專(zhuān)利名稱(chēng)：聲表面波器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造諸如聲表面波濾波器、聲表面波諧振諧振器等聲表面波器件的方法，本發(fā)明尤其涉及制造聲表面波器件的方法，在所述方法中改進(jìn)了調(diào)節(jié)頻率的步驟。
使用一種聲表面波器件，用于確定諸如濾波器、諧振器等各種部件。在制造這種聲表面波器件中，在壓電基片上至少形成一個(gè)叉指式換能器(下面稱(chēng)為“IDT”)。在聲表面波器件中，根據(jù)想要的部件而適當(dāng)?shù)剡x出IDT的數(shù)量、其它電極的形狀和數(shù)量。
當(dāng)被用作濾波器或諧振器時(shí)，必須制造聲表面波器件以達(dá)到需要的頻率特性。但是，有一個(gè)問(wèn)題，即，聲表面波器件的頻率特性由于各個(gè)壓電基片之間物理性質(zhì)的變化以及在形成IDT中的制造精密度差而偏離所設(shè)計(jì)的特性。
因此，已經(jīng)提出了一種制造聲表面波器件的方法，其中通過(guò)控制形成在聲表面波器件上的聚酰亞胺樹(shù)脂覆蓋層的厚度能夠調(diào)節(jié)頻率(例如，見(jiàn)第61-208916和8-32392號(hào)日本專(zhuān)利公開(kāi))。
更具體些說(shuō)，第61-208916號(hào)日本專(zhuān)利公開(kāi)中揭示，通過(guò)在聲表面波器件上設(shè)置聚酰亞胺樹(shù)脂覆蓋層從而具有預(yù)定的厚度，能夠調(diào)節(jié)聲表面波器件的工作頻率。
第8-32392號(hào)日本專(zhuān)利公開(kāi)中揭示了一種方法，其中，通過(guò)旋涂法在傳播聲表面波的基片表面上形成氟化聚酰亞胺樹(shù)脂覆蓋層，其厚度相應(yīng)于所需的頻率調(diào)節(jié)量。第8-32392號(hào)日本專(zhuān)利公開(kāi)中還揭示，氟化聚酰亞胺樹(shù)脂覆蓋層可以由含氧等離子體加以蝕刻，用于進(jìn)一步調(diào)節(jié)頻率。
但是，上面說(shuō)明的使用聚酰亞胺樹(shù)脂覆蓋層的傳統(tǒng)方法只能降低聲表面波器件的工作頻率。即，不可能調(diào)節(jié)聲表面波器件的工作頻率從而提高其工作頻率。
另外，當(dāng)通過(guò)使用含氧的等離子體來(lái)蝕刻氟化聚酰亞胺樹(shù)脂覆蓋層時(shí)，必需使用真空裝置。因此，每一個(gè)需要頻率調(diào)節(jié)的聲表面波器件必須裝在真空室中，并且真空箱必須隨后抽真空。結(jié)果，需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間調(diào)節(jié)大量聲表面波器件的頻率，這使頻率調(diào)節(jié)程序具有較低的通過(guò)速度。
為了克服上述問(wèn)題，本發(fā)明的較佳實(shí)施例提供了一種制造聲表面波器件的方法，這種方法能通過(guò)將工作頻率移至較低和較高頻率側(cè)能夠調(diào)節(jié)聲表面波器件的工作頻率，并且這種方法以高通過(guò)速度進(jìn)行聲表面波器件工作頻率的調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例，一種制造聲表面波器件(該器件具有壓電基片和設(shè)置在壓電基片上的叉指式換能器)的方法包括在壓電基片上形成由無(wú)機(jī)材料或有機(jī)材料制成的覆蓋層，以覆蓋叉指式換能器，并通過(guò)激光光束蝕刻覆蓋層以調(diào)節(jié)聲表面波器件的工作頻率的步驟。
這種方法還包括決定要提高增加還是降低頻率，以及在要提高工作頻率的情況下為覆蓋層選擇一種特別的無(wú)機(jī)材料，以及在要降低工作頻率的情況下選擇一種特別的有機(jī)材料的步驟。然后，根據(jù)選擇步驟的結(jié)果，執(zhí)行形成覆蓋層的步驟。
最好，在大氣壓下執(zhí)行蝕刻步驟。無(wú)機(jī)材料最好是從包括SiO2、SiO、ZnO、Ta2O5、TiO2和WO3的組中選出的至少一種材料。有機(jī)材料最好是從包括聚酰亞胺、聚對(duì)亞苯基二甲基和硅酮的組中選出的至少一種材料。
根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例，和傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)頻率的方法相比，可以以高精度調(diào)節(jié)工作頻率，因而能夠以低成本可靠地提供具有所需的精確頻率的聲表面波器件。
為了描述本發(fā)明，附圖中示出幾個(gè)目前較佳的形式，但是，應(yīng)該知道，本發(fā)明不限于所示的嚴(yán)格的安排和手段。


圖1是示意截面圖，描述在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中用激光輻照來(lái)調(diào)節(jié)聲表面波器件的頻率的步驟。
圖2是透視圖，示出根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例得到的用作聲表面波器件的端面反射型聲表面波器件。
圖3是曲線圖，示出在本發(fā)明的較佳實(shí)施例的一個(gè)實(shí)驗(yàn)例(在該例子中，覆蓋層由SiO2薄膜制成)中，SiO2薄膜的蝕刻量H/λ和頻率離中心頻率的變化Δf0之間的關(guān)系。
圖4是曲線圖，示出在本發(fā)明的較佳實(shí)施例的一個(gè)實(shí)驗(yàn)例(在該例子中，覆蓋層由SiO薄膜制成)中，SiO薄膜的蝕刻量H/λ和頻率離中心頻率的變化Δf0之間的關(guān)系。
圖5是曲線圖，示出在本發(fā)明的較佳實(shí)施例的一個(gè)實(shí)驗(yàn)例(在該例子中，覆蓋層由聚酰亞胺薄膜的較佳實(shí)施例構(gòu)成)中，聚酰亞胺薄膜的蝕刻量H/λ和頻率離中心頻率的變化Δf0之間的關(guān)系。
圖6是曲線圖，示出在本發(fā)明的較佳實(shí)施例的一個(gè)實(shí)驗(yàn)例(在該例中，覆蓋層由聚對(duì)亞苯基二甲基薄膜的較佳實(shí)施例構(gòu)成)中，聚對(duì)亞苯基二甲基薄膜的蝕刻量H/λ和頻率離中心頻率的變化Δf0之間的關(guān)系。
下面，將參照附圖描述制造根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例的聲表面波器件的方法。
圖1是示意截面圖，描述在根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例的制造聲表面波器件的方法中通過(guò)激光來(lái)蝕刻覆蓋層的步驟。圖2是示出在這個(gè)較佳實(shí)施例中得到的聲表面波器件1的透視圖。
在這個(gè)較佳實(shí)施例中，聲表面波器件1是端面反射型聲表面波諧振器。聲表面波器件1包括壓電基片2和形成在壓電基片2上的IDT3。壓電基片2可以由諸如LiTaO3、LiNbO3等壓電單晶制成?；蛘撸梢允褂弥T如鋯鈦酸鉛陶瓷等壓電陶瓷。另外，可以使用包括絕緣材料的基片和形成在基片上的諸如ZnO薄膜等壓電薄膜。
將梳形電極3a和3b安排在壓電基片上，從而梳形電極的電極叉指3a和3b相互交錯(cuò)，以形成IDT3。IDT3的一對(duì)最外面的電極叉指(它們的寬度大致上等于其它的電極叉指寬度的一半)緊貼壓電基片的端面2a和2b。在使用包括絕緣基片和在所述基片上的壓電薄膜的壓電基片的情況下，IDT3可以形成在壓電薄膜上，或形成在壓電薄膜和由絕緣材料制成的基片之間。
聲表面波器件1使用，例如，Bleustein-Gulyaev-Shimizu(BGS)波。由IDT3激勵(lì)的BGS波沿用2所示的X方向傳播，并且通過(guò)BGS波在端面2a和2b的反射被限制在端面2a和2b之間。
在聲表面波器件1中，安排覆蓋層4(由圖2中的虛線示出)以覆蓋IDT3。覆蓋層4由無(wú)機(jī)或有機(jī)材料制成，設(shè)置和安排覆蓋層4，用于保護(hù)IDT3以及調(diào)節(jié)頻率。本發(fā)明的一個(gè)主要的特點(diǎn)是，選擇使用由無(wú)機(jī)材料或有機(jī)材料制成的覆蓋層4。由無(wú)機(jī)材料制成的覆蓋層用于提高聲表面波器件的工作頻率，而由無(wú)機(jī)材料制成的覆蓋層用于降低聲表面波器件的工作頻率。
在此較佳實(shí)施例中，覆蓋層4在IDT3形成之后形成，然后進(jìn)行用激光蝕刻的步驟，以調(diào)節(jié)工作頻率。
用于制造聲表面波器件的方法通常說(shuō)明如下。
首先，在壓電基片2上形成IDT3。在壓電基片2上形成IDT3的步驟可以使用通常用于制造聲表面波器件的適當(dāng)?shù)膫鹘y(tǒng)方法進(jìn)行。例如，通過(guò)電鍍、氣相淀積或?yàn)R射等方式，在壓電基片2的整個(gè)表面上形成諸如Al之類(lèi)的金屬材料，然后通過(guò)形成圖案，以形成IDT3。或者，在壓電基片2上放置一掩膜，并進(jìn)行金屬材料(諸如Al等)的絲網(wǎng)印刷、電鍍、氣相淀積或?yàn)R射，以形成IDT3。
然后，用適當(dāng)?shù)念l率特性測(cè)量?jī)x器檢驗(yàn)聲表面波器件1，以確定實(shí)際的工作頻率。將測(cè)得的實(shí)際工作頻率和聲表面波器件1的所設(shè)計(jì)(或所需)的工作頻率比較，由此確定是否需要提高或降低聲表面波器件的實(shí)際工作頻率。
之后，在壓電基片2上形成覆蓋層4。在必須提高聲表面波器件的實(shí)際工作頻率的情況下，對(duì)于覆蓋層4選擇一種無(wú)機(jī)材料。另一方面，在必須降低聲表面波器件的工作頻率的情況下，對(duì)于覆蓋層4選擇一種有機(jī)材料。覆蓋層4可以按傳統(tǒng)的方法形成。例如，覆蓋層4可以通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒?，諸如旋涂、噴涂、濺射、真空淀積等形成。
作為用于形成覆蓋層4的材料，可以使用各種無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料。最好，使用諸如SiO2、SiO、ZnO、Ta2O5、TiO3、WO3之類(lèi)的無(wú)機(jī)材料，和諸如聚酰亞胺、聚對(duì)亞苯基二甲基、硅酮之類(lèi)的有機(jī)材料。
如此確定覆蓋層4的厚度，從而使其比引起相應(yīng)于實(shí)際工作頻率和所需的工作頻率之間差值的頻率變化的覆蓋層厚度更厚。注意，通過(guò)測(cè)量，預(yù)先確定覆蓋層厚度和頻率變化之間的關(guān)系。覆蓋層4的厚度可以根據(jù)要調(diào)節(jié)的每個(gè)聲表面波器件所需量而變化。或者，覆蓋層4的厚度可以固定在預(yù)定值，這使所有要調(diào)節(jié)的端面反射型聲表面波諧振器1有足夠的頻率變化，接著，通過(guò)使用激光器5由激光6照射覆蓋層4，以通過(guò)燃燒或氣化覆蓋層4的一部分來(lái)蝕刻覆蓋層4，如圖1所示。在蝕刻中，可以蝕刻覆蓋層4的整個(gè)的上表面4a，以減小覆蓋層4的厚度，或可以部分地蝕刻覆蓋層4的上表面4a。通過(guò)調(diào)節(jié)激光的功率控制蝕刻量。在任何情況下，蝕刻通過(guò)使用激光器5而進(jìn)行，由此，能夠以高精密度進(jìn)行蝕刻。
在該步驟中，聲表面波器件不必裝入任何真空室中，并在大氣壓下蝕刻覆蓋層4。結(jié)果，該步驟不需要抽真空的時(shí)間。
另外，激光適合于蝕刻各種材料，而不論材料的類(lèi)型。由此，無(wú)機(jī)材料制成的覆蓋層和有機(jī)材料制成的覆蓋層都可以由相同的激光源蝕刻，而不必改變激光源或者蝕刻方法。
由于上述原因，聲表面波器件的頻率特性通過(guò)蝕刻可以和所需的頻率特性正確匹配，而不管在蝕刻之前聲表面波器件1頻率特性的變化。另外，頻率調(diào)節(jié)通過(guò)速度可以大大提高。
下面描述實(shí)驗(yàn)例。
作為聲表面波器件1，備制包括由壓電陶瓷(PZT)制成的壓電基片2的聲表面波器件(尺寸約為50×50×1mm)。形成的IDT3包含20對(duì)電極叉指，并由鋁薄膜制成，薄膜厚度相對(duì)于波長(zhǎng)，可以忽略。
在測(cè)量了聲表面波器件1的實(shí)際工作頻率之后，通過(guò)RF磁控管濺射形成SiO2薄膜，以覆蓋壓電基片2的整個(gè)上表面2a，從而厚度滿足H/λ=0.35，其中H表示SiO2薄膜的厚度，而λ表示由聲表面波器件激勵(lì)的BGS波的波長(zhǎng)。
包括SiO2薄膜的覆蓋層由激光器蝕刻，以減小其厚度，并確定中心頻率f0的變化Δf0。結(jié)果示于圖3中。
在圖3中，中心頻率f0的變化Δf0(ppm)示出于豎坐標(biāo)。這里，其中無(wú)覆蓋層4的聲表面波器件的中心頻率是f0，而離開(kāi)中心頻率f0的頻率差值用Δf0表示。
圖3指出，通過(guò)淀積包括SiO2薄膜的覆蓋層，中心頻率提高，并且通過(guò)由激光蝕刻覆蓋層減小SiO2薄膜的厚度，中心頻率降低。由此發(fā)現(xiàn)，通過(guò)用激光蝕刻覆蓋層減小其厚度，能夠以高精度調(diào)節(jié)聲表面波器件1的中心頻率。
在上述的實(shí)驗(yàn)例中，形成SiO薄膜替代SiO2薄膜，從而厚度滿足H/λ=0.21，然后以與上述相同的方法蝕刻薄膜。結(jié)果示于圖4中。圖4指出，即使形成SiO覆蓋層，中心頻率也可以通過(guò)用激光蝕刻覆蓋層使其厚度變小而調(diào)節(jié)得降低。
還有，嘗試通過(guò)用與上述實(shí)驗(yàn)例相同的方法調(diào)節(jié)頻率，只是通過(guò)使用旋涂器形成作為無(wú)機(jī)材料的聚酰亞胺覆蓋層，替代SiO2薄膜和SiO薄膜，從而厚度滿足H/λ=0.11。結(jié)果示于圖5中。圖5指出，中心頻率通過(guò)形成包括聚對(duì)亞苯基二甲基的覆蓋層而降低，并且通過(guò)激光的輻照而蝕刻覆蓋層允許沿頻率隨蝕刻量增加而增加的(即，包括聚酰亞胺薄膜的覆蓋層厚度減小)方向調(diào)節(jié)頻率。
類(lèi)似地，通過(guò)使用聚對(duì)亞苯二甲基代替聚酰亞胺進(jìn)行相同的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果示于圖6中。圖6指出，在包括對(duì)亞苯二甲基的覆蓋層形成后，通過(guò)用激光輻照對(duì)覆蓋層的蝕刻，允許如此調(diào)節(jié)頻率，即，通過(guò)增加蝕刻量(即，減小覆蓋層的厚度)提高頻率，如在聚酰亞胺的情況中那樣。由此，圖3到6示出的結(jié)果顯示，在由無(wú)機(jī)材料制成的覆蓋層中頻率可以通過(guò)增加蝕刻量(即，減小覆蓋層的厚度)而降低，而當(dāng)使用聚酰亞胺或?qū)啽蕉谆鶗r(shí)，頻率可以通過(guò)增加蝕刻的量(即，減小覆蓋層的厚度)提高。
在任何情況下，都發(fā)現(xiàn)，通過(guò)用激光輻照來(lái)蝕刻覆蓋層，以減小其厚度，能夠可靠而準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)頻率，以得到想要的頻率特性。
雖然在較佳實(shí)施例中，制造本發(fā)明的聲表面波器件的方法應(yīng)用于制造使用BGS波的端面反射型聲表面波器件的方法，但制造方法也可以應(yīng)用于制造使用除BGS波之外的其它聲表面波(例如，諸如Love波等其它的SH型聲表面波，以及諸如Rayleigh波等聲表面波)的聲表面波器件的方法。另外，制造方法不僅能應(yīng)用于聲表面波諧振器，也可以應(yīng)用于任何想要的聲表面波器件，諸如橫向型或諧振器型聲表面波濾波器、聲表面波延遲線等。
雖然已經(jīng)揭示了本發(fā)明的較佳實(shí)施例，但打算把各種實(shí)行這里所揭示的原理的方式都?xì)w在下面的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。由此，應(yīng)該知道，本發(fā)明的范圍只由權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1．一種制造具有壓電基片和設(shè)置在所述壓電基片上的叉指式換能器的聲表面波器件的方法，其特征在于包括下述步驟在所述壓電基片上形成由無(wú)機(jī)材料或有機(jī)材料制成的覆蓋層，從而覆蓋所述叉指式換能器；及蝕刻所述覆蓋層，以調(diào)節(jié)所述聲表面波器件的工作頻率。
2．如權(quán)利要求1所述的制造聲表面波器件的方法，其特征在于還包括下述步驟確定所述工作頻率要提高還是降低；如果要提高所述工作頻率，則為覆蓋層選擇一種無(wú)機(jī)材料，如果要降低所述工作頻率，則為覆蓋層選擇一種有機(jī)材料；及根據(jù)所述選擇步驟的結(jié)果形成覆蓋層。
3．如權(quán)利要求1所述的制造聲表面波器件的方法，其特征在于所述蝕刻的步驟在一大氣壓下進(jìn)行。
4．如權(quán)利要求1所述的制造聲表面波器件的方法，其特征在于無(wú)機(jī)材料是從由SiO2、SiO、ZnO、Ta2O5、TiO2和WO3構(gòu)成的組中選出的至少一種材料。
5．如權(quán)利要求1所述的聲表面波器件，其特征在于所述有機(jī)材料是從由聚酰亞胺、聚對(duì)亞苯基二甲基和硅酮中選出的至少一種材料。
6．如權(quán)利要求1所述的制造聲表面波器件的方法，其特征在于所述聲表面波器件是端面反射型聲表面波器件。
7．如權(quán)利要求1所述的制造聲表面波器件的方法，其特征在于所述聲表面波器件使用Bleustein-Gulyaev-Shimizu波。
8．如權(quán)利要求1所述的制造聲表面波器件的方法，其特征在于所述蝕刻的步驟使用激光進(jìn)行。
9．如權(quán)利要求2所述的制造聲表面波器件的方法，其特征在于所述確定所述工作頻率要提高還是降低的步驟包括下述步驟檢查聲表面波器件的頻率特性，以確定實(shí)際工作頻率，以及將所述實(shí)際工作頻率和想要的工作頻率比較。
10．一種制造聲表面波器件的方法，其特征在于包括下述步驟提供壓電基片；在壓電基片的表面上形成叉指式換能器；在壓電基片上形成覆蓋層，以覆蓋所述叉指式換能器；以及蝕刻所述覆蓋層，以提高或降低聲表面波器件的頻率。
11．如權(quán)利要求10所述的制造聲表面波器件的方法，其特征在于形成覆蓋層的步驟包括形成有機(jī)材料或無(wú)機(jī)材料覆蓋層的步驟。
12．如權(quán)利要求11所述的制造聲表面波器件的方法，其特征在于還包括下述步驟確定所述工作頻率要提高還是降低；如果工作頻率要提高，則為所述覆蓋層選擇一種無(wú)機(jī)材料，如果所述工作頻率要降低，則為所述覆蓋層選擇一種有機(jī)材料；以及根據(jù)所述選擇步驟的結(jié)果進(jìn)行形成覆蓋層的步驟。
13．如權(quán)利要求10所述的制造聲表面波器件的方法，其特征在于所述蝕刻步驟在大氣壓下進(jìn)行。
14．如權(quán)利要求11所述的制造聲表面波器件的方法，其特征在于所述無(wú)機(jī)材料是從SiO2、SiO、ZnO、Ta2O5、TiO2和WO3構(gòu)成的組中選出的至少一種材料。
15．如權(quán)利要求11所述的制造聲表面波器件的方法，其特征在于所述有機(jī)材料是從由聚酰亞胺、聚對(duì)亞苯基二甲基和硅酮中選出的至少一種材料。
16．如權(quán)利要求10所述的制造聲表面波器件的方法，其特征在于所述聲表面波器件是端面反射型聲表面波器件。
17．如權(quán)利要求10所述的制造聲表面波器件的方法，其特征在于所述聲表面波器件使用Beustein-Gulyaev-Shimizu波。
18．如權(quán)利要求10所述的制造聲表面波器件的方法，其特征在于所述蝕刻步驟使用激光進(jìn)行。
19．如權(quán)利要求13所述的制造聲表面波器件的方法，其特征在于所述確定工作頻率要提高還是降低的步驟包括下述步驟檢查聲表面波器件的工作頻率，以決定實(shí)際的工作頻率，以及比較所述實(shí)際的工作頻率和所想要的工作頻率。
全文摘要
一種制造具有壓電基片和設(shè)置在所述壓電基片上的叉指式換能器的聲表面波器件的方法,包括下述步驟:在壓電基片上形成由無(wú)機(jī)材料或有機(jī)材料制成的覆蓋層,以覆蓋所述叉指式換能器,以及由激光蝕刻覆蓋層,以調(diào)節(jié)聲表面波器件的工作頻率。
文檔編號(hào)H03H9/00GK1221255SQ98122780
公開(kāi)日1999年6月30日 申請(qǐng)日期1998年12月1日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月1日
發(fā)明者門(mén)田道雄, 米田年, 藤本耕治 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所