なくとも１対の櫛形電極を備え、前記積層基板の前記第１の基板側の周縁部には、段差部または切り欠き部が形成されていることを特徴とする弾性表面波素子が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２２９４５５号公報
【特許文献２】特開平１１−５５０７０号公報
【特許文献３】特開２００１−６０８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１および特許文献２の実施例では圧電基板と支持基板とは全く同じ幅で切断された構造となっている。図３は特許文献１で示されている実施例の断面図である。しかし、上記圧電基板と支持基板とでは、膨張係数だけでなく他の物性値も異なっている。
【０００６】
一般に弾性表面波装置の製造においては、ウエハ上に複数個の弾性表面波装置用電極パターンを形成し、冷却水をかけながらダイヤモンドなどの砥粒を練りこんだ回転刃で個々に分割する。前記回転刃は切断する材料の硬度や密度などにより、適正な砥粒などを選択する。この選択が悪いと、分割された弾性表面波装置側面に欠けが生じたり、逆に、回転刃が破損する原因となる。
【０００７】
特に、複数種類の異なる材料を接合し、この基板を同時に分割する場合、同じ回転刃で分割しようとすると、上記の問題がより顕著になる。
【０００８】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、温度特性に優れ、性能の安定した弾性表面波装置及びこれを搭載した移動通信端末を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、例えば、特許請求の範囲に記載の発明により達成できる。
【００１０】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば次のとおりである。
【００１１】
本発明は、ニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムの単結晶圧電基板と、この圧電基板に接合され、圧電基板と異なる膨張係数の材質からなる支持基板とが接合された基板を回転刃で分割する際、圧電基板と支持基板を別々に、かつそれぞれの基板の分割に適した材料の回転刃により分割する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、温度特性に優れ、性能の安定した弾性表面波装置およびこれを搭載した移動通信端末を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
まず、本発明の背景を、特に弾性表面波装置の周波数温度特性に重点を置いて説明する。
【００１４】
弾性表面波装置は、櫛型電極を表面に配置する圧電基板と圧電基板を支持する支持基板とを備えている。
【００１５】
この圧電基板は、通常は弾性表面波装置用の単結晶基板として、タンタル酸リチウム（以下LTと略す）、ニオブ酸リチウム（以下LNと略す）や水晶の単結晶基板がそのまま用いられている。特に、LTおよびLN単結晶基板は弾性表面波の伝搬速度が速く、電気機械結合定数が大きい為、高周波数かつ広帯域周波数用の弾性表面波装置の基板に多く用いられている。
【００１６】
しかし、これらの基板は温度変化に伴う伝搬速度の変化すなわち温度係数（Temperature Coefficient of Delay、以下TCDと略す）が大きく、規定の温度範囲において所望の周波数温度特性のすなわち櫛型電極の電極間隔と弾性波の音速により決まるフィルタ等の中心周波数が温度により変動しないように調整することが困難である。特に、通過帯域周波数と阻止帯域周波数との周波数間隔が狭い場合、この温度係数による影響は顕著になる。これに対し、弾性表面波を送受信する櫛型電極指を作製した基板を熱膨張係数が小さい基板に直接又は接着剤で接合する方法が提案されている。この接合基板による周波数温度特性改善では、それぞれの弾性表面波装置に分割された後の、圧電基板端面から上記櫛型電極までの距離を安定に保つことが重要となる。
【００１７】
しかし、上記の基板接合に関する特許文献１および特許文献２では、圧電基板と接合基板とからなる弾性表面波装置の分割方法については考慮されていない。即ち両文献とも圧電基板と支持基板とを同一に切断した図が開示されているだけであり、その方法等について記述されていない。理想的には特許文献の様に分割できるかもしれないが、実際、材質特に硬度が異なる材質を同一の回転刃により分割する際、硬い材質に合致した回転刃を用いると柔らかい材質で周辺部の欠けもしくは割れが発生し、逆に柔らかい材質に合致した回転刃を用いると硬い材質が分割できず、回転刃が破損してしまう。
【００１８】
以上のように、接合基板においては、その分割方法およびそれによる構造が重要となる。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図を用いて説明する。
【００２０】
図１は本発明による弾性表面波装置の俯瞰図、図２は同じく弾性表面波装置の断面図である。図１及び２において、１００は単結晶の圧電基板であるLT基板、１０１は接合面、１０２はLT基板の上面（表面）、２００は接着剤、３００は支持基板、４００は櫛型電極としての櫛型交差指電極（以下IDT電極と略す）による入力電極と出力電極、５００は弾性表面波の伝播を示している。
【００２１】
図１に示すように、LT基板の上面１０２に、IDT電極４００からなる入力電極と出力とが配置されている。そして、入力端子６０１から入力信号が入力されると、前記の入力電極から出力電極に伝搬する間に濾波された信号が出力端子６０２より取り出される。図１，２で、LT基板の幅a1とa2とは対応する支持基板の幅b１とb2に比べ幅が狭い構造となっている。これは、最初、LTの分割に適した材質の回転刃でLTのみを分割し、次に、支持基板の分割に適した材質でLTを分割する回転刃より幅が狭い回転刃を用いることで実現することが出来る。実際、回転刃の幅の差を５０μmとして、LTとSiN系のセラミックスとを接合した基板を上記の方法で分割した所、LTの欠けを１０μｍ以下、セラミックスの欠けを１０μｍ以下で分割することが出来た。従って、刃幅の差を２０μｍ以上にすることで本発明による効果を得ることが出来る。以上より、上記方法により、圧電基板の欠けを抑えることで、弾性表面波の送受信に寄与する圧電基板に損傷を与える事無く分割し、その周波数特性や温度特性を安定化出来ると共に、欠けによる信頼性低下を防止することが出来る。
【００２２】
又、上記説明は圧電基板と支持基板の各１枚を接合した構造について述べているが、支持基板は２枚以上の複数枚であっても本発明による方法および構造は有効である。これについて図４および図５にて説明する。両図は支持基板として２枚の接合を想定した断面図である。図４は、圧電基板を分割した後、２枚の支持基板を圧電基板を分割した回転刃より狭い幅の回転刃で分割した断面図を示し、図５は圧電基板を分割した後、支持基板を１段毎に徐々に刃幅の狭い回転刃で分割した断面図を示す。上記構成とすることで、支持基板を複数種用いた場合でも、同様な効果を得ることが出来る。
【００２３】
更に、図６は最初の圧電基板の分割において、下地の支持基板を数μｍ切り込んだ断面図を示す。これにより、圧電基板の分割が確実となり、支持基板の分割時の圧電基板への影響を抑えることが出来る。
【００２４】
又、本発明では圧電基板と支持基板とを共に回転刃で分割することを例として挙げている。しかし、圧電基板をレーザーやその他の方法で分割し、その後支持基板を回転刃で分割する方法や、その逆に、圧電基板を回転刃で分割し、その後、支持基板をレーザーやその他の方法で分割する方法においても同様に有効である。
【００２５】
更に、図７は請求項２の実施形態を示す断面図である。圧電基板の幅が支持基板の幅より狭い構造であることは請求項１と同じである。しかし、圧電基板は垂直には切断されず、傾斜を持って切断、分割されている。この傾斜は直線であっても曲線であっても良い。これにより、支持基板との接合面積が大きくなり、このことにより、圧電基板と支持基板との接合度を大きくすることが出来る。  
又、上記の実施形態では圧電基板としてLT基板について説明しているが、LN基板においても同様な効果が得られる。又、上記の実施形態では支持基板としてSiN系のセラミックス基板につき説明しているが、セラミックスとしてアルミナ系やジルコニア系であっても良く、又、ガラス基板、サファイア基板やシリコン（以下Siと略す）基板を用いても同様な効果が得られる。
【００２６】
更に、圧電基板厚さは２０μｍ乃至７０μｍの範囲が好ましい。これは２０μｍ以下になると、加工が難しくなり、基板の完成歩留まり、ひいては価格が上昇し、逆に７０μｍ以上になると、支持基板によるTCDの抑制効果が弱まるからである。現在、弾性表面波装置に用いられている単結晶圧電基板の厚さは１５０μｍ乃至３５０μｍである。この厚さの単結晶圧電基板をそのまま支持基板に接合しても、圧電基板のIDTが形成される面と支持基板の面との距離が大きくなり、熱膨張係数さらにはTCD抑制効果が得られなくなる。上記範囲の中で、圧電基板厚さは３０μｍ乃至５０μｍ近傍が、加工性およびTCD抑制効果の両面からバランスが取れており、好ましい。
【００２７】
更に、支持基板の厚さは１００μｍ乃至３５０μｍの範囲が好ましい。これは、１００μｍ以下にするとTCDの抑制効果が弱まるからであり、逆に、３５０μｍ以上になると、弾性表面波装置の高さが高くなり、薄型化の傾向に逆行し、商品価値が下がるからである。
【００２８】
又、LT基板の面方位は３０°Yカット乃至４５°Yカットの範囲が好ましく、LN基板の面方位は４０°Yカット乃至６５°Yカットの範囲が好ましい。これは、上記範囲において、両基板とも弾性表面波の伝搬速度が比較的速く、かつ電気機械結合定数が比較的大きいからである。
【００２９】
又、支持基板としてSi基板を用いる場合、その抵抗率は１０００Ωｃｍ以上であることが好ましい。これは、弾性表面波用IDTやそれらを接続する配線パターンとグラウンドとの間に発生する対地容量を極力小さくできるからである。
【００３０】
更に、圧電基板と支持基板とを接着剤にて接合する場合、接着剤の厚さは１０μｍ以下が望ましい。これは、接着剤の厚さが厚くなると、均一に塗布することが難しくなり、かつ、支持基板によるTCD抑制効果も減少するからである。
【００３１】
又、圧電基板と支持基板とを接合する接着剤として、紫外線硬化型接着剤を用いることが望ましい。これは、紫外線硬化型接着剤の場合、接着剤の硬化に殆ど熱を必要としない為、熱膨張率の異なる物質を接合する際生じる反りを極力小さく出来るからである。
【００３２】
更に、圧電基板と支持基板の接合において、前記接着剤を用いず、両基板の接合面を親水化処理することにより、直接接合しても良い。
【００３３】
以上のように、本実施例に記載した弾性表面波装置を用いることにより、温度変化に対して、安定な特性を有する移動通信端末を提供することが出来る。
【００３４】
この移動通信端末は、信号を受信する受信部と、受信部で受信した信号を濾波する上記実施例で説明した弾性表面波装置と、弾性表面波装置で濾波された信号を復調する復調部と、復調部で復調された信号を出力する出力部とを備える。
【００３５】
図８に、本発明に従う弾性表面波装置を備える移動通信端末の一例のブロック図を示す。移動通信端末800は、アンテナ802と、SAWデュプレクサ804と、HPA808と、第２送信SAWフィルタ810とRF  IC812と、第２受信SAWフィルタ814と、ベースバンド824と、スピーカー826と、マイク828とを有する。RF  IC812には、送信VCO（Tx-VCO）818と、Synth.（Synthesizer）820と、受信VCO（Rx-VCO）822と、LNA（Low Noise Amplifier）816と、混合器（Mix.）823とが設けられている。また、SAWデュプレクサ804には、第１受信SAWフィルタ806と、第１送信SAWフィルタ807が設けられている。Synth.820は、安定な周波数信号を発生させることができ、例えば、水晶振動子などを源振とする。また、送信VCO及び受信VCOは、印加電圧により発信周波数を変化させる発信器である。
【００３６】
図８では、アンテナ802が上記受信部として機能する。また、第２受信SAWフィルタ814は、アンテナで受信した信号を濾波し、RF IC812は、濾波された信号を復調する復調部として機能する。図８に示す移動通信端末800では、アンテナ802は、信号を送受信する送受信部として機能している。また、RF IC812は濾波された信号を復調し、マイク828から入力された音声信号を変調する変復調部として機能する。
【００３７】
図８に示す移動通信端末800において、第２送信SAWフィルタ810、第２受信SAWフィルタ814、SAWデュプレクサ804内の第１受信SAWフィルタ806、第１送信SAWフィルタ807の少なくとも一つに、本発明に従う弾性表面波装置を適用することができる。
【００３８】
かかる移動通信端末800の受信経路について説明する。アンテナ802から入力された信号は、SAWデュプレクサ804内で分波され、SAWデュプレクサ804内の第１受信SAWフィルタ806からRF IC812のLNA816に出力されて増幅される。LNA816で増幅された信号は、第２受信SAWフィルタで整形され、混合器823で低周波数の信号に変換され、ベースバンド824に出力される。ベースバンド824からの出力信号は、スピーカー826に送られて音声となる。
【００３９】
次に、移動通信端末800の送信経路について説明する。マイク828から入力された音声信号は、ベースバンド824からTx-VCO818に送られ変調される。Tx-VCO818にて変調された信号は、第２送信SAWフィルタ810で整形された後、HPA808で増幅される。HPA808で増幅された信号は、SAWデュプレクサ804内の第１送信SAWフィルタを介してアンテナ802に送られ、アンテナ802から送信される。
【００４０】
以上、本発明に従う弾性表面波装置及びそれを備える移動通信端末の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良や変形を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施例に係わる弾性表面波装置の俯瞰図である。
【図２】実施例に係わる弾性表面波装置の断面図である。
【図３】従来の実施例における弾性表面波装置の断面図である
【図４】支持基板２枚で本実施例に係わる弾性表面波装置の断面図である。
【図５】支持基板２枚で本実施例に係わる弾性表面波装置の断面図である。
【図６】支持基板を切り込む本実施例に係わる弾性表面波装置の断面図である。
【図７】圧電基板が傾斜を有する分割での断面図である。
【図８】本発明に従う弾性表面波装置を備える移動通信端末の一例のブロック図である。
【符号の説明】
【００４２】
１００‥単結晶圧電基板、１０１‥弾性表面波用共振器などを作製する単結晶圧電基板面、１０２‥支持基板に接合される単結晶圧電基板面、２００‥接合用接着剤、３００‥支持基板、４００‥弾性表面波用櫛型電極、５００‥弾性表面波、６０１‥入力端子、６０２‥出力端子、７００‥削り込まれた支持基板表面
８００‥移動通信端末、８０２‥アンテナ、８０４‥SAWデュプレクサ、８０６‥第１受信SAWフィルタ、８０７‥第１送信SAWフィルタ、８０８‥HPA、８１０‥第２送信SAWフィルタ、８１４‥第２受信SAWフィルタ、８１６‥LNA、８１８‥送信VCO、８２０‥Synth.、８２２‥送信VCO、８２３‥混合器、８２４‥ベースバンド、８２５‥マイク、８２６‥スピーカー
【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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