JPH04135019U - 弾性表面波フイルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低損失で良好な周波数特性を持つ弾性表面波
フィルタを得る。 【構成】 圧電基板１１上に形成される入力弾性表面波
変換器２０及び出力弾性表面波変換器３０をアルミニウ
ム等の低抵抗特性を有しかつ伝搬損失を減少し得る低密
度の電極金属膜２１の１層で構成し、この電極金属膜２
１と圧電基板１１に強固に密着するクロムとアルミニウ
ム等による２層構造のボンディングパッド部６０，７０
とを接続した。これにより、抵抗損失及び伝搬損失が減
少し、ボンディングパッド部６０，７０では密着度強化
用のクロム等の金属膜によって圧電基板１１の表面に強
固に密着し、ボンディング性の低下が防止される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、圧電基板の表面に沿って伝搬する弾性表面波により所望の周波数を 取り出す弾性表面波フィルタ、特に弾性表面波の励振及び受信用の入力弾性表面 波変換器及び出力弾性表面波変換器の材料特性を改善して低損失で良好な周波数 特性を得るようにした弾性表面波フィルタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、この種の弾性表面波フィルタとしては、例えば、図２に示すようなもの があった。以下、その構成を図を用いて説明する。

【０００３】 図２は従来の弾性表面波フィルタの一構成例を示す概略の平面図、及び図３は 図２のｘ−ｙ線断面図である。

【０００４】 この弾性表面波フィルタは、例えば通信用の信号フィルタ等に用いられて所望 の周波数を取り出すものであり、圧電基板１を有している。この圧電基板１上に は、３個の入力弾性表面波変換器２と２個の出力弾性表面波変換器３とが、交互 に対向して配設されている。各入力弾性表面波変換器２は、櫛形形状（すだれ状 ともいう）に形成された複数対の電極指２ａ，２ｂで構成され、同様に各出力弾 性表面波変換器３も櫛形形状に形成された複数対の電極指３ａ，３ｂで構成され ている。

【０００５】 各入力弾性表面波変換器２及び各出力弾性表面波変換器３の電極指２ａ，３ａ は、引き出し電極部４，５を介して入力電気信号用のボンディングパッド６と、 出力電気信号用のボンディングパッド７にそれぞれ接続されている。電極指２ｂ ，電極指３ｂには、アース用ボンディングパッド８，９がそれぞれ接続されてい る。また、圧電基板１上には、入力弾性表面波変換器２及び出力弾性表面波変換 器３の外周に、例えばアース用の配線パターン１０が形成されている。

【０００６】 図３に示すように、入力弾性表面波変換器２は、下地電極用のクロム（Ｃｒ） 膜Ａと、アルミニウム（Ａｌ）或いはアルミニウム合金の金属膜Ｂとの２層構造 で形成されている。出力弾性表面波変換器３についても同様に、入力弾性表面波 変換器２と同一材料の２層構造で形成されている。引き出し電極部４，５及びボ ンディングパッド６，７は、各入力弾性表面波変換器２及び各出力弾性表面波変 換器３の形成の後に、クロム膜Ｃと、アルミニウム或いはアルミニウム合金や金 （Ａｕ）の金属膜Ｄとを、被着して形成されるため、引き出し電極部４，５及び ボンディングパッド６，７はそれぞれ４層構造となっている。また、アース用ボ ンディングパッド８，９についても、電極指２ｂ，３ｂの接続部分にクロム膜Ｃ と、アルミニウム等の金属膜Ｄとを、被着して形成されるので、４層構造となっ ている。

【０００７】 この弾性表面波フィルタは、ボンディングパッド６、ボンディングパッド７、 及び各アース用ボンディングパッド８，９が、ボンディングワイヤを介して図示 しない入力端子、出力端子、及びアース用の配線パターン１０にそれぞれ接続さ れている。

【０００８】 次に、この弾性表面波フィルタの動作を説明する。

【０００９】 図示しない入力端子に電気信号を入力すると、該入力電気信号は、ボンディン グパッド６を介して各入力弾性表面波変換器２に供給される。各入力弾性表面波 変換器２は、電極指２ａ，２ｂと垂直な方向（図中の矢印の方向）に弾性表面波 を励振する。その際、各出力弾性表面波変換器３は、伝搬してきた弾性表面波を 電極指３ａ，３ｂで受信して電気信号に変換し、該電気信号をボンディングパッ ド７を介して図示しない出力端子へ出力する。

【００１０】 このようにして、各入力弾性表面波変換器２の電極指２ａ，２ｂ間で励起され る弾性表面波出力に一致する周波数で高い出力が得られ、逆に不一致の時に出力 が低くなり、フィルタとして機能する。

【００１１】 ここで、この種の弾性表面波フィルタの挿入損失は、入力弾性表面波変換器２ 及び出力弾性表面波変換器３の個数をそれぞれＮ，Ｍとすると、次式（１）で与 えられる。 １０ Ｌｏｇ（Ｎ／Ｍ） ｄＢ …（１） 式（１）により、入力弾性表面波変換器２及び出力弾性表面波変換器３の個数 Ｎ，Ｍを増せば、弾性表面波フィルタの挿入損失が減少する。

【００１２】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、前記従来技術では、次のような課題があった。

【００１３】 （ｉ） 前記式（１）に表せる理論的な挿入損失の他、周波数特性を改善するた めに、抵抗損失及び伝搬損失の低減化が望まれる。ところが、電極用金属材料の 特性等により、抵抗損失を少なくしようとすれば、伝搬損失の増大を招くという 問題を生ずる。

【００１４】 （ｉｉ） 図３に示すクロム膜Ａは、その固有抵抗が比較的大きいにもかかわら ず、圧電基板１に於いて、入力弾性表面波変換器２、出力弾性表面波変換器３、 引き出し電極部４，５、及びボンディングパッド６，７等の電極用金属との密着 度を強化するための金属剥離防止として使用され、通常１００Å前後の膜厚で用 いられている。仮に、抵抗損失低減のために、クロム膜Ａ，Ｃを除くと、ワイヤ ボンディングを行う際に、圧電基板１の材料と電極用金属とで剥離が生じ、ボン ディングができなくなるという問題が生じる。

【００１５】 本考案は、前記従来技術が持っていた課題として、伝搬損失を増大させずに抵 抗損失の低減化を図ることが困難な点、及び圧電基板と電極用金属の剥離防止を 考慮して抵抗損失の低減化を図る必要がある点について解決した弾性表面波フィ ルタを提供するものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】

第１の考案は、前記課題を解決するために、表面に沿って弾性表面波が伝搬す る圧電基板に、入力電気信号を前記弾性表面波に変換する入力弾性表面波変換器 と、前記入力弾性表面波変換器と対向配置され前記弾性表面波を出力電気信号に 変換して出力する出力弾性表面波変換器と、前記入力弾性表面波変換器及び前記 出力弾性表面波変換器にそれぞれ接続された引き出し電極部と、前記引き出し電 極部に接続されたボンディングパッド部とが、設けられた弾性表面波フィルタに おいて、前記入力弾性表面波変換器、前記出力弾性表面波変換器、前記引き出し 電極部、及び前記ボンディングパッド部を、次のように構成したものである。

【００１７】 即ち、前記入力弾性表面波変換器及び前記出力弾性表面波変換器は、低抵抗特 性を有しかつ伝搬損失を減少し得る低密度の１層の電極金属膜で構成している。 前記引き出し電極部は、前記圧電基板上に形成され前記電極金属膜に延設された 第１の配線金属膜と前記第１の配線金属膜上に形成された密着度強化用の第２の 配線金属膜と前記第２の配線金属膜上に形成された第３の配線金属膜との３層で 構成している。前記ボンディングパッド部は、前記圧電基板上に形成され前記第 ２の配線金属膜に延設された密着度強化用の第１のボンディング金属膜と前記第 １のボンディング金属膜上に形成され前記第３の配線金属膜に延設されたワイヤ ボンディング用の第２のボンディング金属膜との２層で構成している。

【００１８】 第２の考案は、第１の考案の前記電極金属膜及び前記第１の配線金属膜を、ア ルミニウム又はアルミニウム合金で形成し、前記第２の配線金属膜及び前記第１ のボンディング金属膜を、クロムで形成し、さらに前記第３の配線金属膜及び前 記第２のボンディング金属膜を、アルミニウム、アルミニウム合金、又は金で形 成したものである。

【００１９】

【作用】

第１の考案は、以上のように弾性表面波フィルタを構成したので、入力電気信 号がボンディングパッド部を介して入力されると、入力弾性表面波変換器は、圧 電効果によって弾性表面波を励振するように働く。出力弾性表面波変換器は、圧 電基板の表面を伝搬してきた弾性表面波を受信して電気信号に変換し、該電気信 号を出力電気信号として出力するように働く。ここで、入力弾性表面波変換器及 び出力弾性表面波変換器は、低抵抗特性を有しかつ伝搬損失を減少し得る低密度 の１層の電極金属膜で形成されることにより、周期的振動に対して負荷にならず 、圧電基板との密着強度が低下しないまでも抵抗損失の減少、伝搬損失の減少が 得られるように機能する。

【００２０】 一方、圧電基板上には、第１の配線金属膜と第３の配線金属膜とが密着度強化 用の第２の配線金属膜によって強固に密着した引き出し電極部が形成されており 、ボンディングパッド部ではボンディング用の第２のボンディング金属膜が密着 度強化用の第１のボンディング金属膜によって圧電基板の表面に強固に密着し、 ボンディング性の低下が防止される。

【００２１】 第２の考案では、第１の考案による抵抗損失の減少、伝搬損失の減少及び安定 したボンディング性を、信頼性、再現性よく実現できる。従って、前記課題を解 決できるのである。

【００２２】

【実施例】

図１は本考案の一実施例を示す弾性表面波フィルタの概略の平面図、及び図４ は図１のＸ−Ｙ線断面図である。

【００２３】 図１に示すように、この弾性表面波フィルタは、例えば通信用の信号フィルタ 等に用いられるものであり、例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃ ）単結晶等 からなる弾性表面波素子用の圧電基板１１を有している。この圧電基板１１上に は、櫛形形状に形成された複数対の電極指２０ａ，２０ｂを有する３個の入力弾 性表面波変換器２０と、該電極指２０ａ，２０ｂと同一形状の電極指３０ａ，３ ０ｂを有する２個の出力弾性表面波変換器３０とが、交互に対向して配設されて いる。

【００２４】 さらに、圧電基板１１上には、各入力弾性表面波変換器２０の電極指２０ａ及 び各出力弾性表面波変換器３０の電極指３０ｂにそれぞれ接続された引き出し電 極部４０，５０と、該引き出し電極部４０，５０にそれぞれ接続されたボンディ ングパッド部６０，７０と、各入力弾性表面波変換器２０の電極指２０ｂ及び各 出力弾性表面波変換器３０の電極指３０ａにそれぞれ接続されたアース用ボンデ ィングパッド部８０，９０とが形成されている。

【００２５】 また、圧電基板１１上には、例えば入力弾性表面波変換器２０，出力弾性表面 波変換器３０の外周を、所定のアース用配線パターン１００が形成されている。 そして、ボンディングパッド部６０、ボンディングパッド部７０、及び各アース 用ボンディングパッド部８０，９０が、ボンディングワイヤを介して図示しない 入力端子、出力端子、及びアース用の配線パターン１００にそれぞれ接続されて いる。

【００２６】 図４に示すように、各入力弾性表面波変換器２０及び出力弾性表面波変換器３ ０は、圧電基板１１上にスパッタリング蒸着技術等を用い、例えばアルミニウム 膜を形成した後、ホトリソグラフィ技術を用いて、電極金属膜２１が形成される 。この電極金属膜２１が電極指２０ａ，２０ｂ及び電極指３０ａ，３０ｂとなっ ている。また、電極金属膜２１と共に引き出し電極用の第１の配線金属膜４１， ５１が同時にパターン形成される。各電極金属膜２１は、圧電基板１１上に１層 が設けられ、その膜厚は約５００Å〜１０００Åである。ここで、アルミニウム は、低抵抗特性を有しかつ伝搬損失を減少し得る低密度の金属の１つとして選ば れている。

【００２７】 引き出し電極部４０は、電極金属膜２１と同一材料の第１の配線金属膜４１と 、この第１の配線金属膜４１上に層状に形成された第２の配線金属膜４２と、第 ３の配線金属膜４３とで構成されている。同様に、引き出し電極部５０は、電極 金属膜２１と同一材料の第１の配線金属膜５１と、この第１の配線金属膜５１上 に層状に形成された第２の配線金属膜５２と、第３の配線金属膜５３とで構成さ れている。

【００２８】 第２の配線金属膜４２，５２及び第３の配線金属膜４３，５３は、第１の配線 金属膜４１，５１上に、スパッタリング蒸着技術及びホトリソグラフィ技術等を 用い、先ず密着度強化用の金属の１つであるクロム等からなる第２の配線金属膜 ４２，５２をそれぞれ形成し、さらにその第２の配線金属膜４２，５２の上に、 アルミニウム等からなる第３の配線金属膜４３，５３がそれぞれパターン形成さ れたものである。第１の配線金属膜４１，５１上には、クロムとアルミニウムの ２層膜が形成されることになり、その膜厚は、約３０００Å〜１μｍである（ク ロムの膜厚は約１００Å）。従って、図１中の斜線で示す部分が、３層構造とな り、その電極膜厚は、約３５００Å〜１．１μｍになる。

【００２９】 ボンディングパッド部６０，７０は、引き出し電極部４０，５０と同時に形成 され、圧電基板１１の表面に密着し第２の配線金属膜４２，５２と同一の材料で 同時に形成された第１のボンディング金属膜６１，７１と、この第１のボンディ ング金属膜６１，７１上に、第３の配線金属膜４３，５３と同一の材料で同時に 形成された第２のボンディング金属膜６２，７２とで構成されている。ボンディ ングパッド部６０，７０は、圧電基板１１上に、クロムとアルミニウムの２層膜 が形成されることになり、その膜厚は、約３０００Å〜１μｍである。

【００３０】 アース用ボンディングパッド部８０，９０は、圧電基板１１の表面にそれぞれ 密着し各入力弾性表面波変換器２０の電極指２０ｂ及び各出力弾性表面波変換器 ３０の電極指３０ｂの接続部分に亙って形成された第１のボンディング金属膜８ １，９１と、この第１のボンディング金属膜８１，９１上に形成されたワイヤボ ンディング用の第２のボンディング金属膜８２，９２とで構成されている。そし て、ボンディングパッド部６０，７０と同様に、圧電基板１１上に、クロムとア ルミニウムの２層膜が形成されることになり、その膜厚は、約３０００Å〜１μ ｍである。

【００３１】 以上のように構成される弾性表面波フィルタの動作を説明する。

【００３２】 入力電気信号が図示しない入力端子に入力されると、該入力電気信号はボンデ ィングパッド部６０を介して各入力弾性表面波変換器２０に供給される。入力弾 性表面波変換器２０では、圧電効果によって電極指２０ａ，２０ｂ間に歪みが生 じ、電極指２０ａ，２０ｂと垂直な方向（図中の矢印で示す垂直な双方向）へ弾 性表面波を励振する。弾性表面波が出力弾性表面波変換器３０へ達すると、各出 力弾性表面波変換器３０は、電極指３０ａ，３０ｂによって弾性表面波を電気信 号に変換し、該電気信号を出力電気信号としてボンディングパッド部７０を介し て図示しない出力端子へ出力する。

【００３３】 このようにして、電極指２０ａ，２０ｂ間の間隔を所望の周波数に対応させて 設定することにより、励起される弾性表面波出力に一致する周波数で、高い出力 が得られ、逆に不一致の時に出力が低くなり、フィルタとしての機能が得られる 。

【００３４】 本実施例では、次のような利点を有する。

【００３５】 （ａ） 入力弾性表面波変換器２０及び出力弾性表面波変換器３０を電極金属膜 ２１の１層で構成して圧電基板１１上に形成している。これにより、弾性表面波 フィルタの抵抗損失及び伝搬損失が減少する。この理由を次に説明する。

【００３６】 抵抗損失は、電極用金属の固有抵抗で決まる。一方、伝搬損失は、電極用金属 の密度で決まる。例えば、固有抵抗は、アルミニウム；２．６μΩ−ｍ，金；２ ．１μΩ−ｍ，クロム；１２．９μΩ−ｍである。密度は、アルミニウム；２． ７ｇ／ｃｍ3 ，金；１９．３ｇ／ｃｍ3 ，クロム；７．２ｇ／ｃｍ3 である。

【００３７】 抵抗損失を少なくするには、例えばアルミニウム，金，クロムの中では、固有 抵抗の小さい金が最良であり、次にアルミニウムとなる。伝搬損失を少なくする には、例えばアルミニウム，金，クロムの中では、密度の小さいアルミニウムが 一番よい。このように、固有抵抗及び密度をもって選択された金属、例えばアル ミニウムを１層で入力弾性表面波変換器２０及び出力弾性表面波変換器３０を形 成すれば、従来クロムを用いたものよりもクロムによる電気抵抗及び質量の増大 を防止できることは明らかであり、電極指２０ａ，２０ｂ及び電極指３０ａ，３ ０ｂの周期的な振動に対して負荷を除去できるので、伝搬損失を増大させず抵抗 損失を減少できる。

【００３８】 （ｂ） ボンディングパッド部６０，７０の電極材料は、通常、信頼性、再現性 等を考慮してクロムとアルミニウム、或いはクロムと金の２層構造で形成される 。クロムは、圧電基板１１との密着度を強化する（剥離防止）ため、約１００Å で使用される。本実施例においても、下地電極材料にクロムを用いているため、 ボンディングパッド部６０，７０及びアース用ボンディングパッド部８０，９０ では、２層構造として圧電基板１１との密着強度を高め、引き出し電極部４０， ５０では、３層構造としてその金属膜相互の密着性を高めているので、電極用金 属が剥離する問題は生ぜず、従来どおりのボンディング性が得られる。

【００３９】 なお、本考案は、前記実施例に限らず、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。

【００４０】 （Ｉ） 前記実施例では、圧電基板１１は、ＬｉＮｂＯ₃ 単結晶からなる圧電物 質を用いたが、例えばＬｉＴａＯ₃ 単結晶等の圧電物質で構成してもよい。また 、ガラス基板に圧電物質を膜形成した基板を用いてもよい。

【００４１】 （ＩＩ） 図１では、入力弾性表面波変換器２０，出力弾性表面波変換器３０で ある電極の設置合計数を５個としたがこれに限定されない。５以上の弾性表面波 変換器を用いて構成してもよい。

【００４２】 （ＩＩＩ） 前記実施例では、各入力弾性表面波変換器２０及び各出力弾性表面 波変換器３０の電極材料としてアルミニウムを用いたが、本考案の趣旨に沿うも のであれば、アルミニウムの他の電極材料を用いてもよい。例えば、アルミニウ ムと銅（Ｃｕ）、アルミニウムとシリコン（Ｓｉ）等のアルミニウム合金を用い てもよい。また、ボンディングパッド部６０，７０の電極材料は、第１のボンデ ィング金属膜をクロムとし、第２のボンディング金属膜にアルミニウム合金や金 等を用いた２層構造であってもよい。

【００４３】 （ＩＶ） 図１では、圧電基板１１上にアース用配線パターン１００を形成して アース用ボンディングパッド部８０，９０をそれぞれ接続するようにしたが、ア ース用ボンディングパッド部８０，９０を、例えば圧電基板１１の外部等のアー ス端子へ接続する構成としてもよい。

【００４４】

【考案の効果】

以上詳細に説明したように、第１の考案によれば、圧電基板上に形成される入 力弾性表面波変換器及び出力弾性表面波変換器を、低抵抗特性を有しかつ伝搬損 失を減少し得る低密度の電極金属膜の１層構造とし、この電極金属膜と圧電基板 に強固に密着する２層構造の金属膜によるボンディングパッド部とを接続してい るので、電気的特性を損うことなく抵抗損失及び伝搬損失が減少し、ボンディン グ時の金属剥離の問題を解決できる。これにより、低損失で良好な周波数特性を 持つ弾性表面波フィルタを得ることができる。

【００４５】 第２の考案によれば、第１の考案による抵抗損失の減少、伝搬損失の減少及び 安定したボンディング性を、信頼性、再現性よく実現でき、弾性表面波フィルタ をコスト面で簡単かつ安価に提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例の弾性表面波フィルタの平面図
である。

【図２】従来の弾性表面波フィルタの平面図である。

【図３】図２のｘ−ｙ線断面図である。

【図４】図１のＸ−Ｙ線断面図である。

【符号の説明】

１１ 圧電基板 ２０ 入力弾性表面波変換器 ３０ 出力弾性表面波変換器 ４０，５０ 引き出し電極部 ６０，７０ ボンディングパッド部 ２１ 電極金属膜 ４１，４２，４３、５１，５２，５３ 第１，第２，第
３の配線金属膜 ６１，６２、７１，７２ 第１，第２のボンディング金
属膜

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に沿って弾性表面波が伝搬する圧電
   基板に、入力電気信号を前記弾性表面波に変換する入力
   弾性表面波変換器と、前記入力弾性表面波変換器と対向
   配置され前記弾性表面波を出力電気信号に変換して出力
   する出力弾性表面波変換器と、前記入力弾性表面波変換
   器及び前記出力弾性表面波変換器にそれぞれ接続された
   引き出し電極部と、前記引き出し電極部に接続されたボ
   ンディングパッド部とが、設けられた弾性表面波フィル
   タにおいて、前記入力弾性表面波変換器及び前記出力弾
   性表面波変換器は、低抵抗特性を有しかつ伝搬損失を減
   少し得る低密度の１層の電極金属膜で構成し、前記引き
   出し電極部は、前記圧電基板上に形成され前記電極金属
   膜に延設された第１の配線金属膜と前記第１の配線金属
   膜上に形成された密着度強化用の第２の配線金属膜と前
   記第２の配線金属膜上に形成された第３の配線金属膜と
   の３層で構成し、前記ボンディングパッド部は、前記圧
   電基板上に形成され前記第２の配線金属膜に延設された
   密着度強化用の第１のボンディング金属膜と前記第１の
   ボンディング金属膜上に形成され前記第３の配線金属膜
   に延設されたワイヤボンディング用の第２のボンディン
   グ金属膜との２層で構成したことを特徴とする弾性表面
   波フィルタ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の弾性表面波フィルタにお
   いて、前記電極金属膜及び前記第１の配線金属膜をアル
   ミニウム又はアルミニウム合金で形成し、前記第２の配
   線金属膜及び前記第１のボンディング金属膜をクロムで
   形成し、前記第３の配線金属膜及び前記第２のボンディ
   ング金属膜をアルミニウム、アルミニウム合金、又は金
   で形成した弾性表面波フィルタ。