弾性表面波素子
【課題】製造効率を向上することができる弾性表面波素子を提供する。
【解決手段】（ａ）互いに平行な一対の主面１０ａ，１０ｂを有する圧電基板１０と、（ｂ）圧電基板１０の一方の主面１０ａに形成された、ＩＤＴ電極２０を含む素子パターンと、（ｃ）圧電基板１０の他方の主面１０ｂに形成された、圧電基板１０の線膨張係数より小さい線膨張係数を有する支持層１６とを備える。ＩＤＴ電極２０による弾性表面波が伝搬する方向に見たとき、圧電基板１０の他方の主面１０ｂのうち、弾性表面波が伝搬する振動領域に対向する部分と該部分に隣接する部分との境界付近に段差１２ｘが形成されるように、弾性表面波が伝搬する方向と平行に延在する溝１２が形成されている。
【解決手段】（ａ）互いに平行な一対の主面１０ａ，１０ｂを有する圧電基板１０と、（ｂ）圧電基板１０の一方の主面１０ａに形成された、ＩＤＴ電極２０を含む素子パターンと、（ｃ）圧電基板１０の他方の主面１０ｂに形成された、圧電基板１０の線膨張係数より小さい線膨張係数を有する支持層１６とを備える。ＩＤＴ電極２０による弾性表面波が伝搬する方向に見たとき、圧電基板１０の他方の主面１０ｂのうち、弾性表面波が伝搬する振動領域に対向する部分と該部分に隣接する部分との境界付近に段差１２ｘが形成されるように、弾性表面波が伝搬する方向と平行に延在する溝１２が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波素子の製造方法に関し、詳しくは、圧電基板に支持層が形成された弾性表面波素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性表面波を利用するフィルタや共振子などの弾性表面波素子は、所望の特性を得るために圧電基板を薄くする必要がある。圧電基板を薄くするため、例えば図７の断面図に示す製造方法が提案されている。
【０００３】
すなわち、図７（ａ）に示すように、圧電基板１１１Ａとシリコンの支持基板１１２Ａとを貼り合わせた後、図７（ｂ）に示すように、圧電基板１１１Ａの一部１１１Ｃを切削・研磨により除去して、所望の厚さを有する圧電基板１１１Ｂを形成する。次いで、図７（ｃ）に示すように、圧電基板１１１ＢにＩＤＴ電極（ＩＤＴ：interdigital transducers）１１３，電極パッド１１４及び配線パターンを含む導電パターン１０１ａを形成し、電極パッド１１４上にバンプ１０８を形成する。次いで、図７（ｄ）に示すように、支持基板１１２Ａの一部１１２Ｃを切削・研磨により除去して、所望の厚さを有する支持基板１１２Ｂを形成する。次いで、図７（ｅ）に示すように、導電パターン１０１ａが個別になるように圧電基板１１１Ｂ及び支持基板１１２Ｂをカットすることにより、図７（ｆ）に示すよう個片化された弾性表面波素子１１０、すなわち圧電基板１１１に支持層１１２が形成された弾性表面波素子１１０を作製する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２９７６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、圧電基板の全面を薄く均一に加工することは難しく、加工中に圧電基板が割れることがあるため、効率よく製造することが難しい。また、圧電基板の全面を加工しているため、薄くする必要がある部分と同時に、薄くする必要がない部分まで加工している。
【０００６】
本発明は、かかる実情に鑑み、製造効率を向上することができる弾性表面波素子を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した弾性表面波素子を提供する。
【０００８】
弾性表面波素子は、（ａ）互いに平行な一対の主面を有する圧電基板と、（ｂ）前記圧電基板の一方の前記主面に形成された、ＩＤＴ電極を含む素子パターンと、（ｃ）前記圧電基板の他方の前記主面に形成された、前記圧電基板の線膨張係数より小さい線膨張係数を有する支持層とを備える。前記ＩＤＴ電極による弾性表面波が伝搬する方向に見たとき、前記圧電基板の前記他方の主面のうち、前記弾性表面波が伝搬する振動領域に対向する部分と該部分に隣接する部分との境界付近に段差が形成されるように、前記弾性表面波が伝搬する方向と平行に延在する溝が形成されている。
【０００９】
上記構成において、圧電基板の温度変化に伴う伸縮は、圧電基板よりも線膨張係数が小さい支持層によって抑制される。そのため、弾性表面波素子の温度特性を改善することができる。
【００１０】
上記構成において、ＩＤＴ電極による弾性表面波が伝搬する方向に見たとき圧電基板の他方の主面のうち振動領域に対向する部分に形成された溝は、弾性表面波が伝搬する方向に延在し、振動領域に対向する部分を越えて、振動領域に対向する部分以外の部分にも形成されてもよい。
【００１１】
上記構成によれば、圧電基板の他方主面に部分的に溝を形成すればよく、圧電基板の他方主面の全面を同じ厚さになるように加工する場合と比べると、圧電基板は加工中に割れにくい。
【００１２】
また、ＩＤＴ電極による弾性表面波が伝搬する方向に見たとき、圧電基板の厚みは、溝の有無によって、振動領域に対向する部分とそれ以外の部分とで異なる。そのため、圧電基板の他方主面のうち、振動領域に対向する部分とそれ以外の部分とで、加工方法や加工精度、加工形状を変えることができる。したがって、圧電基板の他方主面の全面について同じ加工方法で、同じ加工精度で、同じ加工形状に加工する場合よりも効率的に、圧電基板の他方主面を加工することができる。
【００１３】
したがって、効率よく加工して温度特性改善効果を得ることができる。
【００１４】
好ましい一態様において、前記溝は、前記ＩＤＴ電極による弾性表面波が伝搬する方向に見たとき、前記圧電基板の他方の主面のうち、前記ＩＤＴ電極による弾性表面波が伝搬する振動領域に対向する部分にのみ形成されている。
【００１５】
この場合、圧電基板は、振動領域に対向する部分に溝が形成されたことによって薄くなる。所望の特性を得るために圧電基板を薄くする際に、振動領域に対向する部分についてのみ加工すればよいため、効率よく加工することができる。
【００１６】
好ましい他の態様において、前記溝は、前記ＩＤＴ電極による弾性表面波が伝搬する方向に見たとき、前記圧電基板の他方の主面のうち、前記ＩＤＴ電極による弾性表面波が伝搬する振動領域に対向する部分以外の部分にのみ形成されている。
【００１７】
この場合、圧電基板のうち振動領域に対向する部分は、弾性表面波が伝搬する方向の温度変化に伴う収縮が、振動領域に対向する部分と該部分に隣接する部分との境界付近に形成された段差を介して低熱線膨張係数で構成される支持層によって、制限される。したがって、温度特性をより改善することができる。
【００１８】
上記各構成において、好ましくは、前記溝が複数本形成されている。
【００１９】
この場合、圧電基板の他方主面においてバルク波が反射する方向を場所によって変え、バルク波を弱めることによって、弾性表面波素子の特性を改善することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の弾性表面波素子は、製造効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】弾性表面波素子の断面図である。（実施例１）
【図２】弾性表面波素子の部分断面斜視図である。（実施例１）
【図３】弾性表面波素子の製造工程を示す断面図である。（実施例１）
【図４】弾性表面波素子の断面図である。（実施例１）
【図５】弾性表面波素子の断面図である。（実施例２）
【図６】弾性表面波素子の断面図である。（実施例３）
【図７】弾性表面波素子の製造工程を示す断面図である。（従来例）
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図６を参照しながら説明する。
【００２３】
＜実施例１＞ 実施例１の弾性表面波素子２について、図１〜図４を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は、弾性表面波素子２の断面図である。図２は、弾性表面波素子２の構成を模式的に示す斜視図である。
【００２５】
図１及び図２に示すように、圧電基板１０の一方の主面である表面１０ａには、ＩＤＴ電極２０を含む素子パターンが形成されている。ＩＤＴ電極２０は、それぞれ互いに間挿し合う複数本の電極指２２を有する一対の櫛形電極により構成され、電極指２２の一端はバスバー２１に接続されている。圧電基板１０の他方の主面である裏面１０ｂには、支持層１６が形成されている。支持層１６は、圧電基板１０の線膨張係数より小さい線膨張係数を有している。
【００２６】
図２において矢印２８で示すように、ＩＤＴ電極２０による弾性表面波はＩＤＴ電極２０の電極指２２に垂直方向に伝搬する。図１は、ＩＤＴ電極２０の電極指２２に沿って切断した断面図であり、ＩＤＴ電極２０による弾性表面波は図１の紙面垂直方向に伝搬する。図１のようにＩＤＴ電極２０による弾性表面波が伝搬する方向に見たとき、圧電基板１０の裏面１０ｂのうち、ＩＤＴ電極２０による弾性表面波が伝搬する振動領域に対向する部分に、ＩＤＴ電極２０による弾性表面波が伝搬する方向と平行に延在する溝１２が形成され、ＩＤＴ電極２０による弾性表面波が伝搬する振動領域に対向する部分と該部分に隣接する部分との境界付近に段差１２ｘが形成されている。溝１２は、圧電基板１０の表面１０ａと溝１２の溝底面１２ａとの間の厚さが、所望の周波数特性に応じた所定寸法になるように加工される。
【００２７】
溝１２は、圧電基板１０の裏面１０ｂのうち、振動領域に対向する部分についてのみ加工すればよいため、圧電基板１０を効率よく加工することができる。すなわち、圧電基板１０の裏面１０ｂに部分的に溝１２を形成すると、圧電基板１０の裏面１０ｂの全面を同じ厚さになるように加工する場合と比べ、圧電基板１０は加工中に割れにくい。また、圧電基板１０の裏面１０ｂのうち、溝１２を加工する部分と、それ以外の部分とで、加工方法や加工精度、加工形状を変えることができ、圧電基板１０の裏面全面について同じ加工方法で、同じ加工精度で、同じ加工形状に加工する場合よりも効率よく、圧電基板１０の裏面を加工することができる。ＩＤＴ電極２０の裏面の圧電基板１０を薄くできるため、温度特性が改善する。
【００２８】
なお、溝１２は、振動領域に対向する部分を越えて、振動領域に対向する部分以外の部分にも形成されてもよい。例えば、圧電基板１０の表面１０ａに、ＩＤＴ電極とともに反射器が形成され、ＩＤＴ電極２０による弾性表面波が反射器の間に閉じ込められるような場合に、溝１２が、ＩＤＴ電極２０による弾性表面波が伝搬する方向と平行に、振動領域に対向する部分を通るように、振動領域に対向する部分の両側にも形成されてもよい。
【００２９】
弾性表面波素子２は、圧電基板１０よりも線膨張係数が小さい支持層１６によって温度特性が改善される。すなわち、圧電基板１０の振動領域に対向する部分は、温度変化に伴って伸縮したとき、圧電基板１０の裏面１０ｂに形成された溝１２の溝底面１２ａの伸縮が低熱線膨張係数で構成される支持層１６によって制限される。支持層１６によって、圧電基板１０の振動領域において弾性表面波が伝搬する方向に伸縮が制限されると、振動伝搬状態の変化が抑制され、周波数特性の変動が小さくなり、温度特性が改善される。
【００３０】
例えば図４の断面図に示すように圧電基板１０に溝１２が形成された場合についてシミュレーションすると、振動領域の中央１０ｃの弾性表面波が伝搬する方向の線膨張係数は、９．６２ｐｐｍ／℃であった。これに対し、圧電基板１０に溝１２を形成しない場合には、振動領域の中央１０ｃの弾性表面波が伝搬する方向の線膨張係数は、１３．３６ｐｐｍ／℃であった。溝１２を形成することにより線膨張係数が小さくなるため、温度特性をより改善できることが分かる。
【００３１】
シミュレーションに用いた図４の各部の寸法などは、次の通りである。
【００３２】
圧電基板１０の幅Ｗ１を０．８ｍｍ、厚さＴ１を４０μｍとした。圧電基板１０及び支持層１６の全体の厚さＴ０を１５０μｍとした。溝１２を形成する場合には、溝の幅Ｗ２を０．４ｍｍ、溝１２の両側の幅Ｗ３を０．２ｍｍ、溝１２を形成した部分の圧電基板１０の厚さＴ２を２０μｍとした。圧電基板１０の表面１０ａの中心点１０ｃと、中心点１０ｃから弾性表面波が伝搬する方向（紙面垂直方向）に０．０５ｍｍ離れた点と間の距離（Ｌ）が１００℃の温度上昇に伴い伸びる寸法（λ）に基づいて、λ／（Ｌ×１００）により線膨張係数を算出した。
【００３３】
次に、弾性表面波素子２の製造方法について、図３を参照しながら説明する。図３は、弾性表面波素子２の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００３４】
（ａ）パターン形成工程
まず、図３（ａ）に示すように、ウェハ状の圧電基板１０の表面１０ａに、ＩＤＴ電極２０を含む素子パターンを形成する。
【００３５】
具体的には、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）基板やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）基板などの圧電基板１０の表面１０ａに、ＩＤＴ電極２０と、不図示のパッドと、ＩＤＴ電極とパッドとの間を接続する不図示の配線とを含む素子パターンを形成する。素子パターンは、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の薄膜形成法により圧電基板１０の表面１０ａに、金属膜をフォトリソグラフィー技術やエッチング技術を用いて所定パターンに加工することにより、形成する。
【００３６】
（ｂ）基板薄化工程
次いで、図３（ｂ）に示すように、圧電基板１０の裏面１０ｂを加工して、圧電基板１０を薄くする。
【００３７】
具体的には、圧電基板１０の表面１０ａを粘着テープやワックスなどの接合材を介して固定した状態で、圧電基板１０の裏面１０ｂについて、研削（グラインド）、研磨（ラッピング）などの除去加工を行い、圧電基板１０を薄くする。
【００３８】
（ｃ）溝形成工程
次いで、図３（ｃ）に示すように、圧電基板１０の裏面１０ｂに、ハーフカットやサンドブラストにより、溝１２を加工する。
【００３９】
ハーフカットの場合には、ダイシンググレードの刃先を圧電基板１０の裏面１０ｂに所定の深さまで切り込むことによって、溝１２を形成する。サンドブラストの場合には、圧電基板１０の裏面１０ｂのうち、溝１２を形成する部分以外を覆った状態で、サンドブラスト加工を行う。ハーフカットとサンドブラストを組み合わせてもよい。
【００４０】
（ｄ）支持層形成工程
次いで、図３（ｄ）に示すように、圧電基板１０の裏面１０ｂに支持層１６を形成する。
【００４１】
具体的には、支持層１６は、溶射などの成膜により形成する。特に溶射によれば、溝１２により凹凸が形成された圧電基板１０の裏面１０ｂに、容易に支持層１６を形成することができる。支持層１６は、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムなどの圧電基板１０の線膨張係数に対して十分に線膨張係数が小さい材料、例えばＳｉ，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２などを用いて形成する。
【００４２】
（ｅ）基板分割工程
次いで、ＵＶ照射や化学洗浄などにより接合材を剥離した後、一体に形成された圧電基板１０及び支持層１６を、ダイシング加工などにより分割し、図１に示す弾性表面波素子２の個片を形成する。
【００４３】
以上の製造方法により、弾性表面波素子２は、ウェハの状態で複数個分をまとめて効率よく製造することができるが、初めから個片の状態で１個ずつ製造することも可能である。
【００４４】
＜実施例２＞ 実施例２の弾性表面波素子２ａについて、図５を参照しながら説明する。
【００４５】
実施例２の弾性表面波素子２ａは、実施例１の弾性表面波素子２と略同様に構成されている。以下では、実施例１と同じ構成部分には同じ符号を用い、実施例１との相違点を中心に説明する。
【００４６】
図５は、実施例２の弾性表面波素子２ａの構成を示す断面図であり、図１と同様にＩＤＴ電極２０の電極指２２に沿って切断した断面図である。
【００４７】
実施例２の弾性表面波素子２ａでは、図６のようにＩＤＴ電極２０による弾性表面波が伝搬する方向に見たとき、実施例１と同様に、圧電基板１０の裏面１０ｂに支持層１８が形成され、圧電基板１０の裏面１０ｂには、ＩＤＴ電極２０による弾性表面波が伝搬する方向と平行に延在する溝１４が形成されている。
【００４８】
ただし、実施例１と異なり、溝１４は、圧電基板１０の裏面１０ｂのうち、ＩＤＴ電極２０による弾性表面波が伝搬する振動領域に対向する部分以外に形成されている。圧電基板１０は、溝１４によって、振動領域に対向する部分の両側が、振動領域に対向する部分より薄くされ、振動領域に対向する部分と該部分に隣接する部分との境界付近に段差１４ｘが形成されている。
【００４９】
圧電基板１０うち振動領域に対向する部分は、弾性表面波が伝搬する方向の温度変化に伴う収縮が、振動領域に対向する部分と該部分に隣接する部分との境界付近に形成された段差１４ｘを介して低熱線膨張係数で構成される支持層１８よって、制限される。したがって、温度特性がより改善される。
【００５０】
＜実施例３＞ 実施例３の弾性表面波素子２ｂについて、図６を参照しながら説明する。
【００５１】
実施例３の弾性表面波素子２ｂは、実施例１の弾性表面波素子２と略同様に構成されている。以下では、実施例１と同じ構成部分には同じ符号を用い、実施例１との相違点を中心に説明する。
【００５２】
図６は、実施例３の弾性表面波素子２ｂの構成を示す断面図であり、図１と同様にＩＤＴ電極２０の電極指２２に沿って切断した断面図である。
【００５３】
実施例３の弾性表面波素子２ｂは、図６のようにＩＤＴ電極２０による弾性表面波が伝搬する方向に見たとき、実施例１と同様に、圧電基板１０の裏面１０ｂに支持層１７が形成され、圧電基板１０の裏面１０ｂのうち、ＩＤＴ電極２０による弾性表面波が伝搬する振動領域に対向する部分に、ＩＤＴ電極２０による弾性表面波が伝搬する方向と平行に延在する溝１３が形成され、振動領域に対向する部分と該部分に隣接する部分との境界付近に段差１３ｘが形成されている。ただし、実施例１と異なり、溝１３は複数本形成されている。
【００５４】
実施例３のように複数本の溝１３が形成されていると、圧電基板１０の裏面１０ｂ側でバルク波が反射する方向が、場所によって変わる。これによって、圧電基板１０の裏面１０ｂ側が平面でありバルク波の反射方向が一様となる場合よりも、バルク波を弱めることができるため、弾性表面波素子の特性を改善することができる。
【００５５】
＜まとめ＞ 以上に説明したように、圧電基板の裏面に溝を形成することによって、製造効率を向上することができる。
【００５６】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。
【００５７】
たとえば、溝の断面形状は任意である。例えば、溝の断面は、Ｖ字状やＵ字状などであってもよい。溝底面は平面に限られず、断面ジグザグ形状等、凹凸が形成されても、粗面であってもよい。ＩＤＴ電極が複数ある場合には、個々のＩＤＴ電極に対応した複数の溝が形成されてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
２，２ａ，２ｂ，２ｘ 弾性表面波素子
１０ 圧電基板
１０ａ 表面（一方主面）
１０ｂ 裏面（他方主面）
１２，１３，１４ 溝
１６，１７，１８ 支持層
２０ ＩＤＴ電極
２１ バスバー
２２ 電極指
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波素子の製造方法に関し、詳しくは、圧電基板に支持層が形成された弾性表面波素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性表面波を利用するフィルタや共振子などの弾性表面波素子は、所望の特性を得るために圧電基板を薄くする必要がある。圧電基板を薄くするため、例えば図７の断面図に示す製造方法が提案されている。
【０００３】
すなわち、図７（ａ）に示すように、圧電基板１１１Ａとシリコンの支持基板１１２Ａとを貼り合わせた後、図７（ｂ）に示すように、圧電基板１１１Ａの一部１１１Ｃを切削・研磨により除去して、所望の厚さを有する圧電基板１１１Ｂを形成する。次いで、図７（ｃ）に示すように、圧電基板１１１ＢにＩＤＴ電極（ＩＤＴ：interdigital transducers）１１３，電極パッド１１４及び配線パターンを含む導電パターン１０１ａを形成し、電極パッド１１４上にバンプ１０８を形成する。次いで、図７（ｄ）に示すように、支持基板１１２Ａの一部１１２Ｃを切削・研磨により除去して、所望の厚さを有する支持基板１１２Ｂを形成する。次いで、図７（ｅ）に示すように、導電パターン１０１ａが個別になるように圧電基板１１１Ｂ及び支持基板１１２Ｂをカットすることにより、図７（ｆ）に示すよう個片化された弾性表面波素子１１０、すなわち圧電基板１１１に支持層１１２が形成された弾性表面波素子１１０を作製する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２９７６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、圧電基板の全面を薄く均一に加工することは難しく、加工中に圧電基板が割れることがあるため、効率よく製造することが難しい。また、圧電基板の全面を加工しているため、薄くする必要がある部分と同時に、薄くする必要がない部分まで加工している。
【０００６】
本発明は、かかる実情に鑑み、製造効率を向上することができる弾性表面波素子を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した弾性表面波素子を提供する。
【０００８】
弾性表面波素子は、（ａ）互いに平行な一対の主面を有する圧電基板と、（ｂ）前記圧電基板の一方の前記主面に形成された、ＩＤＴ電極を含む素子パターンと、（ｃ）前記圧電基板の他方の前記主面に形成された、前記圧電基板の線膨張係数より小さい線膨張係数を有する支持層とを備える。前記ＩＤＴ電極による弾性表面波が伝搬する方向に見たとき、前記圧電基板の前記他方の主面のうち、前記弾性表面波が伝搬する振動領域に対向する部分と該部分に隣接する部分との境界付近に段差が形成されるように、前記弾性表面波が伝搬する方向と平行に延在する溝が形成されている。
【０００９】
上記構成において、圧電基板の温度変化に伴う伸縮は、圧電基板よりも線膨張係数が小さい支持層によって抑制される。そのため、弾性表面波素子の温度特性を改善することができる。
【００１０】
上記構成において、ＩＤＴ電極による弾性表面波が伝搬する方向に見たとき圧電基板の他方の主面のうち振動領域に対向する部分に形成された溝は、弾性表面波が伝搬する方向に延在し、振動領域に対向する部分を越えて、振動領域に対向する部分以外の部分にも形成されてもよい。
【００１１】
上記構成によれば、圧電基板の他方主面に部分的に溝を形成すればよく、圧電基板の他方主面の全面を同じ厚さになるように加工する場合と比べると、圧電基板は加工中に割れにくい。
【００１２】
また、ＩＤＴ電極による弾性表面波が伝搬する方向に見たとき、圧電基板の厚みは、溝の有無によって、振動領域に対向する部分とそれ以外の部分とで異なる。そのため、圧電基板の他方主面のうち、振動領域に対向する部分とそれ以外の部分とで、加工方法や加工精度、加工形状を変えることができる。したがって、圧電基板の他方主面の全面について同じ加工方法で、同じ加工精度で、同じ加工形状に加工する場合よりも効率的に、圧電基板の他方主面を加工することができる。
【００１３】
したがって、効率よく加工して温度特性改善効果を得ることができる。
【００１４】
好ましい一態様において、前記溝は、前記ＩＤＴ電極による弾性表面波が伝搬する方向に見たとき、前記圧電基板の他方の主面のうち、前記ＩＤＴ電極による弾性表面波が伝搬する振動領域に対向する部分にのみ形成されている。
【００１５】
この場合、圧電基板は、振動領域に対向する部分に溝が形成されたことによって薄くなる。所望の特性を得るために圧電基板を薄くする際に、振動領域に対向する部分についてのみ加工すればよいため、効率よく加工することができる。
【００１６】
好ましい他の態様において、前記溝は、前記ＩＤＴ電極による弾性表面波が伝搬する方向に見たとき、前記圧電基板の他方の主面のうち、前記ＩＤＴ電極による弾性表面波が伝搬する振動領域に対向する部分以外の部分にのみ形成されている。
【００１７】
この場合、圧電基板のうち振動領域に対向する部分は、弾性表面波が伝搬する方向の温度変化に伴う収縮が、振動領域に対向する部分と該部分に隣接する部分との境界付近に形成された段差を介して低熱線膨張係数で構成される支持層によって、制限される。したがって、温度特性をより改善することができる。
【００１８】
上記各構成において、好ましくは、前記溝が複数本形成されている。
【００１９】
この場合、圧電基板の他方主面においてバルク波が反射する方向を場所によって変え、バルク波を弱めることによって、弾性表面波素子の特性を改善することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の弾性表面波素子は、製造効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】弾性表面波素子の断面図である。（実施例１）
【図２】弾性表面波素子の部分断面斜視図である。（実施例１）
【図３】弾性表面波素子の製造工程を示す断面図である。（実施例１）
【図４】弾性表面波素子の断面図である。（実施例１）
【図５】弾性表面波素子の断面図である。（実施例２）
【図６】弾性表面波素子の断面図である。（実施例３）
【図７】弾性表面波素子の製造工程を示す断面図である。（従来例）
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図６を参照しながら説明する。
【００２３】
＜実施例１＞ 実施例１の弾性表面波素子２について、図１〜図４を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は、弾性表面波素子２の断面図である。図２は、弾性表面波素子２の構成を模式的に示す斜視図である。
【００２５】
図１及び図２に示すように、圧電基板１０の一方の主面である表面１０ａには、ＩＤＴ電極２０を含む素子パターンが形成されている。ＩＤＴ電極２０は、それぞれ互いに間挿し合う複数本の電極指２２を有する一対の櫛形電極により構成され、電極指２２の一端はバスバー２１に接続されている。圧電基板１０の他方の主面である裏面１０ｂには、支持層１６が形成されている。支持層１６は、圧電基板１０の線膨張係数より小さい線膨張係数を有している。
【００２６】
図２において矢印２８で示すように、ＩＤＴ電極２０による弾性表面波はＩＤＴ電極２０の電極指２２に垂直方向に伝搬する。図１は、ＩＤＴ電極２０の電極指２２に沿って切断した断面図であり、ＩＤＴ電極２０による弾性表面波は図１の紙面垂直方向に伝搬する。図１のようにＩＤＴ電極２０による弾性表面波が伝搬する方向に見たとき、圧電基板１０の裏面１０ｂのうち、ＩＤＴ電極２０による弾性表面波が伝搬する振動領域に対向する部分に、ＩＤＴ電極２０による弾性表面波が伝搬する方向と平行に延在する溝１２が形成され、ＩＤＴ電極２０による弾性表面波が伝搬する振動領域に対向する部分と該部分に隣接する部分との境界付近に段差１２ｘが形成されている。溝１２は、圧電基板１０の表面１０ａと溝１２の溝底面１２ａとの間の厚さが、所望の周波数特性に応じた所定寸法になるように加工される。
【００２７】
溝１２は、圧電基板１０の裏面１０ｂのうち、振動領域に対向する部分についてのみ加工すればよいため、圧電基板１０を効率よく加工することができる。すなわち、圧電基板１０の裏面１０ｂに部分的に溝１２を形成すると、圧電基板１０の裏面１０ｂの全面を同じ厚さになるように加工する場合と比べ、圧電基板１０は加工中に割れにくい。また、圧電基板１０の裏面１０ｂのうち、溝１２を加工する部分と、それ以外の部分とで、加工方法や加工精度、加工形状を変えることができ、圧電基板１０の裏面全面について同じ加工方法で、同じ加工精度で、同じ加工形状に加工する場合よりも効率よく、圧電基板１０の裏面を加工することができる。ＩＤＴ電極２０の裏面の圧電基板１０を薄くできるため、温度特性が改善する。
【００２８】
なお、溝１２は、振動領域に対向する部分を越えて、振動領域に対向する部分以外の部分にも形成されてもよい。例えば、圧電基板１０の表面１０ａに、ＩＤＴ電極とともに反射器が形成され、ＩＤＴ電極２０による弾性表面波が反射器の間に閉じ込められるような場合に、溝１２が、ＩＤＴ電極２０による弾性表面波が伝搬する方向と平行に、振動領域に対向する部分を通るように、振動領域に対向する部分の両側にも形成されてもよい。
【００２９】
弾性表面波素子２は、圧電基板１０よりも線膨張係数が小さい支持層１６によって温度特性が改善される。すなわち、圧電基板１０の振動領域に対向する部分は、温度変化に伴って伸縮したとき、圧電基板１０の裏面１０ｂに形成された溝１２の溝底面１２ａの伸縮が低熱線膨張係数で構成される支持層１６によって制限される。支持層１６によって、圧電基板１０の振動領域において弾性表面波が伝搬する方向に伸縮が制限されると、振動伝搬状態の変化が抑制され、周波数特性の変動が小さくなり、温度特性が改善される。
【００３０】
例えば図４の断面図に示すように圧電基板１０に溝１２が形成された場合についてシミュレーションすると、振動領域の中央１０ｃの弾性表面波が伝搬する方向の線膨張係数は、９．６２ｐｐｍ／℃であった。これに対し、圧電基板１０に溝１２を形成しない場合には、振動領域の中央１０ｃの弾性表面波が伝搬する方向の線膨張係数は、１３．３６ｐｐｍ／℃であった。溝１２を形成することにより線膨張係数が小さくなるため、温度特性をより改善できることが分かる。
【００３１】
シミュレーションに用いた図４の各部の寸法などは、次の通りである。
【００３２】
圧電基板１０の幅Ｗ１を０．８ｍｍ、厚さＴ１を４０μｍとした。圧電基板１０及び支持層１６の全体の厚さＴ０を１５０μｍとした。溝１２を形成する場合には、溝の幅Ｗ２を０．４ｍｍ、溝１２の両側の幅Ｗ３を０．２ｍｍ、溝１２を形成した部分の圧電基板１０の厚さＴ２を２０μｍとした。圧電基板１０の表面１０ａの中心点１０ｃと、中心点１０ｃから弾性表面波が伝搬する方向（紙面垂直方向）に０．０５ｍｍ離れた点と間の距離（Ｌ）が１００℃の温度上昇に伴い伸びる寸法（λ）に基づいて、λ／（Ｌ×１００）により線膨張係数を算出した。
【００３３】
次に、弾性表面波素子２の製造方法について、図３を参照しながら説明する。図３は、弾性表面波素子２の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００３４】
（ａ）パターン形成工程
まず、図３（ａ）に示すように、ウェハ状の圧電基板１０の表面１０ａに、ＩＤＴ電極２０を含む素子パターンを形成する。
【００３５】
具体的には、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）基板やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）基板などの圧電基板１０の表面１０ａに、ＩＤＴ電極２０と、不図示のパッドと、ＩＤＴ電極とパッドとの間を接続する不図示の配線とを含む素子パターンを形成する。素子パターンは、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の薄膜形成法により圧電基板１０の表面１０ａに、金属膜をフォトリソグラフィー技術やエッチング技術を用いて所定パターンに加工することにより、形成する。
【００３６】
（ｂ）基板薄化工程
次いで、図３（ｂ）に示すように、圧電基板１０の裏面１０ｂを加工して、圧電基板１０を薄くする。
【００３７】
具体的には、圧電基板１０の表面１０ａを粘着テープやワックスなどの接合材を介して固定した状態で、圧電基板１０の裏面１０ｂについて、研削（グラインド）、研磨（ラッピング）などの除去加工を行い、圧電基板１０を薄くする。
【００３８】
（ｃ）溝形成工程
次いで、図３（ｃ）に示すように、圧電基板１０の裏面１０ｂに、ハーフカットやサンドブラストにより、溝１２を加工する。
【００３９】
ハーフカットの場合には、ダイシンググレードの刃先を圧電基板１０の裏面１０ｂに所定の深さまで切り込むことによって、溝１２を形成する。サンドブラストの場合には、圧電基板１０の裏面１０ｂのうち、溝１２を形成する部分以外を覆った状態で、サンドブラスト加工を行う。ハーフカットとサンドブラストを組み合わせてもよい。
【００４０】
（ｄ）支持層形成工程
次いで、図３（ｄ）に示すように、圧電基板１０の裏面１０ｂに支持層１６を形成する。
【００４１】
具体的には、支持層１６は、溶射などの成膜により形成する。特に溶射によれば、溝１２により凹凸が形成された圧電基板１０の裏面１０ｂに、容易に支持層１６を形成することができる。支持層１６は、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムなどの圧電基板１０の線膨張係数に対して十分に線膨張係数が小さい材料、例えばＳｉ，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２などを用いて形成する。
【００４２】
（ｅ）基板分割工程
次いで、ＵＶ照射や化学洗浄などにより接合材を剥離した後、一体に形成された圧電基板１０及び支持層１６を、ダイシング加工などにより分割し、図１に示す弾性表面波素子２の個片を形成する。
【００４３】
以上の製造方法により、弾性表面波素子２は、ウェハの状態で複数個分をまとめて効率よく製造することができるが、初めから個片の状態で１個ずつ製造することも可能である。
【００４４】
＜実施例２＞ 実施例２の弾性表面波素子２ａについて、図５を参照しながら説明する。
【００４５】
実施例２の弾性表面波素子２ａは、実施例１の弾性表面波素子２と略同様に構成されている。以下では、実施例１と同じ構成部分には同じ符号を用い、実施例１との相違点を中心に説明する。
【００４６】
図５は、実施例２の弾性表面波素子２ａの構成を示す断面図であり、図１と同様にＩＤＴ電極２０の電極指２２に沿って切断した断面図である。
【００４７】
実施例２の弾性表面波素子２ａでは、図６のようにＩＤＴ電極２０による弾性表面波が伝搬する方向に見たとき、実施例１と同様に、圧電基板１０の裏面１０ｂに支持層１８が形成され、圧電基板１０の裏面１０ｂには、ＩＤＴ電極２０による弾性表面波が伝搬する方向と平行に延在する溝１４が形成されている。
【００４８】
ただし、実施例１と異なり、溝１４は、圧電基板１０の裏面１０ｂのうち、ＩＤＴ電極２０による弾性表面波が伝搬する振動領域に対向する部分以外に形成されている。圧電基板１０は、溝１４によって、振動領域に対向する部分の両側が、振動領域に対向する部分より薄くされ、振動領域に対向する部分と該部分に隣接する部分との境界付近に段差１４ｘが形成されている。
【００４９】
圧電基板１０うち振動領域に対向する部分は、弾性表面波が伝搬する方向の温度変化に伴う収縮が、振動領域に対向する部分と該部分に隣接する部分との境界付近に形成された段差１４ｘを介して低熱線膨張係数で構成される支持層１８よって、制限される。したがって、温度特性がより改善される。
【００５０】
＜実施例３＞ 実施例３の弾性表面波素子２ｂについて、図６を参照しながら説明する。
【００５１】
実施例３の弾性表面波素子２ｂは、実施例１の弾性表面波素子２と略同様に構成されている。以下では、実施例１と同じ構成部分には同じ符号を用い、実施例１との相違点を中心に説明する。
【００５２】
図６は、実施例３の弾性表面波素子２ｂの構成を示す断面図であり、図１と同様にＩＤＴ電極２０の電極指２２に沿って切断した断面図である。
【００５３】
実施例３の弾性表面波素子２ｂは、図６のようにＩＤＴ電極２０による弾性表面波が伝搬する方向に見たとき、実施例１と同様に、圧電基板１０の裏面１０ｂに支持層１７が形成され、圧電基板１０の裏面１０ｂのうち、ＩＤＴ電極２０による弾性表面波が伝搬する振動領域に対向する部分に、ＩＤＴ電極２０による弾性表面波が伝搬する方向と平行に延在する溝１３が形成され、振動領域に対向する部分と該部分に隣接する部分との境界付近に段差１３ｘが形成されている。ただし、実施例１と異なり、溝１３は複数本形成されている。
【００５４】
実施例３のように複数本の溝１３が形成されていると、圧電基板１０の裏面１０ｂ側でバルク波が反射する方向が、場所によって変わる。これによって、圧電基板１０の裏面１０ｂ側が平面でありバルク波の反射方向が一様となる場合よりも、バルク波を弱めることができるため、弾性表面波素子の特性を改善することができる。
【００５５】
＜まとめ＞ 以上に説明したように、圧電基板の裏面に溝を形成することによって、製造効率を向上することができる。
【００５６】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。
【００５７】
たとえば、溝の断面形状は任意である。例えば、溝の断面は、Ｖ字状やＵ字状などであってもよい。溝底面は平面に限られず、断面ジグザグ形状等、凹凸が形成されても、粗面であってもよい。ＩＤＴ電極が複数ある場合には、個々のＩＤＴ電極に対応した複数の溝が形成されてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
２，２ａ，２ｂ，２ｘ 弾性表面波素子
１０ 圧電基板
１０ａ 表面（一方主面）
１０ｂ 裏面（他方主面）
１２，１３，１４ 溝
１６，１７，１８ 支持層
２０ ＩＤＴ電極
２１ バスバー
２２ 電極指
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行な一対の主面を有する圧電基板と、
前記圧電基板の一方の前記主面に形成された、ＩＤＴ電極を含む素子パターンと、
前記圧電基板の他方の前記主面に形成された、前記圧電基板の線膨張係数より小さい線膨張係数を有する支持層と、
を備えた弾性表面波素子において、
前記ＩＤＴ電極による弾性表面波が伝搬する方向に見たとき、前記圧電基板の前記他方の主面のうち、前記弾性表面波が伝搬する振動領域に対向する部分と該部分に隣接する部分との境界付近に段差が形成されるように、前記弾性表面波が伝搬する方向と平行に延在する溝が形成されていることを特徴とする、弾性表面波素子。
【請求項２】
前記溝は、前記ＩＤＴ電極による弾性表面波が伝搬する方向に見たとき、前記圧電基板の他方の主面のうち、前記ＩＤＴ電極による弾性表面波が伝搬する振動領域に対向する部分にのみ形成されていることを特徴とする、請求項１に弾性表面波素子。
【請求項３】
前記溝は、前記ＩＤＴ電極による弾性表面波が伝搬する方向に見たとき、前記圧電基板の他方の主面のうち、前記ＩＤＴ電極による弾性表面波が伝搬する振動領域に対向する部分以外の部分にのみ形成されていることを特徴とする、請求項１に弾性表面波素子。
【請求項４】
前記溝が複数本形成されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一つに弾性表面波素子。
【請求項１】
互いに平行な一対の主面を有する圧電基板と、
前記圧電基板の一方の前記主面に形成された、ＩＤＴ電極を含む素子パターンと、
前記圧電基板の他方の前記主面に形成された、前記圧電基板の線膨張係数より小さい線膨張係数を有する支持層と、
を備えた弾性表面波素子において、
前記ＩＤＴ電極による弾性表面波が伝搬する方向に見たとき、前記圧電基板の前記他方の主面のうち、前記弾性表面波が伝搬する振動領域に対向する部分と該部分に隣接する部分との境界付近に段差が形成されるように、前記弾性表面波が伝搬する方向と平行に延在する溝が形成されていることを特徴とする、弾性表面波素子。
【請求項２】
前記溝は、前記ＩＤＴ電極による弾性表面波が伝搬する方向に見たとき、前記圧電基板の他方の主面のうち、前記ＩＤＴ電極による弾性表面波が伝搬する振動領域に対向する部分にのみ形成されていることを特徴とする、請求項１に弾性表面波素子。
【請求項３】
前記溝は、前記ＩＤＴ電極による弾性表面波が伝搬する方向に見たとき、前記圧電基板の他方の主面のうち、前記ＩＤＴ電極による弾性表面波が伝搬する振動領域に対向する部分以外の部分にのみ形成されていることを特徴とする、請求項１に弾性表面波素子。
【請求項４】
前記溝が複数本形成されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一つに弾性表面波素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２５１８２７（Ｐ２０１０−２５１８２７Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９５８５２（Ｐ２００９−９５８５２）
【出願日】平成２１年４月１０日（２００９．４．１０）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１０日（２００９．４．１０）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
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