聲表面波裝置以及通信裝置的製作方法
2023-05-25 18:51:36
專利名稱：聲表面波裝置以及通信裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於可攜式電話等移動體通信機器等中的聲表面波濾波器和聲表面波共振器等聲表面波裝置以及備有此的通信裝置。
背景技術：
以往，作為用於可攜式電話和汽車電話等移動體通信機器的RF(無線頻率)段的頻率選擇濾波器，廣泛地使用聲表面波濾波器。為了移動體通信機器的小型化、輕量化、以及低成本化，有關使用部件的削減正在進展，從而在聲表面波濾波器中要求附加新的功能。例如，要求不平衡輸入-平衡輸出型聲表面波濾波器或平衡輸入-不平衡輸出型聲表面波濾波器(以稱作平衡型聲表面波濾波器)。
為了滿足該要求，較多地使用縱耦合二重模式濾波器。另外，作為RF用濾波器，較多的情況下要求以不平衡連接將連接端子的一方整合為輸入阻抗50Ω，以平衡連接將另一方整合為輸入輸出阻抗為100～200Ω。
這裡，所謂不平衡輸入-平衡輸出型聲表面波濾波器，表示具有不平衡輸入和平衡輸出的聲表面波濾波器。所謂平衡輸入-不平衡輸出型聲表面波濾波器，表示具有平衡輸入和不平衡輸出的聲表面波濾波器。另外，所謂平衡輸入或平衡輸出，說的是信號作為兩個信號線路間的電位差而輸入或輸出的情況，各信號線路的信號，振幅相等、相位反相。與此相對，所謂不平衡輸入或不平衡輸出，說的是信號作為一條線路的、相對於接地電位的電位，而輸入或輸出的情況。
圖12是示意性地表示以往的平衡型聲表面波濾波器的電極構造的俯視圖。關於平衡型聲表面波濾波器，配置有並聯連接於壓電基板201上的聲表面波濾波器212、213。聲表面波濾波器212、213，分別備有3個IDT電極202、203、204和205、206、207，以及配置於其兩側的反射器電極208、209以及210、211。
聲表面波濾波器212、213，並聯連接而連接在不平衡信號端子214上。連接於不平衡信號端子214的IDT電極202、204以及205、207中，在一對相互面對的梳齒狀電極上施加電場，從而激勵起聲表面波。被激勵起的聲表面波被傳輸到聲表面波濾波器212、213各自的中央的IDT電極203、206。另外，聲表面波濾波器212的中央的IDT電極203的相位，成為相對於聲表面波濾波器213的中央的IDT電極206的相位相差180°的反相，最終信號從中央的IDT電極203、206的一方的IDT電極向平衡信號輸出端子215、216傳輸而平衡輸出。這裡，所謂IDT電極203的相位，表示從IDT電極203輸出的電信號的相位。為了說明的簡單化，以下同樣地記述。通過這種構造，實現了平衡-不平衡變換功能。
通過使用圖12所示的以往的平衡型聲表面波濾波器，能夠實現不平衡-平衡變換功能。可是，該平衡型聲表面波濾波器是平衡度(振幅平衡度和相位平衡度)劣化的聲表面波濾波器。這裡，平衡度包括振幅平衡度和相位平衡度。關于振幅平衡度，是信號作為兩個信號線路間的電位差而輸入或輸出，各信號線路的信號的振幅的大小(絕對值)越相等越佳。另外，相位平衡度，同樣是各信號的相位之差越等於180°越佳。
另一方面，也提案了一種圖13所示的平衡型聲表面波元件。作為該構造的例子，可以示出特開平11-97966號公報。在具有兩側被反射器電極210、211所夾持的3個IDT電極202、203、204的第一段的縱耦合型二重模式聲表面波濾波器中，在中央的IDT電極203上連接不平衡端子221。IDT電極202、204分別級聯連接在第二段的IDT電極205、207上，並將第二段的中央的IDT電極206二分割，並置為反相位地連接於平衡信號端子222、223上。由此，能夠得到輸入阻抗50Ω的不平衡輸入和輸出阻抗200Ω的平衡輸出。
另外，也可以，與圖13中的兩段聲表面波濾波元件相對，使用如下結構即將3個IDT電極沿聲表面波的傳播方向近接配置，並進一步級聯連接在其兩側配設有反射器電極的縱耦合聲表面波元件從而形成聲表面波濾波器。可是，即使這種構成，振幅平衡度和相位平衡度也不充分。
此外，在特開2002-84164號公報中還提案了如下構造即在以往的2重模式聲表面波共振器濾波器中，將在聲表面波的傳播方向上並設的3個IDT電極中配置於中央的IDT電極置為偶數對，從而改善平衡度。可是由於中央的IDT電極的最外側電極指的極性，和與中央的IDT電極相鄰接的IDT電極的最外側電極指的極性在左右不同，因此形成於各平衡信號端子的寄生電容不同，為此在這種構造的平衡型聲表面波濾波器中，振幅平衡度和相位平衡度也不優良。
因此，在以往的平衡型聲表面波濾波器中，要求振幅平衡度和相位平衡度的提高。另外，使用以往的平衡型聲表面波裝置的通信裝置中，靈敏度並不充分。
發明內容
因此，本發明的目的為提供一種改善了平衡型聲表面波濾波器的平衡度(振幅平衡度和相位平衡度)的聲表面波裝置。另外，本發明的其他目的為提供一種靈敏度優良的通信裝置。
按照本發明的聲表面波裝置的一個實施方式，通過在連接前段和後段的聲表面波元件的信號用引出布線，與連接於後段的聲表面波元件的接地用引出布線間，夾持絕緣體而形成交叉的電容，從而能夠提高平衡度。
按照本發明的聲表面波裝置的其他實施方式，通過利用連接前段的聲表面共振子和後段的聲表面波元件的信號用引出布線，和連接於後段的聲表面波元件的接地用引出布線，夾持絕緣體而設置交叉的電容，從而能夠提高平衡度。
按照本發明的通信裝置的一個實施方式，備有上述的聲表面波裝置和接收電路或發送電路，能夠改善靈敏度。
圖1是表示與本發明的聲表面波裝置相關的第1實施方式的的例子的俯視圖。
圖2是表示與本發明的聲表面波裝置相關的第1實施方式的其他例子的俯視圖。
圖3是表示與本發明的聲表面波裝置相關的第1實施方式的另一其他例子的俯視圖。
圖4是表示與本發明的聲表面波裝置相關的第2實施方式的例子的俯視圖。
圖5是表示與本發明的聲表面波裝置相關的第2實施方式的例子的俯視圖。
圖6是表示與本發明的聲表面波裝置相關的第2實施方式的例子的俯視圖。
圖7是表示比較例1的聲表面波裝置的電極構造的俯視圖。
圖8是對於實施例1和比較例1的聲表面波裝置，分別表示通過帶域及其近旁中的插入損失的頻率特性的線圖。
圖9是對於實施例1和比較例1的聲表面波裝置，表示通過帶域及其近旁中的相位平衡度的頻率依存性的線圖。
圖10是示意性地表示比較例2的聲表面波裝置的電極構造的俯視圖。
圖11是表示實施例2和比較例2的聲表面波裝置的通過帶域及其近旁的相位平衡度的頻率依存性的線圖。
圖12是表示以往的聲表面波裝置的電極構造例的俯視圖。
圖13是表示以往的聲表面波裝置的其他電極構造例的俯視圖。
圖14是對圖1所示的本發明的聲表面波裝置，以等價電路表示電容的俯視圖。
圖15是在作為本發明的通信裝置的可攜式電話中嵌入的具有帶通濾波器的高頻電路的模塊電路圖。
實施方式關於本發明的聲表面波裝置的實施方式，參照附圖而詳細進行說明。並且，以簡單構造的共振器型的聲表面波濾波器為例而說明。對於各電極的尺寸、電極間的距離等、電極指的根數和間隔等，為了說明而示意性地圖示。
本發明的聲表面波裝置的一實施方式的例子，如圖1所示的那樣，具備設於前段的聲表面波共振子16和設於後段兩個聲表面波元件。前段的聲表面波共振子16，與後段的兩個聲表面波元件並聯連接。
前段的聲表面波共振子16，由設於壓電基板1上的IDT電極11和反射器電極12、13構成。IDT電極11和反射器電極12、13，沿著在壓電基板1的表面傳輸的聲表面波的傳播方向，在與該傳播方向垂直的方向上備有多個長電極指。反射器電極12和反射器電極13，分別配置於IDT電極11的左側和右側。
後段的兩個聲表面波元件，由第1聲表面波元件14和第2聲表面波元件15構成。第1和第2聲表面波元件14、15的各個，由三個以上的奇數個的IDT電極組以及配設於該IDT電極組的兩側的反射器電極所構成。
第1聲表面波元件14，在壓電基板1上，具備由IDT電極2、3、4構成的IDT電極組，所述IDT電極2、3、4沿著在壓電基板1的表面傳播的聲表面波的傳播方向，在與該傳播方向垂直的方向上備有多個長的電極指。並且，在該IDT電極組的左側設有反射器電極8，在右側設有反射器電極29。
第2聲表面波元件15，在壓電基板1上，具備由IDT電極5、6、7構成的IDT電極組。IDT電極5、6、7沿著在壓電基板1的表面傳播的聲表面波的傳播方向，在與該傳播方向垂直的方向上備有多個長的電極指。並且，在該IDT電極組的左側設有反射器電極30，在右側設有反射器電極10。
在構成前段的聲表面波共振子16的IDT電極11上連接有不平衡輸入輸出端子17(不平衡輸入端子或不平衡輸出端子)。在構成後段的第1聲表面波濾波器14的IDT電極組中，在中央的IDT電極3上連接有平衡輸入輸出端子18(平衡輸入端子或平衡輸出端子)。在構成後段的第2聲表面波元件15的IDT電極組中，在中央的IDT電極6上也連接有平衡輸入輸出端子19。
構成第1聲表面波元件14的三個IDT電極2～4中，兩個IDT電極2、4，通過信號用引出布線22，而與前段側的IDT電極11並聯連接。構成第2聲表面波元件15的三個IDT電極中，兩個IDT電極5、7，通過信號用引出布線23，而與前端側的IDT電極11並聯連接。
構成第1聲表面波元件14的IDT電極組中，在中央的IDT電極3，連接接地用引出布線20。構成第2聲表面波元件15的IDT電極組中，在中央的IDT電極6，也連接接地用引出布線21。
接地用引出布線20、21分別連接後段側的IDT電極3、6和基準電位用電極(環狀電極)28。基準電位用電極28，是接地電極等，但並不一定必須是接地電極，也可以是保持在某種程度的電位的電極。
接地用引出布線20和信號用引出布線22隔著絕緣體24而交叉。接地用引出布線21和信號用引出布線23隔著絕緣體25而交叉。在這些交叉部，分別形成電容26、27。也就是說，電容26，由信號引出布線22的一部分、與信號引出布線22的一部分相面對的接地用引出布線20的一部分，以及由兩布線20、22的一部分所夾持的絕緣體24所構成。同樣，電容27，由信號引出布線23的一部分、與信號引出布線23的一部分相面對的接地用引出布線21的一部分，以及由兩布線21、23的一部分所夾持的絕緣體25所構成。
在以往的構成中，在成為產生寄生電容的要因的第1和第2聲表面波元件周邊的電極圖案等的構造分別不同的情況下，在平衡輸出端子中傳輸的信號相互振幅不同，或者相位從反相偏離，從而平衡度劣化。然而，在本發明的一實施方式中，通過設置電容26、27，能夠在第1聲表面波元件14和第2聲表面波元件15中，對在聲表面波裝置的等價電路中導入的電容進行調整，從而提高振幅平衡度和相位平衡度。
圖14是對於圖1所示的本發明的聲表面波裝置，以等價電路表示電容26、27的俯視圖。如圖14所示那樣，在信號用引出布線22、23的一部分，和與信號引出線22、23的一部分相面對的接地用引出布線20、21的一部分之間，形成電容。
此外，藉助於第1聲表面波元件14和第2聲表面波元件15經由聲表面波共振子16並聯連接的結構，能夠在聲表面波元件14、15的通過帶域內的插入損失不發生劣化的情況下，實現一種平衡型聲表面波裝置。該平衡型聲表面波裝置，表示具有不平衡-平衡變換功能的不平衡輸入-平衡輸出型聲表面波濾波器，或具有平衡-不平衡變換功能的平衡輸入-不平衡輸出型聲表面波濾波器。
按照本發明的一實施方式的構成，在聲表面波共振子16和聲表面波元件14、15之間沒有必要配設接地用焊盤電極等圖案。結果，能夠將聲表面波共振子16與第1和第2聲表面波元件14、15極力接近，並能夠在由聲表面波共振子16與第1和第2聲表面波元件14、15之間所夾置的區域的外側，以及由第1和第2聲表面波元件14、15之間所夾置的區域的外側，對接地用焊盤電極等圖案進行布置。因此，能夠極力降低聲表面波共振子16、第1和第2聲表面波元件14、15以及布線圖案所佔的面積，從而能夠將聲表面波裝置小型化。
作為在電容26、27中使用的絕緣體24、25，可以使用氧化矽或聚(醯)亞胺樹脂。因此，能夠良好地保持信號用引出布線22、23和接地用引出布線20、21之間的絕緣性。通過調整電容26、27的引出布線的面積和絕緣體24、25的厚度，能夠在聲表面波共振子16與第1和第2聲表面波元件14、15之間形成所望的電容，並通過所附加的電容而提高聲表面波裝置的平衡度。
至於接地用引出布線20、21，其一部分與在壓電基板1上圍繞聲表面波裝置的周圍而形成的環狀電極28相連接。由此，同樣通過在聲表面波共振子16與第1和第2聲表面波元件14、15之間形成的電容26、27，能夠在第1聲表面波元件14和第2聲表面波元件15中對導入到聲表面波裝置的等價電路的電容進行調整，並能夠提高振幅平衡度和相位平衡度。
此外，通過該構成，由於將接地用引出布線20、21連接在形成於聲表面波共振子16與第1和第2聲表面波元件14、15的周圍的環狀電極28上，因此不需要在聲表面波共振子16與第1、第2聲表面波元件14、15之間以及第1和第2聲表面波元件14、15間配置接地用焊盤電極，並且能夠將接地電極匯總為一個，並通過極力降低聲表面波共振子16、第1和第2聲表面波元件14、15以及布線圖案所佔的面積，能夠將聲表面波裝置小型化。
另外，通過在外部電路基板中的與環狀電極28相面對的部位形成環狀導體的圖案，並通過焊錫連接體等連接環狀電極28和環狀導體，從而能夠成為以面向下(face down)構造將聲表面波裝置安裝於電路基板上，並利用焊錫連接體等對它們的外周部進行密封的構成。在這種情況下，對於聲表面波裝置，能夠確保充分的氣密性，並能夠提供小型且可靠性優良的聲表面波裝置。
另外，也可以，如圖1所示那樣，以在第1聲表面波元件14或第2聲表面波元件15的至少其中一方形成電容26、27的狀態，將接地用引出布線20、21連接於環狀電極28。
圖2示出了本發明的聲表面波裝置的第1的實施方式的其他例。圖1所記載的聲表面波裝置具備兩個電容，而圖2所記載的聲表面波裝置具備一個電容。也就是說，也可以在，聲表面波共振子16和第1聲表面波元件14之間，或聲表面波共振子16和第2聲表面波元件15之間的其中一方的接地用引出布線上設置電容。
在圖2中，在連接於第1聲表面波元件14的IDT電極3的接地用引出電極20與連接聲表面波共振子16和第1聲表面波元件14的信號用引出布線22的交叉部，形成電容26。在這種情況下，與圖1的情況相同，通過對第1聲表面波元件14或第2聲表面波元件15的任何一方上所附加的電容進行調整，能夠提高聲表面波裝置的平衡度。另外，在圖2中，符號35表示接地電極。
也可以，作為圖2中的接地用引出布線20和信號引出布線22的替代，在第2聲表面波元件15的IDT電極6上連接接地用引出布線，並利用信號用引出布線連接聲表面波共振子16和第2聲表面波元件15，且在它們的交叉部，形成電容。
圖3示出了本發明的聲表面波裝置的第1實施方式的另一其他例子。在圖1中是反射器電極29和30，而在圖3中作為一個反射器電極31形成。也就是說，對於第1和第2聲表面波元件14、15，它們相鄰的部位的反射器電極由一體地形成的一個反射器電極31構成。由兩個聲表面波元件14、15所激勵起的聲表面波，在反射器電極31中，相位分別成為正側、負側而相互抵消合併，反射特性良好。結果，能夠進一步抑制通過帶域內的微小的波動(ripple)的產生。
另外，通過在第1和第2聲表面波元件14、15的相鄰接的部位形成一個的反射器電極31而共通化，從而能夠減小第1和第2聲表面波元件14、15所佔的面積，並能夠將聲表面波裝置小型化。
本發明的聲表面波裝置的第2實施方式的例子，如圖4所示那樣，在前段和後段備有聲表面波元件112、113。前段和後段的聲表面波元件112、113級聯連接著。
在壓電基板101上，沿著在壓電基板101的表面傳播的聲表面波的傳播方向，設置IDT電極102～107，以及反射器電極108～111。IDT電極102～107中，IDT電極102～104以及105～107，分別以三個成為一組，並在各自組的外側配置反射器108、109以及110、111。
也就是說，在壓電基板101上，前段和後段的聲表面波元件112、113縱續連接而構成聲表面波裝置，所述前段和後段的聲表面波元件112、113由以下器件構成即沿著在壓電基板101表面傳播的聲表面波的傳播方向，在與該傳播方向垂直的方向上備有多個長電極指的三個IDT電極102～104和105～107；以及分別配置於IDT電極102～104和105～107的兩側的、在與傳播方向垂直的方向上備有多個長電極指的反射器電極108、109和110、111。
在前段的聲表面波元件112上連接不平衡輸入輸出端子122。經由不平衡輸入輸出端子122存在信號的輸入輸出。例如，在不平衡輸入輸出端子122上輸入不平衡輸入信號，或從不平衡輸入輸出端子122輸出不平衡輸出。
在後段的聲表面波元件113上連接有兩個平衡輸入輸出端子123、124。對於在前段的聲表面波元件112上連接的不平衡輸入輸出端子122作為不平衡輸入端子而發揮功能的情況，在後段的聲表面波元件113上連接的兩個平衡輸入輸出端子123、124作為平衡輸出端子而發揮功能。另外，對於在前段的聲表面波元件112上連接的不平衡輸入輸出端子122作為不平衡輸出端子而發揮功能的情況，在後段的聲表面波元件113上連接的兩個平衡輸入輸出端子123、124作為平衡輸入端子而發揮功能。
設置有在後段的聲表面波元件113的IDT電極106上連接的接地用引出布線114。設置有將前段的聲表面波元件112和後段的聲表面波元件113級聯連接的信號用引出布線115。
接地用引出布線114和信號用引出布線115隔著絕緣體117立體地交叉，並通過由信號引出布線115的一部分、與信號引出布線115的一部分相面對的接地用引出布線114的一部分、以及由兩布線的一部分所夾持的絕緣體，形成了電容118。
也就是說，連接於後段的聲表面波元件113的IDT電極106的接地用引出布線114，和將前段的聲表面波元件112和後段的聲表面波元件113級聯連接的信號用引出布線115，隔著絕緣體117而交叉配設。在該交叉部，設置具有電容118，所述電容118具有通過接地用引出布線114和信號引出布線115而夾持絕緣體117的構造。
在前段的聲表面波元件112和後段的聲表面波元件113，若成為產生寄生電容的要因的周邊的電極圖案等的構造不同，則向平衡輸出信號端子傳輸的信號相互振幅不同，或者相位從反相偏離，而使得平衡度劣化。然而，由於作為本發明的一實施方式的聲表面波裝置具備電容118，因此能夠在平衡輸出(或平衡輸入)間對導入等價電路的電容進行調整。也就是說，由於能夠對兩個平衡輸入輸出端子123、124的輸出信號的振幅和相位進行調整，因此能夠提高振幅平衡度和相位平衡度。
另外，通過上述構成，沒有必要在前段的聲表面波元件112和後段的聲表面波元件113之間配設接地用焊盤電極，從而能夠將前段的聲表面波元件112和後段的聲表面波元件113極力接近，並能夠將接地用焊盤電極等的圖案布置(layout)於由聲表面波元件間所夾置的區域的外側，能夠極力降低聲表面波元件面積，而使聲表面波裝置小型化。
絕緣體117的厚度是大約0.5～6μm較好，在不足0.5μm的情況下，由於產生較大的電容，因此對於聲表面波元件對其電氣特性施加負面影響。另外，若超過6μm，則上部布線電極斷線的可能性較大。
絕緣體117，通過積層法(build up)等方法形成。在形成絕緣體117時，也可以成為層積多個絕緣層的結構。另外，通過在絕緣體117中混入由氧化鋁陶瓷等構成的絕緣體粒子和由銀構成的金屬粒子，或者使絕緣體成為形成有多個氣泡的多孔質體，能夠將絕緣體11的介電常數調整為所望的數值。
在接地用引出布線114和信號用引出布線115隔著絕緣體117而交叉配置的部位，即電容118中，將在接地用引出布線114和信號用引出布線115中配置於絕緣體117上的一方的寬度(設為寬度b)比其剩餘部分的寬度(設為寬度a)較大地形成，能夠在調整電容時，通過雷射或蝕刻將寬度b減小。
或者，最初將寬度b設為與寬度a相同，在調整電容時，在寬度b的部位形成焊錫層、形成金屬層，由此使寬度b比寬度a大。
即，聲表面波裝置的電容的電容調整方法有如下方法等1)在絕緣體中混入與此介電常數不同的絕緣體粒子或金屬粒子的方法；2)對電容所處的部位的接地用引出布線的寬度和信號用引出布線的寬度的至少其中一方進行變更的方法；3)在第1聲表面波元件的一側形成第1電容，在第2聲表面元件的一側形成第2電容，並使第1電容的絕緣體的材料或厚度和第2電容的絕緣體的材料或厚度不同的方法。
圖5示出了本發明的聲表面波裝置的第2實施方式的其他例子。在圖4記載的聲表面波裝置中，接地用引出布線114連接於後段的聲表面波元件113的中央的IDT電極106，而在圖5的例子中接地用引出布線114，連接於前段的聲表面波元件112的中央的IDT電極103的共通電極。此時，與圖4所記載的聲表面波裝置同樣，藉助於在前段的聲表面波元件112和後段的聲表面波元件113之間形成的電容118，而能夠在平衡輸出(或平衡輸入)之間對導入到等價電路的電容進行調整，從而能夠提高振幅平衡度和相位平衡度。另外，與上述同樣，沒有必要在前段的聲表面波元件112和後段的聲表面波元件113之間配設接地用焊盤電極等，從而能夠極力地將前段的聲表面波元件112和後段聲表面波元件113極力地接近，並能夠將接地用焊盤電極等圖案布置(layout)於聲表面波元件間以外的外側，且能夠極力地降低聲表面波元件面積而使聲表面波裝置小型化。
此外，圖6中示出了與本發明的聲表面波裝置相關的第2實施方式又一其他例子的俯視圖。在上述構成中，在前段的聲表面波元件112和後段的聲表面波元件113之間，在接地用引出布線114、119和級聯連接前段的聲表面波元件112和後段的聲表面波元件113的信號用引出布線115、116的交叉部，形成兩個電容118、121。此時，與上述同樣，通過對附加於兩個級聯連接的部位的雙方的電容進行調整，能夠提高聲表面波裝置的平衡度。
作為用於電容118、121的絕緣體117、120，也可以使用氧化矽或聚(醯)亞胺樹脂。由此，能夠良好保持信號用引出布線115、116和接地用引出布線114、119之間的絕緣性，並通過調整引出布線的面積和絕緣體117、120的厚度，能夠在平衡輸出(或平衡輸入)之間形成所望的電容，並能夠藉助於附加的電容提高聲表面波裝置的平衡度。
如圖6所示那樣，在上述的構成中，關於接地用引出布線114，其一部分與在壓電基板101上以圍繞聲表面波裝置的周圍的方式而形成的環狀電極128相連接。由此，與上述同樣，藉助於形成於前段的聲表面波元件112和後段的聲表面波元件113之間的電容118，能夠在兩個平衡輸出(或平衡輸入)中對導入到聲表面波元件的等價電路中的電容進行調整，從而能夠提高振幅平衡度和相位平衡度。
此外，藉助於該結構，由於將接地用引出布線114與形成於聲表面波裝置的周圍的環狀電極128相連接，因此沒有必要在聲表面波元件112、113之間配置接地焊盤電極，並能夠將接地電極匯總為一個，從而能夠極力降低聲表面波元件面積，由此使聲表面波裝置小型化。
另外，通過在與環狀電極128相面對的、電路基板上的部位形成環狀導體圖案，並以面向下(face down)構造安裝聲表面波裝置，並藉助於由焊錫連接體等所密封的結構形成聲表面波裝置，在上述情況下，能夠在聲表面波裝置中確保充分的氣密性，並能夠提供一種小型且可靠性優良的聲表面波裝置。
另外，也可以，如圖6所示那樣，以在前段的聲表面波元件112和後段的聲表面波元件113的雙方的級聯連接部形成電容118、121的狀態，將接地用引出布線114和119連接在環狀電極128。
另外，作為聲表面波裝置用的壓電基板，優選為使用36°±3°Y切X傳播鉭(タンタル)酸鋰單結晶、42°±3°Y切X傳播鉭酸鋰單結晶、64°±3°Y切X傳播鈮酸鋰單結晶、41°±3°Y切X傳播鋰單結晶、45°±3°X切Z傳播四硼酸鋰單結晶。這些中，電氣機械耦合係數較大，且頻率數溫度係數較低，作為壓電基板較為優選。
這些熱電(焦電)性壓電單結晶中，通過氧空缺、Fe等的固溶而顯著減少了熱電性的壓電基板，在裝置的可靠性方面較為良好。雖然壓電基板的厚度是大約0.1～0.5mm，但是在所謂的脆性這一缺點較少、材料成本較低、並易於減小部件尺寸的方面較為優選。
在壓電基板的形成有聲表面波元件的這一方的主面上，在不平衡輸入輸出端子17、平衡輸入輸出端子18、19、基準電位用電極(環狀電極28)等上形成導體凸緣(バンプbump)等導電連接體，所述導體凸緣等導電連接體由用於將聲表面波裝置以面向下的狀態晶片倒裝(flip chip)於外部電路基板等的Au、焊錫等構成。
另外，IDT電極和反射器電極，由Al或Al合金(Al-Cu系、Ai-Ti系)構成，並通過蒸鍍法、濺射法、或CVD法等薄膜形成方法而形成。電極厚度設為大約0.1～0.5μm，在能夠得到作為聲表面濾波器的特性方面是合適的。
另外，聲表面波裝置的實施方式的IDT電極的電極指、反射器電極的電極指以及聲表面共振子的電極指的數目涉及到樹根～數百根，出於簡單，在圖中將它們的形狀簡略化而圖示。
此外，在聲表面波裝置的實施方式中，在電極和壓電基板表面的聲表面波的傳播部，將SiO2、SiNx、Si、Al2O3作為保護膜而形成，能夠尋求藉助於導電性異物的通電防止和耐電力提高。
另外，能夠將本發明的聲表面波裝置適用於通信裝置。即，至少備有接收電路和發送電路的一方，並作為這些電路中包含的帶通濾波器而使用。例如，能夠適用於備有發送電路的通信裝置或備有接收電路的通信裝置，所述發送電路，能夠通過混頻器(mixer)將從發送電路輸出的發送信號載波於載波頻率，並通過帶通濾波器將不需要的信號衰減，其後，通過功率放大器(power-amp)將發送信號放大，並通過雙工器(デユプレツクサ)經由天線發送；所述接收電路，通過天線對接收信號進行接收，並利用低噪聲放大器對通過雙工器後的接收信號進行放大，其後利用帶通濾波器將不需要的信號衰減掉，並利用混頻器將信號從載波頻率分離，並向對該信號進行取出的接收電路進行傳送。因此，若採用本發明的聲表面波裝置，能夠提供一種因改善了聲表面波裝置的插入損失而使消耗電力降低的通信裝置。另外，由於通過改善插入損失能夠提高SN比，因此能夠改善通信裝置的靈敏度。
圖15中示出了，在作為通信裝置的可攜式電話中嵌入的具有帶通濾波器的高頻電路的模塊電路圖的一個例子。通過混頻器220將發送信號(高頻信號)疊加於載波信號而作為天線發送信號，並通過作為帶通濾波器的聲表面波裝置221對其不需要的信號進行衰減，並在由功率放大器222放大後，通過濾波器223和聲表面波分波器(雙工器)215，從天線214發射。另外，由天線214所接收的天線接收信號，通過聲表面波分波器215並由低噪聲放大器216所放大，並由作為帶通濾波器的聲表面波裝置217將其不需要的信號衰減後，由放大器218再次放大，並由混頻器219變換為低頻信號。
另外，在上述的實施方式中，出於簡單，例示了配設有3個IDT電極的聲表面波元件的例子，所述3個IDT電極，沿著在壓電基板上傳播的聲表面波的傳播方向，在與該傳播方向垂直的方向上備有多根長的電極指。可是，並不限於此，也可以配設5個以上的奇數個IDT電極。即使在其他的結構中，在不脫離本發明的主旨的範圍內也可以做適當的變更。
〔實施例1〕對具體地製作圖1所示的聲表面波裝置的實施例進行說明。
在38.7°Y切的X方向傳播的LiTaO3單結晶的壓電基板(用於取得多個的母基板)1上的多個聲表面波裝置形成區域，形成由Al(99％質量)-Cu(1％質量)合金組成的第1和第2聲表面波元件14、15等的微細電極圖案。另外，利用濺射裝置、縮小投影曝光機(stepper)、以及RIE(ReactiveIon Etching)裝置實施光平版印刷而進行各電極圖案的製作。
首先，利用丙酮、IPA(isopropyl alcohol異丙醇)等對壓電基板1進行超聲波清洗，去掉有機成分。接下來，利用清洗爐(clean oven)充分地對有機基板1進行乾燥後，進行成為各電極的金屬層的成膜。在金屬層的成膜中使用濺射裝置，並且作為金屬層的材料使用Al(99％質量)-Cu(1％質量)合金。此時的金屬層的膜厚約為0.18μm。
接下來，在金屬層上以大約0.5μm的厚度旋塗(スピンコ一ト)光抗蝕劑(レジスト)層，並利用縮小投影曝光裝置，以所望形狀進行圖案化，並在顯像裝置中用鹼顯像液將不需要的部分的光抗蝕劑層溶解，而顯示出所望的圖案。其後，通過RIE裝置，進行金屬層的蝕刻，而結束圖案化，而得到構成聲表面波裝置的各電極的圖案。
接下來，在電極的規定區域上形成保護膜。即，通過CVD(ChemicalVapor Deposition)裝置，而在各電極圖案和壓電基板1上以約0.1μm的厚度形成SiO2層。
接下來，對於隔著絕緣體而交錯配設的引出布線的形成，通過光平版印刷而進行圖案化，並在信號用引出布線22、23的、與接地用引出布線20、21的交叉部上形成絕緣體。接下來，為了對在信號用引出電極22、23的、與接地用引出布線20、21的交叉部上的絕緣體上設置的連接電極進行形成，而通過光平版印刷進行圖案化，所述連接電極用於取得從IDT電極3、6的共通電極引出的接地用引出布線20、21與環狀電極28的連接。
此時，由於在連接電極與接地用引出布線20、21和環狀電極28的連接部，上述SiO2層阻礙了電連接，因此，藉助於RIE裝置等利用幹蝕刻法，對該部位進行用以在SiO2層上開刻窗口部的蝕刻加工。
此外，使用RIE裝置等，在壓電基板1的形成有聲表面波元件的一方的主面上，通過對SiO2層實施蝕刻加工，而形成用於設置導電連接體的窗口部，所述導電連接體將以面向下(face down)的方式將聲表面波裝置晶片倒裝連接於外部電路基板。其後，使用濺射裝置，在窗口部，成膜層積有Cr層、Ni層、Au層的結構的不平衡輸入輸出端子、平衡輸入輸出端子、基準電位用電極(環狀電極)。不平衡輸入輸出端子、平衡輸入輸出端子、基準電位用電極各自的厚度是約1.0μm。其後，通過提拉法(lift-off)同時除去光抗蝕劑和不必要部位的Cr層、Ni層、Au層，並完成用於形成導電連接體的不平衡輸入輸出端子、平衡輸入輸出端子、基準電位用電極。
接下來，通過印刷法在不平衡輸入輸出端子、平衡輸入輸出端子、基準電位用電極等各自的上面，形成由焊錫構成的晶片倒裝(flip chip)連接用的導電連接體。
接下來，在壓電基板1上沿著分割線實施蝕刻加工，並分割為每個聲表面波裝置(晶片)。其後，利用晶片倒裝安裝裝置，以基準電位用電極等的形成面為下面的方式將各晶片收置於封裝中而粘接。其後，在N2氣氛氣中進行焙烤，而完成封裝化的聲表面波裝置。關於封裝，使用將陶瓷層多層層積後而形成的2.5×2.0mm見方的層疊構造的封裝。
另外，作為比較例1的樣品，按照與上述實施例同樣的工藝製作如下那樣的聲表面波裝置即在如圖7所示的那樣具有聲表面波共振子16與第1和第2聲表面波元件14、15的聲表面波裝置中，沒有形成信號用引出布線22、23和接地用引出布線的交叉部，而在聲表面共振子16與第1和第2聲表面波元件14、15之間形成有接地用焊盤電極34、35。
另外，作為比較例1的樣品所使用的聲表面波裝置的上述以外的構成，與作為本實施例的圖1所示的聲表面波裝置的構成同樣。
接下來，對實施例1和比較例1的聲表面波裝置進行特性測定。輸入0dBm的信號，頻率1640～2140MHz，利用801點的條件對測點進行測定。樣品數是各30個，測定機器是多埠網絡分析儀(アジレントテクノロジ公司製造「E5071A」)。
圖8示出了測定的結果得到的通過帶域近旁的頻率特性的曲線圖。圖8是表示插入損失的頻率依存性的曲線圖，所述插入損失的頻率依存性表示作為頻率濾波器的聲表面波裝置的傳輸特性。實施例1的濾波器特性非常良好。即，如圖8的實線所示那樣，能夠得到插入損失提高的良好的濾波器特性。
另一方面，如圖8的虛線所示的那樣，關於比較例1的通過帶域內的濾波器特性，插入損失較為劣化。實施例1的聲表面波裝置，與比較例1相比，能夠將通過帶域內的插入損失改善0.3dB。
另外，關於實施例1和比較例1的聲表面波裝置，圖9示出了通過帶域近旁的相位平衡度的線圖。如圖9的實線所示的那樣，實施例1的相位平衡度，為在通過帶域內穩定而平緩(flat)的特性。如圖9的虛線所示的那樣，比較例1的相位平衡度，在通過帶域內並非為穩定的特性。這樣，在本實施例中能夠在通過帶域內大幅度改善平衡度。
如此，在實施例1中，能夠實現一種提高了插入損失，且改善了平衡度的聲表面波裝置。並且，實施例1的聲表面波裝置，與比較例1的聲表面波裝置相比，形成有聲表面波元件等的主面的面積，小型化大約10％。
〔實施例2〕對具體製作圖4所示的聲表面波裝置的實施例進行說明。
在由38.7°Y切X方向傳播的LiTaO3單結晶構成的壓電基板(用於取得多個的母基板)101上，形成由Al(99％質量)-Cu(1％質量)合金組成的微細電極圖案。
另外，利用濺射裝置、縮小投影曝光機(stepper)、以及RIE(ReactiveIon Etching)裝置實施光平版印刷而進行各電極圖案的製作。
首先，利用丙酮、IPA(異丙醇)等對壓電基板101進行超聲波清洗，去掉有機成分。接下來，利用清洗爐(clean oven)充分地對有機基板101進行乾燥後，進行成為各電極的金屬層的成膜。在金屬層的成膜中使用濺射裝置，並且作為金屬層的材料使用Al(99％質量)-Cu(1％質量)合金。此時的金屬層的膜厚約為0.18μm。
接下來，在金屬層上以大約0.5μm的厚度旋塗(スピンコ一ト)光抗蝕劑(レジスト)層，並利用縮小投影曝光裝置，以所望形狀進行圖案化，並在顯像裝置中用鹼顯像液溶解不需要的部分的光抗蝕劑層，而顯示出所望的圖案。其後，通過RIE裝置，進行金屬層的蝕刻，而結束圖案化，而得到構成聲表面波裝置的各電極的圖案。
其後，在電極的規定區域上形成保護膜。即，通過CVD(Chemical VaporDeposition)裝置，而在各電極的圖案和壓電基板101上以約0.1μm的厚度形成SiO2層。
其後，通過光平版印刷而進行圖案化，並藉助於RIE裝置等利用幹蝕刻方法進行蝕刻加工，所述蝕刻用於使與接地用引出布線114和IDT電極106的共通電極的連接部相當的SiO2層的部位，成為窗口部。此外，通過光平版印刷進行圖案化，並利用RIE裝置等對電容118以外的部位的SiO2層進行蝕刻，並將厚度較薄地調整到0.2μm。
其後，使用濺射裝置，利用Al-Cu合金對接地用引出布線114進行成膜。此外，通過光平版印刷而進行圖案化，並利用光RIE裝置等進行蝕刻，所述蝕刻用以在SiO2層上開出晶片倒裝連接用的窗口部。其後，使用濺射裝置，在窗口部，對層積有Cr層、Ni層、Au層的結構的不平衡輸入輸出端子、平衡輸入輸出端子、基準電位用電極(環狀電極)進行成膜。不平衡輸入輸出端子、平衡輸入輸出端子、基準電位用電極各自的厚度是約1.0μm。其後，通過提拉法(lift-off)同時除去光抗蝕劑和不必要部位的Cr層、Ni層、Au層，並完成用於形成導電連接體的不平衡輸入輸出端子、平衡輸入輸出端子、基準電位用電極。
接下來，通過印刷法在不平衡輸入輸出端子、平衡輸入輸出端子、基準電位用電極的各自的上面，形成由焊錫構成的晶片倒裝(flip chip)連接用的導電連接體。
接下來，在壓電基板101上沿著分割線實施蝕刻加工，並分割為每個聲表面波裝置(晶片)。其後，利用晶片倒裝安裝裝置，以基準電位用電極等的形成面為下面的方式將各晶片收置於封裝中並粘接。其後，在N2氣氛氣中進行焙烤，而完成封裝化後的聲表面波裝置。關於封裝，使用將陶瓷層多層層積後而形成的2.5×2.0mm見方的層疊構造的封裝。
另外，作為比較例2的樣品，以與上述同樣的工藝製作如下那樣的聲表面波裝置即在如圖10所示那樣的前段的聲表面波元件112和後段的聲表面波元件113中，不形成信號用引出電極布線115、116，和接地用引出布線的交叉部，而在前段的聲表面波元件112和後段兩個的IDT電極113之間形成了接地用焊盤電極125。
另外，比較例2的樣品中的聲表面波裝置的上述以外的構成，與作為本實施例2的圖4所示的聲表面波裝置的構成同樣。
接下來，對實施例2和比較例2的聲表面波裝置進行特性測定。輸入0dBm的信號，頻率840～1040MHz，利用801點(point)的條件對測定點進行測定。樣品數是各30個，測定機器是多埠網絡分析儀(アジレントテクノロジ公司製造「E5071A」)。
圖11表示實施例2和比較例2的聲表面波裝置中的通過帶域近旁的相位平衡度的線圖。如圖11的實線所示的那樣，實施例2的聲表面波的相位平衡度，在通過帶域內為穩定而平緩的特性，而非常良好。與圖11的虛線所示的比較例2的聲表面波裝置的相位平衡度相比較，實施例2的聲表面波裝置，能夠在通過帶域內改善相位平衡度。
如此，在實施例2中，能夠抑制在通過帶域內產生的微小的波動(ripple)，從而能夠實現一種提高了插入損失且改善了平衡度的聲表面波裝置。另外，實施例2的聲表面波裝置，與比較例2的聲表面波裝置相比，形成有聲表面波元件等的主面的面積，被小型化大約10％。
權利要求
1.一種聲表面波裝置，其特徵在於，具備前段的聲表面波共振子，其具備IDT電極；後段的第1和第2聲表面波元件，其並聯連接在所述聲表面波共振子，並分別備有三個以上的奇數個IDT電極；信號引出布線，其連接前段側的所述IDT電極和後段側的所述IDT電極；接地用引出布線，其連接後段側的所述IDT電極和基準電位用電極；電容，其由下述構成即所述信號引出布線的一部分、與該信號引出布線的一部分相面對的接地用引出布線的一部分、以及由兩布線的一部分所夾持的絕緣體；一個不平衡輸入輸出端子，其連接在前段側的所述IDT電極；兩個平衡輸出輸入端子，其連接在後段側的所述IDT電極。
2.根據權利要求1所述的聲表面波裝置，其特徵在於，所述電容中的所述接地用引出布線的寬度及所述信號用引出布線的寬度是不同的。
3.根據權利要求1所述的聲表面波裝置，其特徵在於，所述絕緣體，由氧化矽或聚(醯)亞胺系樹脂形成。
4.根據權利要求3所述的聲表面波裝置，其特徵在於，所述絕緣體包含與該絕緣體的介電常數不同的絕緣體顆粒或金屬顆粒。
5.根據權利要求1所述的聲表面波裝置，其特徵在於，所述基準電位用電極，是以圍繞所述前段的聲表面波共振子、所述後段的聲表面波元件、所述信號引出布線、所述接地用引出布線、所述電容、所述不平衡輸入輸出端子以及所述平衡輸出輸入端子的方式而形成的環狀電極。
6.根據權利要求1所述的聲表面波裝置，其特徵在於，在所述第1和第2聲表面波元件的一方上設置所述接地用引出布線。
7.根據權利要求1所述的聲表面波裝置，其特徵在於，在所述第1和第2聲表面波元件的兩方，設置所述接地用引出布線，該兩個接地用引出布線分別形成電容。
8.根據權利要求7所述的聲表面波裝置，其特徵在於，構成兩個所述電容的所述絕緣體的材料相互不同。
9.根據權利要求7所述的聲表面波裝置，其特徵在於，構成兩個所述電容的所述絕緣體的厚度相互不同。
10.一種通信裝置，具有權利要求1所述的聲表面波裝置，其特徵在於，具備混頻器，其將發送信號疊加於載波信號而作為天線發送信號；帶通濾波器，其包含對所述天線發送信號的不需要信號進行衰減的所述聲表面波裝置；功率放大器，其對所述天線發送信號進行放大，並經由雙工器將放大後的所述天線發送信號輸出到天線。
11.一種通信裝置，具有權利要求1所述的聲表面波裝置，其特徵在於，具備天線；低噪聲放大器，其對由該天線所接收並通過雙工器後的天線接收信號進行放大；帶通濾波器，其包含對由所述低噪聲放大器所放大的所述天線接收信號的不需要信號進行衰減的所述聲表面波裝置；混頻器，其從通過該帶通濾波器後的所述天線接收信號的載波信號中，分離出接收信號。
12.一種聲表面波裝置，其特徵在於，具備前段和後段的聲表面波元件，其分別備有三個以上的奇數個的IDT電極；信號引出布線，其連接前段側的所述IDT電極和後段側的所述IDT電極；接地用引出布線，其將前段側和後段側的所述IDT電極的至少一方與基準電位用電極相連接；電容，其由以下構成即所述信號引出布線的一部分、與該信號引出布線的一部分相面對的接地用引出布線的一部分、以及由兩布線的一部分所夾持的絕緣體；一個不平衡輸入輸出端子，其連接在前段側的所述IDT電極；兩個平衡輸出輸入端子，其連接在後段側的所述IDT電極。
13.根據權利要求12所述的聲表面波裝置，其特徵在於，所述電容中的所述接地用引出布線的寬度及所述信號用引出布線的寬度，是不同的。
14.根據權利要求12所述的聲表面波裝置，其特徵在於，所述絕緣體，由氧化矽或聚聚(醯)亞胺系樹脂構成。
15.根據權利要求14所述的聲表面波裝置，其特徵在於，所述絕緣體，包含與該絕緣體介電常數不同的絕緣體顆粒或金屬顆粒。
16.根據權利要求12所述的聲表面波裝置，其特徵在於，所述基準電位用電極，是以圍繞所述前段和所述後段的聲表面波元件、所述信號引出布線、所述接地用引出布線、所述電容、所述不平衡輸入輸出端子、以及所述平衡輸出輸入端子的方式，而形成的。
17.根據權利要求12所述的聲表面波裝置，其特徵在於，還具備一個所述電容，構成兩個所述電容的所述絕緣體的材料，相互不同。
18.根據權利要求12所述的聲表面波裝置，其特徵在於，還具備一個所述電容，構成兩個所述電容的所述絕緣體的厚度，相互不同。
19.一種通信裝置，具有權利要求12所述的聲表面波裝置，其特徵在於，備有混頻器，其將發送信號疊加於載波信號而作為天線發送信號；帶通濾波器，其包含對所述天線發送信號的不需要信號進行衰減的所述聲表面波裝置；功率放大器，其對所述天線發送信號進行放大，並通過雙工器將放大後的所述天線發送信號輸出到天線。
20.一種通信裝置，具有權利要求12所述的聲表面波裝置，其特徵在於，備有天線；低噪聲放大器，其對由所述天線所接收並通過雙工器後的天線接收信號進行放大；帶通濾波器，其包含對由所述低噪聲放大器所放大後的所述天線接收信號的不需要信號進行衰減的所述聲表面波裝置；混頻器，其從通過該帶通濾波器後的所述天線接收信號的載波信號中，分離出接收信號。
全文摘要
本發明公開一種聲表面波裝置，其中，具備前段的聲表面波共振子，其具備IDT電極；後段的第1和第2聲表面波元件，其並聯連接在所述聲表面波共振子，並分別備有三個以上的奇數個IDT電極；信號引出布線，其連接前段側的所述IDT電極和後段側的所述IDT電極；接地用引出布線，其連接後段側的所述IDT電極和接地電極；電容形成部，其由下述構成即所述信號引出布線的一部分、與該信號引出布線的一部分相面對的接地用引出布線的一部分、以及由兩布線的一部分所夾持的絕緣體；一個不平衡輸入輸出端子，其連接在前段側的所述IDT電極；兩個平衡輸出輸入端子，其連接在後段側的所述IDT電極。從而能夠提高平衡型聲表面波濾波器的平衡度。
文檔編號H04B7/005GK101051824SQ20071009165
公開日2007年10月10日 申請日期2007年4月3日 優先權日2006年4月3日
發明者大塚一弘, 仲井剛, 田中宏行 申請人:京瓷株式會社