JP2004080260A

JP2004080260A - Method for manufacturing surface acoustic wave element piece, surface acoustic wave element piece, surface acoustic wave filter, and communication device

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Publication number: JP2004080260A
Application number: JP2002236491A
Authority: JP
Inventors: Katsuro Yonetani; 米谷　克朗; Satoshi Hayashi; 智林
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-08-14
Filing date: 2002-08-14
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2022-08-14
Also published as: JP4072673B2

Abstract

【課題】弾性表面波フィルタを大型化することなく、挿入損失を増加させることなく、また温度特性を悪化させることなく、通過帯域幅の設定が可能な、弾性表面波素子片の製造方法の提供を目的とする。
【解決手段】形成されたＩＤＴ電極等の表面を所定の電圧で陽極酸化することにより、所定の周波数通過帯域の幅を有する前記弾性表面波素子片を製造する構成とした。すなわち、図１（２）の一点鎖線で示すように、高電圧で陽極酸化すれば、ＩＤＴ電極の対数を増加させることなく、通過帯域幅を狭くすることができる。また、電圧の設定を変えることにより図１（２）の破線に示すように所望の通過帯域幅を得ることができる。
【選択図】　　図１Provided is a method for manufacturing a surface acoustic wave element piece that can set a pass band without increasing the size of a surface acoustic wave filter, increasing insertion loss, and deteriorating temperature characteristics. With the goal.
The surface of a formed IDT electrode or the like is anodized at a predetermined voltage to manufacture the surface acoustic wave element piece having a predetermined frequency pass band width. That is, as shown by the dashed line in FIG. 1 (2), when anodizing is performed at a high voltage, the pass bandwidth can be narrowed without increasing the number of IDT electrodes. Also, by changing the voltage setting, a desired pass bandwidth can be obtained as shown by the broken line in FIG.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弾性表面波素子片の製造方法、弾性表面波素子片、弾性表面波フィルタおよび通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通信機器等では、様々な周波数の電気信号から所定周波数の電気信号を取り出すため、弾性表面波フィルタが利用されている。弾性表面波フィルタは、弾性表面波素子片をパッケージ内部に実装したものである。この弾性表面波素子片は、圧電体平板上に、少なくとも電気信号を入力して弾性表面波を励振する第１ＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ　Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極と、励振された前記弾性表面波を受信して電気信号を出力する第２ＩＤＴ電極とを形成したものである。
【０００３】
弾性表面波フィルタは、トランスバーサル型と共振子型とに大別される。トランスバーサル型は、各ＩＤＴ電極から漏出した弾性表面波が、圧電体平板の端面で乱反射するのを防止するため、弾性表面波素子片における各ＩＤＴ電極の外側に、吸音材を貼り付けたものである。一方の共振子型は、各ＩＤＴ電極から漏出した弾性表面波を積極的に反射させて共振を発生させるため、弾性表面波素子片における各ＩＤＴ電極の外側に、反射器電極を形成したものである。共振子型では、共振周波数における電気信号の伝達率が高くなるので、トランスバーサル型に比べて減衰量が小さい点で優れている。
【０００４】
図８に、共振子型の弾性表面波フィルタにおける周波数特性のグラフを示す。共振子型の弾性表面波フィルタとして、縦２重モード弾性表面波フィルタが開発されている。この縦２重モード弾性表面波フィルタは、図８において破線で示すように、基本波対称縦モードＳ０（以下、Ｓ０モードと呼ぶ）、および基本波斜対称縦モードＡ０（以下、Ａ０モードと呼ぶ）と呼ばれる、２つの縦共振モードを利用するものである。なお、特開昭６１−２８５８１４号公報では、２個のＩＤＴ電極を有する縦２重モード弾性表面波フィルタが開示され、特開平１−２３１４１７号公報では、３個のＩＤＴ電極を有する縦２重モード弾性表面波フィルタが開示されている。この縦２重モード弾性表面波フィルタでは、図８において実線で示すようにインピーダンス整合を行うことにより、両共振モードの共振周波数の間が通過帯域となる。すなわち、両共振モード間の共振周波数の格差が、通過帯域の幅になっている。
【０００５】
通過帯域の幅は、弾性表面波フィルタを使用する通信機器等に対応して、様々に設定される。通過帯域幅は、ＩＤＴ電極の対数を変化させることにより設定している。図９に、ＩＤＴ電極の対数を変化させた場合の、周波数特性のグラフを示す。図９に示すように、ＩＤＴ電極の対数を５０対から７０対に増加させると、通過帯域幅が狭くなる。一方、ＩＤＴ電極の対数を５０対から３０対に減少させると、通過帯域幅が広くなる。なお、ＩＤＴ電極対数の減少は、挿入損失の増加を伴うことになる。このようにして、弾性表面波フィルタの通過帯域幅を所望の値に設定している。
【０００６】
また、ＩＤＴ電極の電極膜厚を変化させることにより、通過帯域幅を設定する場合もある。すなわち、ＩＤＴ電極の電極膜厚を厚くすると、通過帯域幅は狭くなり、電極膜厚を薄くすると、通過帯域幅は広くなる。この場合でも、弾性表面波フィルタの通過帯域幅を所望の値に設定することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ＩＤＴ電極の対数を変化させて通過帯域幅を設定する方法では、通過帯域幅を狭くする場合に、ＩＤＴ電極の対数を増加させる必要がある。この場合、弾性表面波素子片が大型化し、弾性表面波フィルタも大型化するという問題がある。近年の通信機器の小型化に伴って、弾性表面波フィルタにも小型化が強く要請されているが、上記の場合にはこの要請に応えられないことになる。一方、通過帯域幅を広くする場合には、挿入損失の増加を伴うという問題がある。この場合、弾性表面波フィルタの周辺機器等における電力消費量が増加することになる。
【０００８】
また、ＩＤＴ電極の電極膜厚を変化させて通過帯域幅を設定する方法では、弾性表面波素子片の周波数温度特性における頂点温度が大幅に変化し、温度特性が著しく悪化するという問題がある。
【０００９】
本発明は上記問題点に着目し、弾性表面波フィルタを大型化することなく、挿入損失を増加させることなく、また温度特性を悪化させることなく、通過帯域幅の設定が可能な、弾性表面波素子片の製造方法の提供を目的とする。
また本発明は、その方法を使用して製造した弾性表面波素子片、弾性表面波フィルタおよび通信装置の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、弾性表面波素子片の電極を陽極酸化する際に、陽極酸化電圧を変化させることにより、通過帯域幅を変化させることができるとの知見に基づいている。図１に、陽極酸化電圧と弾性表面波素子片の周波数特性との関係図を示す。なお、同図において陽極酸化電圧が０Ｖの場合とは、陽極酸化を行っていない場合を示している。
【００１１】
図１（１）は、陽極酸化電圧を変化させた場合の、Ｓ０モードおよびＡ０モードの共振周波数の変化を示すグラフである。同図に示すように、陽極酸化電圧を上昇させると、Ｓ０モードおよびＡ０モードの共振周波数はいずれも低下する。これは、陽極酸化により電極の表面に酸化膜が形成され、陽極酸化電圧の上昇により酸化膜の膜厚が増加して、電極膜厚を厚くした場合と同様の効果が得られるためと考えられる。
【００１２】
ここで注目すべきは、Ｓ０モードおよびＡ０モードの共振周波数の低下率が異なる点である。すなわち、陽極酸化電圧を上昇させると、両共振モード間の共振周波数の格差が小さくなる。したがって、陽極酸化電圧を上昇させることにより、通過帯域幅を狭くすることができるのである。
【００１３】
また、電極を陽極酸化しても、弾性表面波素子片の周波数温度特性における頂点温度は、ほとんど変化しないことが報告されている。すなわち、温度特性を悪化させることなく、上記のように通過帯域幅を設定することができるのである。
【００１４】
上述した知見に基づいて、本発明に係る弾性表面波素子片の製造方法は、電気信号を入力して弾性表面波を励振する第１ＩＤＴ電極と、励振された前記弾性表面波を受信して電気信号を出力する第２ＩＤＴ電極と、前記各ＩＤＴ電極の外側に伝搬された前記弾性表面波を反射する反射器電極とを、圧電体平板上に形成する弾性表面波素子片の製造方法であって、形成された前記各電極の表面を所定の電圧で陽極酸化することにより、所定の周波数通過帯域の幅を有する前記弾性表面波素子片を製造する構成とした。
【００１５】
これにより、高電圧で陽極酸化すれば、ＩＤＴ電極の対数を増加させることなく、通過帯域幅を狭くすることができる。したがって、弾性表面波フィルタを大型化させることがない。また、陽極酸化電圧の設定を変えることにより、弾性表面波フィルタの挿入損失を増加させることなく、所望の通過帯域幅にすることができる。したがって、弾性表面波フィルタの周辺機器等における電力消費量が増加することはない。
【００１６】
また前記圧電体平板は、ＳＴカット水晶平板である構成としてもよい。水晶は周波数温度特性の安定性に優れているが、電気機械結合係数が低いという欠点がある。しかし、本発明に係る弾性表面波素子片の製造方法を使用すれば、挿入損失を増加させることなく通過帯域を所定の幅に設定できるので、電気機械結合係数が問題となることはない。したがって、圧電体平板には、周波数温度特性の安定性に優れたＳＴカット水晶平板を使用することができる。
【００１７】
一方、本発明に係る弾性表面波素子片は、前記弾性表面波素子片の製造方法を使用して製造した構成とした。これにより、上記効果を伴った弾性表面波素子片を提供することができる。
【００１８】
一方、本発明に係る弾性表面波フィルタは、前記弾性表面波素子片をパッケージの内部に実装し、前記弾性表面波素子片の前記各ＩＤＴ電極と前記パッケージの外部端子とを導通可能とした構成とした。これにより、上記効果を伴った弾性表面波フィルタを提供することができる。
【００１９】
一方、本発明に係る通信装置は、請求項４に記載の弾性表面波フィルタを使用して製造した構成とした。これにより、上記効果を伴った通信装置を提供することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る弾性表面波素子片の製造方法、弾性表面波素子片、弾性表面波フィルタおよび通信装置の好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。なお以下に記載するのは本発明の実施の一形態にすぎず、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２１】
本実施形態に係る弾性表面波素子片は、いわゆる共振子型の弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波素子片である。この弾性表面波素子片では、圧電体平板の表面に、信号入力用の第１ＩＤＴ電極と、信号出力用の第２ＩＤＴ電極と、反射器電極とを形成する。圧電体平板には、ＳＴカット水晶平板や、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）平板などを使用することができる。このうち水晶は、周波数温度特性の安定性に優れているが、電気機械結合係数が低いという欠点がある。そのため、水晶平板を使用した弾性表面波素子片において、電気・機械エネルギー相互間の変換効率を確保するには、ＩＤＴ電極の対数を確保する必要があり、弾性表面波素子片が大型化するという問題がある。しかし、本実施形態に係る弾性表面波素子片の製造方法を使用すれば、挿入損失を増加させることなく通過帯域を所定の幅に設定できるので、電気機械結合係数が問題となることはない。したがって、圧電体平板には、周波数温度特性の安定性に優れたＳＴカット水晶平板を使用することができる。
【００２２】
図２（１）に、弾性表面波素子片の代表的な電極パターンの平面図を示す。本実施形態に係る弾性表面波素子片では、電気信号を入力して弾性表面波を励振する第１ＩＤＴ電極１１と、励振された前記弾性表面波を受信して電気信号を出力する第２ＩＤＴ電極１２とを、圧電体平板６の中央部に隣接して配置する。ＩＤＴ電極１０は、多数の電極指１３を有する２個のすだれ状電極パターンにつき、それぞれの電極指を交互に平行に配置して構成する。また、ＩＤＴ電極１０から漏出した弾性表面波を反射する反射器電極２０を、各ＩＤＴ電極１０の外側に配置する。反射器電極２０は、多数の導体ストリップ２３を足掛かりとしたはしご状電極パターンにより構成する。なお、各電極はＡｌまたはＡｌ合金で形成する。また、各ＩＤＴ電極１０の電極指１３のピッチおよび電極膜厚は、弾性表面波フィルタの中心周波数に対応して設定する。
【００２３】
もっとも、本実施形態に係る弾性表面波素子片は、上記以外の電極パターンとすることも可能である。図２（２）から（４）には、他の電極パターンの平面図を示している。図２（２）は、第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２との間に、励振された弾性表面波の振幅を制御する目的で、反射器電極３２を配置したものである。また、図２（３）は、第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２との間に、圧電体平板の上方における電磁波をシールドする目的で、交差導体３４を配置したものである。さらに、図２（４）は、第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２との間に、反射器電極３２および交差導体３４の両方を配置したものである。
【００２４】
一方、本実施形態に係る弾性表面波素子片の製造方法では、後述するように各電極の表面を陽極酸化する。図３に、ＩＤＴ電極の電極指の断面図を示す。各電極の表面を陽極酸化することにより、圧電体平板６上の電極指１３の表面に酸化膜１５を形成する。各電極をＡｌで構成した場合には、Ａｌ_２Ｏ_３の酸化膜を形成する。なお、陽極酸化電圧を上昇させれば、酸化膜の膜厚も増加する。一方、反射器電極の導体ストリップの表面にも、同様に酸化膜を形成する。
【００２５】
次に、本実施形態に係る弾性表面波素子片の製造方法について説明する。弾性表面波素子片は、圧電体ウエハにおいて複数個を同時に製造する。概略的には、圧電体ウエハの表面に各電極を形成し、各電極の表面を陽極酸化し、さらに圧電体ウエハから各弾性表面波素子片を分離して、弾性表面波素子片を形成する。
【００２６】
最初に、圧電体ウエハの表面に各電極を形成する。具体的には、まず圧電体ウエハの表面全体に、蒸着法やスパッタ法を用いて電極膜を形成する。次に、電極膜の表面全体にレジストを塗布し、露光および現像して、電極形成部分以外の部分のレジストを除去する。そして、残したレジストをマスクとして電極膜をエッチングし、電極形成部分以外の部分の電極膜を除去する。その後、残したレジストを除去すれば、圧電体ウエハの表面に各電極が形成される。なお、図４に示すように、圧電体ウエハ４の表面には、ＩＤＴ電極１０および反射器電極２０の他に、これらと導通するターミナル電極３０を形成しておく。
【００２７】
次に、各電極の表面を陽極酸化する。図４に陽極酸化装置の説明図を示す。陽極酸化装置４０には、酸化液槽４１および電源４４が設けられている。酸化液槽４１には、酸化液４２として、リン酸塩やホウ酸塩などの水溶液が満たされている。なお、ほぼ中性のクエン酸塩やアジピン酸塩などの水溶液を、酸化液４２として使用してもよい。一方、電源４４は、電圧の調整手段を有している。また、電源４４の陰極端子には、電流計４８を介して陰極電極板４７が接続されている。一方、電源４４の陽極端子には、金属クリップ４６が接続されている。なお、電源４４の両端子間には、電圧計４９が接続されている。
【００２８】
ここで、所定幅の通過帯域を有する弾性表面波素子片を形成するため、陽極酸化電圧を設定する。具体的には、図１（１）に示すグラフを参考にして、所定の通過帯域幅を実現することが可能な陽極酸化電圧を求める。そして、電源４４により印加する電圧を、上記で求めた陽極酸化電圧に設定する。なお、陽極酸化電圧を変化させると、通過帯域の中心周波数も変化することになる。そこで、その中心周波数の変化量を見込んで、ＩＤＴ電極の電極指のピッチおよび電極膜厚を設定しておく。
【００２９】
その後、電源４４の陽極端子に接続された金属クリップ４６に、圧電体ウエハ４のターミナル電極３０を接続する。次に、電源４４の陰極端子に接続された陰極電極板４７とともに、圧電体ウエハ４を酸化液４２中に浸漬する。そして、電源４４により陽極酸化電圧を印加する。すると、ターミナル電極３０と導通するＩＤＴ電極１０および反射器電極２０が陽極酸化され、各電極の表面に酸化膜が形成される。なお、陽極酸化時間を変化させた場合にも、陽極酸化電圧を変化させた場合と同様に、通過帯域幅を変化させることができる。しかし、陽極酸化時間を延長すると製造効率が悪化するので、本実施形態では、陽極酸化時間を一定の短時間とし、陽極酸化電圧のみを設定の対象とする。
【００３０】
次に、圧電体ウエハを弾性表面波素子片の個片に分離する。その分離はダイシング等によって行う。以上により、本実施形態に係る弾性表面波素子片が完成する。
【００３１】
次に、本実施形態に係る弾性表面波素子片をパッケージ内部に実装して、弾性表面波フィルタを形成する。図５に、本実施形態に係る弾性表面波フィルタの説明図を示す。なお、同図（１）は同図（２）のＣ−Ｃ線における平面断面図であり、同図（２）は同図（１）のＢ−Ｂ線における正面断面図である。同図に示すように、パッケージ１３０のベース部１３２におけるキャビティ内部に、接着剤１２８を介して、弾性表面波素子片５を実装する。
【００３２】
一方、ベース部１３２の底面には、外部端子１３４が形成されている。また、ベース部１３２におけるキャビティの側壁は階段状に形成され、その中段部上面に、外部端子１３４と導通するボンディング用パッド１３６が形成されている。一方、弾性表面波素子片５の表面には、ＩＤＴ電極１０の形成と同時に、これと導通するボンディング用パッド１１０を形成しておく。そして、弾性表面波素子片５に形成されたパッド１１０と、ベース部１３２に形成されたパッド１３６との間を、ワイヤ１２９により連結する。これにより、ベース部１３２の外部端子１３４と、弾性表面波素子片５のＩＤＴ電極１０とが導通可能となる。さらに、ベース部１３２の上面開口部にリッド１３８を装着し、必要に応じてパッケージ１３０の内部を窒素雰囲気等に気密封止する。以上により、本実施形態に係る弾性表面波フィルタ１００が完成する。
【００３３】
さらに、上記のように形成した弾性表面波フィルタ１００を、図６に示すように使用することにより、スーパーヘテロダイン受信機などの通信装置を形成することができる。
【００３４】
以上に詳述した本実施形態に係る弾性表面波素子片の製造方法を使用することにより、弾性表面波フィルタを大型化することなく、また挿入損失を増加させることなく、通過帯域幅の設定が可能となる。従来、通過帯域幅を狭くすることによって、所望の通過帯域幅に設定する場合には、ＩＤＴ電極の対数を増加させていた。この場合、弾性表面波素子片が大型化し、弾性表面波フィルタも大型化するという問題があった。一方、通過帯域幅を広くすることによって、所望の通過帯域幅に設定する場合には、ＩＤＴ電極の対数を減少させていたが、これには挿入損失の増加を伴うという問題があった。
【００３５】
しかし、本実施形態に係る弾性表面波素子片の製造方法は、各電極の表面を所定の電圧で陽極酸化することにより、所望の通過帯域幅を有する弾性表面波素子片を製造する構成とした。これにより、高電圧で陽極酸化すれば、ＩＤＴ電極の対数を増加させることなく、通過帯域幅を狭くすることができる。したがって、弾性表面波フィルタを大型化させることがない。また、陽極酸化電圧の設定を変えることにより、弾性表面波フィルタの挿入損失を増加させることなく、所望の通過帯域幅にすることができる。したがって、弾性表面波フィルタの周辺機器等における電力消費量が増加することはない。
【００３６】
図７は、実施形態に係る弾性表面波素子片および従来技術に係る弾性表面波素子片の、周波数特性の一例を示したグラフである。中心周波数４００ＭＨｚの弾性表面波フィルタの場合、従来技術に係る弾性表面波素子片の製造方法では、同図に示す通過帯域幅を確保するために、ＩＤＴ電極の対数を９５対とする必要があった。そのため、弾性表面波素子片の弾性表面波伝搬方向における長さは２９５０μｍになっていた。これに対し、本実施形態に係る弾性表面波素子片の製造方法では、各電極の表面を６０Ｖの電圧で陽極酸化することにより、上記と同様の通過帯域幅を確保することができる。この場合、ＩＤＴ電極の対数は７０対でよく、弾性表面波素子片の弾性表面波伝搬方向における長さを２５５０μｍとすることができる。したがって、４００μｍ（１３．６％）の小型化が可能となる。
【００３７】
なお、ＩＤＴ電極の電極膜厚を変化させることにより、通過帯域幅を設定することも可能である。しかしこの場合には、弾性表面波素子片の周波数温度特性における頂点温度が大幅に変化し、温度特性が著しく悪化するという問題がある。この点、本実施形態に係る弾性表面波素子片の製造方法のように、各電極の表面を陽極酸化する場合には、頂点温度がほとんど変化しない。したがって、温度特性を悪化させることなく、通過帯域幅の設定を行うことができる。
【００３８】
【発明の効果】
電気信号を入力して弾性表面波を励振する第１ＩＤＴ電極と、励振された前記弾性表面波を受信して電気信号を出力する第２ＩＤＴ電極と、前記各ＩＤＴ電極の外側に伝搬された前記弾性表面波を反射する反射器電極とを、圧電体平板上に形成する弾性表面波素子片の製造方法であって、形成された前記各電極の表面を所定の電圧で陽極酸化することにより、所定の周波数通過帯域幅を有する前記弾性表面波素子片を製造する構成としたので、ＩＤＴ電極の対数を増加させることなく、挿入損失を増加させることなく、また温度特性を悪化させることなく、通過帯域幅を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（１）は、陽極酸化電圧を変化させた場合のＳ０モードおよびＡ０モードの周波数変化を示すグラフであり、（２）は、陽極酸化電圧を変化させた場合の周波数特性のグラフである。
【図２】（１）は、弾性表面波素子片の代表的な電極パターンの平面図であり、（２）ないし（４）は、他の電極パターンの平面図である。
【図３】ＩＤＴ電極の電極指および反射器電極の導体ストリップの断面図である。
【図４】陽極酸化装置の説明図である。
【図５】実施形態に係る弾性表面波フィルタの説明図である。
【図６】通信装置のブロック図である。
【図７】実施形態に係る弾性表面波素子片および従来技術に係る弾性表面波素子片の、周波数特性の一例を示すグラフである。
【図８】共振子型の弾性表面波フィルタの周波数特性と通過帯域との関係を示すグラフである。
【図９】ＩＤＴ電極の対数を変化させた場合の周波数特性のグラフである。
【符号の説明】
４………圧電体ウエハ、５………弾性表面波素子片、６………圧電体平板、１０，１１，１２………ＩＤＴ電極、１３………電極指、１５………酸化膜、２０………反射器電極、２３………導体ストリップ、３２………反射器電極、３０………ターミナル電極、３４………交差導体、４０………陽極酸化装置、４１………酸化液層、４２………酸化液、４４………電源、４６………金属クリップ、４７………陰極電極板、４８………電流計、４９………電圧計、１００………弾性表面波フィルタ、１１０………ボンディング用パッド、１２８………接着剤、１２９………ワイヤ、１３０………パッケージ、１３２………ベース部、１３４………外部端子、１３６………ボンディング用パッド。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a surface acoustic wave element piece, a surface acoustic wave element piece, a surface acoustic wave filter, and a communication device.
[0002]
[Prior art]
In communication devices and the like, a surface acoustic wave filter is used to extract an electric signal of a predetermined frequency from electric signals of various frequencies. The surface acoustic wave filter is obtained by mounting a surface acoustic wave element piece inside a package. The surface acoustic wave element piece includes a first IDT (Interdigital Transducer) electrode for inputting at least an electric signal to excite a surface acoustic wave on a piezoelectric flat plate, and receiving the excited surface acoustic wave to generate an electric signal. And a second IDT electrode to be output.
[0003]
Surface acoustic wave filters are roughly classified into a transversal type and a resonator type. In the transversal type, a sound absorbing material is attached to the outer surface of each IDT electrode in a surface acoustic wave element to prevent the surface acoustic waves leaking from each IDT electrode from being irregularly reflected on the end face of the piezoelectric flat plate. It is. On the other hand, in the resonator type, a reflector electrode is formed outside each IDT electrode in a surface acoustic wave element piece in order to positively reflect surface acoustic waves leaked from each IDT electrode and generate resonance. is there. The resonator type is superior in that the amount of attenuation is smaller than that of the transversal type because the transmission rate of the electric signal at the resonance frequency is high.
[0004]
FIG. 8 shows a graph of frequency characteristics in the resonator type surface acoustic wave filter. As a resonator type surface acoustic wave filter, a longitudinal dual mode surface acoustic wave filter has been developed. As shown by a broken line in FIG. 8, the longitudinal dual mode surface acoustic wave filter has a fundamental symmetric longitudinal mode S0 (hereinafter, referred to as S0 mode) and a fundamental oblique symmetric longitudinal mode A0 (hereinafter, referred to as A0 mode). ), Which utilizes two longitudinal resonance modes. Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-285814 discloses a vertical double mode surface acoustic wave filter having two IDT electrodes, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-241417 discloses a vertical double mode surface acoustic wave filter having three IDT electrodes. A mode surface acoustic wave filter is disclosed. In this longitudinal dual mode surface acoustic wave filter, a pass band is formed between the resonance frequencies of both resonance modes by performing impedance matching as shown by a solid line in FIG. That is, the difference in the resonance frequency between the two resonance modes is the width of the pass band.
[0005]
The width of the pass band is variously set according to the communication device using the surface acoustic wave filter. The pass bandwidth is set by changing the logarithm of the IDT electrode. FIG. 9 shows a graph of frequency characteristics when the logarithm of the IDT electrode is changed. As shown in FIG. 9, when the number of pairs of IDT electrodes is increased from 50 pairs to 70 pairs, the passband becomes narrower. On the other hand, when the number of pairs of IDT electrodes is reduced from 50 pairs to 30 pairs, the passband becomes wider. Note that a decrease in the number of IDT electrode pairs is accompanied by an increase in insertion loss. Thus, the pass band width of the surface acoustic wave filter is set to a desired value.
[0006]
In some cases, the pass bandwidth is set by changing the electrode thickness of the IDT electrode. That is, when the electrode film thickness of the IDT electrode is increased, the pass band width is reduced, and when the electrode film thickness is reduced, the pass band width is increased. Also in this case, the pass band width of the surface acoustic wave filter can be set to a desired value.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the method of setting the pass bandwidth by changing the logarithm of the IDT electrodes, it is necessary to increase the logarithm of the IDT electrodes when narrowing the passband. In this case, there is a problem that the surface acoustic wave element piece becomes large and the surface acoustic wave filter also becomes large. With the recent miniaturization of communication equipment, surface acoustic wave filters have also been strongly demanded to be miniaturized. However, in the above case, this request cannot be met. On the other hand, when the pass band width is widened, there is a problem that the insertion loss increases. In this case, the power consumption of peripheral devices of the surface acoustic wave filter or the like increases.
[0008]
Further, in the method of setting the pass bandwidth by changing the electrode film thickness of the IDT electrode, there is a problem that the apex temperature in the frequency-temperature characteristics of the surface acoustic wave element piece changes significantly, and the temperature characteristics deteriorate significantly.
[0009]
The present invention pays attention to the above problems, and allows a passband to be set without increasing the size of a surface acoustic wave filter, without increasing insertion loss, and without deteriorating temperature characteristics. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an element piece.
Another object of the present invention is to provide a surface acoustic wave element piece, a surface acoustic wave filter, and a communication device manufactured using the method.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is based on the finding that when anodizing an electrode of a surface acoustic wave element piece, the passband width can be changed by changing the anodizing voltage. FIG. 1 shows a relationship diagram between the anodic oxidation voltage and the frequency characteristics of the surface acoustic wave element piece. It should be noted that the case where the anodic oxidation voltage is 0 V in the figure indicates the case where anodic oxidation is not performed.
[0011]
FIG. 1A is a graph showing a change in the resonance frequency in the S0 mode and the A0 mode when the anodic oxidation voltage is changed. As shown in the figure, when the anodic oxidation voltage is increased, the resonance frequencies of the S0 mode and the A0 mode both decrease. This is considered to be because an oxide film is formed on the surface of the electrode by anodic oxidation, and the thickness of the oxide film increases due to an increase in the anodic oxidation voltage, and the same effect as when the electrode film thickness is increased can be obtained. .
[0012]
What should be noted here is that the reduction rates of the resonance frequencies of the S0 mode and the A0 mode are different. That is, when the anodic oxidation voltage is increased, the difference in resonance frequency between the two resonance modes is reduced. Therefore, the pass band width can be narrowed by increasing the anodic oxidation voltage.
[0013]
It is also reported that even when the electrode is anodized, the peak temperature in the frequency temperature characteristic of the surface acoustic wave element hardly changes. That is, the pass bandwidth can be set as described above without deteriorating the temperature characteristics.
[0014]
Based on the above findings, the method for manufacturing a surface acoustic wave element piece according to the present invention includes a first IDT electrode for inputting an electric signal to excite a surface acoustic wave, and receiving the excited surface acoustic wave to generate an electric signal. A method for manufacturing a surface acoustic wave element piece, wherein a second IDT electrode for outputting a signal and a reflector electrode for reflecting the surface acoustic wave propagated outside each IDT electrode are formed on a piezoelectric flat plate. The surface of each of the formed electrodes is anodized at a predetermined voltage to manufacture the surface acoustic wave element piece having a predetermined frequency pass band width.
[0015]
Thus, if anodizing is performed at a high voltage, the pass band width can be reduced without increasing the number of IDT electrodes. Therefore, the size of the surface acoustic wave filter is not increased. Also, by changing the setting of the anodizing voltage, a desired pass bandwidth can be obtained without increasing the insertion loss of the surface acoustic wave filter. Therefore, the power consumption of peripheral devices of the surface acoustic wave filter does not increase.
[0016]
The piezoelectric flat plate may be an ST cut quartz flat plate. Quartz has excellent stability of frequency temperature characteristics, but has a drawback of low electromechanical coupling coefficient. However, if the method of manufacturing a surface acoustic wave element according to the present invention is used, the passband can be set to a predetermined width without increasing the insertion loss, so that the electromechanical coupling coefficient does not matter. Therefore, an ST cut quartz flat plate having excellent stability of frequency temperature characteristics can be used as the piezoelectric flat plate.
[0017]
On the other hand, the surface acoustic wave element piece according to the present invention has a configuration manufactured by using the method for manufacturing a surface acoustic wave element piece. Thereby, a surface acoustic wave element piece having the above effects can be provided.
[0018]
On the other hand, the surface acoustic wave filter according to the present invention has a configuration in which the surface acoustic wave element pieces are mounted inside a package, and the IDT electrodes of the surface acoustic wave element pieces can be electrically connected to external terminals of the package. And Thus, a surface acoustic wave filter having the above effects can be provided.
[0019]
On the other hand, the communication device according to the present invention has a configuration manufactured using the surface acoustic wave filter according to the fourth aspect. Thus, a communication device having the above effects can be provided.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Preferred embodiments of a method of manufacturing a surface acoustic wave element piece, a surface acoustic wave element piece, a surface acoustic wave filter, and a communication device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that what is described below is merely an embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to this.
[0021]
The surface acoustic wave element piece according to the present embodiment is a surface acoustic wave element piece constituting a so-called resonator type surface acoustic wave filter. In this surface acoustic wave element piece, a first IDT electrode for signal input, a second IDT electrode for signal output, and a reflector electrode are formed on the surface of the piezoelectric flat plate. As the piezoelectric flat plate, an ST cut quartz flat plate, a lithium tantalate (LiTaO ₃ ) flat plate, or the like can be used. Among them, quartz is excellent in stability of frequency-temperature characteristics, but has a drawback of low electromechanical coupling coefficient. Therefore, in a surface acoustic wave element using a quartz crystal plate, it is necessary to secure the number of IDT electrodes in order to secure conversion efficiency between electric and mechanical energy, and the surface acoustic wave element increases in size. There's a problem. However, if the method for manufacturing a surface acoustic wave element according to the present embodiment is used, the pass band can be set to a predetermined width without increasing the insertion loss, so that the electromechanical coupling coefficient does not matter. Therefore, an ST cut quartz flat plate having excellent stability of frequency temperature characteristics can be used as the piezoelectric flat plate.
[0022]
FIG. 2A is a plan view of a representative electrode pattern of a surface acoustic wave element piece. In the surface acoustic wave element piece according to the present embodiment, a first IDT electrode 11 for inputting an electric signal and exciting a surface acoustic wave, and a second IDT electrode 12 for receiving the excited surface acoustic wave and outputting an electric signal Are disposed adjacent to the center of the piezoelectric plate 6. The IDT electrode 10 is configured by alternately arranging the respective electrode fingers in parallel with respect to two interdigital electrode patterns having a large number of electrode fingers 13. Further, a reflector electrode 20 that reflects the surface acoustic wave leaked from the IDT electrode 10 is disposed outside each IDT electrode 10. The reflector electrode 20 is constituted by a ladder-like electrode pattern using a large number of conductor strips 23 as a foothold. Each electrode is formed of Al or an Al alloy. The pitch and electrode thickness of the electrode fingers 13 of each IDT electrode 10 are set in accordance with the center frequency of the surface acoustic wave filter.
[0023]
However, the surface acoustic wave element piece according to the present embodiment can have other electrode patterns than those described above. 2 (2) to 2 (4) show plan views of other electrode patterns. In FIG. 2B, a reflector electrode 32 is arranged between the first IDT electrode 11 and the second IDT electrode 12 for the purpose of controlling the amplitude of the excited surface acoustic wave. In FIG. 2C, a cross conductor 34 is disposed between the first IDT electrode 11 and the second IDT electrode 12 for the purpose of shielding electromagnetic waves above the piezoelectric flat plate. Further, FIG. 2D shows that both the reflector electrode 32 and the cross conductor 34 are arranged between the first IDT electrode 11 and the second IDT electrode 12.
[0024]
On the other hand, in the method of manufacturing the surface acoustic wave element piece according to the present embodiment, the surface of each electrode is anodized as described later. FIG. 3 shows a sectional view of an electrode finger of the IDT electrode. By anodizing the surface of each electrode, an oxide film 15 is formed on the surface of the electrode finger 13 on the piezoelectric flat plate 6. When each electrode is made of Al, an oxide film of Al ₂ O ₃ is formed. It should be noted that increasing the anodic oxidation voltage increases the thickness of the oxide film. On the other hand, an oxide film is similarly formed on the surface of the conductor strip of the reflector electrode.
[0025]
Next, a method for manufacturing the surface acoustic wave element piece according to the present embodiment will be described. A plurality of surface acoustic wave element pieces are simultaneously manufactured on the piezoelectric wafer. Schematically, each electrode is formed on the surface of the piezoelectric wafer, the surface of each electrode is anodized, and each surface acoustic wave element piece is separated from the piezoelectric wafer to form a surface acoustic wave element piece. .
[0026]
First, each electrode is formed on the surface of the piezoelectric wafer. Specifically, first, an electrode film is formed on the entire surface of the piezoelectric wafer using an evaporation method or a sputtering method. Next, a resist is applied to the entire surface of the electrode film, exposed and developed, and the resist in portions other than the electrode forming portion is removed. Then, the electrode film is etched by using the remaining resist as a mask, and the electrode film in portions other than the electrode formation portion is removed. Thereafter, if the remaining resist is removed, each electrode is formed on the surface of the piezoelectric wafer. As shown in FIG. 4, on the surface of the piezoelectric wafer 4, in addition to the IDT electrode 10 and the reflector electrode 20, a terminal electrode 30 which is electrically connected to these electrodes is formed.
[0027]
Next, the surface of each electrode is anodized. FIG. 4 shows an explanatory diagram of the anodizing apparatus. The anodic oxidation device 40 is provided with an oxidizing liquid tank 41 and a power supply 44. The oxidizing solution tank 41 is filled with an oxidizing solution 42 such as an aqueous solution such as a phosphate or a borate. Note that an aqueous solution of a substantially neutral citrate or adipate may be used as the oxidizing solution 42. On the other hand, the power supply 44 has voltage adjusting means. Further, a cathode electrode plate 47 is connected to a cathode terminal of the power supply 44 via an ammeter 48. On the other hand, a metal clip 46 is connected to the anode terminal of the power supply 44. A voltmeter 49 is connected between both terminals of the power supply 44.
[0028]
Here, in order to form a surface acoustic wave element piece having a pass band of a predetermined width, an anodic oxidation voltage is set. Specifically, with reference to the graph shown in FIG. 1A, an anodic oxidation voltage that can realize a predetermined pass bandwidth is obtained. Then, the voltage applied by the power supply 44 is set to the anodic oxidation voltage obtained above. When the anodic oxidation voltage is changed, the center frequency of the pass band also changes. Therefore, the pitch of the electrode fingers of the IDT electrode and the electrode film thickness are set in consideration of the change amount of the center frequency.
[0029]
After that, the terminal electrode 30 of the piezoelectric wafer 4 is connected to the metal clip 46 connected to the anode terminal of the power supply 44. Next, the piezoelectric wafer 4 is immersed in the oxidizing liquid 42 together with the cathode electrode plate 47 connected to the cathode terminal of the power supply 44. Then, an anodic oxidation voltage is applied by the power supply 44. Then, the IDT electrode 10 and the reflector electrode 20 that conduct with the terminal electrode 30 are anodized, and an oxide film is formed on the surface of each electrode. Note that, even when the anodic oxidation time is changed, the pass bandwidth can be changed in the same manner as when the anodic oxidation voltage is changed. However, if the anodic oxidation time is extended, the production efficiency deteriorates. Therefore, in this embodiment, the anodic oxidation time is set to a fixed short time, and only the anodic oxidation voltage is set.
[0030]
Next, the piezoelectric wafer is separated into individual surface acoustic wave element pieces. The separation is performed by dicing or the like. As described above, the surface acoustic wave element piece according to the present embodiment is completed.
[0031]
Next, the surface acoustic wave element piece according to the present embodiment is mounted inside a package to form a surface acoustic wave filter. FIG. 5 is an explanatory diagram of the surface acoustic wave filter according to the present embodiment. FIG. 1A is a plan sectional view taken along line CC of FIG. 2B, and FIG. 2B is a front sectional view taken along line BB of FIG. 1A. As shown in the drawing, the surface acoustic wave element piece 5 is mounted inside the cavity of the base portion 132 of the package 130 via an adhesive 128.
[0032]
On the other hand, external terminals 134 are formed on the bottom surface of the base 132. The side wall of the cavity in the base portion 132 is formed in a step shape, and a bonding pad 136 that is electrically connected to the external terminal 134 is formed on the upper surface of the middle portion. On the other hand, on the surface of the surface acoustic wave element 5, a bonding pad 110 that is electrically connected to the IDT electrode 10 is formed at the same time as the IDT electrode 10 is formed. Then, the pad 110 formed on the surface acoustic wave element piece 5 and the pad 136 formed on the base 132 are connected by a wire 129. Thereby, the external terminal 134 of the base 132 and the IDT electrode 10 of the surface acoustic wave element piece 5 can be electrically connected. Further, a lid 138 is attached to the opening on the upper surface of the base 132, and the inside of the package 130 is hermetically sealed in a nitrogen atmosphere or the like as necessary. Thus, the surface acoustic wave filter 100 according to the embodiment is completed.
[0033]
Further, by using the surface acoustic wave filter 100 formed as described above as shown in FIG. 6, a communication device such as a superheterodyne receiver can be formed.
[0034]
By using the method for manufacturing a surface acoustic wave element according to the embodiment described in detail above, the pass band can be set without increasing the size of the surface acoustic wave filter and without increasing the insertion loss. It becomes possible. Conventionally, when a desired pass bandwidth is set by narrowing the pass bandwidth, the number of IDT electrodes is increased. In this case, there is a problem that the surface acoustic wave element piece becomes large and the surface acoustic wave filter also becomes large. On the other hand, when the desired pass bandwidth is set by widening the pass bandwidth, the number of IDT electrodes is reduced. However, this involves a problem that insertion loss increases.
[0035]
However, the method for manufacturing a surface acoustic wave element piece according to the present embodiment is configured to manufacture a surface acoustic wave element piece having a desired pass bandwidth by anodizing the surface of each electrode with a predetermined voltage. . Thus, if anodizing is performed at a high voltage, the pass band width can be reduced without increasing the number of IDT electrodes. Therefore, the size of the surface acoustic wave filter is not increased. Also, by changing the setting of the anodizing voltage, a desired pass bandwidth can be obtained without increasing the insertion loss of the surface acoustic wave filter. Therefore, the power consumption of peripheral devices of the surface acoustic wave filter does not increase.
[0036]
FIG. 7 is a graph showing an example of the frequency characteristics of the surface acoustic wave element piece according to the embodiment and the surface acoustic wave element piece according to the related art. In the case of a surface acoustic wave filter having a center frequency of 400 MHz, the number of IDT electrodes must be 95 in the method of manufacturing a surface acoustic wave element piece according to the related art in order to secure the pass band shown in FIG. Was. Therefore, the length of the surface acoustic wave element piece in the surface acoustic wave propagation direction was 2950 μm. On the other hand, in the method of manufacturing the surface acoustic wave element piece according to the present embodiment, the same pass band width as described above can be secured by anodizing the surface of each electrode with a voltage of 60 V. In this case, the number of IDT electrodes may be 70, and the length of the surface acoustic wave element piece in the surface acoustic wave propagation direction can be 2550 μm. Therefore, downsizing of 400 μm (13.6%) is possible.
[0037]
The pass bandwidth can be set by changing the thickness of the IDT electrode. However, in this case, there is a problem that the apex temperature in the frequency temperature characteristics of the surface acoustic wave element changes greatly, and the temperature characteristics deteriorate significantly. In this regard, when the surface of each electrode is anodized as in the method of manufacturing the surface acoustic wave element piece according to the present embodiment, the peak temperature hardly changes. Therefore, the pass bandwidth can be set without deteriorating the temperature characteristics.
[0038]
【The invention's effect】
A first IDT electrode for inputting an electric signal to excite a surface acoustic wave, a second IDT electrode for receiving the excited surface acoustic wave and outputting an electric signal, and the surface acoustic wave propagating outside each of the IDT electrodes; A method of manufacturing a surface acoustic wave element piece, wherein a reflector electrode that reflects a surface wave is formed on a piezoelectric flat plate, wherein a surface of each of the formed electrodes is anodically oxidized at a predetermined voltage. The surface acoustic wave element piece having a frequency pass band width of the above is manufactured without increasing the logarithm of the IDT electrode, without increasing the insertion loss, and without deteriorating the temperature characteristics. The width can be changed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a graph showing frequency changes in an S0 mode and an A0 mode when an anodizing voltage is changed, and FIG. 1B is a graph showing frequency characteristics when an anodizing voltage is changed. It is.
FIG. 2A is a plan view of a representative electrode pattern of a surface acoustic wave element piece, and FIGS. 2B to 4D are plan views of other electrode patterns.
FIG. 3 is a sectional view of an electrode finger of an IDT electrode and a conductor strip of a reflector electrode.
FIG. 4 is an explanatory view of an anodizing apparatus.
FIG. 5 is an explanatory diagram of the surface acoustic wave filter according to the embodiment.
FIG. 6 is a block diagram of a communication device.
FIG. 7 is a graph showing an example of frequency characteristics of the surface acoustic wave element piece according to the embodiment and the surface acoustic wave element piece according to the related art.
FIG. 8 is a graph showing a relationship between a frequency characteristic and a pass band of a resonator type surface acoustic wave filter.
FIG. 9 is a graph of frequency characteristics when the logarithm of the IDT electrode is changed.
[Explanation of symbols]
4 piezoelectric wafer, 5 surface acoustic wave element piece, 6 piezoelectric flat plate, 10, 11, 12 IDT electrode, 13 electrode finger, 15 oxide film , 20 ... reflector electrode, 23 ... conductor strip, 32 ... reflector electrode, 30 ... terminal electrode, 34 ... cross conductor, 40 ... anodizing device, 41 ... Oxidation liquid layer, 42 Oxidation liquid, 44 Power supply, 46 Metal clip, 47 Cathode plate, 48 Ammeter, 49 Voltmeter, 100 Surface acoustic wave filter, 110: bonding pad, 128: adhesive, 129: wire, 130: package, 132: base part, 134: external terminal, 136 ... Bonding pad.

Claims

A first IDT electrode for inputting an electric signal to excite a surface acoustic wave, a second IDT electrode for receiving the excited surface acoustic wave and outputting an electric signal, and the surface acoustic wave propagating outside each of the IDT electrodes; A reflector electrode that reflects a surface wave, and a method of manufacturing a surface acoustic wave element piece formed on a piezoelectric flat plate,
Producing a surface acoustic wave element having a predetermined frequency pass band width by anodizing the surface of each of the formed electrodes at a predetermined voltage. .

The method for manufacturing a surface acoustic wave element piece according to claim 1,
The method of manufacturing a surface acoustic wave element piece, wherein the piezoelectric flat plate is an ST cut quartz flat plate.

A surface acoustic wave element piece manufactured using the method for manufacturing a surface acoustic wave element piece according to claim 1.

4. A surface acoustic wave wherein the surface acoustic wave element piece according to claim 3 is mounted inside a package, and each IDT electrode of the surface acoustic wave element piece and an external terminal of the package can be conducted. filter.

A communication device manufactured using the surface acoustic wave filter according to claim 4.