JPH1022765A - 弾性表面波共振子及び共振子型フィルタ - Google Patents
弾性表面波共振子及び共振子型フィルタInfo
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- JPH1022765A JPH1022765A JP17769196A JP17769196A JPH1022765A JP H1022765 A JPH1022765 A JP H1022765A JP 17769196 A JP17769196 A JP 17769196A JP 17769196 A JP17769196 A JP 17769196A JP H1022765 A JPH1022765 A JP H1022765A
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- Japan
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- comb
- surface acoustic
- acoustic wave
- resonator
- shaped electrode
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- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】圧電性基板上に形成した櫛形電極で構成される
SAW共振子のインピーダンス特性で、共振周波数と反
共振周波数との間で不要スプリアスが発生し、SAW共
振子の特性劣化、および、SAW共振子を組み合わせた
共振子型フィルタでは、通過帯域に影響を与え、損失劣
化を引き起こす。 【解決手段】圧電性基板上に形成したSAW共振子の櫛
形電極のうち非交差開口部に、二酸化シリコン,五酸化
タンタル、若しくは、窒化シリコンからなる誘電体膜を
形成する。櫛形電極の非交差開口部の音速をVf、櫛形
電極の交差部の音速をVmとした場合、Vf=Vmとな
るように誘電体膜を形成する。
SAW共振子のインピーダンス特性で、共振周波数と反
共振周波数との間で不要スプリアスが発生し、SAW共
振子の特性劣化、および、SAW共振子を組み合わせた
共振子型フィルタでは、通過帯域に影響を与え、損失劣
化を引き起こす。 【解決手段】圧電性基板上に形成したSAW共振子の櫛
形電極のうち非交差開口部に、二酸化シリコン,五酸化
タンタル、若しくは、窒化シリコンからなる誘電体膜を
形成する。櫛形電極の非交差開口部の音速をVf、櫛形
電極の交差部の音速をVmとした場合、Vf=Vmとな
るように誘電体膜を形成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、不要スプリアスを
抑圧した弾性表面波共振子、又は、弾性表面波共振子を
複数個直列,並列に組み合わせた共振子型フィルタに関
する。
抑圧した弾性表面波共振子、又は、弾性表面波共振子を
複数個直列,並列に組み合わせた共振子型フィルタに関
する。
【0002】
【従来の技術】弾性表面波共振子(以下SAW共振子と
略称)は、UHF,VHF帯での水晶振動子に比べ、基
本発振が可能で、小型化,高Qを実現できることから、
各種通信装置,家電製品に適用されている。
略称)は、UHF,VHF帯での水晶振動子に比べ、基
本発振が可能で、小型化,高Qを実現できることから、
各種通信装置,家電製品に適用されている。
【0003】SAW共振子の基本的な構成は大きく分け
ると、入出力用櫛形電極の両側に反射器を設けたキャビ
ティ型、反射器を設けないIDT型の二つがある。また
このSAW共振子の基板材料として、水晶基板が、温度
特性の点から数多く用いられている。また最近では、結
合係数が大きく、広帯域化に有利なLiTaO3基板,
LiNbO3基板を用いたSAW共振子が移動帯通信用
SAWフィルタに用いられている。
ると、入出力用櫛形電極の両側に反射器を設けたキャビ
ティ型、反射器を設けないIDT型の二つがある。また
このSAW共振子の基板材料として、水晶基板が、温度
特性の点から数多く用いられている。また最近では、結
合係数が大きく、広帯域化に有利なLiTaO3基板,
LiNbO3基板を用いたSAW共振子が移動帯通信用
SAWフィルタに用いられている。
【0004】従来技術として、特開平3−125511
号公報がある。この技術は、櫛形電極指の先に対応する
バスバーに切り込みを入れ、対向する櫛形電極の交差幅
を長くしたものである。
号公報がある。この技術は、櫛形電極指の先に対応する
バスバーに切り込みを入れ、対向する櫛形電極の交差幅
を長くしたものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一般にSAW共振子
は、図9に示すように、櫛形電極15と櫛形電極16の
交差している部分17が表面波に変換される。尚、変換
効率向上のため、櫛形電極15、櫛形電極16の両側に
は、反射器18が形成される。しかし、表面波は広がり
を見せるため、櫛形電極15と櫛形電極16の非交差開
口部19の影響を受け、図10に示すように、SAW共
振子インピーダンス特性で、共振周波数と反共振周波数
との間で不要スプリアスの原因となる。従来技術は、櫛
形電極指の先に対応するバスバーに切り込みを入れ、対
向する櫛形電極の交差幅を長くすることで、空隙部(以
下非交差開口部と呼ぶ)が見かけ上なくなり、不要スプ
リアスを極力抑え、変換効率の高いSAW共振子を実現
したものである。
は、図9に示すように、櫛形電極15と櫛形電極16の
交差している部分17が表面波に変換される。尚、変換
効率向上のため、櫛形電極15、櫛形電極16の両側に
は、反射器18が形成される。しかし、表面波は広がり
を見せるため、櫛形電極15と櫛形電極16の非交差開
口部19の影響を受け、図10に示すように、SAW共
振子インピーダンス特性で、共振周波数と反共振周波数
との間で不要スプリアスの原因となる。従来技術は、櫛
形電極指の先に対応するバスバーに切り込みを入れ、対
向する櫛形電極の交差幅を長くすることで、空隙部(以
下非交差開口部と呼ぶ)が見かけ上なくなり、不要スプ
リアスを極力抑え、変換効率の高いSAW共振子を実現
したものである。
【0006】しかしSAW共振子は量産では、ワイヤー
ボンディングの際の信頼性、電極パターンの抵抗分を下
げるため、ボンディングパッド部,バスバー部を厚付け
したのちに、弾性表面波を励振するための櫛形電極を形
成しており、非交差開口部がある程度の距離を持たない
場合、櫛形電極先端部分がこん棒状に形成されるか、最
悪、バスバー部と櫛形電極部分とがショートしてしま
う。更に、表面波は広がりを見せるため非交差部の影響
を受け、櫛形電極の交差部分と非交差開口部の音速の差
から、SAW共振子のインピーダンス特性で、共振周波
数と反共振周波数との間で不要スプリアスが発生するこ
とは避けられないのが現状である。
ボンディングの際の信頼性、電極パターンの抵抗分を下
げるため、ボンディングパッド部,バスバー部を厚付け
したのちに、弾性表面波を励振するための櫛形電極を形
成しており、非交差開口部がある程度の距離を持たない
場合、櫛形電極先端部分がこん棒状に形成されるか、最
悪、バスバー部と櫛形電極部分とがショートしてしま
う。更に、表面波は広がりを見せるため非交差部の影響
を受け、櫛形電極の交差部分と非交差開口部の音速の差
から、SAW共振子のインピーダンス特性で、共振周波
数と反共振周波数との間で不要スプリアスが発生するこ
とは避けられないのが現状である。
【0007】本発明の目的は、SAW共振子の共振周波
数と反共振周波数との間で発生する不要スプリアスを抑
圧したSAW共振子および、SAW共振子を組み合わせ
た共振子型フィルタを提供することにある。
数と反共振周波数との間で発生する不要スプリアスを抑
圧したSAW共振子および、SAW共振子を組み合わせ
た共振子型フィルタを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、圧電性基板上に形成したSAW共振子の
櫛形電極のうち非交差開口部に、二酸化シリコン,五酸
化タンタル、若しくは、窒化シリコンからなる誘電体膜
を形成した構成により解決される。
に、本発明は、圧電性基板上に形成したSAW共振子の
櫛形電極のうち非交差開口部に、二酸化シリコン,五酸
化タンタル、若しくは、窒化シリコンからなる誘電体膜
を形成した構成により解決される。
【0009】上記のような手段をとることにより、SA
W共振子のインピーダンス特性で発生する不要スプリア
スを抑圧できる。すなわち、SAW共振子の櫛形電極の
非交差開口部に、誘電体膜を形成することで、非交差開
口部の表面波音速Vfが遅くなり、交差部分の表面波音
速Vmと等しくなるため、非交差開口部での不要スプリ
アスが交差部分で発生するメインスプリアスと一致す
る。このため、従来から問題であった非交差開口部での
不要スプリアスが抑圧されると同時に、SAW共振子自
体の無負荷Qが向上し、良好な共振子インピーダンス特
性を得ることができる。
W共振子のインピーダンス特性で発生する不要スプリア
スを抑圧できる。すなわち、SAW共振子の櫛形電極の
非交差開口部に、誘電体膜を形成することで、非交差開
口部の表面波音速Vfが遅くなり、交差部分の表面波音
速Vmと等しくなるため、非交差開口部での不要スプリ
アスが交差部分で発生するメインスプリアスと一致す
る。このため、従来から問題であった非交差開口部での
不要スプリアスが抑圧されると同時に、SAW共振子自
体の無負荷Qが向上し、良好な共振子インピーダンス特
性を得ることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施例を図
1により説明する。
1により説明する。
【0011】本発明の第1の実施例は、図1の1段のS
AW共振子の平面図である。64度回転Y軸切断X軸伝
搬のLiNbO3からなる圧電性基板1の上に、ワイヤ
リング用のボンディングパッド2、櫛形電極3を電気的
に接続するためのバスバー4からなっている。また、櫛
形電極3の両側には、反射器5が形成される。第1の実
施例は、櫛形電極3の対数が300本であるが、図1で
は省略して模式的に図示している。また、このSAW共
振子の交差部の開口長は60μm、櫛形電極3が交差し
ない非交差開口部が5μmとなっている。更に櫛形電極
3が交差しない非交差開口部とバスバー4にまたがる形
で、誘電体膜として、二酸化シリコン膜6が形成されて
いる。二酸化シリコン膜6は、非交差開口部の表面波音
速Vfと交差部分の表面波音速Vmとが等しくなる様、
スパッタ法により膜厚700nmに形成されている。S
AW共振子の電極材料は、Al−Ti合金を100nm
厚でスパッタにより形成されている。また、ワイヤリン
グ用のボンディングパッド2、櫛形電極3を電気的に接
続するためのバスバー4は、ワイヤーボンディングの際
の信頼性、電極パターンの抵抗分を下げるため、純Al
により600nmで厚付けしている。図2は本発明の第
2の実施例であり、本発明の第1の実施例のSAW共振
子を、バスバー4を会して二つ直列に接続した、2段S
AW共振子の平面図である。更に、図3は本発明の第3
の実施例であり、本発明の第1の実施例のSAW共振子
を、バスバー4を会して並列に接続した2段SAW共振
子の平面図である。第2,第3の実施例でも第1の実施
例と同様、非交差開口部とバスバー4にまたがる形で、
誘電体膜として、二酸化シリコン6が形成されている。
二酸化シリコン膜6は、非交差開口部の表面波音速Vf
と交差部分の表面波音速Vmとが等しくなる様、スパッ
タ法により膜厚700nmに形成されている。図4は、
図1の第1の実施例のインピーダンス特性を示してお
り、共振周波数は930MHz、反共振周波数970M
Hzである。図10の従来SAW共振子で発生した、共
振子の共振周波数と反共振周波数との間で発生する不要
スプリアスが抑圧されているとともに、インピーダンス
特性が急峻、すなわち無負荷Qが向上していることがわ
かる。
AW共振子の平面図である。64度回転Y軸切断X軸伝
搬のLiNbO3からなる圧電性基板1の上に、ワイヤ
リング用のボンディングパッド2、櫛形電極3を電気的
に接続するためのバスバー4からなっている。また、櫛
形電極3の両側には、反射器5が形成される。第1の実
施例は、櫛形電極3の対数が300本であるが、図1で
は省略して模式的に図示している。また、このSAW共
振子の交差部の開口長は60μm、櫛形電極3が交差し
ない非交差開口部が5μmとなっている。更に櫛形電極
3が交差しない非交差開口部とバスバー4にまたがる形
で、誘電体膜として、二酸化シリコン膜6が形成されて
いる。二酸化シリコン膜6は、非交差開口部の表面波音
速Vfと交差部分の表面波音速Vmとが等しくなる様、
スパッタ法により膜厚700nmに形成されている。S
AW共振子の電極材料は、Al−Ti合金を100nm
厚でスパッタにより形成されている。また、ワイヤリン
グ用のボンディングパッド2、櫛形電極3を電気的に接
続するためのバスバー4は、ワイヤーボンディングの際
の信頼性、電極パターンの抵抗分を下げるため、純Al
により600nmで厚付けしている。図2は本発明の第
2の実施例であり、本発明の第1の実施例のSAW共振
子を、バスバー4を会して二つ直列に接続した、2段S
AW共振子の平面図である。更に、図3は本発明の第3
の実施例であり、本発明の第1の実施例のSAW共振子
を、バスバー4を会して並列に接続した2段SAW共振
子の平面図である。第2,第3の実施例でも第1の実施
例と同様、非交差開口部とバスバー4にまたがる形で、
誘電体膜として、二酸化シリコン6が形成されている。
二酸化シリコン膜6は、非交差開口部の表面波音速Vf
と交差部分の表面波音速Vmとが等しくなる様、スパッ
タ法により膜厚700nmに形成されている。図4は、
図1の第1の実施例のインピーダンス特性を示してお
り、共振周波数は930MHz、反共振周波数970M
Hzである。図10の従来SAW共振子で発生した、共
振子の共振周波数と反共振周波数との間で発生する不要
スプリアスが抑圧されているとともに、インピーダンス
特性が急峻、すなわち無負荷Qが向上していることがわ
かる。
【0012】図5は本発明の第4の実施例のブロック図
である。実施例1,2,3いずれかの構成のSAW共振
子を用い、共振周波数の異なる4個のSAW共振子7,
8,9,10を直,並列に組み合わせた共振子型フィル
タである。従来のSAW共振子を用いた場合、図6に示
すように、共振周波数と反共振周波数との間で不要スプ
リアスが発生するため、フィルタ特性で特に、通過帯域
内で不要スプリアスによる特性劣化が顕著となってい
る。しかし、本発明のSAW共振子により共振子型フィ
ルタを構成することで、図7に示すように、良好な通過
帯域特性が実現できる。(従来:通過帯域損失約4dB
が2.2dBに改善) 尚、本発明では、誘電体膜として、二酸化シリコンを用
いたが、その他、五酸化タンタル,窒化シリコン等の誘
電体膜であってもよい。更に、本発明では、圧電性基板
は、LiNbO3を用いたが、LiNbO3に限らず、電
極指の開口部と非交差開口部で、違うモードの発生する
可能性のあるLiTaO3、あるいは水晶基板であって
も良い。さらに、電極材料はAl−Tiに限らず、他の
Al系合金であっても良い。
である。実施例1,2,3いずれかの構成のSAW共振
子を用い、共振周波数の異なる4個のSAW共振子7,
8,9,10を直,並列に組み合わせた共振子型フィル
タである。従来のSAW共振子を用いた場合、図6に示
すように、共振周波数と反共振周波数との間で不要スプ
リアスが発生するため、フィルタ特性で特に、通過帯域
内で不要スプリアスによる特性劣化が顕著となってい
る。しかし、本発明のSAW共振子により共振子型フィ
ルタを構成することで、図7に示すように、良好な通過
帯域特性が実現できる。(従来:通過帯域損失約4dB
が2.2dBに改善) 尚、本発明では、誘電体膜として、二酸化シリコンを用
いたが、その他、五酸化タンタル,窒化シリコン等の誘
電体膜であってもよい。更に、本発明では、圧電性基板
は、LiNbO3を用いたが、LiNbO3に限らず、電
極指の開口部と非交差開口部で、違うモードの発生する
可能性のあるLiTaO3、あるいは水晶基板であって
も良い。さらに、電極材料はAl−Tiに限らず、他の
Al系合金であっても良い。
【0013】SAW共振子を含む弾性表面波装置は、一
般に、電圧を印加して基板に機械的振動を生じさせるの
で、余分な慣性的負荷が加わるのは、好ましくなく、導
電性良好で軽い材料、たとえばAlあるいはAl合金で
電極を形成することが好ましい。機械振動を生じる櫛形
電極3は、耐マイグレーション性が重要であるため、導
電性は多少低いが、耐マイグレーション性の良好なAl
−Ti合金を選定した。また、櫛形電極3の形成には、
電極幅に高い寸法精度が要求されるため、湿式化学エッ
チングに代わり、RIE(ドライエッチング)技術を用
いた。
般に、電圧を印加して基板に機械的振動を生じさせるの
で、余分な慣性的負荷が加わるのは、好ましくなく、導
電性良好で軽い材料、たとえばAlあるいはAl合金で
電極を形成することが好ましい。機械振動を生じる櫛形
電極3は、耐マイグレーション性が重要であるため、導
電性は多少低いが、耐マイグレーション性の良好なAl
−Ti合金を選定した。また、櫛形電極3の形成には、
電極幅に高い寸法精度が要求されるため、湿式化学エッ
チングに代わり、RIE(ドライエッチング)技術を用
いた。
【0014】図8は本発明のSAW共振子型フィルタを
用いて構成した移動無線機システムのアンテナ分波器の
実施例である。分波器の送信フィルタ11、受信フィル
タ12に、SAW共振子型フィルタを用いた。送信フィ
ルタ11、受信フィルタ12はそれぞれ、分岐回路13
を介してアンテナ14と接続されている。移動無線機シ
ステムに用いる送信フィルタ11,受信フィルタ12
は、耐電力性を必要とするほか、900〜1000MH
zと高周波であるため、弾性表面波装置を構成する入
力,出力用櫛形電極が1μm程度と微細となる。又、フ
ィルタ特性として非常に低損失で、急峻なフィルタの肩
特性を必要とし、組み合わせる共振子のインピーダンス
特性が重要である。このため本発明のSAW共振子を用
いることで、SAW共振子のインピーダンス特性で、反
共振周波数と共振周波数の間での不要スプリアスが低減
でき、良好なフィルタ特性が提供できる。
用いて構成した移動無線機システムのアンテナ分波器の
実施例である。分波器の送信フィルタ11、受信フィル
タ12に、SAW共振子型フィルタを用いた。送信フィ
ルタ11、受信フィルタ12はそれぞれ、分岐回路13
を介してアンテナ14と接続されている。移動無線機シ
ステムに用いる送信フィルタ11,受信フィルタ12
は、耐電力性を必要とするほか、900〜1000MH
zと高周波であるため、弾性表面波装置を構成する入
力,出力用櫛形電極が1μm程度と微細となる。又、フ
ィルタ特性として非常に低損失で、急峻なフィルタの肩
特性を必要とし、組み合わせる共振子のインピーダンス
特性が重要である。このため本発明のSAW共振子を用
いることで、SAW共振子のインピーダンス特性で、反
共振周波数と共振周波数の間での不要スプリアスが低減
でき、良好なフィルタ特性が提供できる。
【0015】尚、本発明は、移動無線機システムに限ら
ず、VTR、またはCATV用コンバータ、衛星放送用
受信機システム等に用いるSAW共振子、SAW共振子
型フィルタ、一般の弾性表面波装置でも有効な手段であ
る。更に、本発明は、櫛形電極の外側に反射電極を形成
した1ポートのキャビティ型構成について述べたが、反
射器を有しないIDT型共振子、入出力櫛形電極を二つ
持つ2ポート型構成、等全てのSAW共振子構成でも有
効な手段である。
ず、VTR、またはCATV用コンバータ、衛星放送用
受信機システム等に用いるSAW共振子、SAW共振子
型フィルタ、一般の弾性表面波装置でも有効な手段であ
る。更に、本発明は、櫛形電極の外側に反射電極を形成
した1ポートのキャビティ型構成について述べたが、反
射器を有しないIDT型共振子、入出力櫛形電極を二つ
持つ2ポート型構成、等全てのSAW共振子構成でも有
効な手段である。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、SAW共振子の櫛形電
極の非交差開口部に、誘電体膜を形成することで、非交
差開口部の表面波音速Vfが遅くなり、交差部分の表面
波音速Vmと等しくしたため、不要スプリアスが抑圧で
き、SAW共振子インピーダンス特性、周波数特性の良
好なSAW共振子、およびSAW共振子型フィルタを提
供できる。
極の非交差開口部に、誘電体膜を形成することで、非交
差開口部の表面波音速Vfが遅くなり、交差部分の表面
波音速Vmと等しくしたため、不要スプリアスが抑圧で
き、SAW共振子インピーダンス特性、周波数特性の良
好なSAW共振子、およびSAW共振子型フィルタを提
供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の平面図。
【図2】本発明の第2の実施例の平面図。
【図3】本発明の第2の実施例の平面図。
【図4】本発明の第1の実施例のSAW共振子のインピ
ーダンス特性図。
ーダンス特性図。
【図5】本発明の第4の実施例のブロック図。
【図6】従来技術の共振子型フィルタの周波数特性図。
【図7】本発明を用いた共振子型フィルタの周波数特性
図。
図。
【図8】本発明を用いた移動無線機のアンテナ分波器の
説明図。
説明図。
【図9】従来技術のSAW共振子の説明図。
【図10】従来技術のSAW共振子のインピーダンス特
性図。
性図。
1…圧電性基板、2…ボンディングパッド、3,15,
16…櫛形電極、4…バスバー、5,18…反射器、6
…二酸化シリコン膜。
16…櫛形電極、4…バスバー、5,18…反射器、6
…二酸化シリコン膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大貫 秀男 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所マルチメディアシステム開 発本部内
Claims (5)
- 【請求項1】圧電性基板上に金属膜からなる、櫛形電極
と上記櫛形電極の両側に反射器を有する単一または複数
個の弾性表面波共振子をバスバーにより直列に接続した
弾性表面波共振子において、上記櫛形電極の非交差開口
部に誘電体膜を形成し、上記櫛形電極の非交差開口部の
音速と櫛形電極の交差部の音速が等しくなるように誘電
体膜を形成したことを特徴とする弾性表面波共振子。 - 【請求項2】請求項1において、上記櫛形電極の非交差
開口部に形成した上記誘電体膜が、二酸化シリコン,五
酸化タンタル、若しくは、窒化シリコンからなる弾性表
面波共振子。 - 【請求項3】請求項1または2に記載の弾性表面波共振
子を複数個直列,並列に組み合わせた共振子型フィル
タ。 - 【請求項4】請求項1,2または3において、上記多段
型弾性表面波共振子の圧電性基板に、ニオブ酸リチウム
単結晶基板(LiNbO3),タンタル酸リチウム単結
晶基板(LiTaO3)を用いた共振子型フィルタ。 - 【請求項5】請求項1,2,3または4に記載の上記弾
性表面波共振子、および共振子型フィルタを用いた移動
無線機システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17769196A JPH1022765A (ja) | 1996-07-08 | 1996-07-08 | 弾性表面波共振子及び共振子型フィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17769196A JPH1022765A (ja) | 1996-07-08 | 1996-07-08 | 弾性表面波共振子及び共振子型フィルタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1022765A true JPH1022765A (ja) | 1998-01-23 |
Family
ID=16035427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17769196A Pending JPH1022765A (ja) | 1996-07-08 | 1996-07-08 | 弾性表面波共振子及び共振子型フィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1022765A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003090354A1 (fr) * | 2002-04-19 | 2003-10-30 | Fujitsu Media Devices Limited | Appareil d'onde acoustique de surface |
| US7965155B2 (en) * | 2006-12-27 | 2011-06-21 | Panasonic Corporation | Surface acoustic wave resonator, and surface acoustic wave filter and antenna duplexer in which the surface acoustic wave resonator is used |
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