JPH0590865A - 弾性表面波フイルタの中心周波数調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 周波数特性を劣化させることなく、中心周波
数の所望の値からのずれを的確に調整する。 【構成】 圧電基板１上に形成されたすだれ状電極２，
３に通電して中心周波数を測定し、該測定値が所望の値
になるまで、該すだれ状電極２，３をマスクにして所定
のエッチング条件下で、圧電基板表面をドライエッチン
グする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板表面を伝搬する表
面弾性波を用いた弾性表面波フイルタの中心周波数調整
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
特願平２−３９５００号明細書等に記載されるものがあ
った。以下、その構成を図を用いて説明する。

【０００３】図２は、前記文献に記載された従来の弾性
表面波フイルタの概略の構成図である。

【０００４】この弾性表面波フイルタは、圧電効果を有
する圧電基板１の表面に、電気信号を弾性表面波に変換
する入力側（または出力側）すだれ状電極２と、弾性表
面波を電気信号に変換する出力側（または入力側）すだ
れ状電極３とが対向配置されている。各すだれ状電極
２，３は、それぞれ複数の電極指２ａ，３ａで構成され
ている。なお、図２中のＧは高周波信号、Ｚ_s は入力抵
抗、Ｚ_L は負荷抵抗、ｓは弾性表面波である。

【０００５】この種の弾性表面波フイルタでは、高周波
信号Ｇを入力抵抗Ｚ_s を介してすだれ状電極２へ印加す
ると、該すだれ状電極２で弾性表面波Ｓを励振する。す
だれ状電極２で励振された弾性表面波Ｓがその電極指２
ａと垂直な方向に伝搬し、すだれ状電極３へ到達する
と、該すだれ状電極３の各電極指３ａ間に電位差が生
じ、電気信号が誘起される。この電気信号が負荷抵抗Ｚ
_L 側へ出力される。

【０００６】狭帯域の弾性表面波フイルタの中心周波数
ｆは、圧電基板１上を伝搬する弾性表面波Ｓの伝搬速度
ｖ、電極指２ａ，３ａの各ピッチｄ（＝弾性表面波Ｓの
波長λ）より、ｆ＝ｖ／ｄで決定される。ところが、伝
搬速度ｖは圧電基板１の種類により決まっているため、
該圧電基板１上に一旦すだれ状電極２，３を形成してし
まうと、その中心周波数ｆを変えることが非常に困難と
なる。

【０００７】そこで、前記文献に記載された従来の中心
周波数調整方法では、圧電基板１上にすだれ状電極２，
３を形成した後、該すだれ状電極２，３の電極指２ａ，
３ａの膜厚を測定し、その膜厚が所望の厚さになるよう
にエッチングすることにより、弾性表面波Ｓの伝搬速度
ｖを変化させて調整していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では、次のような課題があった。従来の中心周波数
調整方法では、主としてウエットエッチングにより、す
だれ状電極２，３における電極指２ａ，３ａの膜厚を減
少させて周波数調整を行っていたので、弾性表面波Ｓの
伝搬速度ｖを増加させる方向の周波数調整しかできな
い。そのため、中心周波数ｆが所望の値よりも大きなも
のに対しては調整が可能であるが、該中心周波数ｆが所
望の値よりも小さいものに対しては周波数調整ができな
いという欠点があった。

【０００９】また、主としてウエットエッチングを利用
するため、長時間エッチングを行わなければならない
が、長時間エッチングを行うと、電極指２ａ，３ａの膜
厚だけでなく、その幅も減少してしまうため、周波数特
性が変わってしまう。そのため、中心周波数ｆからのず
れが大きいものは、調整できないという欠点があり、未
だ技術的に充分満足のゆく中心周波数調整方法を提供す
ることが困難であった。本発明は、前記従来技術が持っ
ていた課題として、中心周波数が所望の値よりも小さい
ものしか調整できない点、及びウエットエッチングによ
って長時間エッチングを行うと、周波数特性が変わって
しまうという点について解決した弾性表面波フイルタの
中心周波数調整方法を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、前記課題
を解決するために、電気信号を弾性表面波に変換した後
にその弾性表面波を再度電気信号に変換するすだれ状電
極パターンを、圧電基板上に形成した狭帯域の弾性表面
波フイルタにおいて、前記すだれ状電極パターンに通電
して中心周波数を測定し、該測定値が所望の値になるま
で、前記すだれ状電極パターンをマスクにして所定のエ
ッチング条件下で前記圧電基板をドライエッチングする
ようにしている。

【００１１】第２の発明では、第１の発明において、前
記圧電基板を水晶で形成し、前記すだれ状電極パターン
をアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成してい
る。

【００１２】

【作用】第１の発明によれば、以上のように弾性表面波
フイルタの中心周波数調整方法を構成したので、製造さ
れた弾性表面波フイルタのすだれ状電極パターンに通電
し、中心周波数を測定することにより、所望の値との周
波数差が求まる。そこで、周波数の差が０となるよう
に、該すだれ状電極パターンをマスクにしてドライエッ
チングを行えば、圧電基板表面のみがエッチングされ、
弾性表面波の伝搬速度が変わって中心周波数の調整が行
える。

【００１３】第２の発明によれば、すだれ状電極パター
ンを形成するアルミニウムまたはアルミニウム合金に比
べ、水晶からなる圧電基板のエッチング速度が大きいの
で、そのすだれ状電極パターンをマスクにして圧電基板
表面のみをドライエッチングで的確にエッチングでき、
弾性表面波の伝搬速度の増減が行える。従って、前記課
題を解決できるのである。

【００１４】

【実施例】図１（ａ），（ｂ）は本発明の実施例を示す
弾性表面波フイルタにおける周波数調整方法の説明図で
あり、同図（ａ）は周波数調整処理のフローチャート、
同図（ｂ）はドライエッチングによる質量負荷の変化を
示す。

【００１５】本実施例の周波数調整方法では、従来の図
２に示すように、例えば水晶を用いて圧電基板１を形成
し、その圧電基板１上に、電極材料としてアルミニウム
あるいはアルミニウム合金を用いてすだれ状電極２，３
を形成し、例えば２．４ＧＨ_z の狭帯域のタイミング抽
出用弾性表面波フイルタを製造する。

【００１６】このようにして製造された弾性表面波フイ
ルタを用い、図１（ａ）に示すように、周波数測定処理
１１において、ネットワークアナライザ等を用いて弾性
表面波フイルタの中心周波数ｆを測定する。次に、周波
数判定処理１２において、弾性表面波フイルタの中心周
波数ｆが所望の値と一致するか否かの判定を行い、所望
の値と一致すれば、中心周波数調整処理を終了するが、
一致しなければドライエッチング処理１３へ進む。

【００１７】ドライエッチング処理１３では、図１
（ｂ）に示すように、プラズマエッチング等のドライエ
ッチング法を用い、すだれ状電極２，３の電極指２ａ，
３ａをマスクにして所定のエッチング条件下で圧電基板
１の表面１ａをエッチングしていく。

【００１８】電極指２ａ，３ａのない部分の圧電基板１
の表面１ａは削られるが、電極指２ａ，３ａの下の部分
２ｂ，３ｂは削られずに残る。この部分２ａ，３ｂは、
エッチング後の基板表面１ｂに対して質量負荷となるた
め、その基板表面１ｂを伝搬する弾性表面波Ｓの伝搬速
度ｖを減速させる効果を持つ。しかも、エッチングの進
行に伴い、質量負荷が増大していくので、弾性表面波Ｓ
の伝搬速度ｖも減速していく。従って、圧電基板１の表
面１ｂを伝搬する弾性表面波Ｓの周波数、つまり弾性表
面波フイルタの中心周波数ｆが低下していく。

【００１９】このようなドライエッチング処理１３を行
った後、図１（ａ）の周波数測定処理１１を行い、中心
周波数ｆを測定し、周波数判定処理１２でその中心周波
数ｆが所望の値と一致するか否かを判定し、一致しなけ
れば再度ドライエッチング処理１３を行い、中心周波数
ｆが所望の値に一致するまで前記の処理を繰り返す。図
３（ａ）〜（ｃ）は、図１のドライエッチングによる基
板表面の変化を示す図である。図４は、エッチングガス
ＣＦ₄ 、すだれ状電極２，３の膜厚４３０Å、ガス流量
１７８ｓｃｃｍ、圧力１０Ｐａ、放電パワー１００Ｗの
条件下で、プラズマエッチング法を用いてドライエッチ
ング処理１３を３０秒、６０秒、９０秒、１２０秒、１
３５秒行ったときのエッチング時間と中心周波数ｆのシ
フト量Δｆ（ＭＨ_z ）との関係を示す図である。

【００２０】図３（ａ）〜（ｃ）において、同図（ａ）
のエッチング前においては、圧電基板１の表面１ａにア
モルファス層１Ａが存在し、それがむき出しになってい
る。図３（ｂ）のエッチング初期には、電極指２ａ，３
ａをマスクとしてアモルファス層１Ａがドライエッチン
グされるため、圧電基板１の表面１ａの結晶格子が単結
晶に近付いて行く。そのため、表面１ａを伝搬する弾性
表面波Ｓにとっては、機械的な抵抗が減少し、逆に伝搬
速度ｖが増加する。従って、図４に示すように、エッチ
ング初期には中心周波数ｆが上昇する。

【００２１】ところが、図３（ｃ）に示すエッチング後
期では、アモルファス層１Ａをエッチングし終わると、
それ以後は基板結晶を削るだけになり、電極指２ａ，３
ａの下の部分２ｂ，３ｂの膜厚が厚くなって質量負荷
（機械的な抵抗）が増加していく。そのため、図４に示
すように、中心周波数ｆが低下していく。

【００２２】図４のデータを基に、その図４のエッチン
グ条件下で、始め中心周波数ｆが２．４９７６９５ＧＨ
_z であったタイミング抽出用弾性表面波フイルタに対し
て３０秒、９０秒、１２５秒のドライエッチングを行う
と、次のような結果が得られた。中心周波数ｆはエッチ
ングの進行に伴い２．５０１８２ＧＨ_z 、２．４９９２
５７５Ｈ_z と変化し、最終的に所望の周波数である２．
４８８３２ＧＨ_z に一致した。この際、エッチングの進
行に伴う伝送特性の変化がないことも確認され、本実施
例の方法の有効性が観察できた。

【００２３】以上のように、本実施例では圧電基板１上
に形成したすだれ状電極２，３をマスクにして該圧電基
板１をドライエッチングすることにより、中心周波数ｆ
を高い方にも、低い方にもシフトさせることができる。
そのため、従来のすだれ状電極をウエットエッチングす
る方法では調整不可能であった、所望の値より大きい中
心周波数ｆを持つ弾性表面波フイルタをも良品とするこ
とができる。しかも、すだれ状電極２，３を構成するア
ルミニウムまたはアルミニウム合金に比べ、圧電基板１
を構成する水晶のエッチング速度が著しく大きいので、
エッチング時間を長くしても、電極指２ａ，３ａの幅に
は変化がない。従って、周波数特性の劣化がなく、所望
の中心周波数ｆを簡単かつ的確に得ることができる。

【００２４】なお、発明は上記実施例に限定されず、種
々の変形が可能である。その変形例としては、例えば次
のようなものがある。

【００２５】（ｉ） 上記実施例では圧電基板１を水晶
で形成し、すだれ状電極２，３をアルミニウムまたはア
ルミニウム合金で形成したが、すだれ状電極２，３に比
べて圧電基板１のエッチング速度が大きくなる電極材料
及び基板材料であれば、それらを他の材料で形成しても
良い。また、エッチング条件を非エッチング材料に対応
して他の条件に変えたり、さらにドライエッチング法と
してスパッタエッチングやイオンビームエッチング等と
いった他のドライエッチング法を用いても良い。

【００２６】（ii） すだれ状電極２，３の表面に、エ
ッチング速度の小さいクロム等の金属膜を予め被着して
おき、ドライエッチング処理１３によって圧電基板１の
表面１ａをエッチングするようにすれば、電極指２ａ，
３ａの幅の減少を極力抑え、周波数特性の劣化をより的
確に防止することが可能となる。また、弾性表面波フイ
ルタは図２の形状に限定されず、種々の形状及び構造に
変形しても良い。

【００２７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１の発明
によれば、圧電基板上に形成したすだれ状電極パターン
をマスクにして該圧電基板をドライエッチングすること
により、中心周波数の調整を行うようにしたので、該中
心周波数を高い方にも、低い方にもシフトさせることが
できる。そのため、従来の方法では調整不可能であっ
た、所望の値より大きい中心周波数を持つ弾性表面波フ
イルタをも良品とすることができるようになる。

【００２８】しかも、電極材料に比べてエッチング速度
の大きな圧電基板材料を用いる等の最適なエッチング条
件下で、ドライエッチングを行うことにより、ウエット
エッチングに比べて短時間でエッチング処理が行える。
そのため、電極幅に変化がなく、周波数特性の劣化を的
確に防止でき、中心周波数からのずれが大きいものに対
しても、精度良く、周波数の調整が可能となる。

【００２９】第２の発明によれば、圧電基板を水晶で形
成し、すだれ状電極パターンをアルミニウムまたはアル
ミニウム合金で形成したので、すだれ状電極パターンに
比べて圧電基板のエッチング速度が大きく、該電極パタ
ーンの幅を減少させることなく、圧電基板表面のみを的
確にエッチングできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す周波数調整方法の説明図
である。

【図２】従来の弾性表面波フイルタの概略の構成図であ
る。

【図３】図１のドライエッチングによる基板表面の変化
を示す図である。

【図４】図１のエッチング時間と中心周波数シフト量の
関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 圧電基板 ２，３ すだれ状電極 ２ａ，３ａ 電極指 １１ 周波数測定処理 １２ 周波数判定処理 １３ ドライエッチング処理

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気信号を弾性表面波に変換した後にそ
   の弾性表面波を再度電気信号に変換するすだれ状電極パ
   ターンを、圧電基板上に形成した狭帯域の弾性表面波フ
   イルタにおいて、 前記すだれ状電極パターンに通電して中心周波数を測定
   し、該測定値が所望の値になるまで、前記すだれ状電極
   パターンをマスクにして所定のエッチング条件下で前記
   圧電基板をドライエッチングすることを特徴とする弾性
   表面波フイルタの中心周波数調整方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の弾性表面波フイルタの中
   心周波数調整方法において、 前記圧電基板を水晶で形成し、前記すだれ状電極パター
   ンをアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成した弾
   性表面波フイルタの中心周波数調整方法。