JPH0321112A - 弾性表面波素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （概要］ 弾性表面波素子の製造方法に関し、 弾性表面波素子の電極の質量効果をなくし、４１｝域内
特性やスプリアス特性を向上さ一吐ることを１１的とし
、 圧電体基板と、非圧電体基板上に形成された櫛形電極と
が、エアギャップを介して対面配置されてなる弾性表面
波素子の製造方法において、非圧電体基板上に櫛形電極
およびリード導出部を形成し、前記非圧電体基板と圧電
体基板の間の、前記櫛形電極と表面波伝播部を除く複数
箇所に、前記エアギャップを形成するために必要な高さ
を有するスペース形成部を配設し、前記ｊ１圧電休払板
と前記圧電体基板とを前記スペース形成部を挟んて接着
固定ずるように弾性表面波素子の製造方法を構成する。

〔産業上の利用分野］ 本発明は弾性表面波素子、とくに、エアギャ，ブ電極型
の弾性表面波素子の製造方法に関する。

近年、情報処理機器や通信機器の高速化にともなって、
搬送波や信号波の周波数４１１ｆは益ｈ高周波域にソフ
トしてきており、それに対応して高周波における安定度
の高い基準信号の発生や．位相同期用の素子，あるいは
、フィルタなどが必要となり、最近はこれらの用途に弾
性表面波素子、たとえば、弾性表面波フィルタや弾性表
面波共振子が使用されるようになってぎた。

今後、その小形、安価という特徴を生かして、自動車電
話，携帯電話などの移動体無線への展開が期待されてお
り、より一層の高周波化と帯域特性や電力特性の優れた
弾性表面波素子の開発が求められている。

〔従来の技術〕

弾性表面波素子，たとえば、弾性表面波フィルタは、電
気一機械結合係数が大きく、しかも周波数の温度係数が
比較的小さい基板、たとえば、３６゜回転ＹカットーＸ
伝播ＬｉＴａ０３　（３６゜Ｙ　　Ｘ　ＬｉＴａＯ：＋
）単結晶基板の上に、励振および受信用の櫛型電極を設
けた３端子あるいは４端子型素子である。

櫛型電極の櫛歯の巾（Ｌ），櫛歯間のスペース（Ｓ）櫛
歯ピ・ノチ（Ｐ）は表面波の波長をλとすると、通常、
Ｌ＝Ｓ一λ／４，Ｐ一λ／２といった設計値のものが多
い。たとえば、中心周波数１　６　０　Ｍ　Ｉ−１　ｚ
を得るためには、前記基板１のＸ伝播表面波の音速４０
９０ｍ／ｓからλ−２６μｍが算出され、電極ピッチは
１３μｍ，電極中および電極間隔は６．５μｍとなる。

第７図は従来の弾性表面波素子の構或の２つの例を示す
図で、同図（イ）は従来例の斜視図、同図（ロ）は従来
例のＡ−Ａ’断面図、同図（ハ）は他の従来例の八一八
′断面図である。図中、１００（よ圧電体基板で，たと
えば、３６゜Ｙ　−Ｘ　ＬｉＴａＯａ板である。１１０
は励振用櫛形電極、１１１および１１２４；１そのリー
ド導出部、１２０は受信用櫛形電極、１２１および１２
２はそのリード導出部である。

これら電極の材料にはＡｕのような電気抵抗の小さい金
属が好ましいが、密度の高い金属は表面波振動に対する
質量効果によって、帯域内リンプル特性や挿入損失特性
への悪影響が生じる。このため通常は軽いＡｌあるいは
Ａ４２合金）を用い、？おかつ、１００〜１５０ｎｍと
薄い膜を蒸着などにより被着している。

同図（口）の断面図に示した従来例は、圧電体基板１０
０の表面に櫛型電極１１０および１２０を直接に密着形
成した最も一般的な表面波フィルタの電極構成法である
。

一方、同図（ハ）の断面図に示した他の従来例は、圧電
体基板１００の表面と櫛型電極１１０および１２０の間
に非圧電体からなる絶８！１１０１を介在さセた電極構
或をとっている。このような構威の例として最もよく知
られているのは、ＬｉＴａＯ３を圧電体基＋ｔｉ　１ｏ
　ｏとして用いた場合の絶縁層１０１として厚さ数μｍ
の二酸化シリコン（ＳｉＯ■）膜を介在させた例で、Ｓ
ｉＯ■膜の表面波伝播速度の温度係数がＬｉＴａ０３の
それとと逆符号であり、周波数温度特性の改善を行なう
ために提案された素子構戒である（たとえばＩＥＥＥ＋
１９７５　Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕ
ｍＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，ｐｐ　５０３−５０７，Ｓ
ｅｐｔ．，１９７５参照）。

上記従来例では、いずれも櫛形電極は表面波伝達基板上
に密着形成されているので、軽いＡｌとはいえ櫛形電極
の重量が、直接あるいはＳｉＯ。膜を介して、圧電体表
面にか一っており質量効果の影響が生じてしまう。

そこで、最近になって圧電体基板と櫛形電極の間にエア
ギャップを設ける構或の弾性表面波素子が提案されてい
る。

第６図はエアギャップ型弾性表面波素子の従来の製造方
法を説明する図で、既に本発明者らにより提案されたも
のである。

図中、１は圧電帯基板で，たとえば、３６゜Ｙ一Ｘ　Ｌ
ｉＴａ０３板である。２００はエアギャップ、１３０ａ
，１３０ｂはそれぞれ励振用および受信用の櫛形電極、
１３Ｌ　１３２はそれぞれのリード導出部、１４０ぱ圧
電体ブリッジ、１５０ば圧電体ブリッジ１４０にあ番ノ
られた開口部である。

図からわかるように、リード導出部１３１，１３２は圧
電体基板１の上に直接固着されており、これに対して櫛
形電極１３０　ａ　，　１３０ｂの部分は圧電体ブリソ
ジ１４０の裏面に懸垂されるごとくに固着され、圧電体
基板１との間にエアギャップ２００を形成し？いる。

この従来例におけるエアギャップ２００を形成するには
、先ず、圧電体基板１の上にエアギャップ２００に相当
する厚さと範囲に、図には示してないが、あとで選択エ
ソチングにより除去できるような材料、たとえば、ポリ
シリコンをスペース材としてスバソタリングあるいはＣ
ＶＤ法などで膜形成し、その」二に電極金属膜，たとえ
ば、厚さ２ａｍのＡｕを電子ビーム蒸着法で被着する。

次に、前記電極金属膜を公知のホトエンチング法，ある
いは、イオンエンチング法により、櫛形電極１３０ａ，
　１３０ｂおよびリート導出部１３Ｌ　１３２をパター
ン形成ずる。

次いで、前記処理済基板の櫛形電極１３０ａ，　１３０
ｂの全てと、リード導出部１３］，　１３２の一部を覆
うように絶縁膜を，たとえば、前記図示してないポリシ
リコン膜の選択エソチンダ液に強いＳｉＯｚ膜を約５μ
ｍの厚さに蒸着する。

次いで、前記処理済基板の櫛形電極１３０ａと１３０ｂ
の中間のＳｉＯ■からなる絶縁膜に、電極部にか＼らな
い程度の適度の大きさの開口部１５０を、たとえば、Ｃ
Ｆ，の中でイオンエンチングにより形成ずる。

最後に、前記処理済基板の開口部１５０および両側の側
面部の、図には示してないスペース材の商出部分から、
選択工冫チング，たとえば、ｒｉｌｌＷ液（エチレンシ
ア≧ン１−ピテカロール＋水）または８０’ＣのＫＯ｝
１溶液の中で、図示してないポリシリコンのスペース材
だけを選択的に溶解除去すれば、図示してないポリシリ
コンのスペース祠の部分が厚さ約５０〜１５０ｎｍのエ
アギャップ２００として残り、櫛形電極１３０ａ，１３
０ｂは空中に浮いた状態となって、圧電体基板１には全
く質量効果を及ぼさないエアギャップ電極型の弾性表面
波素子が形成される。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記従来のエアギャップ電極型の弾性表面波素
子では製造工程が多く、かつ、複雑であるので、高い歩
留りで製造することが難しく、製品が高価になるという
問題があり、その解決が必要であった。

〔課題を解決するための手段〕

」二記の課題は、圧電体基板１と、非圧電体基板４」二
に形成された櫛形電極３とがエアギャップ２を介して対
面配置されてなる弾性表面波素子の製造方法において、
非圧電体基板４上に櫛形電極３およびリート導出部３０
を形成し、前記非圧電体基４Ｆｌ．／Ｉと圧電体基仮１
の間の、前記櫛形電極３と表面波伝播部を除く複数箇所
に、前記エアギャップ２を形成するために必要な高さを
有するスペース形成部５を配設し、前記非圧電体基板４
と前記圧電体基板１とを前記スペース形成部５を挟んで
接着固定することを特徴とした弾性表面波素子の製造方
法によって解決することができる。

〔作用〕

本発明の製造方法によれば、圧電体基板１と櫛形電極３
との間に介在させるエアギャップ２は、非圧電体基板４
と圧電体基板１の間の所定の複数箇所に、前記エアギャ
ップ２を形成するために必要な高さを有するスペース形
成部５を配設し、前記非圧電体基板４と前記圧電体基板
ｌとを前記スペース形成部５を挟んで接着固定するだけ
なので、極めて簡単に形成することができる。

〔実施例］ 第■図は本発明の第１実施例を示す図で、同図（イ）は
組立て斜視図、同図（ｌっ）は側面図である。

図中、■は圧電体基板で，たとえば、３６゜Ｙ−Ｘ　Ｌ
ｉＴａ０３板である。２はエアギャップ、３ａ３ｂはそ
れぞれ励振用および受信用の櫛形電極、３１．３２はそ
れぞれのリード導出部、４は非圧電体基板、５はスペー
ス形成部、６は凹部である。

図からわかるように、非圧電体基板４に形成されたスペ
ース形戊部５の高さから櫛形電極３の電極厚さを引いた
距離Ｓがエアギャップ２となる。

次に、上記製造工程の実施例を順を追って説明する。

先ず、同図（イ）において、非圧電体基板４たとえば、
厚さ０．４５ｍｍのガラス基板の一面に、櫛形電極３ａ
とそのリード導出部３１，櫛形電極３ｂとそのリード導
出部３２とを形成するための凹部６を平滑な底面を持つ
ように形成する。

凹部６は，たとえば、３６゜ＹＸ　ＬｉＴａＯｓ板の表
面波伝播速度を４０９０ｍ／秒としで、中心周波数が１
６０ＭＨｚの表面波フィルタの場合には、約２．６μｍ
の深さとする。すなわち、櫛形電極３ａとそのリード導
出部３１，櫛形電極３ｂとそのリード導出部３２、およ
び櫛形電極３ａと櫛形電極３ｂとの間の表面波伝播部を
除く６箇所に高さ２．６　μｍのスペース形成部５が形
成されるように加工する。加工はレジストワークを行な
ったのち弗酸による化学エッチング　あるいは適当なエ
ンチングガスによるイオンエソチングなどを用いて実施
すればよい。

次に、前記四部６に電極金属膜，たとえば、厚さ２μｍ
のＡｕを電子ビーム草着法で被着する。

次いで、前記電極金属膜を公知のホ１・エッチング法　
あるいは、イオンエッチング法によりエッチングして、
櫛形電極３ａ，３ｈ、リート導出部３１３２をパターン
形成ずる。

一方、圧電体基板１として、前記非圧電体基板４よりも
大きさかや＼小さく、厚さが０．３５ｍｍの表面を平滑
に研磨した３６゜Ｙ　−Ｘ　ＬｉＴａ０３板を別途用意
する。

次に、前記処理済みの非圧電体基板４ど前記圧電体基板
１を、櫛形電極３ａ，３ｂと圧電体基板Ｉの平滑面とを
対面配置させ、スペース形成部５の面に塗布した接着材
，たとえば、エボキシ樹脂接着材で接着固定する。

かくして、この実施例により形成されるエアギャップ型
の弾性表面波素子のエアギャップ２の間隔Ｓは、２．６
　−２　＝０．６μｍとなり表面波の波長をλとすると
、Ｓぱ約λ／４０となる。

すなわち、櫛形電極３ａ，３ｂは空中に浮いた状態とな
り、圧電体基板１には全く質量効果を及ぼさない。

最後に、リード導出部３Ｌ３２からリードを引出し、必
要に応して外装を施したのち検査して完或１１ １２ ずる。

なお、本発明におけるエアギャップ２は、等角写像法に
よる電界分布の計算から、λ／４０程度であれば、弾性
表面波の励振電力が充分に人力でき、また、同様に受信
電極から電気信号への変換が可能である。

第２図は本発明の第２実施例を示す図で、同図（イ）は
組立て斜視図、同図（ロ）は側面図である。

この例では非圧電体基板４は平面をなし、その平面上に
櫛形電極３ａ，３ｂ、リード導出部３Ｌ　３２が第１実
施例と同様の方法でパターン形成される。

一方、圧電体基板１の方に凹部６が約２．６μｍの深さ
になるようＣこ加工する．すなわち、櫛形電極３ａとそ
のリート導出部３ＬＩｉ！’ｉｌ形電極３ｂとそのリー
ド導出部３２、および櫛形電極３ａと櫛形電極３ｂとの
間の表面波伝播部を除く６箇所に高さ２．６μｍのスペ
ース形成部５が形成されるように加工する。

以上の両者を対面させてエボキシ樹脂接着材で接着すれ
ば、第１実施例と同様にエアギャップ型の弾性表面波素
子を製造することができる。

第３図は本発明の第３実施例を示す図で、同図（イ）は
組立て斜視図、同図（口）は側面図でちる。

本実施例では、圧電体基板１と非圧電体基仮４のいずれ
も平滑面を利用できることが特徴である。

すなわち、非圧電体基板４は平面をなし、その平面上に
櫛形電極３ａ，３ｂ、リード導出部３１．　３２が第１
実施例と同様の方法でパターン形成される。

そして、櫛形電極３ａとそのリード導出部３Ｌ櫛形電極
３ｂとそのリード導出部３２、および櫛形電極３ａと櫛
形電極３ｂとの間の表面波伝播部を除く６箇所に高さ２
．６μｍの，たとえば、電子ビーム蒸着によるＳｉＯ膜
からなるスペース形成部５を形成する。

一方、圧電体基板１としては平滑板を別途用意して、以
上の両者を対面さセてエボキシ樹脂接着材で接着すれば
、第ｌ実施例と同様にエアギャップ型の弾性表面波素子
を製造することができる。

第４図は本発明の第４実施例を示す図で、同図（イ）は
＆Ｉｌ立て斜視図、同図（口）し４側面図である。

本実施例でも、圧電体基仮１と非圧電体基仮４のいずれ
も平滑而を利用できることが特徴であり、しかも、非圧
電体基仮４の側に電極膜と同一の厚さ，たとえば、２．
０７１ｍのＡｕ膜を、電極膜と同時形成して一方のスペ
ース形成部５ａとし、他方、圧電体基仮１の側にはエア
ギャップ２に相当するｄさ，たとえば、０．６　μｍの
ＳｉＯ膜からなるもう−・方のスペース形成部５ｂを形
成して、両者を合わせればスペース形成部５の所要高さ
２．６μｍが得られる。

本実施例てはＳｉＯ膜の厚さを０．６　μｍと低減でき
るので、第３実施例に比較して生産性が向上ずる。

第５図は木発明の第５実施例を示す図で、同図（イ）は
組立て斜視図、同図（口）は側面図である。

本実施例でも、圧電体基板１と非圧電体基板４のいずれ
も平滑面を利用できることが特徴であり、しかも、上記
第４実施例乙こお（Ｊるスペース形成部５ａ，５ｔ＋を
非圧電体２Ｓ板４の土−に連続形成していくことができ
るので、さらに、住産性をｌｉｉｌヒさせることができ
る。

以」二の実施例に示した以外の＋Ａ料，あるいし４、そ
れらの組の合わせ、また、膜形成技術についても他の方
法を適宜用いて、木発明の弾性表面波素子製造方法を構
成してもよいことは勿論である。

また、スペース形成部５の数１大きさ，Ｐ′１さや電極
の膜厚なとは以」二の実施例に限るもので番上なく、所
望の素子性能に応して適宜設８１された値を用いればよ
い。

なお、上記実施例では弾性表面波フィルタの場合を示し
たが、その他表面波共振子や遅延素子なども、本発明の
製造方法が同様に適用できることはいうまでもない。

（発明の効果］ 以七詳しく述べたように、本発明の製造方法によれば、
圧電体基板１と櫛形電極３との間に介在１５ １６ さセるエアギャ・７プ２は、非圧電体基板４と圧電体基
仮１の間の所定の複数箇所に、前記エアギャップ２を形
成するために必要な高さを有するスペス形成部５を配設
し、前記非圧電体基板４と前記圧電体基板１とを前記ス
ペース形成部５を挾んで接着固定するだけなので、エア
ギャップ２を極めて簡単に形成することができる。した
がって、エアギャップ型の弾性表面波素子の品質安定性
生産性，歩留りの向上ならびに低価格化に寄与するとこ
ろが極めて大きい。

例を示す図である。

図において、 １は圧電体基板、 ２はエアギャップ、 ３　（３ａ．３ｂ）は櫛形電極、 ４は非圧電体基板、 ５　（５ａ，５ｂ）はスペース形成部、６は四部、 ３Ｌ　３２はリード導出部である。

【図面の簡単な説明】

第１図は木発明の第１実施例を示す図、第２図は本発明
の第２実施例を示す図、第３図は本発明の第３実施例を
示す図、第４図は本発明の第４実施例を示す図、第５図
は本発明の第５実施例を示す図、第６図はエアギャンプ
型弾性表面波素子の従来の製造方法を説明する図、 第７図は従来の弾性表面波素子の構成の２つのＭｉ−１ 代一 喚

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　圧電体基板（１）と、非圧電体基板（４）上に形成さ
   れた櫛形電極（３）とがエアギャップ（２）を介して対
   面配置されてなる弾性表面波素子の製造方法において、
   非圧電体基板（４）上に櫛形電極（３）およびリード導
   出部（３０）を形成し、前記非圧電体基板（４）と圧電
   体基板（１）の間の、前記櫛形電極（３）と表面波伝播
   部を除く複数箇所に、前記エアギャップ（２）を形成す
   るために必要な高さを有するスペース形成部（５）を配
   設し、前記非圧電体基板（４）と前記圧電体基板（１）
   とを前記スペース形成部（５）を挟んで接着固定するこ
   とを特徴とした弾性表面波素子の製造方法。