(57)【要約】耐湿性に優れた弾性表面波（ＳＡＷ）デバイスを提供する。そのデバイスは圧電基板と、圧電基板の第１面に設けられたインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）電極と、ＩＤＴ電極を覆う樹脂被覆とを備える。樹脂被覆の樹脂材料はその１０倍の質量の純水の溶媒中に１２０℃、２気圧の条件下で２０時間放置された後での溶媒の塩素イオン濃度が５０ｐｐｍ以下である。
2002061943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板と、
前記圧電基板の第１面に設けられたインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）電極と、
前記ＩＤＴ電極を覆う樹脂被覆と
を備え、前記樹脂被覆の樹脂材料はその１０倍の質量の純水の溶媒中に１２０℃、２気圧の条件下で２０時間放置された後に前記溶媒の塩素イオン濃度が５０ｐｐｍ以下である表面弾性波（ＳＡＷ）デバイス。
【請求項２】
前記樹脂材料はその１０倍の質量の純水の溶媒中に１２０℃、２気圧の条件下で２０時間放置された後の前記溶媒の臭素イオン濃度が１５０ｐｐｍ以下である、請求の範囲第１に記載のＳＡＷデバイス。
【請求項３】
前記樹脂被覆は前記圧電基板の第２面と側面とを覆う、請求の範囲第１項に記載のＳＡＷデバイス。
【請求項４】
ＩＤＴ電極の外周と上方を覆う、前記樹脂材料で形成された樹脂蓋体をさらに備えた、請求の範囲第１項に記載のＳＡＷデバイス。
【請求項５】
前記ＩＤＴ電極は、
前記圧電基板上に設けられたアルミニウムを含有する第１層と、
前記第１層の上方に設けられたＴｉ、Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ，Ｖ、Ｍｎのうち少なくとも１つを含有する第２層と
を含む、請求の範囲第１項に記載のＳＡＷデバイス。
【請求項６】
前記第２層はアルミニウムを含有する、請求の範囲第５項に記載のＳＡＷデバイス。
【請求項７】
前記ＩＤＴ電極は前記第１層と第２層との間に設けられた、前記第１層と第２層の成分を含有するする第３層をさらに含む、請求の範囲第５項に記載のＳＡＷデバイス。
【請求項８】
前記ＩＤＴ電極は、
前記圧電基板上に設けられたＴｉ、Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ，Ｖ、Ｍｎのうち少なくとも１つを含有する第１層と、
前記第１層の上方に設けられたアルミニウムを含有する第２層と、
前記第２層の上方に設けられたＴｉ、Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ，Ｖ、Ｍｎのうち少なくとも１つを含有する第３層と
を含む、請求の範囲第１項に記載のＳＡＷデバイス。
【請求項９】
前記第３層はアルミニウムを含有する、請求の範囲第８項に記載のＳＡＷデバイス。
【請求項１０】
前記ＩＤＴ電極は、
前記第１層と第２層との間に設けられた、前記第１層と第２層の成分を含有する第４層と、
前記第２層と第３層との間に設けられた、前記第２層と第３層の成分を含有する第５層と
をさらに含む、請求の範囲第８項に記載のＳＡＷデバイス。
【請求項１１】
前記樹脂材料はフィラーを含有する、請求の範囲第１項に記載のＳＡＷデバイス。
【請求項１２】
圧電基板上にインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）電極を形成する工程と、
前記ＩＤＴ電極の外側を、その１０倍の質量の純水の溶媒中に１２０℃、２気圧の条件下で２０時間放置した後の前記溶媒の塩素イオン濃度が５０ｐｐｍ以下である樹脂材料で覆う工程と
を含む、表面弾性波（ＳＡＷ）デバイスの製造方法。
【請求項１３】
前記樹脂材料はその１０倍の質量の純水の溶媒中に１２０℃、２気圧の条件下で２０時間放置した後の前記溶媒の臭素イオン濃度が１５０ｐｐｍ以下である、請求の範囲第１２項に記載の方法。
【請求項１４】
前記ＩＤＴ電極を形成する前記工程は、
前記圧電基板上にアルミニウムを含有する第１層を形成する工程と、
前記第１層の上方にＴｉ、Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ，Ｖ、Ｍｎのうち少なくとも１つを含有する第２層を形成する工程と
を含む、請求の範囲第１２項に記載の方法。
【請求項１５】
前記ＩＤＴ電極を形成する前記工程は前記第１層と前記第２層とを加熱する工程をさらに含む、請求の範囲第１４項に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１層と前記第２層とを加熱する前記工程は、１５０〜５００℃の温度で前記第１層と前記第２層とを加熱する工程を含む、請求の範囲第１５項に記載の方法。
【請求項１７】
前記ＩＤＴ電極を形成する前期工程は、
前記圧電基板上にＴｉ、Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ，Ｖ、Ｍｎのうち少なくとも１つを含有する第１層を形成する工程と、
前記第１層の上方にアルミニウムを含有する第２層を形成する工程と、
前記第２層の上方にＴｉ、Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ，Ｖ、Ｍｎのうち少なくとも１つを含有する第３層を形成する工程と
を含む、請求の範囲第１２項に記載の方法。
【請求項１８】
前記ＩＤＴ電極を形成する前記工程は前記第１層と前記第２層と前記第３層とを加熱する工程をさらに含む、請求の範囲第１７項に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１層と前記第２層と前記第３層とを加熱する前記工程は、１５０〜５００℃の温度で前記第１層と前記第２層と前記第３層とを加熱する工程を含む、請求の範囲第１８項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は無線通信機器等に使用される弾性表面波（ＳＡＷ）デバイス及びその製造方法に関する。
背景技術
特開平１１−１６３６６１号公報に従来の弾性表面波（ＳＡＷ）デバイスが開示されている。図１０はそのＳＡＷデバイスの要部拡大断面図である。そのデバイスはタンタル酸リチウムなどの単結晶からなる圧電基板１と、圧電基板１の表面に形成されたインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）電極２とを備える。ＩＤＴ電極２は、共にチタンなどを含有するアルミニウム合金製の上層５と下層３と、アルミニウム合金結晶粒の成長を阻止できかつ局部電池腐食を抑制できるＣｕ、Ｓｉ，Ｇｅ等で形成した中間層４とを備える。
ＩＤＴ電極２の最上層はアルミニウム合金であるため、長期的に湿度の高い雰囲気中に曝されるとアルミニウムが腐食しＩＤＴ電極２が劣化する。
発明の開示
耐湿性に優れた弾性表面波（ＳＡＷ）デバイスを提供する。そのデバイスは圧電基板と、圧電基板の第１面に設けられたインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）電極と、ＩＤＴ電極を覆う樹脂被覆とを備える。樹脂被覆の樹脂材料はその１０倍の質量の純水の溶媒中に１２０℃、２気圧の条件下で２０時間放置された後での溶媒の塩素イオン濃度が５０ｐｐｍ以下である。
発明を実施するための最良の形態
（実施の形態１）
図１は実施の形態１における表面弾性波（ＳＡＷ）デバイスの断面図、図２は図１に示すＳＡＷデバイスの要部拡大断面図、図３〜図５は図１に示すＳＡＷデバイスの製造工程を説明するための断面図である。
実施の形態１におけるＳＡＷデバイスはＳＡＷ素子１４を有する。ＳＡＷ素子１４は弾性表面波を伝播する圧電基板１０と、その表面に設けられた、弾性表面波を励振するインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）電極１１と、ＩＤＴ電極１１の両側に配置された反射器電極１２と、ＩＤＴ電極１１と電気的に接続されたパッド電極１３とを有する。圧電基板１０には本実施の形態ではタンタル酸リチウムを用いたが、他にもニオブ酸リチウム、水晶、ニオブ酸カリウム、ランガサイト等の単結晶圧電材料や、シリコン、サファイア、ガラス等の上に酸化亜鉛、窒化アルミニウム等の圧電性を有する薄膜材料が設けられた基板を用いることができる。圧電基板１０の厚みは３５０μｍである。ＩＤＴ電極１１は、図２に示すように第１の金属膜１１１とその上に積層された第２の金属膜１１２とを備える。第１の金属膜１１１はアルミニウム、またはアルミニウム合金（例えばＡｌ：９９ｗｔ％、Ｃｕ：１ｗｔ％）で形成され、その厚みは３４０ｎｍである。第２の金属膜１１２は、本実施の形態においてはチタンを用いたが、これに限らずＴｉ、Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ，Ｖ、Ｍｎのうちから少なくとも一種類で形成されても良く、その厚みは１０ｎｍである。反射器電極１２、パッド電極１３はＩＤＴ電極１１と同様の二層構造を有する。
回路基板２６はその表面に表層電極２３を、裏面に端子電極２５を有する。回路基板２６に形成された貫通孔に設けられたビア電極２４は表層電極２３と端子電極２５とを接続している。回路基板２６は、ガラスエポキシ基板、テフロン系の基板、ポリイミド系の基板、フィルム状基板、あるいはアルミナ等のセラミック基板で形成される。
ＳＡＷ素子１４はパッド電極１３と表層電極２３とが突起電極２０を介して接続されて回路基板２６の表面に固定されている。突起電極２０は、金、すず、鉛、銅、銀、ニッケルあるいはそれらの少なくとも一つを主成分とする合金など、導電性材料で形成される。
ＩＤＴ電極１１の振動空間２２となる部分を除いて、ＳＡＷ素子１４の外周部及び圧電基板１０と回路基板２６の間が樹脂被覆２１で被覆される。ただし、所望の特性が得られる範囲内においては、ＩＤＴ電極１１の一部に樹脂被覆２１の樹脂材料が触れていても良い。
樹脂被覆２１は絶縁性を有し、圧電基板１０との接合面で剥離せず振動空間２２を形成できるエポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、あるいはそれらの混成樹脂で形成される。熱膨張係数を制御するために二酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等のフィラーが樹脂に混合されてもよい。実施の形態１においてはエポキシ系樹脂で樹脂被覆２１がされる。
次に、実施の形態１のＳＡＷデバイスの製造方法を説明する。
まず、大板状の圧電基板ウエハ１０Ａのほぼ表面全体にスパッタリング法により第１の金属膜１１１が形成され、この上に同様にして第２の金属膜１１２が形成される。
次にフォトリソグラフィ技術で、第２の金属膜１１２上に所定のレジストパターンが形成される。次いでＲｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ（ＲＩＥ）法により第２の金属膜１１２、第１の金属膜１１１がこの順でエッチングされ、レジストパターンが酸素プラズマ等によりアッシング除去されて、図２に示すＩＤＴ電極１１、反射器電極１２、パッド電極１３が得られる。実施の形態１においては、第１の金属膜１１１と第２の金属膜１１２はスパッタ法で形成されるが、スパッタ法の代わりに電子ビーム蒸着法、あるいは、真空加熱蒸着法で形成されてもよい。ＲＩＥ法の代わりにリフトオフ法を用いても同様の電極１１、１２が得られる。ＲＩＥ法により第２の金属膜１１２、第１の金属膜１１１の順でエッチングを行う際には、一般的にサイドエッチングと呼ばれる側壁に垂直な方向へのエッチングが進行する。その影響でＩＤＴ電極１１の側壁が圧電基板１０に対し垂直にならず、順テーパあるいは逆テーパがついたり、あるいは第１の金属膜１１１と第２の金属膜１１２との界面を境に凸状或いはその逆の形状になることがある。何れの場合も本発明の効果には大きな影響を及ぼさない。
次に、パッド電極１３上に突起電極２０が形成される。その後、圧電基板ウエハ１０が分割されて、図３に示すＳＡＷ素子１４が得られる。そして図４に示すように、突起電極２０を回路基板２６の表層電極２３に接合することにより、回路基板２６にＳＡＷ素子１４が超音波を印加しながら実装される。超音波により接合するため、表層電極２３の表面及び突起電極２０は金で形成される。
次に、シート状の樹脂２１がＳＡＷ素子１４の上から回路基板ウエハ２６Ａに貼り合わされ、図５に示すように、隣接する圧電基板１０との隙間に進入するように加圧及び加熱処理されながら硬化される。この時、ＩＤＴ電極１１に樹脂被覆２１の樹脂ができるだけ接触しないように処理される。樹脂被覆２１の形成方法はこれに限るものではなく、ディスペンサー等を用いて樹脂を塗布、硬化しても良い。この場合も同様に樹脂被覆２１は粘度の高い樹脂を使用し、ＩＤＴ電極１１に樹脂ができるだけ接触しないように処理される。
その後、回路基板ウエハ２６Ａが所望の形状に切断され、図５に示すＳＡＷデバイスが得られる。
樹脂被覆２１は、ＩＤＴ電極１１を構成するアルミニウムに対して、腐食性のある塩素イオンや有機酸を通常含有している。したがって高温多湿下に長時間ＳＡＷデバイスを放置すると、外部から樹脂被覆２１の内部を浸透してＩＤＴ電極１１の周辺に水分が発生する。この時樹脂被覆２１中の塩素イオンがこの水分に溶解するので、ＩＤＴ電極１１の周辺の水分は酸性となる。そのためＩＤＴ電極１１を構成する第１の金属膜１１１と第２の金属膜１１２の組合せによっては、それらの電池効果により異種金属接触腐食がおこる。その結果第１の金属膜１２１の側壁部、つまり第２の金属膜１２１で覆われていない部分が腐食する。ＩＤＴ電極１１が腐食するとＳＡＷデバイスの特性が劣化する。
この水分は結露等によって液体として存在したり、水蒸気として存在する場合があり、共にＩＤＴ電極１１を腐食する。特に飽和蒸気圧の状態では、水分は液体として存在する場合が多くＩＤＴ電極１１の腐食を促進する。従って、樹脂被覆２１は上述した種類の樹脂であれば良いのではなく、ＩＤＴ電極１１の腐食の原因となる塩素イオン含有量の少ない樹脂で形成されなければならない。
ＳＡＷデバイスに対し２．０３×１０５Ｐａ、湿度１００％、温度１２０℃の条件での放置試験であるＰｒｅｓｕｒｅ  Ｃｏｏｋｅｒ  Ｔｅｓｔ（ＰＣＴ）を行った。ＳＡＷデバイスに適用できうる５種類の樹脂をその１０倍の質量の純水に入れ、上記条件下で２０時間放置した。この液をイオンクロマトグラフィーにより分析した塩素イオン濃度を表１に示す。
2002061943.tif 000003
そしてこれらの樹脂を用いて上記方法で作製したＳＡＷデバイスについて、２．０３×１０５Ｐａ、湿度１００％、温度１２０℃の条件下で４０時間放置し、挿入損失の変化を評価した。なおそのＳＡＷデバイスとして中心周波数が９４２．５ＭＨｚのＳＡＷフィルタを樹脂材料ごとのそれぞれで１００個作成した、４０時間後の挿入損失が０．３ｄＢよりも大きく変化したフィルタを不良品と評価した。
その評価結果を表２に示す。
2002061943.tif 000004
表２に示すように、塩素イオン濃度が５０ｐｐｍ以下である樹脂材料Ａ，Ｂに関しては、全数良品であった。しかし塩素イオン濃度が６２ｐｐｍ以上の樹脂材料Ｃ、Ｄ、Ｅに関しては不良品が発生した。従って、ＳＡＷ素子１４を被覆する樹脂被覆２１が上記ＰＣＴにおいて塩素イオン濃度が５０ｐｐｍ以下の樹脂で形成されることにより、ＩＤＴ電極１１の腐食を防止できる。
なお、上記ＳＡＷデバイスに対して温度８５℃、湿度８５％の高温高湿試験を１０００時間行ったが、この場合は塩素イオン濃度が６２ｐｐｍ以下の樹脂材料Ａ，Ｂ，Ｃに関しては全数良品であった。
ＩＤＴ電極１１は二層構造を有する。アルミニウムあるいはアルミニウム合金からなる一層構造のＩＤＴ電極を備えるＳＡＷデバイスにおいても同様に上記ＰＣＴで塩素イオン濃度が５０ｐｐｍ以下の樹脂を用いることにより耐湿性に優れたＳＡＷデバイスを得ることができる。しかしながら、ＩＤＴ電極を１１が二層構造を有することにより、さらに耐湿性に優れたＳＡＷデバイスを得ることができる。
（実施の形態２）
実施の形態２における弾性表面波（ＳＡＷ）デバイスの構造は実施の形態１のＳＡＷデバイスと同じであり、同様の製造方法により作製される。ただし樹脂２１はＰｒｅｓｕｒｅ  Ｃｏｏｋｅｒ  Ｔｅｓｔ（ＰＣＴ）での塩素イオン濃度が５０ｐｐｍ以下で、ＰＣＴでの臭素イオン濃度の異なる複数種の樹脂を評価した。
樹脂２１について実施の形態１と同様に、樹脂をその１０倍の質量の純水と共に、１２０℃、２．０３×１０５Ｐａの条件下で２０時間放置した。この液をイオンクロマトグラフィーにより分析した塩素イオン濃度、臭素イオン濃度を表３に示す。
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これらの樹脂を用いて上記方法で作製したそれぞれ１００個のＳＡＷデバイスについて、２．０３×１０５Ｐａ、湿度１００％、温度１２０℃の条件下で４０時間放置し、挿入損失の変化を評価した。なおＳＡＷデバイスは、中心周波数が９４２．５ＭＨｚのフィルタであり、４０時間後の挿入損失が０．３ｄＢよりも大きく変化したものを不良品とした。
その結果を表４に示す。
2002061943.tif 000006
表４に示すように、臭素イオン濃度が１５０ｐｐｍ以下の樹脂材料Ａ，Ｉ，Ｊに関しては全数良品となった。しかし臭素イオン濃度が１８０ｐｐｍ以上の樹脂材料Ｆ、Ｇ、Ｈに関しては不良品が発生した。従って、ＳＡＷ素子１４を被覆する樹脂被覆２１は、Ｐｒｅｓｕｒｅ  Ｃｏｏｋｅｒ  Ｔｅｓｔ（ＰＣＴ）において塩素イオン濃度が５０ｐｐｍ以下だけでなく、臭素イオン濃度が１５０ｐｐｍ以下の樹脂で形成されることにより、さらにインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）電極１１の腐食を防止できる。
なお、上記ＳＡＷデバイスにおいて温度８５℃、湿度８５％の高温高湿試験を１０００時間行ったが、この場合も臭素イオン濃度が１５０ｐｐｍ以下の樹脂材料Ａ，Ｂ，Ｃに関しては全数良品となった。
（実施の形態３）
以下、本実施の形態３における弾性表面波（ＳＡＷ）デバイスの製造方法について説明する。
本実施の形態におけるＳＡＷデバイスはインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）電極１１の第２の金属膜１１２がチタンではなくタンタルで形成され、それ以外は実施の形態１と同様の構造で、同様の製造方法で作製される。
ＳＡＷデバイス１００個に対し実施の形態１で説明したＰｒｅｓｕｒｅ  Ｃｏｏｋｅｒ  Ｔｅｓｔ（ＰＣＴ）を行った。その結果を表５に示す。
2002061943.tif 000007
表５に示すように、本実施の形態のＳＡＷデバイスは塩素イオン濃度が６０ｐｐｍ以下の樹脂材料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄについては全数良品であった。
実施の形態２で説明した樹脂材料Ａ、Ｆ〜Ｊを使用したＳＡＷデバイスについて、同様に臭素イオン濃度の影響を確認した。その結果を表６に示す。
2002061943.tif 000008
表６に示すように、臭素イオン濃度が１５０ｐｐｍ以下の樹脂材料を用いたデバイスは全数良品であった。樹脂材料Ｆでは実施の形態４と不良品の数はほぼ同数であったが、樹脂材料Ｇ、樹脂材料Ｈに関しては実施の形態２よりも少なくなった。
このように実施の形態３のＳＡＷデバイスは、実施の形態１，２のＳＡＷデバイスと比較すると、耐湿性が向上している。
通常、チタンの標準電極電位はタンタルよりもアルミニウムに近く、タンタルとアルミニウムとの間の標準電極電位の差よりもチタンとアルミニウムとの間の差の方が小さい。つまり異種金属接触腐食は、タンタルを用いた第２の金属膜１１２方がチタンより起こりやすく、耐湿性もタンタルとアルミニウムの組合せの方が悪いと考えられた。
しかしながら実施の形態では逆の結果となった。この点を明確にするために、ＳＡＷデバイスの置かれる環境を想定して、第１の金属膜１１１と第２の金属膜１１２間に生じる電極電位差を電気化学的測定法により測定した。参照電極として銀／塩化銀電極を用い、試料電極として第１の金属膜１１１を構成する金属を、対極として白金電極を用いて、後述する電解液中に浸漬し、腐食電流がほぼ定常となる状態の電極電位である自然電位を計測した。次に第２の金属膜１１２を構成する金属に対しても、同様に自然電位を計測した。ここで両者の自然電位の差がこの試験環境下での両金属の電極電位差で、この値が小さい程異種金属接触腐食を軽減できる。
上記の電解液としては、ＳＡＷデバイスを構成する樹脂２１の評価結果から、電解質としてＮａＣｌを純水に３０〜３００ｐｐｍ混入した電解液を用いた。ここでＮａＣｌの添加量に幅を持たせたのは、実際のＰＣＴ等の環境試験中でのＩＤＴ電極１１に接する塩素イオン濃度が明確には分からないためである。
さらに対極として白金を用い、試料電極にＡｌ−Ｃｕ合金及びチタンを用いて同様の実験を行った。このときの両電極間の電位差は０．３５〜０．４５Ｖであった。
また、この組合せではチタンがカソード、Ａｌ−Ｃｕ合金がアノードとなっている。つまり、アノードのＡｌ−Ｃｕ合金が電子を失い腐食する。
同様に、対極として白金を用いて、試料電極にＡｌ−Ｃｕ合金及びタンタルを用いた場合の両電極間の電位差は０．２５〜０．３５Ｖであった。この場合、カソードはタンタル、アノードはＡｌ−Ｃｕ合金であり、同様にアノードのＡｌ−Ｃｕ合金が電子を失い腐食する。
次に、標準電極電位の知られているアルミニウムと、Ａｌ−Ｃｕ合金との電極電位差を調べるために同様の実験を行った。その結果Ａｌ−Ｃｕ合金はアルミニウムよりも、０．１〜０．２Ｖ程度プラス側（以下、プラス側を貴側、マイナス側を卑側と呼ぶ）にシフトしていることがわかった。
以上の結果より、ＳＡＷフィルタが腐食しやすい環境下に置かれた場合、アルミニウム、Ａｌ−Ｃｕ合金、タンタル、チタンの順にＳＡＷフィルタの置かれる環境下での電極電位は貴であることがわかった。
つまり実施の形態３のＳＡＷフィルタにおいては、アルミニウムとチタンの電極電位の差は文献などで知られている値よりも０．４５〜０．６５Ｖ大きくなる。
従って第１の金属膜１１１としてはアルミニウムよりもＡｌ−Ｃｕ合金を用い、第２の金属膜１１２としてはチタンよりもタンタルを用いた方が第１の金属膜１１１と第２の金属膜１１２との間の電極電位差を小さくでき、ＩＤＴ電極１１の腐食を抑制できる。つまり実施の形態１，２のＳＡＷデバイスより実施の形態３のＳＡＷデバイスが耐湿性に優れる。また第２の金属膜１１２は、他にもＺｒ，Ｎｂ，Ｗ，Ｖ、Ｍｎで形成されてもよいが、第１の金属膜１１１の金属とのＳＡＷデバイスの置かれる環境下での電極電位差が小さい金属ほど腐食を抑制でき、耐湿性に優れたＳＡＷデバイスを実現する。
（実施の形態４）
実施の形態４における弾性表面波（ＳＡＷ）デバイスは、実施の形態１のＳＡＷデバイスにおいて、インターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）電極１１の第２の金属膜１１２として、Ｚｒ，Ｎｂ，Ｃｒ、Ｗ，Ｖ、Ｍｎ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｐｄのうちの１つを用いる。また、樹脂被覆２１の樹脂材料として、実施の形態１における樹脂材料Ｂまたはは実施の形態２における樹脂材料Ｉを用いた。製造方法は実施の形態１と同様である。実施の形態４において、第２の金属膜１１２は、それ自身耐湿性が高くかつ第１の金属膜１１１を構成するアルミニウムあるいはアルミニウム合金に対してカソードとなる金属で形成される。
実施の形態４のＳＡＷデバイス１００個について、実施の形態１でのＰｒｅｓｕｒｅ  Ｃｏｏｋｅｒ  Ｔｅｓｔ（ＰＣＴ）、高温高湿試験を行った。樹脂材料に関わらず全数良品となったのは、第２の金属膜１１２をＺｒ，Ｎｂ，Ｗ，Ｖ、Ｃｒ，Ｍｎで構成したＳＡＷデバイスであった。Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄで第２の金属膜１１２が形成されたデバイスでは第２の金属膜１１２と第１の金属膜１１１との間の電極電位差が大きいために第１の金属膜１１１の側部が腐食し、ＳＡＷデバイスの特性が劣化した。
以上説明したように、樹脂２１の塩素イオン濃度が５０ｐｐｍ以下、臭素イオン濃度が１５０ｐｐｍ以下のＳＡＷデバイスにおいては、第２の金属膜１１２をＴｉ、Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ，Ｖ、Ｃｒ，Ｍｎのいずれかで構成することでさらに耐湿性の向上したデバイスが得られる。
（実施の形態５）
実施の形態５の弾性表面波（ＳＡＷ）デバイスは、実施の形態１のデバイスと同様の構造であるが、インターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）電極１１を構成する第２の金属膜１１２の組成が異なる。
すなわち第２の金属膜１１２はチタンが３０ｗｔ％含まれているアルミニウム合金で形成される。
このＳＡＷデバイスは、第１の金属膜１１１と第２の金属膜１１２とを構成する金属の電極電位差が実施の形態１と比較すると０．１５〜０．２５Ｖ小さくできる。これにより異種金属接触腐食が軽減され、さらに耐湿性に優れたＳＡＷデバイスを得ることができる。ここで、金属間の電極電位差は実施の形態３で説明した方法により測定している。
第２の金属膜１１２の質量は、実施の形態１、３の第２の金属膜１１２と比較するとそれぞれ７２％程度、１９．５％程度と小さい。その結果、実施の形態１，３と同じ質量のＩＤＴ電極１１を形成する場合、第１の金属膜１１１を厚くでき、ＩＤＴ電極１１の抵抗を小さくできる。従ってＳＡＷデバイスの挿入損失を小さくできる。
またＩＤＴ電極１１を厚くできることにより、ＳＡＷデバイスの歩留まりを向上できる。これはＩＤＴ電極１１の質量によりＳＡＷデバイスの特性が変化することに起因する。例えば、ＩＤＴ電極１１を形成する金属の比重が小さいほどＩＤＴ電極１１を厚くでき、スパッタリング等による成膜精度の誤差を緩和できるので歩留まりが向上する。
実施の形態５では第２の金属膜１１２にチタンが質量比で３０％含まれるＡｌ−Ｔｉ合金を用いた。しかしこれに限るものでなくチタンの質量比が異なる金属や、Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔａ、Ｗ，Ｖ、Ｃｒ，Ｍｎを少なくとも一種類含むアルミニウム合金を第２の金属膜１１２に用いることにより、上述したような効果が得られる。
（実施の形態６）
図６は本実施の形態６における弾性表面波（ＳＡＷ）デバイスの要部拡大断面図である。実施の形態６におけるＳＡＷデバイスは実施の形態１におけるデバイスとインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）電極１１の構成が異なる以外は、同様の構成である。
実施の形態６におけるＩＤＴ電極１１は、図６に示すように、第１の金属膜１１１と第２の金属膜１１２の界面に第１の金属膜１１１を構成する金属と第２の金属膜１１２を構成する金属の合金層１１４を有している。
第１の金属膜１１１は、例えばアルミニウム、銅がそれぞれ９９ｗｔ％、１ｗｔ％の合金など、アルミニウムを主成分とする厚み３４０ｎｍの合金層である。第２の金属膜１１２は厚み１０ｎｍでチタンからなる。合金層１１４は第１の金属膜１１１の主成分アルミニウムと第２の金属膜１１２のチタンからなる合金で形成される。
次に実施の形態６のＳＡＷデバイスの製造方法を説明する。
まず、スパッタリング法により圧電基板１０上にアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする第１の金属膜１１１とチタンからなる第２の金属膜１１２とがこの順で逐次形成される。
次に、フォトリソグラフィ技術を用いて第２の金属膜１１２上に所定のレジストパターンが形成される。
次いで、Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ（ＲＩＥ）法により第２の金属膜１１２、第１の金属膜１１１がこの順でエッチングされ、レジストパターンが酸素プラズマ等によりアッシング除去されて、図６に示すようなＩＤＴ電極１１、反射器電極１２、パッド電極１３が得られる。
そしてＩＤＴ電極１１の形成された圧電基板１０が加熱され、第１の金属膜１１１の主成分アルミニウムと第２の金属膜１１２の主成分チタンが相互に熱拡散し、第１の金属膜１１１と第２の金属膜１１２の界面にアルミニウムとチタンを含む合金層１１４が形成される。
上記加熱は、通常１５０℃〜５００℃の温度範囲において行う。好ましくは１５０℃〜３５０℃の温度範囲で行う。加熱温度が１５０℃未満であると効果的にアルミニウムとチタンが熱拡散しない。５００℃超の加熱温度はアルミニウムの融点６６０℃に近いため、安定した特性のＩＤＴ電極１１が得られない。
さらに上記加熱は好ましくは１５０℃〜３５０℃の範囲で行う。焦電破壊によるＳＡＷデバイスの特性劣化を防ぐためには熱処理温度は３５０℃以下にした方がより好ましい。ただしＩＤＴ電極１１のパターンによっては、それ以上加熱しても焦電破壊を起こさない場合もある。
以降の工程は実施の形態１と同様である。
実施の形態６のＳＡＷデバイスと、実施の形態１のＳＡＷデバイスと、銅を１ｗｔ％添加したアルミニウム合金一層のＩＤＴ電極１１を有するＳＡＷデバイス（比較例）について、実施の形態１で行ったＰｒｅｓｕｒｅ  Ｃｏｏｋｅｒ  Ｔｅｓｔ（ＰＣＴ）を行い挿入損失の変化を評価した。
これらのＳＡＷデバイスは実施の形態１と同様に中心周波数が９４２．５ＭＨｚのフィルタで、４０時間後の挿入損失の劣化が０．３ｄＢを超えたものを不良品と評価する。各々１００個を評価した。
上記の結果、比較例のＳＡＷデバイスは全数不良であったが、実施の形態６のＳＡＷデバイスと実施の形態１のＳＡＷデバイスは全数良品であった。実施の形態６のＳＡＷデバイスの方が実施の形態１のＳＡＷデバイスよりも挿入損失の変化が小さく、耐湿性に優れることがわかった。
評価後のＩＤＴ電極１１を走査型電子顕微鏡にて観察し、実施の形態１のＳＡＷデバイスよりも実施の形態６のＳＡＷデバイスの方が、アルミニウムを主成分とする第１の金属膜１１１の側面の腐食が少ないことが確認された。
この理由を以下に説明する。
実施の形態１で説明したような完全に分かれた二層構造を有するＩＤＴ電極１１では、第１の金属膜１１１と第２の金属膜１１２の界面において不連続な電極電位差が生じる。そのためＩＤＴ電極１１の周辺に酸性の水分が存在すると、界面近傍の第１の金属膜１２１が異種金属接触腐食の影響を著しく受け、激しく腐食する。ところが実施の形態６のＳＡＷデバイスにおいては、第１の金属膜１２１と第２の金属膜１２２の界面においてそれぞれの主成分の金属が相互に熱拡散して形成された合金層が不連続な電極電位差が生じるのを防いでおり、異種金属接触腐食を軽減できる。
実施の形態６においては第２の金属膜１１２をチタンで形成したが、チタンに限らず、代わりにＺｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ，Ｖ、Ｍｎを用いた場合でも同様の効果が得られることがわかった。
実施の形態６では、加熱処理をＩＤＴ電極１１の形成後に行ったが、第２の金属膜１１２の形成後に行っても同様の効果が得られる。したがって例えば樹脂被覆２１の加熱硬化処理工程と兼ねて電極の加熱処理を実施してもよい。但しこの場合も加熱温度は１５０℃〜５００℃の温度範囲であれば、焦電破壊によるＳＡＷデバイスの特性劣化が抑制される。しかし焦電破壊を抑制するためには、圧電基板１０上の電極電位差が小さくなるＩＤＴ電極１１の形成前に熱処理を行い、合金層１１４を形成することが望ましい。
（実施の形態７）
実施の形態７の弾性表面波（ＳＡＷ）デバイスを図１、図３〜図５、図７を用いて説明する。実施の形態１と同様の構成要素については同番号を付して説明を省略する。
実施の形態７のデバイスと実施の形態１のそれと異なるのはインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）電極１１の構造であり、これ以外は同様である。実施の形態７におけるＩＤＴ電極１１は３層構造を有する。つまり圧電基板１０に接する第３の金属膜１１３はＴｉ、Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ，Ｖ、Ｍｎのうちの少なくとも１つで形成され、その厚みは１０ｎｍである。この上に形成される第１の金属膜１１１は、アルミニウム、または例えばアルミニウム、銅がそれぞれ９９ｗｔ％、１ｗｔ％のアルミニウム合金で形成され、その厚みは３４０ｎｍである。第１の金属膜１１１の上に形成される第２の金属膜１１２は、Ｔｉ、Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ，Ｖ、Ｍｎのうちの少なくとも１つで形成され、その厚みは１０ｎｍである。
次に実施の形態７のＳＡＷデバイスの製造方法にを説明する。
まず、圧電基板１０のほぼ表面全体にスパッタリング法により、第３の金属膜１１３、第１の金属膜１１１、第２の金属膜１１２が逐次形成される。次にフォトリソグラフィ技術で、第２の金属膜１１２上に所定のレジストパターンが形成される。次にＲｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ（ＲＩＥ）法により第２の金属膜１１２、第１の金属膜１１１、第３の金属膜１１３の順でエッチングされ、レジストパターンが酸素プラズマ等によりアッシング除去され、図７に示すＩＤＴ電極１１、反射器電極１２、パッド電極１３が得られる。以降の工程は実施の形態１と同様である。
本実施の形態のＳＡＷデバイス、実施の形態１のＳＡＷデバイスと、銅を１ｗｔ％添加したアルミニウム合金一層でＩＤＴ電極を構成したＳＡＷデバイス（以下比較例とする）とに対し実施の形態１で実施したＰｒｅｓｕｒｅ  Ｃｏｏｋｅｒ  Ｔｅｓｔ（ＰＣＴ）を行った。なお、各ＳＡＷデバイスは実施の形態１と同様に中心周波数が９４２．５ＭＨｚのＳＡＷフィルタである。また４０時間後の挿入損失の劣化が０．３ｄＢを超えた場合を不良品と判定し、各々１００個のデバイスを評価した。
評価の結果、比較例のＳＡＷデバイスでは全数不良となったが、実施の形態７及び実施の形態１のＳＡＷデバイスは全数良品となった。なお、本実施の形態１のＳＡＷデバイスより実施の形態７のＳＡＷデバイスの方がさらに挿入損失の変化が小さく、耐湿性に優れることがわかった。また、温度８５℃、湿度８５％の高温高湿試験を１０００時間行ったが、同様の結果となり、実施の形態７のＳＡＷデバイスは非常に耐湿性に優れることがわかった。
評価後のＩＤＴ電極１１を走査型電子顕微鏡にて観察したところ、実施の形態７のＩＤＴ電極より実施の形態１のＩＤＴ電極の方が第１の金属膜１１１の側面部において主成分であるアルミニウムの腐食が進んでいた。
この理由は次の通りである。
第１の金属膜１１１の下層に例えばチタン等の高融点の第３の金属膜１１３を設けることにより、第１の金属膜１１１の結晶配向性が向上する。実施の形態７におけるＳＡＷデバイスの第１の金属膜１１１と、実施の形態１の第１の金属膜１１１の結晶配向性をＸ線回折法により評価した結果、実施の形態のＳＡＷデバイスの第１の金属膜１１１は（１１１）面に配向していたのに対し、実施の形態１の第１の金属膜１１１の配向性はランダムな結晶配向を持った多結晶体であることがわかった。
つまり実施の形態１に示すＳＡＷデバイスの第１の金属膜１１１が多結晶体より構成されるため、銅等の添加成分はアルミニウムの結晶粒界に析出し、粒界部において主成分であるアルミニウムと析出した銅が局部的にガルバニック電池を構成し、外部に曝されたＩＤＴ電極１１は電池効果により銅よりも電気的に卑なアルミニウムが腐食する。
一方実施の形態７におけるＳＡＷデバイスは、第１の金属膜１１１の下層に第３の金属膜１１３を有するので第１の金属膜１１１の結晶配向性が向上する。これにより局部的な電池効果に起因する結晶粒界部の腐食を低減でき、より耐湿性に優れたＳＡＷデバイスとなる。
実施の形態７において第３の金属膜１１３は１層としたが、これに限るものでなく、例えば圧電基板１０に近い方から順に第３の金属膜１１３（あるいは第２の金属膜１１２）、第１の金属膜１１１、第３の金属膜１１３、第１の金属膜１１１・・・のように複数の層で第３の金属膜１１３を形成しても良く、同様の効果が得られる。
（実施の形態８）
図８は実施の形態８における弾性表面波（ＳＡＷ）デバイスの要部拡大断面図であり、図７と同様の構成要素については同番号を付して説明を省略する。
実施の形態８のＳＡＷデバイスの圧電基板１０の上に設けられたインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）電極１１は、第３の金属膜１１３と第１の金属膜１１１の間にそれぞれの主成分からなる合金層１１５を有すると共に、第１の金属膜１１１と第２の金属膜１１２の間にそれぞれの主成分からなる合金層１１４を有する点で実施の形態７のＳＡＷデバイスと異なる。
第１の金属膜１１１はアルミニウムを主成分とする厚み３２０ｎｍの合金層で、例えばアルミニウム、銅をそれぞれ９９ｗｔ％、１ｗｔ％含有する。第２の金属膜１１２及び第３の金属膜１１３は、厚み１０ｎｍのチタンからなる。従って合金層１１４、１１５はアルミニウムとチタンとの合金で形成されている。
次に、実施の形態８のＳＡＷデバイスの製造方法を説明する。
まずスパッタリング法により、圧電基板１０上に、チタンからなる第３の金属膜１１３、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする第１の金属膜１１１、チタンからなる第２の金属膜１１２がこの順で逐次形成される。
次にフォトリソグラフィ技術で第２の金属膜１１２上に所定のレジストパターンが形成される。次にＲｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ（ＲＩＥ）法により第２の金属膜１１２、第１の金属膜１１１、第３の金属膜１１３がこの順でエッチングされ、レジストパターンが酸素プラズマ等によりアッシング除去される。そして図８に示すＩＤＴ電極１１、反射器電極１２、パッド電極１３が形成される。
次いでＩＤＴ電極１１が形成された圧電基板１０を加熱し、第１の金属膜１１１と第２の金属膜１１２間と、第１の金属膜１１１と第３の金属膜１１３間とで、アルミニウムとチタンとが相互に熱拡散しアルミニウムとチタンとの合金層１１４，１１５がそれぞれ形成される。この時の加熱温度は、通常１５０℃〜５００℃の範囲であり、好ましくは１５０℃〜３５０℃の範囲である。以降の工程については実施の形態７と同様である。
このＳＡＷデバイスと実施の形態６，７のＳＡＷデバイスと、銅を１ｗｔ％添加したアルミニウム合金一層のＩＤＴ電極を有するＳＡＷデバイス（比較例）について実施の形態１でのＰｒｅｓｕｒｅ  Ｃｏｏｋｅｒ  Ｔｅｓｔ（ＰＣＴ）を行った。具体的には、デバイスを２．０３×１０５Ｐａ、湿度１００％の状態に４０時間放置し挿入損失の変化を評価した。ＳＡＷデバイスは実施の形態１と同様に中心周波数が９４２．５ＭＨｚのフィルタであり、４０時間後の挿入損失の劣化が０．３ｄＢを超えた場合を不良品と判定し、各々１００個を評価した。
評価の結果比較例のＳＡＷデバイスは全数不良となったが、実施の形態８のＳＡＷデバイスと実施の形態６，７のＳＡＷデバイスは全数良品となった。さらに実施の形態８のＳＡＷデバイスの方が実施の形態６，７のＳＡＷデバイスよりも挿入損失の変化が小さく耐湿性に優れることがわかった。
評価後のＩＤＴ電極１１を走査型電子顕微鏡にて観察したところ、実施の形態３、６、７のＳＡＷデバイスのＩＤＴ電極ではアルミニウムを主成分とする第１の金属膜１１１の側面部において主成分であるアルミニウムの腐食が確認された。一方本実施の形態８のＳＡＷデバイスでは腐食は確認されず、さらに耐湿性に優れることがわかった。
なお上記各実施の形態では、ＳＡＷ素子１４はその外周を覆うように樹脂被覆２１を有し、ＩＤＴ電極１１の振動空間を確保しつつ密封される。図９に示すように、さらに外周部に加えてＩＤＴ電極１１の上方空間を覆うように圧電基板１０の表面に樹脂蓋体２７が設けられても、同様の効果が得られる。すなわちＳＡＷ素子１４を密閉するための空間を樹脂で形成する場合、あるいは密閉空間内に樹脂が存在する場合では、ＰＣＴにおいて塩素イオン濃度が５０ｐｐｍ以下の樹脂を用いることが望ましい。さらに樹脂にフィラーを混合することにより、ＳＡＷデバイスの外周部から樹脂被覆２１を経由してＩＤＴ電極１１の振動空間に浸入する水分の樹脂被覆２１内部での移動距離が長くなる。したがって樹脂被覆２１の吸水率が低下する。その結果フィラーを含有しない樹脂とした樹脂とを比較すると、含有する塩素イオンや臭素イオンの濃度が同じであったとしても、フィラーを含有した樹脂の方がＩＤＴ電極１１の周辺に到達する水分量が少ないため、デバイスの耐湿性を向上できる。
産業上の利用可能性
インターディジタルトランスデューサ電極を覆う樹脂被覆が、本発明における樹脂材料で形成されれば耐湿性に優れたＳＡＷデバイスが得られる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の実施の形態１〜９におけるＳＡＷデバイスの断面図である。
図２は実施の形態１〜５におけるＳＡＷデバイスの要部拡大断面図である。
図３は実施の形態１〜８におけるＳＡＷデバイスの断面図である。
図４は実施の形態１〜８におけるＳＡＷデバイスの断面図である。
図５は実施の形態１〜８におけるＳＡＷデバイスの断面図である。
図６は実施の形態６におけるＳＡＷデバイスの断面図である。
図７は実施の形態７におけるＳＡＷデバイスの要部拡大断面図である。
図８は実施の形態８におけるＳＡＷデバイスの要部拡大断面図である。
図９は実施の形態８における別のＳＡＷデバイスの断面図である。
図１０は従来のＳＡＷデバイスの要部拡大断面図である。
参照番号の一覧
１１  ＩＤＴ電極
１２  反射器電極
１３  パッド電極
１４  ＳＡＷ素子
２０  突起電極
２１  樹脂
２２  振動空間
２３  表層電極
２４  ビア電極
２５  端子電極
２６  回路基板
２７  樹脂蓋体
１１１  金属膜
１１２  金属膜
１１３  金属膜
１１４  合金層
１１５  合金層
【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】
2002061943.tif 000017
【図１０】
2002061943.tif 000018
【国際調査報告】
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2002061943.tif 000020
2002061943.tif 000021