JPH09162679A

JPH09162679A - 弾性表面波装置

Info

Publication number: JPH09162679A
Application number: JP33566395A
Authority: JP
Inventors: Hajime Shindo; 始神藤
Original assignee: Japan Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1995-12-01
Filing date: 1995-12-01
Publication date: 1997-06-20

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】チップ面積や実装面積の拡大を抑えつつ、帯域
幅、すなわち共振周波数と反共振周波数の間隔等の特性
を調節することができる弾性表面波装置を提供する。【解決手段】櫛形電極のストリップを、弾性表面波装置
を動作させる周波数帯域で、櫛形電極が弾性表面波を効
率的に励振できるように形成した第１の領域と、弾性表
面波の励振を抑えるように形成した第２の領域とからな
るように形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主にVHF帯からUHF
帯の周波数にかけてフィルタや１端子対共振器として使
用される弾性表面波装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】弾性表面波１端子対共振器は、小型、軽
量、高周波対応可能という優れた特性で100MHz以上の周
波数帯に対応した共振器として期待されている。図８
(ａ)は弾性表面波多対櫛形電極型１端子対共振器の模式
図であり、1977年4月日本音響学会講演論文集33頁〜34
頁等に報告されている。これは、圧電基板１上に、多数
対のストリップが相互に入り込んだ一対の電極から構成
される櫛型電極２から構成される。図８(ｂ)は一般的な
弾性表面波１端子対共振器の等価回路である。図８(ｂ)
の等価回路は、従来の厚み振動による水晶振動子の等価
回路と同様のものであり、弾性表面波の励振による等価
インダクタンスＬ、等価容量Ｃ、等価抵抗Ｒと櫛形電極
間静電容量C_Tにより表される。図８(ａ)の回路の共振特
性はすでに解析されており、その共振周波数fr、反共振
周波数faの関係は、 fa＝fr(1＋C/C_T)^1/2 ・・・・・ (１) である。式(１)より、faとfrは、容量比C/C_Tを大きくす
ると離れ、C/C_Tを小さくすると近づくことがわかる。こ
の様に容量比C/C_Tを可変する事により１端子対共振器の
共振特性を調節することができる。このため、様々な容
量比C/C_Tを調節する方法の検討が行われている。

【０００３】また、弾性表面波装置によるフィルタは、
小型、軽量、高性能なため、移動体通信などの通信機
器、放送機器、測定装置などに多く使用されている。従
来、アナログ通信方式で使用される中間周波フィルタ
は、狭帯域特性が要求される。このような用途には、ST
カツト水晶基板上に形成した3dB比帯域幅が0.03〜0.1％
程度の弾性表面波フィルタなどが使用されている。ま
た、近年普及してきたデジタル通信方式で用いられる中
間周波フィルタは、比帯域幅が0.2〜0.5％程度が要求さ
れ、四ほう酸リチウム基板上に形成した弾性表面波フィ
ルタ等が使用されている。このようにフィルタに対する
要求は多様化しており、フィルタの帯域幅を調節するた
めの有効な方法が必要となっている。

【０００４】ところで、弾性表面波フィルタの帯域幅
は、弾性表面波フィルタを構成する櫛形電極に並列に容
量を接続することで調節が可能である。例えば、特開平
5-22074や特開平5-167384に、容量素子を複数のストリ
ップが相互に入り組んだ一対の電極からなる櫛形電極に
並列接続する方法や、ストリップが相互に入り組んだ一
対の電極からなる櫛形電極のストリップ配列のピッチを
弾性表面波を励振する櫛形電極のピッチと異なるように
して圧電基板上に容量素子を形成し接続する方法が開示
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】圧電基板上に形成した
弾性表面波１端子対共振器に、同一の圧電基板上に形成
した容量素子７と櫛形容量電極２とを並列に接続した構
成の１例を図９に示す。この構成では、弾性表面波１端
子対共振器を構成する櫛形電極２の互いに対向した共通
電極から配線を引き延ばし、これと櫛型電極２の外側に
配置した櫛形電極からなる容量素子７とを接続してい
る。しかし、このような構成では、共振器を構成する櫛
形電極の外部に容量素子を配置するための引き回しの配
線や容量素子のストリップを接続するための共通電極を
配置しなければならず、チップサイズが大きくなるとい
う問題点がある。また、パッケージの外部に容量素子を
設けこれと櫛型電極を接続する方法も実装面積の拡大を
招いてしまうという問題点がある。

【０００６】本発明は上述した課題を解決したもので、
その目的は、チップ面積や実装面積の拡大を抑えなが
ら、弾性表面波装置が共振器の場合は共振周波数と反共
振周波数の周波数間隔を調節しうる弾性表面波装置を、
また弾性表面波装置がフィルタの場合は通過帯域幅を調
節しうる弾性表面波装置を提供することにある。

【０００７】

【発明を解決するための手段】本発明は、圧電基板上
に、少なくとも１つ以上の、ストリップが相互に入り組
んだ一対の電極から構成される櫛形電極を有する弾性表
面波装置において、前記櫛形電極のストリップは、前記
弾性表面波装置を動作させる周波数帯域で、前記櫛形電
極が弾性表面波を効率的に励振できるように形成した第
１の領域と、弾性表面波の励振を抑えるように形成した
第２の領域とからなることを特徴とする弾性表面波装置
である。

【０００８】この弾性表面波装置において、前記第２の
領域のストリップを、前記第１の領域で励振された弾性
表面波の伝搬方向に対して、垂直な方向から傾斜させて
配置したことを特徴とする弾性表面波装置であり、ま
た、前記第２の領域のストリップのピッチを、前記第１
の領域のストリップのピッチと異ならせるように配置し
たことを特徴とする弾性表面波装置である。

【０００９】さらには、前記圧電基板が四ほう酸リチウ
ムまたは水晶であることを特徴とする弾性表面波装置で
ある。

【００１０】

【発明の実施の形態】櫛形電極のストリップに、弾性表
面波装置の動作する周波数帯域において弾性表面波が励
振する第１の領域と、弾性表面波装置の動作する周波数
帯域において弾性表面波の励振を抑えるようにした第２
の領域を形成する。図１、図２に示すように前記第２の
領域は、第１の領域を形成した櫛形電極のストリップ
に、弾性表面波の伝搬方向に対して垂直方向に、そして
第１の領域に隣接するように配置する。弾性表面波装置
の動作する周波数帯域では、弾性表面波の励振は主に第
１の領域で行われ、第２の領域で励振する弾性表面波の
影響は弾性表面波装置に要求される特性上無視できるよ
うな状態にする。従って、第１の領域のみで櫛形電極を
構成した場合の櫛形電極間静電容量と第２の領域で生ず
る櫛型電極間静電容量が加算され全体の櫛型電極間静電
容量が増加するため、共振周波数と反共振周波数の間隔
を狭くすることができ狭帯域化が可能となる。

【００１１】櫛形電極の構造例としては、図１(ａ)に示
すように第２の領域のストリップを第１の領域で励振さ
れた弾性表面波の伝搬方向に対して垂直な方向から傾斜
させて配置したり、図１(ｂ)に示すように第２の領域の
ストリップの周期を第１の領域のストリップの周期と異
ならせて配置したりして、弾性表面波装置の動作する周
波数帯域において弾性表面波の励振を抑える第２の領域
を形成する。第２の領域で生じる容量は、例えば、第２
の領域のストリップの長さを伸縮したり、第２の領域の
ストリップの幅とストリップのピッチの比を調節したり
することにより制御することができる。

【００１２】また、図２に示すように第２の領域のスト
リップの幅を第１の領域のストリップの幅と異なるよう
に配置したり(図２(ａ))、第２の領域のストリップの厚
さを第１の領域のストリップの厚さと異なるように配置
したり(図２(ｂ))、第２の領域のストリップ上に誘電体
８を形成したり(図２(ｃ))して、弾性表面波装置の動作
する周波数帯域において弾性表面波の励振を抑える第２
の領域を形成する。

【００１３】このように、第２の領域は櫛形電極に組み
込まれているため、櫛形電極の容量素子を形成するため
に配線を引き回したり、櫛形電極の容量素子のストリッ
プを接続するための共通電極を配置する必要はなく、チ
ップの小型化に有利である。

【００１４】

【実施例】

(実施例１)図３(ａ)は、STカット水晶の圧電基板１上に
アルミニウムの導体金属の多数ストリップが相互に入り
組んだ一対の電極からなる櫛形電極２から構成された多
対櫛形電極型１端子対共振器である。櫛形電極２のスト
リップは、励振された弾性表面波の伝搬方向に対して垂
直方向に伸びた第１の領域とその両端に第１の領域のス
トリップから45°傾斜させて配置した第２の領域より構
成されている。櫛形電極２の第２の領域のストリップの
交差する長さは50μm、対向したストリップを一対と数
えたときの櫛型電極２のストリップ対数は600.5対、ス
トリップ対の周期は20μm、第１の領域のストリップの
交差する長さは400μmである(図３(ｂ))。

【００１５】図４にこの弾性表面波共振器のインピーダ
ンス特性(図４中、線Ａ)を示す。比較のため、第２の領
域のストリップの交差する長さを0μmとして構成した時
(すなわち、第２の領域を形成しない時)の弾性表面波共
振器のインピーダンス特性(図４中、線Ｂ)も併せて示
す。図４より、第２の領域を形成することで共振周波数
と反共振周波数の間隔が狭くなり、共振周波数と反共振
周波数の間隔を調節できることがわかる。

【００１６】(実施例２)図５は、四ほう酸リチウムの圧
電基板１上に、２個の弾性表面波伝搬トラックを形成
し、第１の弾性表面波伝搬トラックには、入力用櫛形電
極３、弾性表面波伝搬方向に沿って接続用櫛形電極４、
その両外側に櫛形電極周期よりわずかに広い周期を持つ
反射器５を配置し、同様に第２の弾性表面波伝搬トラッ
クにも、出力用櫛形電極６、弾性表面波伝搬方向に沿っ
て、接続用櫛形電極４、その両外側に櫛形電極周期より
わずかに広い周期を持つ反射器５を配置し、各弾性表面
波伝搬トラックの接続用櫛形電極４を電気的に縦続接続
したエネルギー閉じ込め型の弾性表面波フィルタであ
る。接続用櫛形電極４のストリップは、励振された弾性
表面波の伝搬方向に対して垂直方向に伸びた第１の領域
とその両端に第１の領域のストリップから45°傾斜させ
て配置した第２の領域より構成されている。櫛形電極２
の第２の領域のストリップの交差する長さは100μm、入
力用櫛形電極３及び出力用櫛形電極６を構成するストリ
ップの対数は40.5対、接続用櫛形電極４を構成するスト
リップの対数は25.5対、反射器５の本数は120本、櫛形
電極のストリップ対の周期を22μm、入力用櫛形電極及
び出力用櫛形電極と接続用櫛形電極の間の距離は、最も
近接したストリップの中心間の距離で11μm、櫛形電極
と両外側の反射器の間の最も近接したストリップの中心
間の距離で10.5μm、入力用櫛形電極及び出力用櫛形電
極のストリップの交差する長さ及び接続用櫛形電極４の
第１の領域のストリップの交差する長さは154μmであ
る。それぞれの櫛型電極、反射器の材料はアルミニウム
である。

【００１７】図６(ａ)、(ｂ)にこの弾性表面波フィルタ
の通過特性を点線Ａで示す。なお、図６(ｂ)は図６(ａ)
を拡大したものである。比較のため、接続用櫛形電極の
第２の領域のストリップの交差する長さを0μmとして構
成した場合(すなわち、第２の領域を形成しない時)の通
過特性も併せて実線Ｂで示す。第２の領域に形成したこ
とにより、最小挿入損失や減衰量を殆ど損なうことな
く、弾性表面波フィルタの通過帯域幅を狭くすることが
できる。

【００１８】上記の実施例では、第１の領域のストリッ
プに対して45°傾斜させたストリップを用い第２の領域
を形成したが、傾斜させる角度は45°である必要はな
く、弾性表面波装置に要求される仕様を満足すれば、任
意の傾斜角を選択することができる。また、図７に示す
ように第２の領域のストリップをくの字型にする等、弾
性表面波装置を動作させる周波数帯域で弾性表面波を励
振しないような構造であればよい。

【００１９】また、本発明は上記実施例に限らず種々の
弾性表面波装置に応用可能である。例えば、上記実施例
１の多対櫛形電極型の１端子対共振器の櫛形電極の左右
に反射電極を配置したエネルギー閉じこめ型の１端子対
弾性表面波共振器に用いてもよい。また、上記実施例２
の弾性表面波フィルタの弾性表面波伝搬トラックを２段
縦続ではなく１段のみで構成した弾性表面波フィルタ
や、３段以上に縦続接続して構成した弾性表面波フィル
タに用いてもよい。

【００２０】また、ストリップに設ける第２の領域を接
続用櫛形電極ではなく入力用櫛形電極、出力用櫛形電極
に形成してもよい。

【００２１】また、ストリップに設ける第２の領域は必
ずしも第１の領域のストリップ両側に設けなくてもよ
く、第１の領域のストリップの片側に設けるだけでもよ
い。

【００２２】また、櫛形電極の材料として、アルミニウ
ムに銅、シリコン、チタン、HfB₂などを添加しても良い
し、他の導電性の材料を用いても良く、反射器の本数は
必要とする挿入損失、チップサイズ等を勘案して、調節
しても良い。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、圧電基
板上に、少なくとも１つ以上の、ストリップが相互に入
り組んだ一対の電極から構成される櫛形電極を有する弾
性表面波装置において、前記櫛形電極のストリップは、
前記弾性表面波装置を動作させる周波数帯域で、前記櫛
形電極が弾性表面波を効率的に励振できるように形成し
た第１の領域と、弾性表面波の励振を抑えるように形成
した第２の領域とからなることを特徴とする弾性表面波
装置である。

【００２４】この様に櫛型電極のストリップを形成する
ことにより、第２の領域で生じる容量は従来技術の櫛形
電極に並列に接続された容量素子と等価の働きをするこ
とになる。そして、第２の領域は櫛形電極のストリップ
を数割程度延長することにより形成できるので、チップ
の別の場所に、容量素子を形成するために配線を引き回
したり、容量素子のストリップを接続するための共通電
極を配置する必要はなく、チップの小型化に有利とな
る。

【００２５】従って、例えば弾性表面波装置が共振器の
場合は、チップ面積の拡大を抑えつつ、その共振周波数
と反共振周波数の間隔等の共振特性を設計する手段を提
供できる。また、弾性表面波装置がフィルタの場合も、
チップ面積の拡大を抑えつつ、通過帯域幅を調節する手
段を提供できる。以上のように、弾性表面波装置の設計
の自由度を向上でき、移動体通信に要求される小型で高
性能な弾性表面波装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 (ａ)、(ｂ)は、本発明の弾性表面波装置の一
例を示した模式図である。

【図２】 (ａ)、(ｂ)、(ｃ)は、本発明の弾性表面波装
置の一例を示した模式図である。

【図３】 (ａ)は、実施例１の弾性表面波１端子対共振
器を示した図である。(ｂ)は、細部、特に第２の領域を
示した図である。

【図４】実施例１の弾性表面波１端子対共振器のイン
ピーダンス特性を示した図である。線Ａは櫛型電極のス
トリップに第２の領域を設けた時、線Ｂは櫛型電極のス
トリップに第２の領域を設けない時である。

【図５】実施例２の弾性表面波フィルタを示した図で
ある。

【図６】 (ａ)、(ｂ)は、実施例２の弾性表面波フィル
タの通過特性を示した図である。点線の線Ａは櫛型電極
のストリップに第２の領域を設けた時、実線の線Ｂは櫛
型電極のストリップに第２の領域を設けない時である。

【図７】本発明の弾性表面波装置の一例を示した模式
図である。

【図８】 (ａ)は、従来の多対櫛形電極型１端子対型の
弾性表面波共振器を示した図であり、(ｂ)は、(ａ)の弾
性表面波共振器の等価回路を示した図である。

【図９】従来の、容量素子が櫛型電極に並列接続され
た弾性表面波装置の１例を示した図である。

【符号の説明】

１圧電基板２櫛型電極３入力用櫛型電極４接続用櫛型電極５反射器６出力用櫛型電極７容量素子８誘電体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電基板上に、少なくとも１つ以上の、ス
トリップが相互に入り組んだ一対の電極から構成される
櫛形電極を有する弾性表面波装置において、前記櫛形電
極のストリップは、前記弾性表面波装置を動作させる周
波数帯域で、前記櫛形電極が弾性表面波を効率的に励振
できるように形成した第１の領域と、弾性表面波の励振
を抑えるように形成した第２の領域とからなることを特
徴とする弾性表面波装置。
【請求項２】前記弾性表面波装置において、前記第２の
領域のストリップを、前記第１の領域で励振された弾性
表面波の伝搬方向に対して、垂直な方向から傾斜させて
配置したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
弾性表面波装置。
【請求項３】前記弾性表面波装置において、前記第２の
領域のストリップのピッチを、前記第１の領域のストリ
ップのピッチと異ならせるように配置したことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の弾性表面波装置。
【請求項４】前記圧電基板が四ほう酸リチウムまたは水
晶であることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３
項記載の弾性表面波装置。