專利名稱：表面聲波裝置及其制造方法和電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及表面聲波裝置、表面聲波裝置的制造方法和使用表面聲波裝置的電子設(shè)備，其非常適合應(yīng)用于移動(dòng)電話等中的頻率選擇濾波器、無(wú)鍵輸入系統(tǒng)(keyless entry system)等中的振蕩器和諧振器等。
背景技術(shù)：
非專利文獻(xiàn)1平成7年日本學(xué)術(shù)振興會(huì)產(chǎn)學(xué)共同研究支援事業(yè)實(shí)施報(bào)告書的132頁(yè)～137頁(yè)“High Performance GHz Range Surface Transverse WaveResonant Devices，Applications to Low Noise Microwave Oscillatorsand Communication System”(“應(yīng)用于低噪聲微波振蕩器和通信系統(tǒng)的高性能GHz波段的表面橫波諧振器件?！?。
非專利文獻(xiàn)21999 IEEE ULTRASONIC SYMPOSIUM321-324頁(yè)“Study of Propagationof Quasi-longitudinal Leaky Surface Acoustic WavePropagating onY-Rotated Cut Quartz Substrates”(1999 IEEE超聲研討會(huì)321～324頁(yè)“準(zhǔn)縱型漏表面聲波的傳播在Y-旋轉(zhuǎn)切割石英基板上的傳播研究”)。
非專利文獻(xiàn)32000FCS，Kansas MO USA June 7-9，2000“Analysis of velocityPseudo-surface Acoustic Waves(HVPSAW)in Quartz PeriodicStructures With Electrodefingers”(“對(duì)具有電叉指的石英周期結(jié)構(gòu)中的快速偽表面聲波(HVPSAW)的分析”)專利文獻(xiàn)1特開平6-112763號(hào)公報(bào)表面聲波裝置是將電信號(hào)變換為表面波進(jìn)行信號(hào)處理的電路元件，作為濾波器、諧振器等被廣泛應(yīng)用。通常，通過(guò)在具有壓電性的彈性體基板(壓電基板)上設(shè)置由被稱為IDT電極的導(dǎo)電膜構(gòu)成的電極，進(jìn)行從電信號(hào)到表面波的變換和逆變換。表面聲波裝置的特性取決于在壓電基板上傳播的表面聲波的傳播特性，特別是，為對(duì)應(yīng)于表面聲波裝置的高頻化，要求利用相速度較大的表面聲波。
作為用于表面聲波裝置的表面聲波，主要利用瑞利波(Rayleighwave)或漏表面聲波(Leaky wave)。瑞利波是在彈性體表面上傳播的表面波，其不將能量放射到壓電基板內(nèi)部，亦即，其傳播在理論上沒有傳播損失。作為利用瑞利波的表面聲波裝置，可列舉出相速度為3150[m/秒]的ST切割石英。
在壓電基板中，存在“慢橫波”、“快橫波”、“縱波”3類體波(bulk波)，該瑞利波以比“慢橫波”更慢的相速度傳播。漏表面聲波是一邊向彈性體的深度方向放射能量一邊傳播的表面聲波，在特別的切割角和傳播方向上可以加以利用。例如，相速度為3900[m/秒]的LST切割石英已為人所知。該漏表面聲波以“慢橫波”和“快橫波”之間的相速度進(jìn)行傳播。
此外，已知通過(guò)將表面波傳播方向設(shè)為與ST切割石英的傳播方向成90°，雖然利用石英，也可以利用相速度較大的STW(Surface TransverseWave表面橫波)，(例如，參考非專利文獻(xiàn)1)。根據(jù)該非專利文獻(xiàn)1，STW的相速度為現(xiàn)有的ST切割石英的1.6倍。近年來(lái)，漏表面聲波的理論正在發(fā)展，相繼發(fā)現(xiàn)了準(zhǔn)縱波型漏表面聲波，其在基板表面的變位幾乎全由縱波成分構(gòu)成，并作為體波，一邊將2個(gè)橫波成分放射到壓電基板內(nèi)部、一邊以“快橫波”和“縱波”之間的高相速度傳播。
例如，已經(jīng)判明，在四硼酸鋰中，可利用傳播速度大到5000[m/秒]～7500[m/秒]、傳播損失很低的準(zhǔn)縱波型漏表面聲波(例如，參考專利文獻(xiàn)1)。此外，即使迄今為止被認(rèn)為不適于表面聲波裝置高頻化的材料的石英基板，也陸續(xù)被報(bào)告可以利用準(zhǔn)縱波型漏表面聲波(例如，參考非專利文獻(xiàn)2)。根據(jù)該非專利文獻(xiàn)2，利用準(zhǔn)縱波型漏表面聲波，在歐拉角為(0°，155.25°，42°)的2軸旋轉(zhuǎn)中，已判明延遲時(shí)間溫度系數(shù)TCD為0.508[ppm/℃]。
而且，通過(guò)利用有限元法的分析，已判明利用準(zhǔn)縱波型漏表面聲波，在1軸旋轉(zhuǎn)中由頻率引起的溫度變化可表示為3次曲線(例如，參考非專利文獻(xiàn)3)。這樣一來(lái)，由于準(zhǔn)縱波型漏表面聲波的相速度很大，可以容易地實(shí)現(xiàn)對(duì)瑞利波或漏表面聲波等來(lái)說(shuō)很困難的表面聲波裝置的高頻化，防止由于IDT電極的微細(xì)化引起的制造合格率的降低，使表面聲波裝置的制造變得容易。
但是，當(dāng)利用具有廉價(jià)且穩(wěn)定性良好的優(yōu)點(diǎn)的石英作為基板材料，利用準(zhǔn)縱波型漏表面聲波時(shí)，寄生(spurious)以某種程度的強(qiáng)度發(fā)生，這一問(wèn)題已被確認(rèn)。當(dāng)將表面聲波裝置用作諧振器，該寄生在主振動(dòng)的附近發(fā)生時(shí)，也成為CI(石英阻抗)值或Q值下降的原因，此外，當(dāng)構(gòu)成振蕩電路時(shí)，可成為產(chǎn)生異常振蕩或頻率突變等問(wèn)題的原因。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種表面聲波裝置及其制造方法，在利用準(zhǔn)縱波型漏表面聲波的表面聲波裝置中，可以有效地抑制寄生，改善Q值或CI值。此外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種電子設(shè)備，在具有利用準(zhǔn)縱波型漏表面聲波的表面聲波裝置的電子設(shè)備中，利用了能有效抑制寄生、改善Q值或CI值的濾波器或振子。
為解決上述問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，必須抑制上述寄生，發(fā)明人認(rèn)真地對(duì)該抑制進(jìn)行研究。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在取決于石英基板厚度的頻率中檢測(cè)出寄生，Q值或CI值隨石英基板厚度而變化。本發(fā)明便是根據(jù)上述發(fā)現(xiàn)提出的，其結(jié)構(gòu)如以下所述。
亦即，第1發(fā)明是一種表面聲波裝置，其具有石英基板和配置于該石英基板上并激振準(zhǔn)縱波型漏表面聲波的IDT電極，其特征在于，對(duì)所述石英基板的厚度t進(jìn)行設(shè)定，使對(duì)所述石英基板的厚度t用IDT波長(zhǎng)λ進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化所得的標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ為1＜t/λ＜35。此處，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ為25＜t/λ＜35的范圍時(shí)，由于石英基板厚度t不太薄，因此容易制造，但作為振子使用時(shí)不能得到充分的質(zhì)量因數(shù)(figure of merit)值，電氣特性不是很充分(參考圖5)。
此外，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ為10＜t/λ＜25的范圍時(shí)，石英基板厚度變得較薄，除比較容易制造之外，可得到充分的質(zhì)量因數(shù)值，電氣特性良好(參考圖5)。而標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ為1＜t/λ＜10的范圍時(shí)，石英基板厚度t變得非常薄，制造變得困難，但質(zhì)量因數(shù)可得到極其充分的質(zhì)量因數(shù)值，其結(jié)果，電氣特性也變得極為優(yōu)良。
這樣一來(lái)，根據(jù)第1發(fā)明，可以提供利用在石英基板上激振的準(zhǔn)縱波型漏表面聲波卻可抑制寄生的表面聲波裝置。此外，可實(shí)現(xiàn)Q值變大，并能夠在感性電抗的范圍內(nèi)動(dòng)作的表面聲波元件，當(dāng)將其用于振蕩器時(shí)，可提供穩(wěn)定度很高的振蕩器。而當(dāng)構(gòu)成振蕩電路時(shí)，可防止異常振蕩或頻率突變等問(wèn)題。
此外，通過(guò)這樣調(diào)整石英基板的厚度，可以利用相速度大的準(zhǔn)縱波型漏表面聲波，與利用瑞利波或漏表面聲波的情況相比，電極寬度、電極間隔變大，可以提高制造合格率。第2發(fā)明的特征在于，在第1發(fā)明的表面聲波裝置中，上述石英基板是在歐拉角為(0°，100～150°，0°)的范圍內(nèi)切取的。
此處，當(dāng)石英基板如上所述在歐拉角為(0°，100～150°，0°)的范圍內(nèi)切取時(shí)，可以使準(zhǔn)縱波型漏表面聲波發(fā)生。而且，若把該歐拉角設(shè)為(0°，125～150°，0°)的范圍，則伴隨準(zhǔn)縱波型漏表面聲波的傳播的損失變低，可改善其Q值。這樣一來(lái)，根據(jù)第2發(fā)明，由于利用1軸旋轉(zhuǎn)切割的石英基板可以使準(zhǔn)縱波型漏表面聲波發(fā)生，可以廉價(jià)地提供制造方面的管理容易，穩(wěn)定性良好的表面聲波裝置。
第3發(fā)明的特征在于，在第1發(fā)明或第2發(fā)明的表面聲波裝置中，上述石英基板在除了上述IDT電極形成區(qū)域的部分，在上述IDT電極形成面及其相對(duì)面中的至少一面上設(shè)有加強(qiáng)部。從而，與沒有加強(qiáng)部的情況相比，由于石英基板的機(jī)械強(qiáng)度變大，可防止加工過(guò)程中的開裂、破損，提高合格率。
第4發(fā)明是一種具有作為濾波器或諧振器的表面聲波裝置的電子設(shè)備，其特征在于，所述表面聲波裝置由第1發(fā)明至第3發(fā)明的任何一項(xiàng)所述的表面聲波裝置構(gòu)成。從而，可以提供使用了利用在石英基板上激振的準(zhǔn)縱波型漏表面聲波卻可抑制寄生的濾波器或振子的電子設(shè)備。
第5發(fā)明的特征在于，具有第1工序，其調(diào)整石英基板的厚度；第2工序，在調(diào)整過(guò)厚度的石英基板上形成激振準(zhǔn)縱波型漏表面聲波的IDT電極，得到表面聲波元件；第3工序，其將所述表面聲波元件固定在規(guī)定的管殼內(nèi)，所述第1工序調(diào)整所述石英基板的厚度，使對(duì)所述石英基板厚度t用IDT波長(zhǎng)λ進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化所得的標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ滿足1＜t/λ＜35。
根據(jù)該制造方法，由于在形成IDT電極之前調(diào)整石英基板的厚度，因此可制造不會(huì)侵蝕IDT電極圖案，抑制寄生，并能改善Q值或CI值的表面聲波裝置。第6發(fā)明的特征在于，具有第1工序，其在石英基板上形成激振準(zhǔn)縱波型漏表面聲波的IDT電極，得到表面聲波元件；第2工序，其削刮所述石英基板中與所述IDT電極形成面相對(duì)的面，調(diào)整石英基板的厚度；第3工序，其將所述表面聲波元件固定在規(guī)定的管殼內(nèi)，所述第2工序調(diào)整所述石英基板的厚度，使對(duì)所述石英基板厚度t用IDT波長(zhǎng)λ進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化所得的標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ滿足1＜t/λ＜35。
根據(jù)該制造方法，由于在調(diào)整石英基板的厚度之前進(jìn)行IDT電極的形成，因此可防止IDT電極形成工序時(shí)的破損，可提高產(chǎn)品的合格率。第7發(fā)明是如第5發(fā)明或第6發(fā)明所述的表面聲波裝置的制造方法，其特征在于，在所述第3工序之后，還具有進(jìn)行所述表面聲波元件的頻率調(diào)整的頻率調(diào)整工序，通過(guò)從與所述IDT電極形成面相對(duì)的面調(diào)整所述石英基板的厚度來(lái)進(jìn)行所述頻率調(diào)整。
第8發(fā)明是如第7發(fā)明所述的表面聲波裝置的制造方法，其特征在于，所述頻率調(diào)整用干式蝕刻來(lái)削刮所述石英基板中與所述IDT電極形成面相對(duì)的面。根據(jù)這樣的第7發(fā)明和第8發(fā)明，由于能夠?qū)π纬捎谑⒒宓碾姌O形成面?zhèn)鹊碾姌O圖案沒有任何侵蝕地進(jìn)行頻率調(diào)整，因此可以實(shí)現(xiàn)中心頻率隨時(shí)間變化小、能長(zhǎng)期穩(wěn)定動(dòng)作的表面聲波裝置。
此外，與蝕刻電極形成面進(jìn)行頻率調(diào)整的情況相比，由于相對(duì)蝕刻量的頻率波動(dòng)很小，因此可以進(jìn)行高精度的頻率調(diào)整。第9發(fā)明是如第7發(fā)明或第8發(fā)明所述的表面聲波裝置的制造方法，其特征在于，在所述頻率調(diào)整之前，削刮所述石英基板的IDT電極形成面和所述IDT電極表面中的至少一面，進(jìn)行預(yù)頻率調(diào)整。
根據(jù)該第9發(fā)明，在必須大幅度地調(diào)整頻率的情況下，可以首先，通過(guò)濕式蝕刻電極形成面等，粗略地進(jìn)行頻率預(yù)調(diào)整，然后，蝕刻與電極形成面相對(duì)的面，進(jìn)行高精度的頻率調(diào)整。因此，可以用短時(shí)間進(jìn)行頻率調(diào)整。在這樣的情況下，由于沒有必要對(duì)電極形成面，利用等離子等進(jìn)行蝕刻，因此能夠防止以往的因殘留鋁而引起的頻率波動(dòng)，可以提供長(zhǎng)期穩(wěn)定動(dòng)作的表面聲波裝置。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在利用準(zhǔn)縱波型漏表面聲波的表面聲波裝置中，可以提供能有效地抑制寄生，改善Q值或CI值的表面聲波裝置。而且，根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)可以進(jìn)行高精度的頻率調(diào)整，并且調(diào)整后的中心頻率隨時(shí)間變化小、能長(zhǎng)期穩(wěn)定動(dòng)作的表面聲波裝置。
加之，根據(jù)本發(fā)明，在具有利用準(zhǔn)縱波型漏表面聲波的表面聲波裝置的電子設(shè)備中，可以提供利用能有效抑制寄生、改善Q值或CI值的濾波器或振子的電子設(shè)備。


圖1表示本發(fā)明的實(shí)施方式的表面聲波裝置的概略結(jié)構(gòu)，(a)是其斜視圖，(b)是沿(a)的A-A線的截面圖。
圖2是利用標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ為37.5時(shí)的準(zhǔn)縱波型漏表面聲波的諧振器的頻率-阻抗特性的示意圖。
圖3是將標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ設(shè)為8時(shí)的諧振器的頻率-阻抗特性的示意圖。
圖4是主振動(dòng)頻率和寄生頻率相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ變化的測(cè)定結(jié)果的一個(gè)示例圖。
圖5是質(zhì)量因數(shù)M相對(duì)諧振器的標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ變化的示意圖。
圖6是諧振器的一般等價(jià)電路的示意圖。
圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的表面聲波裝置的變形例結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖8是說(shuō)明本發(fā)明的表面聲波裝置制造方法的第1實(shí)施方式的流程圖。
圖9是說(shuō)明本發(fā)明的表面聲波裝置制造方法的第2實(shí)施方式的流程圖。
圖10是頻率波動(dòng)量相對(duì)石英基板背面蝕刻量的測(cè)定結(jié)果的一個(gè)示例圖。
圖11是頻率波動(dòng)量相對(duì)石英基板表面和背面的各自的蝕刻量的測(cè)定結(jié)果的一個(gè)示例圖。
圖12是說(shuō)明圖8或圖9中的頻率調(diào)整的第1方法的程序的流程圖。
圖13是說(shuō)明該頻率調(diào)整的第2方法的程序的流程圖。
圖14是歐拉角為(0°，100～150°，0°)的傳播損失的變化示意圖符號(hào)說(shuō)明1石英基板；1a加強(qiáng)部；2IDT電極；3a、3b反射器電極。
具體實(shí)施例方式
以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式，參考附圖進(jìn)行說(shuō)明。圖1(a)是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的表面聲波裝置的概略結(jié)構(gòu)的斜視圖，圖1(b)是沿圖1(a)的A-A線的截面圖。該實(shí)施方式涉及的表面聲波裝置如圖1所示，具有石英基板1；IDT電極2，其形成于該石英基板1的主平面上；以及反射器電極3a、3b。
在圖1中，t為石英基板1的厚度，P為IDT電極2的間距，λ為IDT波長(zhǎng)，h為IDT電極2的厚度。石英基板1是在歐拉角為(0°，100～150°，0°)的范圍內(nèi)切取的，此外，石英基板1的厚度t被調(diào)整得可充分抑制寄生，例如，當(dāng)構(gòu)成振蕩電路時(shí)，其為沒有異常振蕩或頻率突變(頻率漂移)的值。此點(diǎn)將在后面論述。
IDT電極2用于在石英基板1上激振平行于+X軸傳播的準(zhǔn)縱波型漏表面聲波，標(biāo)準(zhǔn)化電極厚度h/λ例如設(shè)為0.02以上。此處，標(biāo)準(zhǔn)化電極厚度h/λ是用IDT波長(zhǎng)λ對(duì)IDT電極2的厚度進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化得到的。反射器電極3a、3b用于反射在石英基板1的表面上產(chǎn)生的準(zhǔn)縱波型漏表面聲波，并使其諧振。
圖2是將石英基板1的厚度t用IDT波長(zhǎng)λ進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化所得的標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ設(shè)為37.5時(shí)，利用準(zhǔn)縱波型漏表面聲波的諧振器的頻率-阻抗特性的示意圖。在圖2的情況下，歐拉角為(0°，143.5°，0°)，標(biāo)準(zhǔn)化電極厚度h/λ為0.03。此外，設(shè)頻率f用串聯(lián)諧振頻率f0標(biāo)準(zhǔn)化所得的標(biāo)準(zhǔn)化頻率為f/f0，將主振動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)化頻率f/f0設(shè)為1。
圖3是將標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ設(shè)為8時(shí)的諧振器的頻率-阻抗特性的示意圖。在圖3的情況下，設(shè)歐拉角為(0°，143.5°，0°)，標(biāo)準(zhǔn)化電極厚度h/λ為0.03。圖2是如以往那樣對(duì)石英基板厚度不進(jìn)行任何調(diào)整的情況。從圖可知，在此情況下，在非常接近主振動(dòng)頻率時(shí)，檢測(cè)出具有足以使異常振蕩或頻率突變等問(wèn)題發(fā)生的CI值的寄生(寄生信號(hào))a，不適于實(shí)際應(yīng)用。
與此相對(duì)，圖3是調(diào)整石英基板厚度的情況，與圖2檢測(cè)出的寄生a相同，用a表示寄生。已知若這樣進(jìn)行石英基板的厚度調(diào)整，則寄生a與主振動(dòng)的頻率差變大而被抑制。并且，在圖3的情況下，雖在主振動(dòng)的頻率附近發(fā)生了其它的寄生，但與上述寄生a比較，CI值較大，是不會(huì)發(fā)生問(wèn)題的程度。
圖4表示主振動(dòng)頻率和寄生頻率相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ變化的測(cè)定結(jié)果。在圖4的情況下，歐拉角為(0°，143.5°，0°)，標(biāo)準(zhǔn)化電極厚度h/λ為0.03。由圖4可知，若減小標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ，則與此相應(yīng)，主振動(dòng)和寄生的頻率差變大，這意味著寄生被抑制。
寄生的原因在于石英基板整體振動(dòng)所產(chǎn)生的體波的高次模式，其諧振頻率是由石英基板的厚度決定的駐波。從而，通過(guò)減薄石英基板，階數(shù)不同的駐波之間的諧振頻率差變大。亦即，寄生與主振動(dòng)之間的頻率差變大，可以抑制寄生。已經(jīng)知道，通過(guò)這樣利用石英基板，對(duì)以往的表面聲波裝置的設(shè)計(jì)條件中從未有過(guò)的石英基板的厚度進(jìn)行調(diào)整，可以有效地抑制利用相速度很大的準(zhǔn)縱波型漏表面聲波時(shí)造成不利的寄生，可以防止構(gòu)成振蕩電路時(shí)的異常振蕩或頻率突變等問(wèn)題。
圖5是質(zhì)量因數(shù)(Figure of merit)M相對(duì)諧振器的標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ變化的示意圖。在圖5的情況下，歐拉角為(0°，143.5°，0°)，標(biāo)準(zhǔn)化電極厚度h/λ為0.03。質(zhì)量因數(shù)M被用作在通過(guò)感性電抗進(jìn)行動(dòng)作的振蕩電路中使用時(shí)的評(píng)價(jià)基準(zhǔn)，為諧振靈敏度(共振せん鋭度)Q除以電容比γ所得的值，表示從電氣端子觀察機(jī)械振子時(shí)的振動(dòng)強(qiáng)度。通過(guò)加大該質(zhì)量因數(shù)M，就可以提供頻率穩(wěn)定度優(yōu)良的振蕩器。
并且，當(dāng)使用一般的圖6作為諧振器的等價(jià)電路時(shí)，電容比γ定義為并聯(lián)電容C0和等價(jià)串聯(lián)電容C1的比，表示為γ＝C0/C1。此外，諧振靈敏度Q可用串聯(lián)諧振頻率ω0、等價(jià)串聯(lián)電感L1以及等價(jià)串聯(lián)電阻R1，表示為Q＝ω0×(L1/R1)。從圖5可知，通過(guò)將標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ設(shè)為35以下，質(zhì)量因數(shù)M就會(huì)超過(guò)2，電抗為正、即出現(xiàn)具有感應(yīng)性的頻率，可以提供對(duì)振子所期望的頻率穩(wěn)定度優(yōu)良的振蕩器。
這意味著在標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ大于35時(shí)，由于寄生的原因，主振動(dòng)的Q值下降，C1值變大，通過(guò)將標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ設(shè)為35以下，可抑制寄生，使主振動(dòng)的Q值、C1值得到改善。這樣一來(lái)，該實(shí)施方式的表面聲波裝置中，若其標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ為35以下，則電氣特性良好，若為1以上，就不會(huì)降低制造合格率，幾乎能夠包含表面聲波的全部能量，所以比較理想。從而，使標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ的范圍滿足下式1＜t/λ＜35……… (1)此處，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ為25＜t/λ＜35的范圍時(shí)，由于石英基板的厚度t并不太薄，因此容易制造，但質(zhì)量因數(shù)M不能得到充分的值，作為電氣特性來(lái)說(shuō)并不充分(參考圖5)。此外，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ為10＜t/λ＜25的范圍時(shí)，石英基板厚度變得較薄，除比較容易制造之外，作為質(zhì)量因數(shù)M可得到充分的值，電氣特性優(yōu)良。
這是因?yàn)椋?dāng)標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ為10＜t/λ＜25的范圍時(shí)，與標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ為25＜t/λ＜35的范圍的情況比較，質(zhì)量因數(shù)M的值急劇變大(參考圖5)。加之，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ為1＜t/λ＜10的范圍時(shí)，石英基板厚度t變得非常薄，制造變得困難，但作為質(zhì)量因數(shù)M可得到極其充分的值，其結(jié)果，電氣特性也變得極為優(yōu)良。
圖14是歐拉角為(0°，100～150°，0°)的傳播損失的變化的示意圖。根據(jù)圖14，當(dāng)歐拉角為(0°，125～150°，0°)時(shí)，傳播損失為10-2[dB/λ]以下，亦即，可使準(zhǔn)縱波型漏表面聲波幾乎不將能量放射到基板內(nèi)部地進(jìn)行傳播。由于Q值與能量損失成反比例關(guān)系，若利用在該范圍切取的石英基板，則Q值或質(zhì)量因數(shù)M的值變得更大，使提供高性能的濾波器或諧振器成為可能。如上所述，根據(jù)該實(shí)施方式的表面聲波裝置，可以提供利用激振石英基板的準(zhǔn)縱波型漏表面聲波卻可抑制寄生的表面聲波裝置。此外，Q值變大，可實(shí)現(xiàn)能夠在感性電抗的范圍內(nèi)動(dòng)作的表面聲波元件，當(dāng)將其用于振蕩器時(shí)，可提供穩(wěn)定度高的振蕩器。而當(dāng)構(gòu)成振蕩電路時(shí)，也可防止異常振蕩或頻率突變(頻率漂移)等問(wèn)題。
此外，通過(guò)如該實(shí)施方式那樣調(diào)整石英基板的厚度，可以利用相速度大的準(zhǔn)縱波型漏表面聲波，與利用瑞利波或漏表面聲波的情況相比，電極寬度、電極間隔變大，可以提高制造合格率。而且，即使在標(biāo)準(zhǔn)化電極厚度h/λ受到制約的情況下，與利用瑞利波或漏表面聲波的情況相比，可以使IDT電極膜厚h具有余量，可抑制電阻損耗的增大、防止Q值的下降。此外，即使在利用引線接合的連接方法中，也可防止引線接合時(shí)的電極剝離，能容易地應(yīng)對(duì)高頻動(dòng)作。
其次，對(duì)該實(shí)施方式的表面聲波裝置的變形例，參考圖7進(jìn)行說(shuō)明。該變形例沿石英基板1的背面?zhèn)鹊恼麄€(gè)外周部設(shè)置加強(qiáng)部1a。亦即，該加強(qiáng)部1a設(shè)置在石英基板1的背面?zhèn)?、與配置于其表面?zhèn)鹊腎DT電極2和反射器電極3a、3b相對(duì)的區(qū)域之外。
此處，由于上述變形例的結(jié)構(gòu)除加強(qiáng)部1a之外，與圖1的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)相同，故省略其說(shuō)明。并且，在上述變形例中，沿石英基板1的背面?zhèn)鹊耐庵懿吭O(shè)置加強(qiáng)部1a。但是，也可以取而代之，沿石英基板1的表面?zhèn)鹊耐庵懿吭O(shè)置加強(qiáng)部1a，或者也可沿石英基板1的表面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)鹊母髯缘耐庵懿糠謩e設(shè)置加強(qiáng)部1a。
如上說(shuō)明的那樣，根據(jù)變形例，由于設(shè)置了加強(qiáng)部，與沒有加強(qiáng)部的情況相比，石英基板的機(jī)械強(qiáng)度變大，可防止加工時(shí)的開裂、破損，提高合格率。其次，對(duì)本發(fā)明的電子設(shè)備的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。作為該實(shí)施方式的電子設(shè)備，例如可列舉出移動(dòng)電話或無(wú)鍵輸入系統(tǒng)等。在移動(dòng)電話的情況下，把圖1或圖7所示的表面聲波裝置用作移動(dòng)電話的頻率選擇濾波器。在無(wú)鍵輸入系統(tǒng)的情況下，使用該表面聲波裝置作為無(wú)鍵輸入系統(tǒng)的振蕩器的諧振器。
亦即，該實(shí)施方式的電子設(shè)備具有作為濾波器或諧振器的圖1或圖7所示的表面聲波裝置。根據(jù)由這種結(jié)構(gòu)構(gòu)成的電子設(shè)備，也可以提供使用了利用激振石英基板的準(zhǔn)縱波型漏表面聲波卻可抑制寄生的濾波器或振子的電子設(shè)備。
其次，對(duì)本發(fā)明的表面聲波裝置的制造方法的第1實(shí)施方式，參考圖8進(jìn)行說(shuō)明。該制造方法的第1實(shí)施方式中，對(duì)制造圖1所示的表面聲波裝置的情況進(jìn)行說(shuō)明。首先，調(diào)整石英基板1的厚度t(步驟S1)。通過(guò)蝕刻或研磨均勻地削刮石英基板1的表面或背面，來(lái)進(jìn)行該石英基板1的厚度t的調(diào)整。此時(shí)，使該石英基板1的最終厚度t滿足上述(1)式。
在其次的步驟S2，在調(diào)整過(guò)厚度的石英基板1的表面上，形成例如鋁(Al)膜。在其次的步驟S3，通過(guò)蝕刻或研磨來(lái)削刮該鋁膜，分別形成激振準(zhǔn)縱波型漏表面聲波的IDT電極2和反射器電極3a、3b，得到期望的表面聲波元件。在其次的步驟S4，在IDT電極2和反射器電極3a、3b的表面形成氧化膜。在其次的步驟S5，將該表面聲波元件安裝(固定)在管殼上。在最后的步驟S6，對(duì)安裝在管殼上的表面聲波元件進(jìn)行頻率調(diào)整。
如上所述，根據(jù)該制造方法的第1實(shí)施方式，由于在形成IDT電極等之前，調(diào)整石英基板的厚度，因此不會(huì)侵蝕IDT電極等的圖案來(lái)抑制寄生，可制造能改善Q值或CI值的表面聲波裝置。其次，對(duì)本發(fā)明的表面聲波裝置的制造方法的第2實(shí)施方式，參考圖9進(jìn)行說(shuō)明。
該制造方法的第2實(shí)施方式中，對(duì)制造圖1所示的表面聲波裝置的情況進(jìn)行說(shuō)明。首先，準(zhǔn)備規(guī)定厚度的石英基板1，在該石英基板1的表面，形成例如鋁(Al)膜(步驟S11)。在其次的步驟S12，通過(guò)蝕刻或研磨來(lái)削刮該鋁膜，分別形成激振準(zhǔn)縱波型漏表面聲波的IDT電極2和反射器電極3a、3b，得到期望的表面聲波元件。
在其次的步驟S13，在IDT電極2和反射器電極3a、3b的表面形成氧化膜。在其次的步驟S14，調(diào)整石英基板1的厚度t。通過(guò)蝕刻或研磨均勻地削刮石英基板1的背面來(lái)進(jìn)行該石英基板1的厚度t的調(diào)整。此時(shí)，使該石英基板1的最終厚度t滿足上述(1)式。
在其次的步驟S15，將該表面聲波元件安裝(固定)在管殼上。在最后的步驟S16，對(duì)安裝在管殼上的表面聲波元件進(jìn)行頻率調(diào)整。如以上所述，根據(jù)該制造方法的第2實(shí)施方式，由于在調(diào)整石英基板的厚度之前進(jìn)行IDT電極等的形成，因此可防止IDT電極等的形成工序時(shí)的破損，可提高產(chǎn)品的合格率。
上述本發(fā)明的表面聲波裝置的制造方法的第1實(shí)施方式中，如圖8所示，在步驟S6進(jìn)行表面聲波元件的頻率調(diào)整，上述的本發(fā)明的表面聲波裝置的制造方法的第2實(shí)施方式中，如圖9所示，在步驟S16進(jìn)行該頻率調(diào)整。因此，對(duì)該表面聲波元件的頻率調(diào)整方法的具體例，進(jìn)行以下說(shuō)明。
首先，在該表面聲波元件的頻率調(diào)整方法的具體說(shuō)明之前，對(duì)該頻率調(diào)整方法的原理，參考圖10和圖11進(jìn)行說(shuō)明。圖10是頻率波動(dòng)量相對(duì)石英基板中與電極形成面(表面)相對(duì)的面(背面)的蝕刻量的測(cè)定結(jié)果的一個(gè)示例圖。該測(cè)定結(jié)果是用IDT波長(zhǎng)λ對(duì)石英基板厚度t進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化所得的標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ為“8”和“20”的情況。此外，歐拉角設(shè)為(0°，143.5°，0°)，標(biāo)準(zhǔn)化電極厚度h/λ設(shè)為0.03。此處，標(biāo)準(zhǔn)化電極厚度h/λ是將IDT電極2的厚度h用IDT波長(zhǎng)λ進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化得到的。
圖11是頻率波動(dòng)量相對(duì)石英基板表面和背面的各自的蝕刻量的測(cè)定結(jié)果的一個(gè)示例圖。該測(cè)定結(jié)果是標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ為“20”，歐拉角為(0°，143.5°，0°)、標(biāo)準(zhǔn)化電極厚度h/λ為0.03的情況。由圖10可知，通過(guò)蝕刻石英基板中與電極形成面相對(duì)的面(背面)，減薄石英基板的厚度，可提高中心頻率(諧振頻率)，可以調(diào)整表面聲波裝置的頻率。
此外，由圖11可知，與蝕刻石英基板表面?zhèn)鹊那闆r相比較，在蝕刻其背面?zhèn)鹊那闆r下，相對(duì)蝕刻量的頻率波動(dòng)量小，適宜于高精度的頻率調(diào)整，特別適宜于頻率高、IDT波長(zhǎng)短的表面聲波裝置的頻率調(diào)整。因此，該頻率調(diào)整方法著眼于上述各點(diǎn)，通過(guò)蝕刻石英基板中與電極形成面相對(duì)的面，能進(jìn)行高精度的頻率調(diào)整。并且，與上述為了抑制寄生而實(shí)施的基板厚度的調(diào)整量相比，由于為調(diào)整該頻率而實(shí)施的基板厚度的調(diào)整量極其微小，從而，不會(huì)產(chǎn)生寄生問(wèn)題。其次，對(duì)表面聲波裝置的頻率調(diào)整的第1方法，參考圖12進(jìn)行說(shuō)明。
在該情況下，例如把形成于石英基板1上的IDT電極2的厚度h設(shè)定為比目標(biāo)厚度稍厚一些，使中心頻率比目標(biāo)值稍低一些(步驟S21)。其次，在IDT電極2上施加電壓，開始中心頻率的測(cè)定(輸入輸出測(cè)定)(步驟S22)。此時(shí)，所測(cè)定的中心頻率稍低于目標(biāo)值。因此，一邊確認(rèn)測(cè)定頻率，一邊進(jìn)行石英基板1的背面1b的蝕刻(步驟S23)。此處，上述蝕刻最好是干式蝕刻。
于是，由于該蝕刻所測(cè)定的中心頻率緩慢上升并接近目標(biāo)值。進(jìn)而，繼續(xù)該蝕刻，直到中心頻率變?yōu)槟繕?biāo)值為止，(步驟S23、S24)，在其變?yōu)槟繕?biāo)值的時(shí)間點(diǎn)，停止蝕刻(步驟S25)。根據(jù)上述的頻率調(diào)整方法，可以高精度地將中心頻率調(diào)整到目標(biāo)值。
此外，由于可對(duì)形成于石英基板的電極形成面?zhèn)鹊碾姌O圖案沒有任何侵蝕地進(jìn)行頻率調(diào)整，因此可以實(shí)現(xiàn)中心頻率隨時(shí)間變化小、能長(zhǎng)期穩(wěn)定動(dòng)作的表面聲波裝置。其次，對(duì)表面聲波裝置的頻率調(diào)整的第2方法，參考圖13進(jìn)行說(shuō)明。
該方法在形成于表面聲波裝置的石英基板上的IDT電極的厚度等存在制造上的偏差，必須對(duì)頻率進(jìn)行調(diào)整的情況下非常有用。首先，在IDT電極2上施加電壓，開始中心頻率的測(cè)定(步驟S31)。其次，判定該測(cè)定中心頻率是目標(biāo)值以下還是目標(biāo)值以上(步驟S32)。
當(dāng)該判定結(jié)果是測(cè)定中心頻率為目標(biāo)值以下時(shí)，進(jìn)入步驟S33，當(dāng)測(cè)定中心頻率為目標(biāo)值以上時(shí)，進(jìn)入步驟S39。并且，當(dāng)測(cè)定中心頻率與目標(biāo)值一致時(shí)，由于無(wú)須頻率調(diào)整，結(jié)束該調(diào)整。在步驟S33，一邊確認(rèn)測(cè)定頻率，一邊進(jìn)行對(duì)IDT電極2的表面的蝕刻，例如濕式蝕刻。于是，由于該蝕刻所測(cè)定的中心頻率在短時(shí)間內(nèi)上升。進(jìn)而，繼續(xù)該蝕刻，直到該測(cè)定中心頻率變?yōu)楸戎行念l率的目標(biāo)值設(shè)定得稍低的“暫定目標(biāo)值”為止(步驟S33、S34)，在其變?yōu)椤皶憾繕?biāo)值”的時(shí)間點(diǎn)，停止該蝕刻(步驟S35)。以上步驟S33、S34的處理為頻率的粗調(diào)整(預(yù)調(diào)整)。
其次，一邊確認(rèn)測(cè)定頻率，一邊進(jìn)行石英基板1的背面1b的蝕刻(步驟S36)。于是，由于該蝕刻所測(cè)定的中心頻率緩慢上升并接近目標(biāo)值。進(jìn)而，繼續(xù)該蝕刻，直到中心頻率變?yōu)槟繕?biāo)值為止(步驟S36、S37)，在其變?yōu)槟繕?biāo)值的時(shí)間點(diǎn)，停止蝕刻(步驟S38)。以上的步驟S36、S37的處理為頻率的微調(diào)整。
另一方面，在步驟S39，一邊確認(rèn)測(cè)定頻率，一邊進(jìn)行石英基板1的表面的蝕刻(例如，濕式蝕刻)。于是，由于該蝕刻所測(cè)定的中心頻率在短時(shí)間內(nèi)下降。進(jìn)而，繼續(xù)該蝕刻，直到該測(cè)定中心頻率變?yōu)楸戎行念l率的目標(biāo)值設(shè)定得稍低的“暫定目標(biāo)值”為止(步驟S39、S40)，在其變?yōu)椤皶憾繕?biāo)值”的時(shí)間點(diǎn)，停止該蝕刻(步驟S41)。以上的步驟S39、S40的處理為頻率的粗調(diào)整(預(yù)調(diào)整)。
其次，一邊確認(rèn)測(cè)定頻率，一邊進(jìn)行石英基板1的背面1b的蝕刻(步驟S42)。于是，由于該蝕刻所測(cè)定的中心頻率緩慢上升并接近目標(biāo)值。進(jìn)而，繼續(xù)該蝕刻，直到中心頻率變?yōu)槟繕?biāo)值為止(步驟S42、S43)，在其變?yōu)槟繕?biāo)值的時(shí)間點(diǎn)，停止蝕刻(步驟S44)。以上的步驟S42、S43的處理為頻率的微調(diào)整。
根據(jù)這種頻率調(diào)整方法的第2實(shí)施方式，即使在中心頻率的目標(biāo)值存在偏差的情況下，通過(guò)對(duì)石英基板的表面或IDT電極的表面進(jìn)行蝕刻，以短時(shí)間進(jìn)行頻率的粗調(diào)整，其后，通過(guò)石英基板的背面的蝕刻進(jìn)行頻率的微調(diào)整，整體上可以用短時(shí)間進(jìn)行高精度的頻率調(diào)整。此外，由于可通過(guò)濕式蝕刻IDT電極的表面或石英基板的表面進(jìn)行頻率的粗調(diào)整，通過(guò)等離子蝕刻石英基板的背面進(jìn)行頻率的微調(diào)整，因此可以防止用等離子等蝕刻石英基板表面時(shí)成為問(wèn)題的因殘留鋁而引起的調(diào)整后的頻率波動(dòng)。
并且，上述示例中，通過(guò)石英基板表面的蝕刻(步驟S39、S40)或IDT電極的表面的蝕刻(步驟S33、S34)進(jìn)行頻率的粗調(diào)整，其后，通過(guò)石英基板背面的蝕刻進(jìn)行頻率的微調(diào)整，但也可以用以下的調(diào)整方法。亦即，當(dāng)步驟S31的頻率測(cè)定的結(jié)果是該中心頻率為上述“第1目標(biāo)值”以內(nèi)時(shí)，立即轉(zhuǎn)移到石英基板背面的蝕刻處理(步驟S36或步驟S32)。
此外，根據(jù)需要，也可以首先進(jìn)行IDT電極表面的蝕刻，其次，進(jìn)行石英基板表面的蝕刻，最后進(jìn)行石英基板背面的蝕刻，從而將中心頻率調(diào)整為目標(biāo)值。
權(quán)利要求
1.一種表面聲波裝置，具有石英基板和配置于該石英基板上并激振準(zhǔn)縱波型漏表面聲波的IDT電極，其特征在于，對(duì)所述石英基板的厚度t進(jìn)行設(shè)定，使對(duì)所述石英基板的厚度t用IDT波長(zhǎng)λ進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化所得的標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ為1＜t/λ＜35。
2.如權(quán)利要求1所述的表面聲波裝置，其特征在于，所述石英基板是在歐拉角為(0°，100～150°，0°)的范圍內(nèi)切取的。
3.如權(quán)利要求1或2所述的表面聲波裝置，其特征在于，所述石英基板在除了所述IDT電極形成區(qū)域的部分，在所述IDT電極形成面及其相對(duì)面中的至少一面上設(shè)有加強(qiáng)部。
4.一種電子設(shè)備，具有作為濾波器或諧振器的表面聲波裝置，其特征在于，所述表面聲波裝置由權(quán)利要求1至3的任何一項(xiàng)所述的表面聲波裝置構(gòu)成。
5.一種表面聲波裝置的制造方法，其特征在于，具有第1工序，調(diào)整石英基板的厚度；第2工序，在調(diào)整過(guò)厚度的石英基板上形成激振準(zhǔn)縱波型漏表面聲波的IDT電極，得到表面聲波元件；第3工序，將所述表面聲波元件固定在規(guī)定的管殼內(nèi)，所述第1工序調(diào)整所述石英基板的厚度，使對(duì)所述石英基板厚度t用IDT波長(zhǎng)λ進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化所得的標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ滿足1＜t/λ＜35。
6.一種表面聲波裝置的制造方法，其特征在于，具有第1工序，在石英基板上形成激振準(zhǔn)縱波型漏表面聲波的IDT電極，得到表面聲波元件；第2工序，削刮所述石英基板中與所述IDT電極形成面相對(duì)的面，調(diào)整石英基板的厚度；第3工序，將所述表面聲波元件固定在規(guī)定的管殼內(nèi)，所述第2工序調(diào)整所述石英基板的厚度，使對(duì)所述石英基板厚度t用IDT波長(zhǎng)λ進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化所得的標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ滿足1＜t/λ＜35。
7.如權(quán)利要求5或6所述的表面聲波裝置的制造方法，其特征在于，在所述第3工序之后，還具有進(jìn)行所述表面聲波元件的頻率調(diào)整的頻率調(diào)整工序，通過(guò)從與所述IDT電極形成面相對(duì)的面調(diào)整所述石英基板的厚度，進(jìn)行所述頻率調(diào)整。
8.如權(quán)利要求7所述的表面聲波裝置的制造方法，其特征在于，所述頻率調(diào)整用干式蝕刻來(lái)削刮所述石英基板中與所述IDT電極形成面相對(duì)的面。
9.如權(quán)利要求7或8所述的表面聲波裝置的制造方法，其特征在于，在所述頻率調(diào)整之前，削刮所述石英基板的IDT電極形成面和所述IDT電極表面中的至少一面，進(jìn)行預(yù)頻率調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明提供一種表面聲波裝置，在利用準(zhǔn)縱波型漏表面聲波的表面聲波裝置中，可以有效地抑制寄生，改善Q值或CI值。本發(fā)明的表面聲波裝置，至少具有石英基板1；IDT電極2，其配置于該石英基板1上并激振準(zhǔn)縱波型漏表面聲波，將石英基板1的厚度t用IDT波長(zhǎng)λ進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化所得的標(biāo)準(zhǔn)化基板厚度t/λ設(shè)定為1＜t/λ＜35。此外，石英基板1是在歐拉角為(0°，100～150°，0°)的范圍內(nèi)切取的。
文檔編號(hào)H03H9/02GK1510834SQ200310121499
公開日2004年7月7日 申請(qǐng)日期2003年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月18日
發(fā)明者押尾政宏 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社