JPH07106911A - 弾性表面波共振器および弾性表面波フィルタ - Google Patents

弾性表面波共振器および弾性表面波フィルタ

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JPH07106911A
JPH07106911A JP25033393A JP25033393A JPH07106911A JP H07106911 A JPH07106911 A JP H07106911A JP 25033393 A JP25033393 A JP 25033393A JP 25033393 A JP25033393 A JP 25033393A JP H07106911 A JPH07106911 A JP H07106911A
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JP
Japan
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surface acoustic
acoustic wave
piezoelectric
electrode
resonator
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Pending
Application number
JP25033393A
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English (en)
Inventor
Kuniyuki Matsui
邦行 松井
Yasukata Hirao
康容 平尾
Taizo Kobayashi
泰三 小林
Kosuke Takeuchi
孝介 竹内
Kenichi Shibata
賢一 柴田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 弾性表面波共振器および弾性表面波フィルタ
を小型化することを目的とする。 【構成】 圧電体基板1上に弾性表面波を励振させるた
めの入出力電極3,4を配置した弾性表面波共振器にお
いて、nを整数とし、λを弾性表面波の波長として、前
記入出力電極3,4の最外端に形成された電極指3a
(4a)の中央から、(n+1/2)λの式で表される
距離(L2)だけ離れた位置に、前記入出力電極3,4
の形成方向と平行であり、且つ、少なくとも前記波長λ
と同程度の高さ(L1)を有する圧電体端面5を形成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波デバイスとして
利用される弾性表面波共振器および弾性表面波フィルタ
に関する。
【0002】
【従来の技術】弾性表面波を利用する弾性表面波共振器
および弾性表面波フィルタ等は、高周波デバイスとして
現在広く利用されている。近年では、TV,VTR用等
における需要のみならず、携帯電話,自動車電話等の移
動体通信分野においてもその利用が盛んになっている。
そして、これら移動体通信分野では、装置の信頼性およ
び小型化が強く要求されることから、前記弾性表面波共
振器やこれを用いたフィルタ等に低損失化および小型化
等が求められるようになってきた。
【0003】例えば、多重電極型の弾性表面波フィルタ
においては、挿入損失を低減させるために、最外端に位
置する入力用電極の電極指の近傍にグレーティング反射
器を設けており、また、共振器においても定在波を発生
させるために同様の反射器が設けられている。図6は従
来の1ポート弾性表面波共振器を示す模式的斜視図であ
り、図における30が入出力電極、31が反射器であ
る。また、図7は上記図6の弾性表面波共振器を用いた
弾性表面波共振器複合型フィルタであり、図における3
2…が反射器である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記グ
レーディング反射器では、素子の小型化に限界があると
ともに、ある程度の挿入損失は避けられない。また、図
6および図7に示す弾性表面波素子においては、その反
射器本数が100〜200本程度必要になるため、素子
の小型化が困難である。
【0005】本発明は、上記の事情に鑑み、弾性表面波
共振器および弾性表面波フィルタを小型化することを目
的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の弾性表面波共振
器は、上記の課題を解決するために、圧電体基板上に弾
性表面波を励振させるための励振電極を配置した弾性表
面波共振器において、nを整数とし、λを弾性表面波の
波長として、前記励振電極の最外端に形成された電極指
の中央から、(n+1/2)λの式で表される距離だけ
離れた位置に、前記励振電極の形成方向と平行であり、
且つ、少なくとも前記波長λと同程度の高さを有する圧
電体端面が形成されていることを特徴としている。
【0007】また、本発明の弾性表面波フィルタは、共
振周波数と反共振周波数を互いに一致させた上記弾性表
面波共振器を一組以上有し、各組の一方の共振器を信号
線に対して直列に設け、他方の共振器を信号線に対して
並列に設けたことを特徴としている。
【0008】更に、本発明の弾性表面波フィルタは、圧
電基板上に互いに弾性表面波を送受する2個以上の入力
電極と1個以上の出力電極を同一伝搬路上に交互に全体
で奇数個配設した多重電極型の弾性表面波フィルタにお
いて、nを整数とし、λを弾性表面波の波長として、最
外端に位置する入力電極の最外端に形成された電極指の
中央から、(n+1/2)λの式で表される距離だけ離
れた位置に、前記入力電極の形成方向と平行であり、且
つ、少なくとも前記波長λと同程度の高さを有する圧電
体端面が形成されていることを特徴としている。
【0009】
【作用】上記の第1の構成によれば、圧電体基板に形成
された圧電体端面により弾性表面波が反射されるが、こ
の圧電体端面は前述のように最外端に形成された電極指
の中央から(n+1/2)λの距離だけ離れた位置に形
成されているため、反射波の共振が起こる。従って、従
来の反射器は不要となり、この反射器を形成していた面
積の分だけ素子が小型化されることになる。
【0010】また、上記の第2,第3の構成における弾
性表面波フィルタにおいても同様であり、素子の小型化
が図れる。
【0011】
【実施例】(実施例1)以下、本発明をその実施例を示
す図に基づいて説明する。
【0012】図1は本発明に係る1ポート弾性表面波共
振器の模式的斜視図である。図において、1はLiTa
3等から成る圧電体基板、3は入力電極、4は出力電
極である。
【0013】圧電体基板1がLiTaO3から成る場
合、この基板1上を伝搬する弾性表面波の速度は、36
°Y−X基板(36°回転YカットX軸伝搬)で413
4m/sと求められている。従って、中心周波数が83
6MHzのフィルタを設計する場合、上記中心周波数に
おける波長は、λ=4134m/s÷836MHz=
4.94μmとなり、本実施例では、電極指部分と非電
極指部分との比を1:1としているので、入出力電極幅
および非電極指部分の幅を、λ/4=1.24(μm)
とする。これにより、中心周波数836付近の振動数を
持つ弾性表面波のみを伝搬することになる。
【0014】圧電体基板1には圧電体段差部2が形成さ
れている。圧電体段差部2における圧電体端面5は、前
記入出力電極3,4の最外端の電極指3a(4a)の中
央から(n+1/2)λの式で表される距離L2だけ離
れた位置に形成されている。上記のnは整数、λは弾性
表面波の波長であり、例えば、上記のnを1とし、λを
4.94μmとすれば、上記の距離L2は、7.41μ
mとなる。
【0015】また、圧電体端面5は、前記入出力電極
3,4の形成方向と平行に形成されるとともに前記波長
λ以上の端面高さL1を持つ。これは、弾性表面波の伝
搬については、全エネルギーの約90%が表面から1波
長(λ)の深さ以内に含まれていることに鑑みたもので
ある。
【0016】本実施例の弾性表面波共振器は、上記構成
を有するので、図2に示すように、圧電体基板1に形成
された圧電体端面5により弾性表面波6が反射される。
そして、この圧電体端面5は、前述のように最外端の電
極指中央から(n+1/2)λの距離だけ離れた位置に
形成されているため、反射波の共振が起こる。これによ
り、従来の反射器は不要となり、この反射器を形成して
いた面積の分だけ素子が小型化されることになる。
【0017】次に、上記弾性表面波共振器の製造方法に
ついて説明する。
【0018】まず、図3(a)に示すように、LiTa
3等から成る圧電体基板1上に、アルミニウム(A
l)を蒸着して入出力電極パターン10を形成する。次
に、圧電体基板1に圧電体段差部2を形成するための加
工を行う。この加工は、FIB(Focused Io
n Beam)装置を用い、同図(b)に示すように、
イオンビームを圧電体基板1に照射することにより行
う。上記のFIB装置では、照射イオンをGa+ ,加速
電圧を25keV,イオン電流を2A/cm2 としてい
る。例えば、n=1、中心周波数を900MHzとすれ
ば、λ=4.6μmとなり、イオンビーム照射位置は、
最外端の電極指中央から(n+1/2)λ=2.3μm
の位置となる。
【0019】圧電体段差部2の圧電体端面5は、弾性表
面波を反射させて共振させるためのものであるから、高
い位置精度で且つ表面が滑らかとなるように加工する必
要がある。前記のFIB装置による加工精度は、±0.
1μmであるから、圧電体端面5の形成精度は2.3±
0.1μmとなるが、この程度の誤差は上記の弾性表面
波の反射による共振には殆ど影響を与えないといえる。
これは、電極と反射器との間隔を0.5λとするところ
を、0.48λ〜0.52λ(±0.1μmに相当)と
してシミュレーションすることにより確認できたもので
ある。また、端面の表面粗さについては、上記FIB装
置では、0.1λ=0.46μm以下に制御することが
可能である。
【0020】FIB装置によるイオンビーム照射により
圧電体基板1の両側に圧電体段差部2を形成したら、同
図(c)に示すように、圧電体基板1の両側面をダイシ
ングによりカットする。
【0021】なお、上記の製造方法においては、アルミ
ニウム(Al)を蒸着してからイオンビーム加工を行っ
たが、これとは逆にイオンビーム加工してからAl蒸着
するようにしてもよく、この方法によれば上記方法より
手間がかからない。しかし、圧電体端面5の精度を確保
する点では上記方法より劣るといえる。
【0022】また、上記製造方法では、圧電体基板1を
イオンビームにより加工したが、例えば、圧電体支持基
板上に圧電体膜を蒸着により成膜するとともにリフトオ
フ法により圧電体段差部を形成したり、或いは、成膜し
た圧電体膜をドライエッチングして圧電体段差部を形成
するようにしてもよい。圧電体膜の成膜には、CVD法
やMBE(Molecular Beam Epita
xy)法等が用いられる。また、上記の圧電体支持基板
としては、LiTaO3等から成る圧電体基板の他、S
iやサファイア等の基板が用いられる。そして、圧電体
支持基板上に圧電体層をエピタキシャル成長させて成膜
すれば、結晶方位の整った圧電体端面が形成されるの
で、弾性表面波の反射が高効率で行われることになる。
【0023】(実施例2)以下、本発明の他の実施例に
ついて説明する。
【0024】図4は、実施例1で説明した弾性表面波共
振器を用いた弾性表面波フィルタを示す模式的斜視図で
ある。図において、12及び13は実施例1の弾性表面
波共振器であり、このうち共振器12,12はボンディ
ングワイヤ14によって信号線15,16に対して直列
に設けられる。一方、共振器13,13は信号線に対し
て並列に設けられ一端側はアースされる。
【0025】両共振器12,13は二重共振特性を持っ
ており、そのインピーダンスは0及び無限大になる2つ
の共振周波数を持つ。ここで、インピーダンスが0にな
る周波数を共振周波数と呼び、インピーダンスが無限大
になる周波数を反共振周波数と呼ぶ。共振器12の共振
点と共振器13の反共振点を一致させると、その周波数
付近においては、共振器12はON状態になり、共振器
13はOFF状態になるため、通過帯域となる。一方、
共振器12は反共振点において、OFF状態になるた
め、通過帯域より高周波側に減衰極が発生し、また、共
振器13は共振点において、ON状態になるため、通過
帯域より低周波側でも減衰極が発生することになり、バ
ンドパスフィルタとして機能する。
【0026】上記構成の弾性表面波フィルタは、上記の
ように、グレーティング反射器を不要とした実施例1の
共振器を複数備えて構成されるため、より一層小型化さ
れることになる。
【0027】(実施例3)以下、本発明の他の実施例を
説明する。
【0028】図5は、多重電極型の弾性表面波フィルタ
を示す模式的斜視図である。図において、21は圧電体
支持基板、22はリフトオフ法により圧電体支持基板2
1に対し段差部2′を有して形成された圧電体膜であ
る。また、19は圧電体膜22上に形成された入力部で
あり、20は出力部である。入力部19には2個以上の
櫛型入力電極19aが形成されており、出力部20には
一個以上の櫛型出力電極2aが形成されている。そし
て、これら櫛型入出力電極19a,20aは、同一伝搬
路上に交互に配置されている。
【0029】上記の段差部2′を形成する圧電体端面
5′は、最外端に位置する入力電極19aの最外端に形
成された電極指の中央から(n+1/2)λの式で表さ
れる距離(L2)だけ離れた位置に形成してある。ま
た、上記の圧電体端面5′は、前記入出力電極19a,
20aの形成方向と平行に形成されるとともに前記波長
λ以上の端面高さL1を持つ。
【0030】上記の構成においても、実施例1と同様、
グレーティング反射器が不要になるので、弾性表面波フ
ィルタの小型化が図れることになる。
【0031】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、弾性表
面波共振器および弾性表面波フィルタを小型化できると
いう効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1ポート型弾性表面波共振器の模式的
斜視図である。
【図2】本発明の圧電体段差部付近の拡大断面図であ
る。
【図3】本発明の弾性表面波素子の製造方法を工程順に
示す断面図である。
【図4】本発明の弾性表面波共振器複合型フィルタを示
す模式的斜視図である。
【図5】本発明の多重電極型弾性表面波フィルタを示す
模式的斜視図である。
【図6】従来の1ポート型弾性表面波共振器の模式的斜
視図である。
【図7】従来の弾性表面波共振器複合型フィルタを示す
模式的斜視図である。
【符号の説明】
1 圧電体基板 2 圧電体段差部 2′ 段差部 3 入力電極 4 出力電極 5 圧電体端面 5′ 圧電体端面 6 弾性表面波 19 入力部 20 出力部 21 圧電体支持基板 22 圧電体膜
フロントページの続き (72)発明者 竹内 孝介 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三洋 電機株式会社内 (72)発明者 柴田 賢一 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三洋 電機株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電体基板上に弾性表面波を励振させる
    ための励振電極を配置した弾性表面波共振器において、
    nを整数とし、λを弾性表面波の波長として、前記励振
    電極の最外端に形成された電極指の中央から、(n+1
    /2)λの式で表される距離だけ離れた位置に、前記励
    振電極の形成方向と平行であり、且つ、少なくとも前記
    波長λと同程度の高さを有する圧電体端面が形成されて
    いることを特徴とする弾性表面波共振器。
  2. 【請求項2】 共振周波数と反共振周波数を互いに一致
    させた請求項1に記載の弾性表面波共振器を一組以上有
    し、各組の一方の共振器を信号線に対して直列に設け、
    他方の共振器を信号線に対して並列に設けたことを特徴
    とする弾性表面波フィルタ。
  3. 【請求項3】 圧電基板上に互いに弾性表面波を送受す
    る2個以上の入力電極と1個以上の出力電極を同一伝搬
    路上に交互に全体で奇数個配設した多重電極型の弾性表
    面波フィルタにおいて、nを整数とし、λを弾性表面波
    の波長として、最外端に位置する入力電極の最外端に形
    成された電極指の中央から、(n+1/2)λの式で表
    される距離だけ離れた位置に、前記入力電極の形成方向
    と平行であり、且つ、少なくとも前記波長λと同程度の
    高さを有する圧電体端面が形成されていることを特徴と
    する弾性表面波フィルタ。
JP25033393A 1993-10-06 1993-10-06 弾性表面波共振器および弾性表面波フィルタ Pending JPH07106911A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7038353B2 (en) 2001-01-10 2006-05-02 Seiko Epson Corporation Surface acoustic wave device and method of manufacturing the same
KR100811451B1 (ko) * 1999-10-20 2008-03-10 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 표면 탄성파 장치

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