(57)【要約】【課題】電圧定在波比を最小にして周波数の精度を向上させるＳＡＷデバイスの周波数調整方法およびＳＡＷデバイスの製造方法を提供する。【解決手段】ＳＡＷデバイスの周波数調整方法は、ＳＡＷデバイスの目標周波数における挿入損失を予め設定した値以下にする粗周波数調整をした後に、ＳＡＷデバイスの目標周波数における電圧定在波比を最小にする精密周波数調整を行っている。この精密周波数調整は、ＳＡＷデバイスの入力側で測定する電圧定在波比と出力側で測定する電圧定在波比を足したものを最小にする、入力側で測定する電圧定在波比を最小にする、および出力側で測定する電圧定在波比を最小にするもののうち、いずれか１つを用いている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＡＷデバイスの目標周波数における挿入損失を予め設定した値以下にする粗周波数調整をした後、前記ＳＡＷデバイスの前記目標周波数における電圧定在波比を予め設定した値以下にする精密周波数調整を行うことを特徴とするＳＡＷデバイスの周波数調整方法。
【請求項２】
前記精密周波数調整は、前記ＳＡＷデバイスの前記目標周波数における電圧定在波比を最小にすることを特徴とする請求項１に記載のＳＡＷデバイスの周波数調整方法。
【請求項３】
前記精密周波数調整は、前記ＳＡＷデバイスの入力側で入力側電圧定在波比を測定し、前記ＳＡＷデバイスの出力側で出力側電圧定在波比を測定し、前記入力側電圧と前記出力側電圧とを足したものを最小にすることを特徴とする請求項２に記載のＳＡＷデバイスの周波数調整方法。
【請求項４】
前記精密周波数調整は、前記ＳＡＷデバイスの入力側および出力側のうちいずれか一方で測定する前記電圧定在波比を最小にすることを特徴とする請求項２に記載のＳＡＷデバイスの周波数調整方法。
【請求項５】
前記粗周波数調整および前記精密周波数調整は、前記ＳＡＷデバイスの周波数を変えることにより行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のＳＡＷデバイスの周波数調整方法。
【請求項６】
すだれ状電極を圧電基板に形成してＳＡＷ素子片とし、
前記ＳＡＷ素子片をパッケージベースに搭載して、前記パッケージベースに配置した外部端子と前記ＳＡＷ素子片とを導通し、
前記外部端子を介して挿入損失を測定しつつ周波数を粗調整して、目標周波数における挿入損失を予め設定した値以下にし、
前記外部端子を介して電圧定在波比を測定しつつ周波数を精密調整して、目標周波数における前記電圧定在波比を予め設定された値以下にする、
ことを特徴とするＳＡＷデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波（ＳＡＷ）デバイスの周波数調整方法およびＳＡＷデバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＳＡＷデバイスの周波数を調整するには、ネットワークアナライザを用いて挿入損失を測定し、ＳＡＷデバイスの目標周波数（中心周波数）において挿入損失が最小になるようにしていた。
【０００３】
そしてＳＡＷ素子の周波数調整方法について開示したものには、特許文献１がある。この特許文献１に記載された周波数調整方法は、まずウエハ内に形成した複数のＳＡＷ素子の中から一部のＳＡＷ素子を選択し、このＳＡＷ素子にネットワークアナライザを接続して周波数特性を測定している。そして周波数特性の測定値が目標値を中心とした許容範囲内にあるか判断し、この許容範囲外にある場合はウエハをエッチング液に浸漬してＳＡＷ素子を構成しているすだれ状電極をエッチングし、ＳＡＷ素子の周波数を周波数が上昇する方向に変化させている。このようにしてＳＡＷ素子の周波数を調整している。
【特許文献１】特開２００３−２２４４４１号公報（第４頁、第５頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、通信ネットワークは高速化が進み、この高速通信ネットワークの受信側、特にクロックデータリカバリー（Ｃｌｏｃｋ  Ｄａｔｅ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ：ＣＤＲ）に使われる発振器は、高速伝送において正しいデータ再生を行うために、低ジッタ、低位相ノイズ特性が求められている。そのような用途では、低ジッタ、低位相ノイズ特性に優れる高周波発振器として、ＳＡＷ発振器が用いられている。
【０００５】
ＳＡＷ発振器の低位相ノイズ特性を実現するには、ＳＡＷデバイスの目標周波数において電圧定在波比を最小にすればよいが、前述したようなＳＡＷデバイスの周波数調整方法では挿入損失のみを測定して行っており、電圧定在波比を測定して調整を行っていない。また、挿入損失が最小となる周波数と、電圧定在波比が最小となる周波数とは異なっている。このためＳＡＷの中心周波数において挿入損失が最小になったとしても、電圧定在波比が最小にならないので、従来の周波数調整方法で調整されたＳＡＷデバイスでは信号の反射が大きくなっていた。また従来のＳＡＷデバイスでは、デバイス毎に電圧定在波比がばらついており、このＳＡＷデバイスを用いて発振器を構成すると位相ノイズがばらついてしまっていた。
【０００６】
本発明は、電圧定在波比を最小にして周波数の精度を向上させるＳＡＷデバイスの周波数調整方法およびＳＡＷデバイスの製造方法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】
【０００７】
本発明は、上述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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］
ＳＡＷデバイスの目標周波数における挿入損失を予め設定した値以下にする粗周波数調整をした後、前記ＳＡＷデバイスの前記目標周波数における電圧定在波比を予め設定した値以下にする精密周波数調整を行うことを特徴とするＳＡＷデバイスの周波数調整方法。
【０００９】
ＳＡＷデバイスの目標周波数における電圧定在波比を最小にしているので、ＳＡＷデバイスと外部回路との接合部分での信号の反射を抑制できる。これによりＳＡＷデバイスの精度を向上でき、高周波化にも対応でき、電圧定在波比にばらつきが生じることがない。また、このＳＡＷデバイスを用いて発振器を構成すれば位相ノイズを抑制することができ、位相ノイズにばらつきが生じることはない。そしてＳＡＷデバイスの周波数調整を行うときに、目標周波数における挿入損失を予め設定した値以下にしているので、挿入損失が良好な範囲になり、このＳＡＷデバイスを用いて発振器を構成すれば確実に発振できる。
【００１０】
［適用例２］
また前述した精密周波数調整は、前記ＳＡＷデバイスの前記目標周波数における電圧定在波比を最小にすることを特徴としている。ＳＡＷデバイスの目標周波数における電圧定在波比を最小にしているので、ＳＡＷデバイスと外部回路との接合部分での信号の反射を最小にできる。これによりＳＡＷデバイスの精度を向上でき、高周波化にも対応でき、電圧定在波比にばらつきが生じることがない。また、このＳＡＷデバイスを用いて発振器を構成すれば位相ノイズを最小にすることができ、位相ノイズにばらつきが生じることはない。
【００１１】
［適用例３］
また前述した精密周波数調整は、ＳＡＷデバイスの入力側で測定する電圧定在波比と、ＳＡＷデバイスの出力側で測定する電圧定在波比とを足したものを最小にすることを特徴としている。ＳＡＷデバイスでは、入力側の電圧定在波比と出力側の電圧定在波比が異なる場合があるが、精密周波数調整するときに入力側と出力側で測定した電圧定在波比を足したものを用いれば、ＳＡＷデバイスに生じる反射を最小にできる。
【００１２】
［適用例４］
また前述した精密周波数調整は、ＳＡＷデバイスの入力側および出力側のうちいずれか一方で測定する電圧定在波比を最小にすることを特徴としている。これにより入力側の信号の反射または出力側の信号の反射を最小にできる。
【００１３】
［適用例５］
また前述した粗周波数調整および精密周波数調整は、ＳＡＷデバイスのＳＡＷの周波数を変えることにより行うことを特徴としている。ＳＡＷの周波数を変えれば、挿入損失および電圧定在波比の各特性を変えることができる。よってＳＡＷデバイスの目標周波数における挿入損失を設定値よりも良好にできるとともに、電圧定在波比を最小にできる。
【００１４】
［適用例６］
また本発明に係るＳＡＷデバイスの製造方法は、前述したＳＡＷデバイスの周波数調整方法を用いている。すなわち本発明に係るＳＡＷデバイスの製造方法は、すだれ状電極を圧電基板に形成してＳＡＷ素子片とし、ＳＡＷ素子片をパッケージベースに搭載して、パッケージベースに配置した外部端子とＳＡＷ素子片とを導通し、外部端子を介して挿入損失を測定しつつ周波数を粗調整して、目標周波数における挿入損失を予め設定した値以下にし、外部端子を介して電圧定在波比を測定しつつ周波数を精密調整して、目標周波数における電圧定在波比を予め設定された値以下にすることを特徴としている。これによりＳＡＷデバイスの精度を向上でき、高周波化にも対応できる。またＳＡＷデバイスの周波数調整を行うときに、目標周波数における挿入損失を予め設定した値以下にしているので、挿入損失が良好な範囲になり、このＳＡＷデバイスを用いて発振器を構成すれば確実に発振できる。さらにＳＡＷデバイスの電圧定在波比を予め設定された値以下にしているので、ＳＡＷデバイス毎に電圧定在波比がばらつくことが無い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、ＳＡＷデバイスの周波数調整方法およびＳＡＷデバイスの製造方法の最良の実施形態について説明する。図１は周波数調整装置のブロック図である。ＳＡＷデバイス２０の周波数調整装置１０は、ＳＡＷデバイス２０の周波数を調整する手段（周波数調整手段）１２、ネットワークアナライザ１４およびコントローラ１６を備えている。周波数調整手段１２は、ＳＡＷデバイス２０の目標周波数（中心周波数）における挿入損失および電圧定在波比を調整する。この調整は、コントローラ１６から入力する制御信号に基づいて行われる。そしてＳＡＷデバイス２０の周波数調整は、例えば、ＳＡＷデバイス２０の電極パターン形成面に金属を付着させて、圧電基板に励起するＳＡＷの周波数を変えることにより、挿入損失や電圧定在波比を調整している。
【００１６】
またネットワークアナライザ１４は、周波数調整手段１２に接続している。ネットワークアナライザ１４は、周波数調整手段１２を介してＳＡＷデバイス２０に接続しており、ＳＡＷデバイス２０の挿入損失や電圧定在波比を測定している。またコントローラ１６は、ネットワークアナライザ１４に接続している。コントローラ１６は、ネットワークアナライザ１４から入力した特性の測定結果、すなわちＳＡＷデバイス２０の挿入損失または電圧定在波比に基づいて周波数調整手段１２を制御している。具体的には、コントローラ１６は、挿入損失が予め設定した値（設定値）以下になったらＳＡＷデバイス２０の粗周波数調整を止めるよう周波数調整手段１２に制御信号を出力したり、電圧定在波比が所望の値になったらＳＡＷデバイス２０の精密周波数調整を止めるよう周波数調整手段１２に制御信号を出力したりする。
【００１７】
図２はＳＡＷ素子片をパッケージベースに搭載した状態を示す平面図である。ＳＡＷデバイス２０は、パッケージ２１にＳＡＷ素子片３０を搭載している。このパッケージ２１は、パッケージベース２２および蓋体（図示せず）を備えている。そしてパッケージベース２２は、上方に向けて開口した凹陥部２４を有しており、この凹陥部２４内にボンディング電極２６を備えている。またパッケージベース２２は、その裏面に外部端子２８を備えている。この外部端子２８は、ボンディング電極２６と１対１に導通しており、入力端子や出力端子等になっている。
【００１８】
またＳＡＷ素子片３０は、すだれ状電極（ＩＤＴ）３２や反射器３６等の電極パターンを圧電基板３８の上面に設けた構成であり、この電極パターンが形成された面を上方に向けてパッケージベース２２の凹陥部２４に搭載してある。そして図２に示すＳＡＷ素子片３０は２ポート型であり、２組のＩＤＴ３２を備えている。これらのＩＤＴ３２のうちの一方が入力ＩＤＴになっており、他方が出力ＩＤＴになっている。各ＩＤＴ３２は一対の櫛部３４を有しており、各櫛部３４はパッド電極４０と導通している。
【００１９】
また反射器３６は、ＩＤＴ３２で励起されたＳＡＷの伝搬方向におけるＩＤＴ３２を挟み込む位置に設けてある。これによりＳＡＷは反射器３６間に閉じ込められるので、このＩＤＴ３２を介した反射器３６の間がＳＡＷの伝搬面となる。そしてＳＡＷ素子片３０は、パッド電極４０とボンディング電極２６にワイヤボンディングを施すことにより、ワイヤ４２を介して外部端子２８と導通する。
【００２０】
そしてＳＡＷデバイス２０は、パッケージベース２２の上面に前記蓋体が接合して、凹陥部２４を気密封止している。なお前記蓋体は、ＳＡＷデバイス２０の周波数調整が終了した後に接合している。
【００２１】
次に、ＳＡＷデバイス２０の製造方法および周波数調整方法について説明する。まずＳＡＷ素子片３０を製造するために、ＩＤＴ３２や反射器３６、パッド電極４０等を形成するための金属膜を圧電基板３８の上に形成する。そして金属膜上にレジストを塗布し、ＩＤＴ３２等の形状に倣った開口を有するフォトマスクを介してレジストを露光した後、現像をして、金属膜上にＩＤＴ３２等の形状に倣ったレジストマスクを形成する。この後、レジストマスクで覆われていない金属膜をエッチングし、レジストマスクを除去すると、ＳＡＷ素子片３０を得る。このようにして得られたＳＡＷ素子片３０はパッケージベース２２に搭載され、ワイヤ４２を接合して外部端子２８と導通する。
【００２２】
この後、ＳＡＷデバイス２０の周波数調整を行う。図３はＳＡＷデバイスの周波数調整を説明するフローである。まずネットワークアナライザ１４のプローブをＳＡＷデバイス２０の外部端子２８に接触させる。そしてＳＡＷデバイス２０の周波数を粗調整するために、ネットワークアナライザ１４でＳＡＷデバイス２０の挿入損失を測定する（Ｓ１００）。この挿入損失の測定時、所望の周波数分解能になるように予めネットワークアナライザ１４の周波数測定範囲と測定個数を設定しておく。これはＳＡＷデバイス２０の中心周波数ｆ０の付近を細かく測定すれば、この中心周波数ｆ０において挿入損失を設定値以下に確実にすることができるからある。例えば、中心周波数ｆ０が１ＧＨｚ程度であれば、測定範囲をｆ０±１０ＭＨｚとすればよい。また挿入損失の前記設定値は、ＳＡＷデバイス２０を用いて発振器を構成した場合に確実に発振する必要があるので、この発振ができる値に設定すればよく、例えば挿入損失を１０ｄＢに設定する。そして粗調整においては、前記設定値以下となる中心周波数ｆ０より高い周波数（ｆ１）と、中心周波数ｆ０より低い周波数（ｆ２）で中心周波数ｆ０を挟み込むように調整すればよい。ここで、上述のように挿入損失が最小となる周波数と電圧定在波比が最小となる周波数とは異なる場合があるが、挿入損失を１０ｄｂに設定することにより、ｆ１〜ｆ２の周波数範囲から後述の電圧定在波比を最小にする周波数が外れることはない。よって、このような粗調整を行うことにより、後述の電圧定在波比をネットワークアナライザ１４で測定しながら、周波数精密調整を容易に行うことができる。
【００２３】
そしてネットワークアナライザ１４で測定したＳＡＷデバイス２０の挿入損失はコントローラ１６に入力され、中心周波数ｆ０における現在の挿入損失（測定結果）が設定値よりも大きければ（Ｓ１０２：Ｎｏの場合）、コントローラ１６から周波数調整手段１２に粗周波数調整するための制御信号を出力する。周波数調整手段１２は制御信号を入力すると、ＳＡＷ素子片３０の電極パターンが形成されている面（ＳＡＷ伝搬面）に金属を付着させてＳＡＷの周波数を変化させ、挿入損失を調整する。そしてネットワークアナライザ１４で測定している挿入損失が設定値以下になれば（Ｓ１０２：Ｙｅｓの場合）、コントローラ１６から周波数調整手段１２に制御信号を出力して、周波数の粗調整を終了する。
【００２４】
次に、ＳＡＷデバイス２０の周波数を精密調整するために、ネットワークアナライザ１４でＳＡＷデバイス２０の電圧定在波比を測定する。この精密周波数調整では、ＳＡＷデバイス２０の中心周波数ｆ０において電圧定在波比を最小に、すなわち電圧定在波比を測定して得られる特性の傾きを零にすればよい。なお電圧定在波比を測定する場合、図２に示す２ポートＳＡＷデバイス２０であれば、入力側になる一方のポート（Ｓ１１）の電圧定在波比と、出力側になる他方のポート（Ｓ２２）の電圧定在波比と、一方のポートと他方のポート（Ｓ１１＋Ｓ２２）の電圧定在波比を足したものとのうち、いずれかを測定すればよい。なお、電圧定在波比は最小でなくても、予め定められた値以下になるようにしてもよい。具体的には、ＳＡＷデバイスの位相ノイズの大きさ及び個体間のばらつきが十分小さくなる電圧定在波比の値の上限値を予め求め、その上限値以下にＳＡＷデバイス２０の電圧定在波比を調整するようにしてもよい。
【００２５】
図４は電圧定在波比と周波数との関係を示す図である。ここで図４の横軸は周波数を示し、ＳＡＷデバイス２０の中心周波数ｆ０から±０．０１ＧＨｚの範囲を示している。また縦軸は電圧定在波比を示している。さらに一方のポート（Ｓ１１）で測定される電圧定在波比と周波数の関係を実線で示し、他方のポート（Ｓ２２）で測定される電圧定在波比と周波数の関係を破線で示し、一方のポートと他方のポート（Ｓ１１＋Ｓ２２）で測定される電圧定在波比を足したものと周波数の関係を一点鎖線で示している。そして周波数精密調整では、図４に示すように、ＳＡＷデバイス２０の中心周波数ｆ０において、電圧定在波比が最小若しくは前述の上限値以下になるように調整すればよい。
【００２６】
具体的には、周波数調整手段１２を用いてＳＡＷデバイス２０の周波数を変えつつ、ＳＡＷデバイス２０の中心周波数ｆ０において、ある時間毎に前述したいずれかの電圧定在波比をネットワークアナライザ１４で測定し、最近２回の電圧定在波比の測定結果の差分をコントローラ１６で演算し、前回演算したときと比較して符号が反転したところでコントローラ１６から周波数調整手段１２に制御信号を出力して、周波数の精密調整を終了する。
【００２７】
例えば、一方のポートの電圧定在波比をある時間毎（ｔ１，ｔ２，…）にネットワークアナライザ１４で測定する場合、粗周波数調整のときと同様に周波数調整手段１２を用いてＳＡＷ素子片３０の電極パターン形成面（ＳＡＷ伝搬面）に金属を付着させてＳＡＷの周波数を変化させつつ、ネットワークアナライザ１４で電圧定在波比を測定する。ＳＡＷデバイス２０の中心周波数ｆ０における最近２回の電圧定在波比の測定結果、すなわち時間ｔ２のときの電圧定在波比から時間ｔ１のときの電圧定在波比をコントローラ１６で減算し、前回の測定結果を減算したときと比較して符号が反転していなければ（Ｓ１０４：Ｎｏの場合）、金属の付着と電圧定在波比の測定を続ける。そして最近２回の測定結果を減算したものと、前回の測定結果を減算したときと比較して符号が反転していれば電圧定在波比が最小若しくは前述の上限値以下になっているので（Ｓ１０４：Ｙｅｓの場合）、コントローラ１６から周波数調整手段１２に制御信号を出力して金属の付着と電圧定在波比の測定を止め、周波数の精密調整を終了する。
【００２８】
なお、この例は、他方のポートの電圧定在波比を測定する場合や、一方のポートの電圧定在波比と他方のポートの電圧定在波比とを足した定在波比を測定する場合でも同様である。またＳＡＷデバイス２０を粗周波数調整するときと、精密周波数調整するときのいずれの場合でも、ＳＡＷ素子片３０に金属を付着させているが、精密周波数調整するときの金属を付着させる速さを、粗周波数調整のときに比べて遅くすることもできる。これにより電圧定在波比を確実に最小若しくは前述の上限値以下にできる。
【００２９】
このようにＳＡＷデバイス２０の挿入損失と電圧定在波比を測定することにより周波数を調整している。この後、パッケージベース２２の上面に前記蓋体を接合して、ＳＡＷデバイス２０を完成させる。
【００３０】
以上説明したように、ＳＡＷデバイス２０の中心周波数における電圧定在波比を最小にすれば、ＳＡＷデバイス２０と外部回路との接合部分での信号の反射を最小にすることができ、ＳＡＷデバイス２０の精度を向上できる。このため、このＳＡＷデバイス２０を用いて発振器を構成すれば位相ノイズを最小にすることができ、位相ノイズにばらつきが生じることはない。そして、この発振器を通信機器に搭載すれば、無線信号の送受信エラーが生じるのを防止できる。またＳＡＷデバイス２０の電圧定在波比を最小若しくは上限値以下にすれば、ＳＡＷデバイス２０毎に電圧定在波比がばらつくことを防止できる。
【００３１】
またＳＡＷデイバスの周波数調整を行うときに、中心周波数における挿入損失を予め設定した値以下にしているので、挿入損失が良好な範囲になり、このＳＡＷデバイス２０を用いて発振器を構成すれば確実に発振できる。
【００３２】
またＳＡＷデバイス２０の周波数調整を行うときに、まず挿入損失を測定して粗周波数調整をした後、電圧定在波比を測定して精密周波数調整をすれば、電圧定在波比のみを測定して周波数調整する場合に比べて調整にかかる時間を短縮できる。よってＳＡＷデバイス２０の１個当たりかかる周波数の調整時間が短ければ、ＳＡＷデバイス２０をより多く製造できる。
【００３３】
またＳＡＷデバイス２０では、入力側の電圧定在波比と出力側の電圧定在波比が異なる場合があるが、精密周波数調整するときに入力側と出力側で測定した電圧定在波比を足したものを用いて行えば、総合的に信号の反射を小さくできる。
【００３４】
なお前述したＳＡＷデバイス２０の周波数調整方法では、ＳＡＷ素子片３０の電極パターン形成面に金属を付着させて調整する形態であるが、本発明はこの形態に限定されることはない。すなわちＳＡＷデバイス２０の周波数調整方法では、ＳＡＷ素子片３０の電極パターンが形成されている面の圧電基板３８を、電極パターンをマスクとして用いてドライエッチングすることにより、見掛け上の電極重さを大きくして、周波数を下げる方向へ周波数調整することができる。より具体的には、電極パターンをエッチングせず、圧電基板３８のみをエッチングする選択的なエッチングガス、例えばフッ素系のガスを用いて圧電基板３８をエッチングして、挿入損失や電圧定在波比の調整を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】周波数調整装置のブロック図である。
【図２】ＳＡＷ素子片をパッケージベースに搭載した状態を示す平面図である。
【図３】ＳＡＷデバイスの周波数調整を説明するフローである。
【図４】電圧定在波比と周波数との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０………周波数調整装置、１２………周波数調整手段、１４………ネットワークアナライザ、１６………コントローラ、２０………ＳＡＷデバイス、３０………ＳＡＷ素子片、３２………すだれ状電極、３６………反射器、３８………圧電基板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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