JP3407459B2 - 表面波共振子フィルタ - Google Patents
表面波共振子フィルタInfo
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
- H03H9/02818—Means for compensation or elimination of undesirable effects
- H03H9/02834—Means for compensation or elimination of undesirable effects of temperature influence
-
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- H03H9/02—Details
- H03H9/05—Holders or supports
- H03H9/10—Mounting in enclosures
- H03H9/1064—Mounting in enclosures for surface acoustic wave [SAW] devices
- H03H9/1092—Mounting in enclosures for surface acoustic wave [SAW] devices the enclosure being defined by a cover cap mounted on an element forming part of the surface acoustic wave [SAW] device on the side of the IDT's
-
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- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/46—Filters
- H03H9/64—Filters using surface acoustic waves
- H03H9/6423—Means for obtaining a particular transfer characteristic
- H03H9/6433—Coupled resonator filters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電基板上に複数のＩ
ＤＴと反射器とを形成してなる表面波共振子フィルタに
関する。
ＤＴと反射器とを形成してなる表面波共振子フィルタに
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、各種通信機器に表面波フィルタが
使用されるようになり、特に中間周波数（ＩＦ）段にお
いてはデジタル化での移行に伴い、小形、高選択度、広
帯域で群遅延特性のよいフィルタが要求されている。従
来より、小形、低損失、広帯域な表面波フィルタとし
て、３６°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ3 基板上に、複
数のＩＤＴ（インターデジタルトランスデューサ）を近
接配置し、ＩＤＴの両側に反射器を形成した縦結合型の
表面波共振子フィルタが広く知られている。
使用されるようになり、特に中間周波数（ＩＦ）段にお
いてはデジタル化での移行に伴い、小形、高選択度、広
帯域で群遅延特性のよいフィルタが要求されている。従
来より、小形、低損失、広帯域な表面波フィルタとし
て、３６°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ3 基板上に、複
数のＩＤＴ（インターデジタルトランスデューサ）を近
接配置し、ＩＤＴの両側に反射器を形成した縦結合型の
表面波共振子フィルタが広く知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3 基板を用いた共振子
フィルタでは、中心周波数温度係数が約−３５ｐｐｍ／
℃であり、例えば常温±５０℃の温度範囲で、周波数が
±１７５０ｐｐｍも変化する。このため、フィルタとし
ての実使用上の実効的な通過帯域幅が狭くなり、通過帯
域近傍の選択度（隣接チャンネルでの減衰量）が不足す
るという問題があった。また、反射係数の大きさの関係
で、充分にエネルギーを閉じ込めるために多くの本数の
反射電極指からなる反射器が必要となり、小形化が困難
であるという問題があった。
３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3 基板を用いた共振子
フィルタでは、中心周波数温度係数が約−３５ｐｐｍ／
℃であり、例えば常温±５０℃の温度範囲で、周波数が
±１７５０ｐｐｍも変化する。このため、フィルタとし
ての実使用上の実効的な通過帯域幅が狭くなり、通過帯
域近傍の選択度（隣接チャンネルでの減衰量）が不足す
るという問題があった。また、反射係数の大きさの関係
で、充分にエネルギーを閉じ込めるために多くの本数の
反射電極指からなる反射器が必要となり、小形化が困難
であるという問題があった。
【０００４】そこで、本願発明者は、量産性に優れたＲ
Ｆマグネトロンスパッタ法によりＩＤＴ及び反射器上に
ＳｉＯ2 膜を形成して、周波数温度特性を改善する検討
を行い、Ａｌ電極の膜厚、ＳｉＯ2 の膜厚などを、特定
の範囲に限定することにより、周波数温度特性を改善す
るとともに、反射器の電極指の本数を低減してより小形
化できることを見出だした。
Ｆマグネトロンスパッタ法によりＩＤＴ及び反射器上に
ＳｉＯ2 膜を形成して、周波数温度特性を改善する検討
を行い、Ａｌ電極の膜厚、ＳｉＯ2 の膜厚などを、特定
の範囲に限定することにより、周波数温度特性を改善す
るとともに、反射器の電極指の本数を低減してより小形
化できることを見出だした。
【０００５】本発明の目的は、ＩＤＴ及び反射器の電極
膜厚、ＳｉＯ2 膜厚、ＩＤＴの電極指対数を特定の範囲
に限定することにより、安価かつ小形で、温度特性の良
好な、高性能、広帯域な表面波共振子フィルタを提供す
ることにある。
膜厚、ＳｉＯ2 膜厚、ＩＤＴの電極指対数を特定の範囲
に限定することにより、安価かつ小形で、温度特性の良
好な、高性能、広帯域な表面波共振子フィルタを提供す
ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る表面波共振子フィルタは、３６°Ｙ
カットＸ伝搬のＬｉＴａＯ3 基板上に、複数のＩＤＴが
近接して形成され、前記複数のＩＤＴの両側に反射器が
形成され、前記ＩＤＴの電極及び前記反射器の電極がＡ
ｌまたはＡｌを主成分とする合金からなり、前記ＩＤＴ
及び前記反射器を覆うようにＳｉＯ2 膜が形成され、前
記ＩＤＴ及び前記反射器の電極膜厚をＴ、前記ＳｉＯ2
膜の膜厚をＨ、表面波の波長をλとしたとき、電極膜厚
比Ｔ／λ及びＳｉＯ2 膜厚比Ｈ／λが、 ２．６％≦Ｔ／λ≦４．８％ ２２％≦Ｈ／λ≦３８％ に設定されていることを特徴とするものである。
に、請求項１に係る表面波共振子フィルタは、３６°Ｙ
カットＸ伝搬のＬｉＴａＯ3 基板上に、複数のＩＤＴが
近接して形成され、前記複数のＩＤＴの両側に反射器が
形成され、前記ＩＤＴの電極及び前記反射器の電極がＡ
ｌまたはＡｌを主成分とする合金からなり、前記ＩＤＴ
及び前記反射器を覆うようにＳｉＯ2 膜が形成され、前
記ＩＤＴ及び前記反射器の電極膜厚をＴ、前記ＳｉＯ2
膜の膜厚をＨ、表面波の波長をλとしたとき、電極膜厚
比Ｔ／λ及びＳｉＯ2 膜厚比Ｈ／λが、 ２．６％≦Ｔ／λ≦４．８％ ２２％≦Ｈ／λ≦３８％ に設定されていることを特徴とするものである。
【０００７】請求項２に係る表面波共振子フィルタは、
請求項１に記載のＩＤＴ及び反射器からなる構成を１段
として、３６°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ3 基板上
に、前記構成が複数段形成され、前記各段が縦続接続さ
れていることを特徴とするものである。
請求項１に記載のＩＤＴ及び反射器からなる構成を１段
として、３６°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ3 基板上
に、前記構成が複数段形成され、前記各段が縦続接続さ
れていることを特徴とするものである。
【０００８】請求項３に係る発明は、請求項１または請
求項２に記載の表面波共振子フィルタにおいて、前記Ｓ
ｉＯ2 膜がＲＦマグネトロンスパッタ法により形成され
たことを特徴とするものである。
求項２に記載の表面波共振子フィルタにおいて、前記Ｓ
ｉＯ2 膜がＲＦマグネトロンスパッタ法により形成され
たことを特徴とするものである。
【０００９】請求項４に係る発明は、請求項１〜請求項
３のいずれかに記載の表面波共振子フィルタにおいて、
１段のＩＤＴの総電極指対数Ｎｔが、 １４≦Ｎｔ≦６８ に設定されていることを特徴とするものである。
３のいずれかに記載の表面波共振子フィルタにおいて、
１段のＩＤＴの総電極指対数Ｎｔが、 １４≦Ｎｔ≦６８ に設定されていることを特徴とするものである。
【００１０】請求項５に係る発明は、請求項１〜請求項
４のいずれかに記載の表面波共振子フィルタにおいて、
ＳｉＯ2 膜厚比Ｈ／λが ２６％≦Ｈ／λ≦３６％ に設定されていることを特徴とするものである。
４のいずれかに記載の表面波共振子フィルタにおいて、
ＳｉＯ2 膜厚比Ｈ／λが ２６％≦Ｈ／λ≦３６％ に設定されていることを特徴とするものである。
【００１１】
【作用】請求項１に係る発明によれば、電極膜厚比Ｔ／
λ及びＳｉＯ2 膜厚比Ｈ／λを特定の範囲に限定するこ
とで、後述するように、小形で、挿入損失の小さな、温
度特性の良好な表面波共振子フィルタを得ることができ
る。
λ及びＳｉＯ2 膜厚比Ｈ／λを特定の範囲に限定するこ
とで、後述するように、小形で、挿入損失の小さな、温
度特性の良好な表面波共振子フィルタを得ることができ
る。
【００１２】請求項２に係る発明によれば、多段接続す
ることにより、より高選択度のフィルタ特性を得ること
ができる。
ることにより、より高選択度のフィルタ特性を得ること
ができる。
【００１３】請求項３に係る発明によれば、ＲＦマグネ
トロンスパッタ法によりＳｉＯ2 膜を成膜することで、
量産性を向上することができる。
トロンスパッタ法によりＳｉＯ2 膜を成膜することで、
量産性を向上することができる。
【００１４】請求項４に係る発明によれば、ＩＤＴの電
極指対数を特定の範囲に限定することで、必要帯域幅を
確保し、かつ通過帯域内でのリップルを低減することが
できる。
極指対数を特定の範囲に限定することで、必要帯域幅を
確保し、かつ通過帯域内でのリップルを低減することが
できる。
【００１５】請求項５に係る発明によれば、ＳｉＯ2 膜
厚比Ｈ／λをさらに限定することで、周波数温度特性を
さらに改善することができる。
厚比Ｈ／λをさらに限定することで、周波数温度特性を
さらに改善することができる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
いて説明する。以下の平面図において、点塗り潰し部は
ＳｉＯ2 膜で覆われた部分を示す。
いて説明する。以下の平面図において、点塗り潰し部は
ＳｉＯ2 膜で覆われた部分を示す。
【００１７】本発明の第１実施例に係る表面波共振子フ
ィルタの構成を図１（ａ）及び（ｂ）に示す。図１
（ａ）は本発明の表面波共振子フィルタの最小単位であ
る基本構成を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−
Ｘ線断面図である。
ィルタの構成を図１（ａ）及び（ｂ）に示す。図１
（ａ）は本発明の表面波共振子フィルタの最小単位であ
る基本構成を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−
Ｘ線断面図である。
【００１８】図１に示すように、本実施例の表面波共振
子フィルタは、３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3 基板
１上に、互いの電極指が間挿し合うように配置された一
対のくし型電極２ａ、２ｂ及び一対のくし型電極３ａ、
３ｂからなるＩＤＴ２及びＩＤＴ３が近接して形成さ
れ、ＩＤＴ２、３の外側には複数の反射電極指からなる
反射器４、４が形成されている。そして、ＩＤＴ２、３
及び反射器４、４を覆うように、３６°ＹカットＸ伝搬
ＬｉＴａＯ3 基板１上にＳｉＯ2 膜５が形成されてい
る。
子フィルタは、３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3 基板
１上に、互いの電極指が間挿し合うように配置された一
対のくし型電極２ａ、２ｂ及び一対のくし型電極３ａ、
３ｂからなるＩＤＴ２及びＩＤＴ３が近接して形成さ
れ、ＩＤＴ２、３の外側には複数の反射電極指からなる
反射器４、４が形成されている。そして、ＩＤＴ２、３
及び反射器４、４を覆うように、３６°ＹカットＸ伝搬
ＬｉＴａＯ3 基板１上にＳｉＯ2 膜５が形成されてい
る。
【００１９】各くし型電極２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂには
接続部に信号入出力のための露出電極部２ｃ，２ｄ，３
ｃ，３ｄが設けられ、露出電極部２ｃ，３ｃは入出力端
子６、６に接続され、露出電極部２ｄ，３ｄはアースに
接続される。
接続部に信号入出力のための露出電極部２ｃ，２ｄ，３
ｃ，３ｄが設けられ、露出電極部２ｃ，３ｃは入出力端
子６、６に接続され、露出電極部２ｄ，３ｄはアースに
接続される。
【００２０】具体的には、３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴ
ａＯ3 基板１上にＡｌ、またはＡｌにＣｕを１ｗｔ％程
度添加したＡｌ合金を蒸着またはスパッタ等により成膜
した後、フォトリソグラフィ等によりパターニングして
ＩＤＴ２、３及び反射器４、４が形成される。次ぎに、
ＩＤＴ２，３及び反射器４、４を覆うように、ＲＦマグ
ネトロンスパッタ等によりＳｉＯ2 膜５が形成される。
ａＯ3 基板１上にＡｌ、またはＡｌにＣｕを１ｗｔ％程
度添加したＡｌ合金を蒸着またはスパッタ等により成膜
した後、フォトリソグラフィ等によりパターニングして
ＩＤＴ２、３及び反射器４、４が形成される。次ぎに、
ＩＤＴ２，３及び反射器４、４を覆うように、ＲＦマグ
ネトロンスパッタ等によりＳｉＯ2 膜５が形成される。
【００２１】露出電極部２ｃ，２ｄ，３ｃ，３ｄは、例
えば、ＣＦ4 プラズマの中でイオンエッチングによりＳ
ｉＯ2 膜５の一部を除去するか、あるいは、ＳｉＯ2 膜
５形成時にマスクを用いることにより、電極を露出させ
て形成される。
えば、ＣＦ4 プラズマの中でイオンエッチングによりＳ
ｉＯ2 膜５の一部を除去するか、あるいは、ＳｉＯ2 膜
５形成時にマスクを用いることにより、電極を露出させ
て形成される。
【００２２】なお、上記表面波共振子フィルタは、３６
°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3 の母基板（ウエハ）に多
数形成され、ダイサー等により個々に切断、分割されて
製造される。図１（ｂ）において、ＴはＩＤＴ２、３及
び反射器４、４の電極膜厚、ＨはＳｉＯ2 膜の膜厚、λ
は表面波の波長である。
°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3 の母基板（ウエハ）に多
数形成され、ダイサー等により個々に切断、分割されて
製造される。図１（ｂ）において、ＴはＩＤＴ２、３及
び反射器４、４の電極膜厚、ＨはＳｉＯ2 膜の膜厚、λ
は表面波の波長である。
【００２３】本発明の第２実施例に係る表面波共振子フ
ィルタの構成を図２に示す。図２は表面波共振子フィル
タの平面図であり、図１に示す構成を複数形成したもの
である。図２に示すように、本実施例の表面波共振子フ
ィルタは、３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3 基板１上
に、図１に示すＩＤＴ２、３及び反射器４、４で構成さ
れる表面波共振子フィルタが３つ並列に配置され、各表
面波共振子フィルタを縦続接続して構成されている。Ｉ
ＤＴ及び反射器の構成は図１に示すものとほぼ同様の構
成であり、その説明を省略する。
ィルタの構成を図２に示す。図２は表面波共振子フィル
タの平面図であり、図１に示す構成を複数形成したもの
である。図２に示すように、本実施例の表面波共振子フ
ィルタは、３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3 基板１上
に、図１に示すＩＤＴ２、３及び反射器４、４で構成さ
れる表面波共振子フィルタが３つ並列に配置され、各表
面波共振子フィルタを縦続接続して構成されている。Ｉ
ＤＴ及び反射器の構成は図１に示すものとほぼ同様の構
成であり、その説明を省略する。
【００２４】このように、ＩＤＴ及び反射器で構成され
る縦結合型の表面波共振子を多段接続することにより、
帯域外減衰量の大きな高選択度の表面波共振子フィルタ
を得ることができる。
る縦結合型の表面波共振子を多段接続することにより、
帯域外減衰量の大きな高選択度の表面波共振子フィルタ
を得ることができる。
【００２５】以下、図１に示す構成において、電極膜
厚、ＳｉＯ2 膜厚、電極指間ピッチ、電極指対数等を変
化させて多数の試料を作成した実験の結果に基づいて、
本発明に係る表面波共振子フィルタの設計条件の設定理
由を説明する。
厚、ＳｉＯ2 膜厚、電極指間ピッチ、電極指対数等を変
化させて多数の試料を作成した実験の結果に基づいて、
本発明に係る表面波共振子フィルタの設計条件の設定理
由を説明する。
【００２６】図３は、電極膜厚比Ｔ／λをパラメータと
して、ＳｉＯ2 膜厚比Ｈ／λに対するＩＤＴまたは反射
器の電極指１本あたりの反射係数の変化を示した図であ
る。図３に示すように、電極指１本あたりの反射係数
は、ＳｉＯ2 膜厚Ｈ及び電極膜厚Ｔに依存し、いずれも
膜厚が厚くなるにつれて単調増加する。
して、ＳｉＯ2 膜厚比Ｈ／λに対するＩＤＴまたは反射
器の電極指１本あたりの反射係数の変化を示した図であ
る。図３に示すように、電極指１本あたりの反射係数
は、ＳｉＯ2 膜厚Ｈ及び電極膜厚Ｔに依存し、いずれも
膜厚が厚くなるにつれて単調増加する。
【００２７】従来の（ＳｉＯ2 膜を形成しない）３６°
ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3 基板においては、共振子フ
ィルタ内に充分に表面波のエネルギーを閉じ込め、所望
の特性（挿入損失）を得るために、例えば電極膜厚比Ｔ
／λを４．５％とした場合、反射器の電極指の本数が約
５０本必要であった。この場合（Ｔ／λ＝４．５％、Ｈ
／λ＝０）の電極指１本の反射係数は、図３に示すよう
に０．０６となる。
ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3 基板においては、共振子フ
ィルタ内に充分に表面波のエネルギーを閉じ込め、所望
の特性（挿入損失）を得るために、例えば電極膜厚比Ｔ
／λを４．５％とした場合、反射器の電極指の本数が約
５０本必要であった。この場合（Ｔ／λ＝４．５％、Ｈ
／λ＝０）の電極指１本の反射係数は、図３に示すよう
に０．０６となる。
【００２８】表面波共振子フィルタの小形化を図るため
には、反射器の電極指の本数を減少することが必須であ
り、反射器の電極指の本数を従来の５０本以下とするに
は、電極指１本の反射係数は少なくとも０．０６以上が
必要となる。しかしながら、ＳｉＯ2 膜厚が厚いと、成
膜時間が長くなり生産性が低下するうえに、基板に応力
が生じ組立て加工中や組立て後に基板が割れたり、電極
膜やＳｉＯ2 膜にクラックが生じるという現象が起こ
る。
には、反射器の電極指の本数を減少することが必須であ
り、反射器の電極指の本数を従来の５０本以下とするに
は、電極指１本の反射係数は少なくとも０．０６以上が
必要となる。しかしながら、ＳｉＯ2 膜厚が厚いと、成
膜時間が長くなり生産性が低下するうえに、基板に応力
が生じ組立て加工中や組立て後に基板が割れたり、電極
膜やＳｉＯ2 膜にクラックが生じるという現象が起こ
る。
【００２９】実用性のあるＳｉＯ2 膜厚比Ｈ／λである
０〜４０％の範囲において、電極指１本の反射係数を
０．０６以上とするには、図３から、電極膜厚比Ｔ／λ
が２．６％以上あればよいことがわかる。したがって、
電極膜厚比Ｔ／λを２．６％以上に設定することが、小
形化を図るため条件となる。
０〜４０％の範囲において、電極指１本の反射係数を
０．０６以上とするには、図３から、電極膜厚比Ｔ／λ
が２．６％以上あればよいことがわかる。したがって、
電極膜厚比Ｔ／λを２．６％以上に設定することが、小
形化を図るため条件となる。
【００３０】図４は、ＳｉＯ2 膜厚比Ｈ／λを２９．５
％とし、電極膜厚比Ｔ／λとフィルタの最小挿入損失の
関係を示した図である。
％とし、電極膜厚比Ｔ／λとフィルタの最小挿入損失の
関係を示した図である。
【００３１】図４に示すように、電極膜厚比Ｔ／λが
２．５％付近までは、電極膜厚比Ｔ／λが厚くなるにつ
れ、反射器によって表面波のエネルギーが共振子フィル
タ内に閉じ込められるため、挿入損失が小さくなってい
く。しかし、電極膜厚比Ｔ／λが２．５％付近を越える
と、電極膜厚比Ｔ／λを厚くすることにより挿入損失が
大きくなっていく。これは、電極における表面波からバ
ルク波へのモード変換による損失が大きくなってくるた
めと考えられる。
２．５％付近までは、電極膜厚比Ｔ／λが厚くなるにつ
れ、反射器によって表面波のエネルギーが共振子フィル
タ内に閉じ込められるため、挿入損失が小さくなってい
く。しかし、電極膜厚比Ｔ／λが２．５％付近を越える
と、電極膜厚比Ｔ／λを厚くすることにより挿入損失が
大きくなっていく。これは、電極における表面波からバ
ルク波へのモード変換による損失が大きくなってくるた
めと考えられる。
【００３２】一般的に、ＩＦ段に用いられるフィルタに
おいては高選択度が要求されるため、図２に示すような
多段縦続接続構成のフィルタが必要となる。したがっ
て、図２に示すような３段縦続接続を行うと、１段の構
成のものに比べ、挿入損失は約３倍となる。つまり、図
４における挿入損失の３倍が実際に使用されるフィルタ
の最小挿入損失となる。
おいては高選択度が要求されるため、図２に示すような
多段縦続接続構成のフィルタが必要となる。したがっ
て、図２に示すような３段縦続接続を行うと、１段の構
成のものに比べ、挿入損失は約３倍となる。つまり、図
４における挿入損失の３倍が実際に使用されるフィルタ
の最小挿入損失となる。
【００３３】一方、広帯域フィルタによく用いられるト
ランスバーサル型の設計手法では最小挿入損失は双方向
性損６ｄＢに他の損失を加えた値となるため、より低損
失化をめざした本発明においては、３段縦続接続にした
場合の最小挿入損失を６ｄＢ以下を目標とした。つま
り、図４においては、挿入損失２ｄＢの領域であり、電
極膜厚比Ｔ／λを４．８％以下に設定すればよいことが
わかる。
ランスバーサル型の設計手法では最小挿入損失は双方向
性損６ｄＢに他の損失を加えた値となるため、より低損
失化をめざした本発明においては、３段縦続接続にした
場合の最小挿入損失を６ｄＢ以下を目標とした。つま
り、図４においては、挿入損失２ｄＢの領域であり、電
極膜厚比Ｔ／λを４．８％以下に設定すればよいことが
わかる。
【００３４】図５は、電極膜厚比Ｔ／λをパラメータと
して、ＳｉＯ2 膜厚比Ｈ／λと周波数温度係数の関係を
示した図である。
して、ＳｉＯ2 膜厚比Ｈ／λと周波数温度係数の関係を
示した図である。
【００３５】図５に示すように、周波数温度係数はＳｉ
Ｏ2 膜厚比Ｈ／λに依存するが、電極膜厚比Ｔ／λにも
依存し、零温度係数の得られるＳｉＯ2 膜厚比Ｈ／λ
は、電極膜厚比Ｔ／λにより変化する。
Ｏ2 膜厚比Ｈ／λに依存するが、電極膜厚比Ｔ／λにも
依存し、零温度係数の得られるＳｉＯ2 膜厚比Ｈ／λ
は、電極膜厚比Ｔ／λにより変化する。
【００３６】周波数温度係数の設計目標を従来のものの
１／３以下として±１０ｐｐｍ／℃以内とした。図５か
ら、周波数温度係数を±１０ｐｐｍ／℃以内にするに
は、前述した電極膜厚比Ｔ／λの設計条件２．６％〜
４．８％において、ＳｉＯ2 膜厚比Ｈ／λを２２％〜３
８％に設定すればよいことがわかる。
１／３以下として±１０ｐｐｍ／℃以内とした。図５か
ら、周波数温度係数を±１０ｐｐｍ／℃以内にするに
は、前述した電極膜厚比Ｔ／λの設計条件２．６％〜
４．８％において、ＳｉＯ2 膜厚比Ｈ／λを２２％〜３
８％に設定すればよいことがわかる。
【００３７】また、周波数温度係数を水晶基板を用いた
表面波フィルタの周波数温度係数に匹敵する±５ｐｐｍ
／℃以内とするには、ＳｉＯ2 膜厚比Ｈ／λを２６％〜
３６％に設定すればよいことがわかる。
表面波フィルタの周波数温度係数に匹敵する±５ｐｐｍ
／℃以内とするには、ＳｉＯ2 膜厚比Ｈ／λを２６％〜
３６％に設定すればよいことがわかる。
【００３８】次ぎに、帯域内リップルを抑え、必要通過
帯域幅を得るためのＩＤＴの電極指の対数の適正な設定
条件について述べる。図１に示したＩＤＴ２、３のそれ
ぞれの電極指対数をＮ、これら２つのＩＤＴの電極指対
数の総和（総電極指対数）をＮｔとした場合、総電極指
対数Ｎｔを変化させたときの帯域内リップル及び総電３
ｄＢ比帯域幅の変化を図６に示す。
帯域幅を得るためのＩＤＴの電極指の対数の適正な設定
条件について述べる。図１に示したＩＤＴ２、３のそれ
ぞれの電極指対数をＮ、これら２つのＩＤＴの電極指対
数の総和（総電極指対数）をＮｔとした場合、総電極指
対数Ｎｔを変化させたときの帯域内リップル及び総電３
ｄＢ比帯域幅の変化を図６に示す。
【００３９】例えば、ヨーロッパのデジタルコードレス
電話（ＤＥＣＴ）の中心周波数１１０．６ＭＨｚのＩＦ
フィルタでは、必要通過帯域幅は公称中心周波数±０．
６ＭＨｚ以上、幅１．２ＭＨｚ以上必要である。従来の
３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3 基板を用いた表面波
共振子フィルタでは、温度特性、経時変化を含めて１．
５ＭＨｚ以上の通過帯域幅が必要であったが、本発明に
よれば、周波数温度係数を非常に小さくできるので、温
度特性及び経時変化を考慮しても通過帯域幅を１．３Ｍ
Ｈｚ、比帯域幅にして約１．２％あれば実用上問題がな
い。また、帯域内リップルは、実用上１ｄＢ以下である
ことが要求される。
電話（ＤＥＣＴ）の中心周波数１１０．６ＭＨｚのＩＦ
フィルタでは、必要通過帯域幅は公称中心周波数±０．
６ＭＨｚ以上、幅１．２ＭＨｚ以上必要である。従来の
３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3 基板を用いた表面波
共振子フィルタでは、温度特性、経時変化を含めて１．
５ＭＨｚ以上の通過帯域幅が必要であったが、本発明に
よれば、周波数温度係数を非常に小さくできるので、温
度特性及び経時変化を考慮しても通過帯域幅を１．３Ｍ
Ｈｚ、比帯域幅にして約１．２％あれば実用上問題がな
い。また、帯域内リップルは、実用上１ｄＢ以下である
ことが要求される。
【００４０】図６より、３ｄＢ比帯域幅１．２％以上、
帯域内リップル１ｄＢ以下とするには、総電極指対数Ｎ
ｔを１４〜６８に、電極指対数Ｎを７〜３４に設定すれ
ばよいことがわかる。なお、ＩＤＴの電極指対数が多く
なれば、挿入損失が大きくなってくるが、総電極指対数
Ｎｔの上限値である６８で、挿入損失が２ｄＢ以下であ
ることは確認している。
帯域内リップル１ｄＢ以下とするには、総電極指対数Ｎ
ｔを１４〜６８に、電極指対数Ｎを７〜３４に設定すれ
ばよいことがわかる。なお、ＩＤＴの電極指対数が多く
なれば、挿入損失が大きくなってくるが、総電極指対数
Ｎｔの上限値である６８で、挿入損失が２ｄＢ以下であ
ることは確認している。
【００４１】以上説明したように、３６°ＹカットＸ伝
搬ＬｉＴａＯ3 基板を用いて、ＳｉＯ2 膜を形成するこ
とで、周波数温度係数が±１０ｐｐｍ／℃以内で、かつ
小形化が可能で、低損失、低リップルの表面波共振子フ
ィルタを実現するには、非常に限定された設計条件が必
要である。その設計条件をまとめると以下のようにな
る。
搬ＬｉＴａＯ3 基板を用いて、ＳｉＯ2 膜を形成するこ
とで、周波数温度係数が±１０ｐｐｍ／℃以内で、かつ
小形化が可能で、低損失、低リップルの表面波共振子フ
ィルタを実現するには、非常に限定された設計条件が必
要である。その設計条件をまとめると以下のようにな
る。
【００４２】
電極膜厚比Ｔ／λを ２．６％≦Ｔ／λ≦４．８％
ＳｉＯ2 膜厚比Ｈ／λを ２２％≦Ｈ／λ≦３８％
望ましくは ２６％≦Ｈ／λ≦３６％
ＩＤＴの総電極指対数Ｎｔを １４≦Ｎｔ≦６８
以上の結果に基づいて作成した公称中心周波数が１１
０．６ＭＨｚの表面波共振子フィルタの特性の一例を図
７に示す。図７は、図２に示す３段構成において、ＩＤ
Ｔ及び反射器をＡｌ電極で形成し、ＲＦマグネトロンス
パッタによりＳｉＯ2 膜を成膜し、電極膜厚比Ｔ／λを
３．７％、ＳｉＯ2 膜厚比Ｈ／λを２９．５％、総電極
指対数Ｎｔを２８に設定した表面波共振子フィルタの周
波数特性である。
０．６ＭＨｚの表面波共振子フィルタの特性の一例を図
７に示す。図７は、図２に示す３段構成において、ＩＤ
Ｔ及び反射器をＡｌ電極で形成し、ＲＦマグネトロンス
パッタによりＳｉＯ2 膜を成膜し、電極膜厚比Ｔ／λを
３．７％、ＳｉＯ2 膜厚比Ｈ／λを２９．５％、総電極
指対数Ｎｔを２８に設定した表面波共振子フィルタの周
波数特性である。
【００４３】３ｄＢ帯域幅は約１．５ＭＨｚであり、比
帯域幅で１．３６％が得られた。また、周波数温度係数
を非常に小さく形成することができ、大きな減衰量が要
求される１１０．６ＭＨｚ±１．７２８ＭＨｚの周波数
で、常温±５０℃の温度範囲にて４６ｄＢ以上の減衰量
を確保することができた。また、反射係数を測定したと
ころ、電極指１本あたりの反射係数は約０．０７５であ
った。
帯域幅で１．３６％が得られた。また、周波数温度係数
を非常に小さく形成することができ、大きな減衰量が要
求される１１０．６ＭＨｚ±１．７２８ＭＨｚの周波数
で、常温±５０℃の温度範囲にて４６ｄＢ以上の減衰量
を確保することができた。また、反射係数を測定したと
ころ、電極指１本あたりの反射係数は約０．０７５であ
った。
【００４４】従来のＳｉＯ2 膜を形成しないフィルタと
上記実施例のフィルタの中心周波数温度変化を図８に示
す。図８から、中心周波数の温度変化が−３５ｐｐｍ／
℃から＋０．６ｐｐｍ／℃に大幅に改善されていること
がわかる。
上記実施例のフィルタの中心周波数温度変化を図８に示
す。図８から、中心周波数の温度変化が−３５ｐｐｍ／
℃から＋０．６ｐｐｍ／℃に大幅に改善されていること
がわかる。
【００４５】また、電極指１本あたりの反射係数が約
０．０７５と大きくとれ、反射器の電極指の本数を５０
本から４０本に減らすことができ、また、ＩＤＴの放射
コンダクタンスが大きくなるので、ＩＤＴの電極指対数
を少なくでき、チップサイズとしては面積比で２／３に
小形化することができ、表面波フィルタ用パッケージと
して入手できるもののなかで従来比約１／３のサイズの
パッケージに収納することができた。
０．０７５と大きくとれ、反射器の電極指の本数を５０
本から４０本に減らすことができ、また、ＩＤＴの放射
コンダクタンスが大きくなるので、ＩＤＴの電極指対数
を少なくでき、チップサイズとしては面積比で２／３に
小形化することができ、表面波フィルタ用パッケージと
して入手できるもののなかで従来比約１／３のサイズの
パッケージに収納することができた。
【００４６】なお、上記実施例では反射器間に２つのＩ
ＤＴを形成し、縦０次モードと縦１次モードを利用した
２重モード共振子フィルタで説明したが、反射器間に３
つ以上のＩＤＴを形成した表面波共振子フィルタにも本
発明を適用できる。
ＤＴを形成し、縦０次モードと縦１次モードを利用した
２重モード共振子フィルタで説明したが、反射器間に３
つ以上のＩＤＴを形成した表面波共振子フィルタにも本
発明を適用できる。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3 基板上に形成された
ＩＤＴ及び反射器を覆うようにＳｉＯ2 膜が形成され、
かつ、電極膜厚比、ＳｉＯ2 膜厚比及び総電極指対数を
特定の範囲に設定することにより、小形で、温度特性の
良好な、高性能、広帯域な表面波共振子フィルタを得る
ことができる。
３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3 基板上に形成された
ＩＤＴ及び反射器を覆うようにＳｉＯ2 膜が形成され、
かつ、電極膜厚比、ＳｉＯ2 膜厚比及び総電極指対数を
特定の範囲に設定することにより、小形で、温度特性の
良好な、高性能、広帯域な表面波共振子フィルタを得る
ことができる。
【００４８】また、量産性のよいＲＦマグネトロンスパ
ッタによりＳｉＯ2 膜を成膜することで、ＳｉＯ2 の成
膜コストを低減し、チップサイズの小形化により１枚の
ウエハーでの取れ個数が約１．５倍となり、温度特性の
改善により歩留まりを向上することもでき、材料コスト
を低減するとともに、生産性を向上することができる。
ッタによりＳｉＯ2 膜を成膜することで、ＳｉＯ2 の成
膜コストを低減し、チップサイズの小形化により１枚の
ウエハーでの取れ個数が約１．５倍となり、温度特性の
改善により歩留まりを向上することもでき、材料コスト
を低減するとともに、生産性を向上することができる。
【図１】（ａ）は本発明の第１実施例に係る表面波共振
子フィルタの平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図
である。
子フィルタの平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図
である。
【図２】本発明の第２実施例に係る表面波共振子フィル
タの平面図である。
タの平面図である。
【図３】本発明の実験により得られた、電極膜厚比Ｔ／
λをパラメータとして、ＳｉＯ2 膜厚比Ｈ／λと電極指
１本の反射係数の関係を示す図である。
λをパラメータとして、ＳｉＯ2 膜厚比Ｈ／λと電極指
１本の反射係数の関係を示す図である。
【図４】本発明の実験により得られた、電極膜厚比Ｔ／
λと挿入損失の関係を示す図である。
λと挿入損失の関係を示す図である。
【図５】本発明の実験により得られた、電極膜厚比Ｔ／
λをパラメータとして、ＳｉＯ2 膜厚比Ｈ／λと周波数
温度係数の関係を示す図である。
λをパラメータとして、ＳｉＯ2 膜厚比Ｈ／λと周波数
温度係数の関係を示す図である。
【図６】本発明の実験により得られた、ＩＤＴの電極指
総対数Ｎｔとリップル及び３ｄＢ比帯域幅の関係を示す
図である。
総対数Ｎｔとリップル及び３ｄＢ比帯域幅の関係を示す
図である。
【図７】本発明に係る表面波共振子フィルタのフィルタ
特性の一例である。
特性の一例である。
【図８】本発明に係る表面波共振子フィルタと従来の表
面波共振子フィルタの中心周波数の温度変化を示す図で
ある。
面波共振子フィルタの中心周波数の温度変化を示す図で
ある。
１ ３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3 基板
２、３ ＩＤＴ
４ 反射器
５ ＳｉＯ2 膜
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H03H 9/145
H03H 3/08
H03H 9/25
H03H 9/64
Claims (5)
- 【請求項１】 ３６°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ3 基
板上に、複数のＩＤＴが近接して形成され、前記複数の
ＩＤＴの両側に反射器が形成され、 前記ＩＤＴの電極及び前記反射器の電極がＡｌまたはＡ
ｌを主成分とする合金からなり、前記ＩＤＴ及び前記反
射器を覆うようにＳｉＯ2 膜が形成され、前記ＩＤＴ及
び前記反射器の電極膜厚をＴ、前記ＳｉＯ2 膜の膜厚を
Ｈ、表面波の波長をλとしたとき、電極膜厚比Ｔ／λ及
びＳｉＯ2 膜厚比Ｈ／λが、 ２．６％≦Ｔ／λ≦４．８％ ２２％≦Ｈ／λ≦３８％ に設定されていることを特徴とする表面波共振子フィル
タ。 - 【請求項２】 請求項１に記載のＩＤＴ及び反射器から
なる構成を１段として、３６°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴ
ａＯ3 基板上に、前記構成が複数段形成され、前記各段
が縦続接続されていることを特徴とする表面波共振子フ
ィルタ。 - 【請求項３】 前記ＳｉＯ2 膜がＲＦマグネトロンスパ
ッタ法により形成されたことを特徴とする請求項１また
は請求項２に記載の表面波共振子フィルタ。 - 【請求項４】 請求項１に記載のＩＤＴの総電極指対数
Ｎｔが、 １４≦Ｎｔ≦６８ に設定されていることを特徴とする請求項１〜請求項３
のいずれかに記載の表面波共振子フィルタ。 - 【請求項５】 ＳｉＯ2 膜厚比Ｈ／λが ２６％≦Ｈ／λ≦３６％ に設定されていることを特徴とする請求項１〜請求項４
のいずれかに記載の表面波共振子フィルタ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06439695A JP3407459B2 (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | 表面波共振子フィルタ |
| DE69607510T DE69607510T2 (de) | 1995-03-23 | 1996-03-21 | Akustisches Oberflächenwellenresonatorfilter |
| EP96104549A EP0734120B1 (en) | 1995-03-23 | 1996-03-21 | Surface acoustic wave resonator filter |
| CN96101976A CN1075287C (zh) | 1995-03-23 | 1996-03-22 | 表面声波谐振腔滤波器 |
| KR1019960008006A KR0185517B1 (ko) | 1995-03-23 | 1996-03-23 | 탄성표면파 공진자 필터 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06439695A JP3407459B2 (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | 表面波共振子フィルタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08265088A JPH08265088A (ja) | 1996-10-11 |
| JP3407459B2 true JP3407459B2 (ja) | 2003-05-19 |
Family
ID=13257126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06439695A Expired - Lifetime JP3407459B2 (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | 表面波共振子フィルタ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0734120B1 (ja) |
| JP (1) | JP3407459B2 (ja) |
| KR (1) | KR0185517B1 (ja) |
| CN (1) | CN1075287C (ja) |
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| HK1040579A1 (en) * | 1999-11-16 | 2002-06-14 | 三菱电机株式会社 | Elastic wave device |
| JP3801083B2 (ja) * | 2001-06-06 | 2006-07-26 | 株式会社村田製作所 | 弾性表面波装置 |
| JP2003037467A (ja) * | 2001-07-24 | 2003-02-07 | Murata Mfg Co Ltd | 弾性表面波装置 |
| TWI315607B (en) * | 2001-10-29 | 2009-10-01 | Panasonic Corp | Surface acoustic wave filter element, surface acoustic wave filter and communication device using the same |
| JP3979279B2 (ja) * | 2001-12-28 | 2007-09-19 | 株式会社村田製作所 | 弾性表面波装置 |
| JP3780947B2 (ja) | 2002-01-18 | 2006-05-31 | 株式会社村田製作所 | 弾性表面波装置 |
| JP2004040636A (ja) | 2002-07-05 | 2004-02-05 | Murata Mfg Co Ltd | 表面波装置 |
| AU2003292607A1 (en) * | 2002-12-25 | 2004-07-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electronic component and electronic apparatus using this electronic component |
| JP3969311B2 (ja) | 2003-01-20 | 2007-09-05 | 株式会社村田製作所 | 端面反射型弾性表面波装置 |
| JP2004254291A (ja) | 2003-01-27 | 2004-09-09 | Murata Mfg Co Ltd | 弾性表面波装置 |
| WO2004095699A1 (ja) * | 2003-04-18 | 2004-11-04 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 弾性境界波装置 |
| JP2005176152A (ja) * | 2003-12-15 | 2005-06-30 | Alps Electric Co Ltd | 弾性表面波素子及びその製造方法 |
| JP4359551B2 (ja) | 2004-10-08 | 2009-11-04 | アルプス電気株式会社 | 弾性表面波素子の製造方法 |
| DE102004058016B4 (de) | 2004-12-01 | 2014-10-09 | Epcos Ag | Mit akustischen Oberflächenwellen arbeitendes Bauelement mit hoher Bandbreite |
| JP4279271B2 (ja) | 2005-06-01 | 2009-06-17 | アルプス電気株式会社 | 弾性表面波素子及びその製造方法 |
| JP2008067289A (ja) | 2006-09-11 | 2008-03-21 | Fujitsu Media Device Kk | 弾性波デバイスおよびフィルタ |
| JP4917396B2 (ja) * | 2006-09-25 | 2012-04-18 | 太陽誘電株式会社 | フィルタおよび分波器 |
| WO2011049060A1 (ja) * | 2009-10-19 | 2011-04-28 | 株式会社村田製作所 | 弾性表面波装置 |
| DE102010014919B4 (de) | 2010-04-14 | 2015-07-02 | Epcos Ag | Verfahren zur Herstellung einer dielektrischen Schicht auf einem Bauelement |
| US9391589B2 (en) | 2011-01-24 | 2016-07-12 | Epcos Ag | Surface acoustic wave filter on a lithium niobate substrate |
| WO2013002033A1 (ja) | 2011-06-28 | 2013-01-03 | 京セラ株式会社 | 弾性波素子およびそれを用いた弾性波装置 |
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| US3965444A (en) * | 1975-01-03 | 1976-06-22 | Raytheon Company | Temperature compensated surface acoustic wave devices |
| JPS56116317A (en) * | 1980-02-19 | 1981-09-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Material for elastic surface wave |
| JPS63272215A (ja) * | 1987-04-30 | 1988-11-09 | Nippon Seiki Co Ltd | 弾性表面波デバイス |
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-
1995
- 1995-03-23 JP JP06439695A patent/JP3407459B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-03-21 DE DE69607510T patent/DE69607510T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-03-21 EP EP96104549A patent/EP0734120B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-03-22 CN CN96101976A patent/CN1075287C/zh not_active Expired - Lifetime
- 1996-03-23 KR KR1019960008006A patent/KR0185517B1/ko not_active Expired - Lifetime
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| CN1134627A (zh) | 1996-10-30 |
| JPH08265088A (ja) | 1996-10-11 |
| CN1075287C (zh) | 2001-11-21 |
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