壓電振動設備及其製造方法、諧振頻率的調整方法
2023-10-09 20:19:34 2
專利名稱：壓電振動設備及其製造方法、諧振頻率的調整方法
技術領域：
本發明涉及壓電振動設備及其製造方法、諧振頻率的調整方法等。
背景技術：
在通信設備、計算機、行動電話等各種電子設備中，作為振子、振蕩器、濾波器等的電子部件，使用具有SAW (Surface Acoustic Wave:聲表面波)元件的壓電振動設備。壓電振動設備承擔發送接收電子設備的同步信號、適當的頻率等的振蕩器/濾波器的作用，作為其基礎的SAW諧振頻率的正確性是重要的。但是，各SAW元件由於包含製造偏差(例如，壓電體的製造尺寸和質量的偏差、電極的製造尺寸和質量的偏差等)，所以在各SAW元件的諧振頻率中會產生與設計值之間的差異。因此，水晶設備製造商針對各SAW元件進行頻率調整以符合規定值，並進一步進行氣體密封，以使頻率長期不變動。這裡，SAff元件的頻率調整的方法大多分為兩種。第一方法是，通過使用蒸鍍法和濺射法等，將金(Au)等在SAW元件表面形成金屬膜或金屬微粒子，從而進行對振動體(即壓電體)的質量附加。由此，使頻率降低(例如， 參照專利文獻1)。此外，第二方法是，通過對SAW元件實施離子束照射或氣體等離子體的作用，從而以濺射(sputtering out)(或蝕刻)方法按照物理方式(或化學方式)來削除SAW元件表面的一部分激勵電極或一部分水晶，對振動體進行質量削減。由此，使頻率上升(例如，參照專利文獻2、3)。專利文獻1 JP特開2007-53520號公報專利文獻2 JP特開2009-141825號公報專利文獻3 JP特開平05-63485號公報
發明內容
但是，在上述第一方法中，由於僅能使頻率降低，所以在頻率比希望值低的情況下，不能使該製造批次的產品復活，成為製造生產率降低的主要原因。 此外，在上述第二方法中，基本會破壞一部分的SAW元件，由此，增大SAW元件的激勵電極表面及水晶表面的粗糙度，會導致有頻率特性劣化的可能性。進一步地，還有如下方法，即，在SAW元件的激勵電極表面及水晶表面上形成用於防止由於激勵電極間的異物而造成的電氣短路的絕緣薄膜、用於保持SAW振蕩器頻率的長期可靠性的薄膜(作為這種薄膜，例如有用於防止在SAW晶片上附著水分和有機成分而SAW晶片被腐蝕、汙染的防水性薄膜/防油性薄膜等)。但在該情況下，通過對特意形成的薄膜進行離子束照射或等離子體蝕刻(plasma etching)，從而該薄膜產生構造破壞，存在絕緣性、防水性或防油性等不能充分發揮作用的可能性。 另一方面，作為頻率的調整方法，也考慮並用上述第一方法、第二方法。該情況下，能夠避免只進行單方向頻率調整的課題(即，僅能使頻率降低、或僅能使頻率上升的課題)。但是，在上述這樣使頻率上升時，還遺留有由於表面粗糙度增大而造成的頻率特性的劣化、由於構造破壞而造成的絕緣性、防水性或防油性的降低等課題。因此，本發明的目的之一在於，提供一種能夠一方面防止表面粗糙度的增大和構造破壞一方面使諧振頻率上升的壓電振動設備及其製造方法、諧振頻率的調整方法。本發明的一個形態的壓電振動設備的製造方法是具有聲表面波元件的壓電振動設備的製造方法，其特徵在於，包括在上述聲表面波元件的表面上形成用於提高聲表面波的速度的功能膜的工序。這裡，將「聲表面波」的速度設為V，將其頻率設為f，將其波長設為λ時，在這些物理量之間滿足(1)式的關係。f = ν/λ(1)根據這樣的方法，能夠根據(1)式的關係來使聲表面波元件的諧振頻率上升。在調整諧振頻率時，沒有必要進行下述，即，通過對聲表面波元件的表面進行基於離子束照射的濺射和基於氣體等離子體的蝕刻等物理或化學的手段來對聲表面波元件的表面進行削除。由此，能夠一方面防止聲表面波元件的表面粗糙度的增大和構造破壞，一方面能夠使諧振頻率上升。此外，在上述壓電振動設備的製造方法中，也可以具有如下特徵，S卩，上述聲表面波元件包括壓電體、和形成在上述壓電體之上的激勵電極，上述功能膜的楊氏模量 (Young' s modulus)比上述激勵電極的楊氏模量以及上述壓電體的楊氏模量大，並且上述功能膜的密度比上述激勵電極的密度及上述壓電體的密度低。這裡，由聲表面波元件激勵的波(S卩，聲表面波)的性質依存於傳播波的媒介的物性，尤其較強地依存於表面附近的物性。在聲表面波元件中，將激勵的波的頻率設為f，將媒介的彈性模量(elastic modulus)設為E，將媒介的密度設為P時，這些量之間滿足(2) 式的關係。fo^CE/p) (2)本發明者發現，通過在聲表面波元件的表面形成具有比壓電體及激勵電極的各楊氏模量大的楊氏模量的膜，從而聲表面波傳播的媒介的彈性模量上升，其結果是，聲表面波元件的諧振頻率根據這種情況而上升。另一方面，還已知，除了形成膜以外，還存在如通常所知的那樣由於向振動體附加質量，聲表面波元件的諧振頻率降低的現象。因此，本發明者為了抑制由於該質量附加而造成的諧振頻率的降低，而著眼於密度。通過在聲表面波元件的表面形成「高楊氏模量」且「低密度」的功能膜，能夠在抑制質量附加效果對頻率降低的影響的同時，發現基於彈性模量上升的頻率上升，來使諧振頻率上升。此外，在上述壓電振動設備的製造方法中，其特徵也可以是上述激勵電極是由鋁或鋁合金構成的梳齒電極，上述壓電體是水晶基板，上述功能膜的楊氏模量是50GPa以上， 並且上述功能膜的密度是1. Og/cm3以下。根據這樣的方法，例如，如圖6所示，能夠使聲表面波元件的諧振頻率上升。此外，在上述壓電振動設備的製造方法中，其特徵也可以是上述激勵電極是由鋁或鋁合金構成的梳齒電極，上述壓電體是水晶基板，上述功能膜的楊氏模量是SOGPa以上，
5並且上述功能膜的密度是2.0g/cm3以下。根據這樣的方法，例如，如圖6所示，能夠使聲表面波元件的諧振頻率上升。此外，在上述壓電振動設備的製造方法中，其特徵也可以是上述激勵電極是由鋁或鋁合金構成的梳齒電極，上述壓電體是水晶基板，上述功能膜的楊氏模量是150GPa以上，並且上述功能膜的密度是4.0g/cm3以下。根據這樣的方法，例如，如圖6所示，能夠使聲表面波元件的諧振頻率上升。此外，在上述壓電振動設備的製造方法中，其特徵也可以是在形成上述功能膜的工序之前，還包括對上述激勵電極施加電壓並測定上述聲表面波元件的諧振頻率的工序; 在形成上述功能膜的工序中，基於上述諧振頻率的測定值來調整上述功能膜的厚度。根據這樣的方法，能夠使聲表面波元件的諧振頻率調整為希望的值。此外，在上述壓電振動設備的製造方法中，其特徵也可以是在測定上述諧振頻率的工序之前，還包括在上述聲表面波元件的表面上形成絕緣性、防水性或防油性的膜的工序；在測定上述諧振頻率的工序中，在形成了上述絕緣性、防水性或防油性的膜後的狀態下測定上述諧振頻率，在形成上述功能膜的工序中，在上述絕緣性、防水性或防油性的膜之上形成上述功能膜。根據這樣的方法，能夠防止聲表面波元件的激勵電極間的電氣短路、以及由於水分和有機成分造成的腐蝕、汙染。此外，由於不進行用於使聲表面波元件的諧振頻率上升的、基於離子束照射的濺射和基於等離子體的蝕刻等，所以對於該膜也不會產生構造破壞。另外，作為「絕緣性、防水性或防油性的膜」，例如相當於後述的薄膜5。本發明的另一形態的壓電振動設備是具有聲表面波元件的壓電振動設備，該壓電振動設備的特徵在於，包括形成在上述聲表面波元件的表面上的功能膜，上述功能膜具有提高聲表面波的速度的功能。根據這樣的構成，能夠一方面防止聲表面波元件的表面粗糙度的增大和構造破壞，一方面使諧振頻率上升。此外，在上述壓電振動設備中，其特徵也可以是上述聲表面波元件包括壓電體、 和形成在上述壓電體之上的激勵電極，上述功能膜的楊氏模量比上述激勵電極的楊氏模量及上述壓電體的楊氏模量大，並且上述功能膜的密度比上述激勵電極的密度及上述壓電體的密度低。此外，在上述壓電振動設備中，其特徵也可以是上述激勵電極是由鋁或鋁合金構成的梳齒電極，上述壓電體是水晶基板，上述功能膜的楊氏模量是50GPa以上，並且上述功能膜的密度是l.Og/cm3以下。 此外，在上述壓電振動設備中，其特徵也可以是上述激勵電極是由鋁或鋁合金構成的梳齒電極，上述壓電體是水晶基板，上述功能膜的楊氏模量是SOGPa以上，並且上述功能膜的密度是2. Og/cm3以下。此外，在上述壓電振動設備中，其特徵也可以是上述激勵電極是由鋁或鋁合金構成的梳齒電極，上述壓電體是水晶基板，上述功能膜的楊氏模量是150GPa以上，並且上述功能膜的密度是4. Og/cm3以下。此外，在上述壓電振動設備中，其特徵也可以是還包括形成在上述聲表面波元件的表面上的絕緣性、防水性或防油性的膜，上述功能膜形成在上述絕緣性、防水性或防油性的膜之上。本發明的又另一形態的諧振頻率的調整方法是用於調整聲表面波元件的諧振頻率的方法，其特徵在於，通過在上述聲表面波元件的表面上形成用於提高聲表面波的速度的功能膜，使上述諧振頻率上升。根據這樣的方法，能夠一方面防止聲表面波元件的表面粗糙度的增大和構造破壞，一方面使諧振頻率上升。
圖1是表示本發明的實施方式的SAW元件10的構成例的圖。圖2是表示本發明的實施方式的壓電振動設備100的構成例的圖。圖3是表示壓電振動設備100的製造方法的流程圖。圖4是表示本發明的實施方式的成膜裝置50的構成例的圖。圖5是表示功能膜的膜厚和諧振頻率之間的關係的模擬結果的圖。圖6是表示功能膜的物性值和諧振頻率之間的關係的模擬結果的圖。
圖7是表示SAW元件10的其他構成例的圖(之一)。圖8是表示SAW元件10的其他構成例的圖(之二)。圖9是表示SAW元件10的其他構成例的圖(之三)。圖10是表示SAW元件10的其他構成例的圖(之四)。圖11是表示SAW元件10的其他構成例的圖(之五)。符號說明1壓電體，2激勵電極，2a電極指，2b母線(bus bar)，3反射器，3a導體條，北母線， 4功能膜，5薄膜，IOSAff元件，11封裝體，12開口側，50成膜裝置，51腔室，52排氣泵，53離子槍，54防護罩，55開閉器，56頻率測定器，57目標物，100壓電振動設備
具體實施例方式以下，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。另外，在以下說明的各圖中，對具有相同構成的部分賦予相同的符號，省略其重複的說明。(1)關於壓電振動設備的構成例圖1是表示本發明的實施方式的聲表面波(即，SAW)元件10的構成例的圖，圖 1(a)是平面圖，圖1(b)是沿Xl-X，1切斷圖1(a)後得到的截面圖。如圖1(a)及(b)所示，該SAW元件10形成在壓電體1的表面上，包括形成在壓電體1的表面上的激勵電極2及反射器3、按照覆蓋激勵電極2的方式形成在壓電體1的表面上的功能膜4。壓電體1是通過施加電壓而對SAW進行激勵的基板，例如由ST切型水晶基板構成。激勵電極2是用於接受驅動電壓的供給並對壓電體1施加電壓的電極，例如是梳齒電極(IDT :Interdigital Transducer)。梳齒電極通過對多個電極指加、和母線沘進行組合而構成，其中，該多個電極指加按照與聲表面波的傳播方向正交的方式而設置，上述母線2b沿著聲表面波的傳播方向而配置並與多個電極指加連接。這樣的梳齒電極按2個成為一對，在俯視下，按照配對的一方和另一方電極指加相互交錯嚙合的方式進行配置。 如圖1 (b)所示，設電極指加的電極寬度為L，電極指加的厚度為T，電極指加的間隔為D 時,這些各數值例如為L = 2. 5 μ m，T = 158nm, D=L 4um。反射器3按照在俯視下從兩側夾持激勵電極2的方式進行配置，是用於對激勵電極2所激勵的SAW進行反射(在反射器3間)並將所激勵的SAW封閉在內的電極。該反射器3例如通過對多個導體條3a、和母線北進行組合而構成，其中，該多個導體條3a按照與電極指加平行的方式進行配置，母線北連接這些導體條3a的兩端部。激勵電極2和反射器3例如由鋁或鋁合金構成。此外，功能膜4是具有提高SAW的速度的功能的膜。該功能膜4例如按照完全覆蓋激勵電極2的電極指加的方式形成在壓電體1的表面上。這裡，在波的速度ν和波的頻率f之間有上述(1)式的關係成立。通過使SAW在該功能膜上傳播，能夠實現SAW元件10 的諧振頻率的上升。關於功能膜4的物性，舉出一例，功能膜4的楊氏模量比壓電體1及激勵電極2的各楊氏模量大，並且功能膜4的密度比壓電體1及激勵電極2的各密度低。例如，在壓電體1由水晶(楊氏模量73GPa、密度2. 6g/cm3)構成，激勵電極2由鋁(楊氏模量70GPa、密度2. 7g/cm3)構成的情況下，作為滿足上述物性的功能膜4，列舉後述的硬質碳膜、鈹等。這樣，通過與壓電體1及激勵電極2的各材料相關聯，限定功能膜4的材料物性，從而能夠在抑制質量附加效果對頻率降低的影響的同時，發現基於高彈性模量的頻率的上升，來使SAW 元件10的諧振頻率上升。另外，該SAW元件10通過與未圖示的振蕩電路的組合，具有輸出所設計的頻率的交流的功能。例如，如圖2所示，在具有SAW元件10的壓電振動設備100中，SAW元件10 固定在封裝體11內，封裝體11的開口側12由未圖示的封蓋所覆蓋。由封蓋覆蓋的封裝體 11內在真空狀態或在惰性氣體氣氛下進行密封，實現確保振蕩頻率的長期可靠性。下面，說明該壓電振動設備100的製造方法。(2)關於壓電振動設備的製造方法圖3是表示本發明的實施方式的壓電振動設備100的製造方法的流程圖。另外， 在該例子中，例如後述的圖5所示，通過模擬或實驗等，預先求取形成在SAW元件10的表面上的功能膜4的膜厚和SAW元件10的諧振頻率之間的關係。首先，開始，在圖3的步驟⑶1中，在壓電體1的表面上形成激勵電極2和反射器3。例如，在壓電體1的表面上形成鋁或鋁合金等的導電膜。接著，使用光刻 (photolithography)技術及蝕刻技術對該導電膜進行構圖(patterning)。由此，在壓電體 1的表面上同時形成激勵電極2和反射器3。作為導電膜的形成方法，例如使用濺射法。作為導電膜的蝕刻方法，例如使用反應離子蝕刻(RIE=Reactive Ion Etching)、等離子體蝕刻等乾式蝕刻、或溼式蝕刻。或者，在該步驟(S)I中，也可以使用印刷法，形成激勵電極2及反射器3。例如，也可以通過噴墨法，在壓電體1的表面上噴塗包括鋁等導電粒子在內的墨水，形成激勵電極2 及反射器3。接著，在圖3的步驟(S) 2中，將形成了激勵電極2和反射器3後的壓電體1(即， SAW元件10)收納入封裝體11內進行固定。接著，在圖3的步驟(S)3中，對激勵電極2施加驅動電壓並對SAW進行激勵，測定其諧振頻率。另外，在該例子中，設定激勵電極2的形狀和大小(例如，梳齒電極中的電極指加的電極寬度L、電極指加的厚度T、電極指加的間隔D)，以使形成功能膜4之前的諧振頻率成為大約比目標值低的值。接著，在圖3的步驟(S)4中，針對諧振頻率，進行用於消除測定值和目標值之差的調整。具體來說，計算出為了消除諧振頻率的目標值和在步驟(S) 3中測定出的測定值之差而必需的功能膜4的膜厚。然後，在SAW元件的表面上以計算出的膜厚來形成功能膜4。由此，使諧振頻率上升，使該值調整為目標值。作為功能膜4的形成方法，例如，使用濺射法、 蒸鍍法、或化學氣相生長法(CVD法)等。之後，在圖3的步驟(S)5中，例如在真空狀態或惰性氣體氣氛的腔室內對封裝體 11的開口側12處安裝封蓋，對封裝體11內進行密封。由此，完成圖2所示的壓電振動設備 100。(3)關於功能膜的成膜裝置在圖3的步驟(S)3中的諧振頻率的測定和步驟(S)4中的諧振頻率的調整(艮口， 功能膜4的形成)中，能夠使用例如圖4所示的具備頻率的測定功能的成膜裝置50。圖4是表示本發明的實施方式的成膜裝置50的構成例的概念圖。如圖4所示，該成膜裝置50，例如使用離子束濺射法(ion beam sputter)，並且具有腔室51、將對腔室51內進行排氣而形成真空狀態的排氣泵52、對離子進行加速並發射至真空狀態的腔室51內的離子槍53、防護罩M、開閉器55、和頻率測定器56。此外，在腔室51內配置硬質碳等的目標物57。在該成膜裝置50中，在頻率的測定時(例如，圖3的步驟(S； ))，頻率測定器56測定SAW元件的諧振頻率。此外，在功能膜4的成膜時(例如，圖3的步驟(S4))，打開開閉器55，封裝體11的開口側成為相對於目標物57呈露出的狀態。在該狀態下，離子槍53向目標物57照射離子。離子例如是氬離子(Ar+)。離子一旦撞到目標物57，則由於其反衝， 目標物57的材料原子飛出。該飛出的原子附著在SAW元件10的表面上，由此在該表面上對功能膜4進行成膜。由於離子的照射時間和功能膜4的成膜厚度成比例，所以通過調整離子的照射時間(或調整開閉器陽的開啟時間)，能夠將功能膜4形成為任意的厚度。此外，在該例子中，由防護罩M來阻止對SAW元件10的表面以外的部分所進行的功能膜4的成膜。另外，在該成膜裝置50中，可以在由頻率測定器56測定SAW元件10的諧振頻率的同時，在SAW元件表面上對功能膜4進行成膜。即，可以同時並行地進行圖3的步驟(S)3 和步驟(S)4。在該情況下，在諧振頻率到達目標值的時間點停止由離子槍53進行的離子照射(或，關閉開閉器5 ，由此能夠使SAW元件10的諧振頻率調整成為目標值。(4)關於模擬結果(4-1)關於功能膜的膜厚和諧振頻率之間的關係圖5是使用有限要素法(finite element method)對功能膜的膜厚和諧振頻率之間的關係進行模擬的結果。圖5的橫軸表示諧振頻率的變化量。單位是百萬分率(ppm)。 此外，圖5的橫軸表示功能膜的形成膜厚。在該模擬中，作為模型的SAW元件的材質、尺寸等與在上述「(1)壓電振動設備的構成例」 一欄中說明的SAW元件10相同，具體如下所述。·壓電體ST切型水晶基板 激勵電極的形狀及大小梳齒電極(電極指的電極寬度L = 2. 5μπι，梳齒電極的厚度T = 158nm,電極指的間隔D=L 4um)·激勵電極及反射器的材質招
·功能膜的種類硬質碳膜(類金剛石碳，密度1. 5g/cm3，楊氏模量IOOGPa)·功能膜的形成區域包括激勵電極在內的ST切型水晶基板的表面上·諧振頻率的基準值(未形成功能膜的狀態):410MHz如圖5所示，本模擬的結果是，如果形成膜厚為100A的碳硬質膜，則頻率的調整結果是+510ppm(+0. 21MHz)。此外，如果形成膜厚為200A的碳硬質膜，則頻率的調整結果是 +1011ppm(+0. 42MHz)。根據這些結果，可知在功能膜的膜厚和諧振頻率的變化量之間有比例關係成立，通過(例如，在濺射成膜條件下)控制功能膜的膜厚，能夠控制諧振頻率的上升量。(4-2)關於功能膜的物性值和諧振頻率之間的關係圖6是使用有限要素法對功能膜的物性值(密度和楊氏模量)和諧振頻率之間的關係進行模擬的結果。圖6的縱軸表示諧振頻率的變化量。單位是百萬分率(ppm)。此外， 圖6的橫軸表示功能膜的楊氏模量。在該模擬中，作為模型的SAW元件的材質、尺寸等與在上述「 功能膜的膜厚和諧振頻率之間的關係」一欄中說明的SAW元件相同。但是，功能膜的物性值和形成膜厚與上述不同，具體按下述進行設定。·功能膜的密度1. 0g/cm3、2. 0g/cm3、4. 0g/cm3、8. 9g/cm3 這 4 種·功能膜的楊氏模量0. 01 IOOOGPa的範圍·功能膜的形成膜厚10 A如圖6所示，可知本模擬的結果是，在形成膜的楊氏模量大且形成膜的密度小的區域中，諧振頻率引起上升。此外，根據該模擬結果可知SAW元件在上述這樣構成的情況下(至少在壓電體由水晶構成，激勵電極是由鋁或鋁合金構成的梳齒電極的情況下)，要實現由於功能膜的形成而取得諧振頻率的上升效果，只要具有下述(a) (c)中任一項的物性即可。(a)功能膜的楊氏模量為50GPa以上，且密度為1. Og/cm3以下(b)功能膜的楊氏模量為SOGPa以上，且密度為2. Og/cm3以下(c)功能膜的楊氏模量為150GPa以上，且密度為4. Og/cm3以下作為具有這樣的物性的膜，列舉了例如下述的膜。·硬質碳膜(類金剛石碳，楊氏模量100 760GPa，密度1. 2 3. 3g/cm3)·氮化矽(楊氏模量290GPa，密度3. 2g/cm3)·氮化鋁(楊氏模量280GPa，密度3. 3g/cm3)·碳化矽(楊氏模量410GPa，密度3. 2g/cm3)·碳化硼(楊氏模量450GPa，密度2. 5g/cm3) 矽(楊氏模量 130 180GPa,密度 2. 3g/cm3)·金剛石(楊氏模量lOOOGPa，密度3. 5g/cm3)·鈹(楊氏模量 28761 ,密度 1. 8g/cm3)另外，如果改變功能膜的種類，則即使形成膜厚相同，由於形成膜的密度和楊氏模量的不同，頻率的調整量也發生變化。由此，通過選擇功能膜的種類，能夠改變諧振頻率的調整靈敏度。例如，通過選擇功能膜的種類，能夠進行諧振頻率的粗調整和微調整。如以上說明的那樣，根據本發明的實施方式，通過在SAW元件10的表面上形成用於提高波的速度的功能膜4，能夠提高SAW元件10的諧振頻率。作為這樣的功能膜4，列舉具有下述物性的膜，即，功能膜4的楊氏模量比壓電體1及激勵電極2的各楊氏模量大，且功能膜4的密度比壓電體1及激勵電極2的各密度低。或者，即使在該物性多少有偏差的情況下，在壓電體1由水晶構成，激勵電極2是由鋁或鋁合金構成的梳齒電極這樣的構成的情況下，能夠將具有上述(a) (c)中任一種物性的膜作為功能膜4來使用。由此，與現有技術(即，在背景技術一欄中說明的第二方法)相比，能夠一方面防止表面粗糙度的增大和構造破壞，一方面使SAW元件10的諧振頻率上升。即，根據本發明的實施方式，在使SAW元件10的諧振頻率上升時，沒有必要進行下述，即，通過對SAW元件10的表面進行的基於離子束照射的濺射和基於氣體等離子體的蝕刻等物理或化學的手段來削除SAW元件10的表面。由此，不會產生由於壓電體1和激勵電極2的表面粗糙度增大而造成的頻率特性的劣化、構造破壞，能夠製造頻率特性良好的SAW 元件10。(5)其他方式(5-1)關於功能膜的形成區域在上述實施方式中，說明了按照完全覆蓋激勵電極2的電極指加的方式來形成功能膜4的情況。但是，本發明不限於這樣。例如，如圖7(a)及(b)所示，可以按照覆蓋電極指加的一部分的方式來形成功能膜4。或者，例如圖8(a)及(b)所示，可以按照不僅覆蓋激勵電極2也覆蓋反射器3的方式來形成功能膜4。或者，例如如圖9所示，可以按照僅僅覆蓋壓電體的表面中從激勵電極2下露出的部分的方式來形成功能膜4。進一步地，例如如圖10所示，可以按照僅僅覆蓋激勵電極2上的方式來形成功能膜4。根據本發明者的知識和見識，即使在這樣的情況下，也能夠提高SAW元件10的諧振頻率。(5-2)關於絕緣薄膜、防水性薄膜/防油性薄膜的形成此外，在上述實施方式中，說明了在形成了激勵電極2及反射器3的壓電體1的表面上直接形成功能膜4的情況。但是，本發明不限於此。例如，如圖11所示，可以在形成了激勵電極2的壓電體1的表面上形成絕緣性、防水性或防油性的薄膜5，在其上形成功能膜 4。即，可以隔著這些薄膜5在SAW元件10的表面上形成功能膜4。在該情況下，例如在圖3的步驟(S) 3中，在形成了上述薄膜5的狀態下，測定諧振頻率。然後，在圖3的步驟(S)4中，基於該測定值，調整功能膜4的形成膜厚。根據本發明者的知識和見識，即使在這樣的情況下，也能夠提高SAW元件10的諧振頻率，能夠使諧振頻率調整成為希望的值。通過形成薄膜5，能夠防止成對的激勵電極2間的電氣短路、由於水分或有機成分造成的腐蝕、汙染。此外，由於不進行用於使SAW元件10的諧振頻率上升的、基於離子束照射的濺射和基於等離子體的蝕刻等，所以不會發生薄膜5的構造破壞。(5-3)關於消除頻率調整的單方向進行性此外，在本發明中，可以並用在上述實施方式中說明的功能膜4的形成和在背景技術一欄中說明的第一方法。例如，在圖3的步驟(S)4中，在諧振頻率的測定值比目標值低的情況下可以形成功能膜4，從而使諧振頻率上升，另一方面，在諧振頻率的測定值比目標值高的情況下可以在SAW元件的表面上形成質量附加用的金屬膜(未圖示)，從而使諧振頻率降低。根據這樣的方法，能夠一面防止表面粗糙度的增大和構造破壞，一面能夠向任意方向調整諧振頻率，並能夠消除頻率調整的單方向進行性。 本發明的適用範圍不限定為上述的實施方式。在不脫離本說明書中記載的技術思想的範圍內可以擴展應用本發明。在使用切割了其他面的水晶的SAW元件、使用了其他壓電材料例如氮化鋁、鈮酸鋰、鉭酸鋰等的SAW元件、或使用了基於上述材料形成的膜的SAW 元件等中能夠應用本發明。
權利要求
1.一種壓電振動設備的製造方法，是具有聲表面波元件的壓電振動設備的製造方法， 其特徵在於，包括在上述聲表面波元件的表面上形成用於提高聲表面波的速度的功能膜的工序。
2.根據權利要求1所述的壓電振動設備的製造方法，其特徵在於，上述聲表面波元件包括壓電體、和形成在上述壓電體之上的激勵電極， 上述功能膜的楊氏模量比上述激勵電極的楊氏模量以及上述壓電體的楊氏模量大，並且上述功能膜的密度比上述激勵電極的密度及上述壓電體的密度低。
3.根據權利要求1所述的壓電振動設備的製造方法，其特徵在於， 上述激勵電極是由鋁或鋁合金構成的梳齒電極，上述壓電體是水晶基板，上述功能膜的楊氏模量是50GPa以上，並且上述功能膜的密度是1. Og/cm3以下。
4.根據權利要求1所述的壓電振動設備的製造方法，其特徵在於， 上述激勵電極是由鋁或鋁合金構成的梳齒電極，上述壓電體是水晶基板，上述功能膜的楊氏模量是SOGPa以上，並且上述功能膜的密度是2. Og/cm3以下。
5.根據權利要求1所述的壓電振動設備的製造方法，其特徵在於， 上述激勵電極是由鋁或鋁合金構成的梳齒電極，上述壓電體是水晶基板，上述功能膜的楊氏模量是150GPa以上，並且上述功能膜的密度是4. Og/cm3以下。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的壓電振動設備的製造方法，其特徵在於，在形成上述功能膜的工序之前，還包括對上述激勵電極施加電壓並測定上述聲表面波元件的諧振頻率的工序，在形成上述功能膜的工序中，基於上述諧振頻率的測定值來調整上述功能膜的厚度。
7.根據權利要求6所述的壓電振動設備的製造方法，其特徵在於，在測定上述諧振頻率的工序之前，還包括在上述聲表面波元件的表面上形成絕緣性、 防水性或防油性的膜的工序，在測定上述諧振頻率的工序中，在形成了上述絕緣性、防水性或防油性的膜後的狀態下測定上述諧振頻率，在形成上述功能膜的工序中，在上述絕緣性、防水性或防油性的膜之上形成上述功能膜。
8.一種壓電振動設備，具有聲表面波元件，其特徵在於， 具備形成在上述聲表面波元件的表面上的功能膜，上述功能膜具有提高聲表面波的速度的功能。
9.根據權利要求8所述的壓電振動設備，其特徵在於，上述聲表面波元件包括壓電體、和形成在上述壓電體之上的激勵電極， 上述功能膜的楊氏模量比上述激勵電極的楊氏模量及上述壓電體的楊氏模量大，並且上述功能膜的密度比上述激勵電極的密度及上述壓電體的密度低。
10.根據權利要求8所述的壓電振動設備，其特徵在於，上述激勵電極是由鋁或鋁合金構成的梳齒電極， 上述壓電體是水晶基板，上述功能膜的楊氏模量是50GPa以上，並且上述功能膜的密度是1. Og/cm3以下。
11.根據權利要求8所述的壓電振動設備，其特徵在於， 上述激勵電極是由鋁或鋁合金構成的梳齒電極，上述壓電體是水晶基板，上述功能膜的楊氏模量是SOGPa以上，並且上述功能膜的密度是2. Og/cm3以下。
12.根據權利要求8所述的壓電振動設備，其特徵在於， 上述激勵電極是由鋁或鋁合金構成的梳齒電極，上述壓電體是水晶基板，上述功能膜的楊氏模量是150GPa以上，並且上述功能膜的密度是4. Og/cm3以下。
13.根據權利要求8至12中任一項所述的壓電振動設備，其特徵在於，還包括形成在上述聲表面波元件的表面上的絕緣性、防水性或防油性的膜， 上述功能膜形成在上述絕緣性、防水性或防油性的膜之上。
14.一種諧振頻率的調整方法，是調整聲表面波元件的諧振頻率的方法，其特徵在於， 通過在上述聲表面波元件的表面上形成用於提高聲表面波的速度的功能膜，使上述諧振頻率上升。
全文摘要
提供一種能夠一方面防止表面粗糙度的增大和構造破壞一方面使諧振頻率上升的壓電振動設備及其製造方法、諧振頻率的調整方法。本發明是具有聲表面波元件的壓電振動設備的製造方法，其特徵在於，包括在上述聲表面波元件的表面上形成用於提高聲表面波的速度的功能膜的工序。此外，上述功能膜的楊氏模量比上述激勵電極的楊氏模量以及上述壓電體的楊氏模量大，並且上述功能膜的密度比上述激勵電極的密度及上述壓電體的密度低。由此，能夠在抑制質量附加效果對頻率降低的影響的同時，發現基於彈性模量上升的頻率上升，能夠使聲表面波元件的諧振頻率上升。
文檔編號H03H3/04GK102377402SQ20111021317
公開日2012年3月14日 申請日期2011年7月28日 優先權日2010年8月16日
發明者加藤達, 和田充洋, 田中悟 申請人:精工愛普生株式會社