JPS63238706A - 弾性表面波装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ 〈産業上の利用分野） 本発明は反射スプリアスを改善した低損失の弾性表面波
装置に関する。

（従来の技術） 弾性表面波装置としては、圧電基板表面に櫛歯状電極（
ＩＤＴ）を設けたものが実用されている。

ＩＤＴは第１および第２の櫛歯電極を対向させ、電極指
をある間隔を設けて互いに交差させて構成したものであ
る。

このＩＤＴの電極ストリップのピッチや交差幅等を変化
させることにより、種々の周波数特性を実現することが
できる。

上記ＩＤＴを用いて構成された各種弾性表面波装置にお
いて、常に問題となるスプリアスとじでＩＤＴによる弾
性表面波の反射スプリアスがある。

この反射スプリアスは、実際にフィルタや遅延線を構成
した場合にトリプル・トランジット・エコー（ＴＴＥ）
の形で現われ、特性を著しく劣化させろ原因となってい
る。

この反射スプリアスの要因として、ＩＤＴの電極部と間
隔部の音響インピーダンスの差により生じる音響的反射
成分Ｒ＾と、ＩＤＴの電気的な再励起により生じる電気
的反射成分ＲＥの二つがある。

この反射スプリアスを取り除くには、音響的反射成分Ｒ
＾と電気的反射成分ＲＥとを互いに逆相となるように発
生させて打ち消し合うようにすればよい。

従来から、このような考え方に基づいて、音ゲインピー
ダンスの差により生ずる音響的反射成分Ｒ＾と電気的な
再励起により生ずる電気的反射成分Ｒεとを互いに打ち
消し合うように構成したものとして、第１０図および第
１１図に示すような弾性表面波装置が知られている。

同図において、符号１で示される圧電基板上には、第１
の櫛歯電極２および第２の櫛歯電極３が、それぞれ電極
指をある間隔をおいて互いに交差させて形成されている
。

これらの櫛歯電極２．３には、それぞれ第１の電極指４
ａと第２の電極指４ｂとからなる電極指対４が長手方向
に所定のピッチで設けられている。

これらの各電極指４ａ、４ｂは、それぞれその幅が圧電
基板１を伝搬する弾性表面波の波長大の略１／８となり
、かつ各電極指間の間隔も略λ／８となる。ように形成
されている。

そしてこれらの電極指４ｂの電極指端部の音響的反射が
電極指４ａのそれに比べて大きくなるように形成されて
いる。

このような電極指対の音響的反射の調整は、例えば、各
電極指をアルミニウム薄膜で形成した後、第２の電極指
４ｂの部分にのみ、クロム膜を積層させて２Ｎ！Ｉｍ造
にすることにより実現される。このとき、電極指部と間
隔部の音響インピーダンス不整合により生じる音響的反
射成分Ｒ＾には主として第２の電極指４ｂが寄与し、電
気的な再励起により生じる電気的反射成分ＲＥと音響的
反射成分Ｒ八とが互いに逆相の関係が生じ、互いに打ち
消し合うようになる。

（発明が解決しようとする問題点） ところでこの弾性表面波装置の反射特性のインパルス応
答を時間軸を上でみると、第１２図に示すように、音響
的反射成分Ｒ＾のインパルス応答が破線で示すように矩
形状をなして現われるのに対して、電気的反射成分Ｒｔ
のインパルス応答は同図に一点鎖線で示すように時間の
経過にともない変化する三角形状をなして現われる。

したがって、音響的反射成分Ｒ＾と電気的反射成分ＲＥ
の合成波Ｒは、同図に実線Ｒで示すように変化し、イン
パルス応答が零になるのは狭い範囲であって時間軸ｔの
全域にわたって零になることはない。

これを周波数軸ｆ上に置き換えてみると、第１３図に示
すように、音響的反射成分Ｒ＾の強度と電気的反射成分
ＲＥの強度が略等しくなる範囲は、弾性表面波装置の中
心周波数のごく近傍に限られることがわかる。

このため、従来の弾性表面波装置では、反射スプリアス
の総和が零になる周波数範囲は極めて狭く、帯域内の両
側において大きな反射スプリアスが生じるため、帯域全
域にわたって反射スプリアスの影響を充分に取り除くこ
とができないという問題があった。

本発明は上述した従来の欠点を解決するなめになされた
もので、広い帯域にわたって反射スプリアスのない弾性
表面波変換器を提供することを目的としている。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） すなわち本発明の弾性表面波装置は、圧電基板と、この
圧電基板上に形成された電極指が一対の電極指からなる
電極指対にされた２組の櫛歯電極からなり、これら櫛歯
電極が対向し、かつ電極指対間が交差する電極パターン
とを少なくとも価えた弾性表面波装置において、前記電
極パターンの櫛歯電極の核電極指対内の電極指の層厚が
複数の附Ｊりで構成されていることを特徴としてる。

（作　用） 本発明の弾性表面波変換器において、電極パターンの櫛
歯電極の各電極指対内の電極指の層厚を、複数の層Ｊ７
で構成するもので、音響的反射成分と電気的反射成分と
が打ち消し合う範囲が増し、広い帯域で反射スプリアス
を少なくすることが可能となる。

（実施例） 以下、図面を多照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例に係る弾性表面波装置の平面
図であり、第２図はその正面図である。

両図において、符号１１で示される、ニオブ酸リチウム
（ＬｔＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯｑ
＞笠の圧電材料で形成された圧電基板の弾性表面波伝搬
路には、第１の櫛歯形電極１２と第２の櫛歯形電極１３
との電極指対１４．１５を交差させて弾性表面波トラン
スジューサが構成されている。

これらの電極指対１４．１５は、図に示すように、電気
的反射成分Ｒ［のみが生じ音響的反射成分ＲＥがほぼ零
になる第１のタイプの電極指対］４と、後述する搭造に
より電気的反射ＲＥおよび音響的反射Ｒ＾が生しるよう
に形成された第２のタイプの電極指対１５との組合せか
らなっている。

第１のタイプの電極指対１４を構成する電極指１４ａ、
１４Ｌ＋の幅寸法は、それぞれ圧電基板１１を伝搬する
弾性表面波の波長λの略１／８に設定されており、これ
らの電極指を構成するアルミニウム層の層厚例えば膜厚
は同一厚みとされている。

また、第２のタイプの電極指対１５を構成する電極指１
５ａ、１５ｂまたは１５ｂ’　、１５ｃの幅寸法も同様
に第１のタイプの電極指対１４と同−Ｓ厚のアルミニウ
ム層により形成され、かつそれぞれ波長λの略１／８の
幅に設定しであるが、１５ｂ、１５ｂ’、１５ｃには、
さらにクロム層が形成されてアルミニウムークロムの２
層構造とされている。すなわち、第２の電極指対１５は
、アルミニウム層の部分１５ａとアルミニウムークロム
の２Ｒ椙造の部分１５ｂ、１５ｂ’−１５ｃとからなっ
ている。

また、上記の第２のタイプの電極指対１５のアルミニウ
ムークロムの２層構造部分１５ｂ、１５ｂ’、１５ｃは
次のようになっている。すなわち１５ｂ、１５ｂ′のク
ロム層は同一の層厚、１５Ｃのクロム層は１５ｂ、１５
ｂ′の部分よりも厚い層厚となっている。また、Ｌ５ｂ
’　、１５ｃは電極指のアパーチャ方向に一様にクロム
層が設けであるのに対し、１５　ｂはアパーチャ方向に
分布させである。

さらに、上記第２のタイプの電極指対１５のアルミニウ
ムークロムの２層構造部分１５ｂ、１５ｂ’＝１５ｃの
クロム層の量は、弾性表面波の伝搬方向に治ってトラン
スジューサの中央で最大となり、両端で零となるように
ほぼ三角形状に構成している（図中一点鎖線で示す）。

この弾性表面波トランスジューサの反射特性のインパル
ス応答を時間軸を上で見ると、第３図に示すように、音
響的反射成分Ｒ＾は第２のタイプの電極指対１５のアル
ミニウムークロムの２層構造の部分１５ｂ、１５ｂ’　
、１５ｃの形状に対応して図示破線で示すようにほぼ三
角形状に変化する。

一方、電気的反射成分Ｒ［は電気的再励起により各電極
から次々と発生した波が重なり合い、この重なりの厚み
が反射レベルとなり、このレベルの変化が図示一点鎖線
で示すように三角形状に変化する。

このように音響的反射成分Ｒ＾と電気的反射成分ＲＥと
が打ち消し合うように第２のタイプの電極指対１５の電
極指の２Ｒ椙造部分１５ｂ、１５ｂ’、１５ｃのパター
ンを変化させて形成すれば、反射波の総和を周波数帯域
幅全体にわたって零にすることができる。これにより、
反射スプリアスが除去され弾性表面波トランスジューサ
の特性を著しく向上させることができる。

また、本実施例のトランスジューサの製造方法は、以下
に説明するように簡単である。

第１１図（ａ＞に示すように、圧電基板１１上にアルミ
ニウムのｔ　Ｎ　１６をエツチングによって形成し、次
にＩＮ目のクロム層１７をリフトオフによって形成する
。さらに２層目のクロム層１８をリフトオフによって形
成する。このように都合３回のエツチングまたはリフト
オフを繰返すことによって、容易にトランスジューサを
形成することができる。

次に、本発明の他の実施例を第５図および第６図に基づ
いて説明する。なお、これらの図において、第１図およ
び第２図と共通する部分には同一符号を付しである。

本実施例は、第２のタイプの電極指対１５を構成する電
極指１５ｂ、１５ｂ’　、１５ｃはそれぞれ圧電基板１
１を伝搬する弾性表面波の波長λの略１／８．３／８．
３／８に設定されており、電極指１５ｂと１５ｂ′は同
一層厚で構成されており、電極指１５ｃは１５ｂ、１５
ｂ′の部分よりも厚い層厚で構成されている。

また、同図に示すこの実施例の弾性表面波装置は、第１
図および第２図に示した実施例の櫛歯電極の最外側に位
置する電極指対の外側に、福が１７８λで、電極指間の
交差幅の略１／２の長さの補助電極指１７を付加して構
成されている。このように構成された弾性表面波装置で
は、第１図および第２図に示した実施例のそれと比較し
て、櫛歯電極端部のスプリアスが櫛歯電極上半分と下半
分で往復１７２人の行路差を生じ、その結果、櫛歯電極
上半分からの反射波と、下半分からの反射波の位相が逆
相となり、互いに打ち消し合うことになる。

なお以上の実施例では、電極指の交差幅を全て一定とし
た場合について述べたが、第７図および第８図に示すよ
うに交差幅が弾性表面波伝搬方向に沿って変化する場合
にも本発明を適用することができる。この場合、電気的
反射成分Ｒ＾は電極指の交差領域から発生するのに対し
、音響的反射成分Ｒ＾は、交差していない領域１７（ダ
ミー電極領域）　（図中破線で囲まれた部分の外側の領
域）においても発生させろことが可能である。このとき
音響的反射を生じる電極指対の第２電極１５ｂ。

１５ｂ’、１５ｃのパターンは概路次のようにして決定
することができる。すなわち交差領域（図中破線で囲ま
れた領域）に相当するインパルス応答を決定した後、そ
の自己コンボリューションを求め、その時間幅を１７２
に圧縮した波形に相当するように音響反射領域を設けれ
ばよい。この場合、第８図に示したように、電気的反射
波と音響的反射波が互いに逆相になる通常の領域（図の
Ｃの領域）の他に、電気的反射波と音響的反射波が互い
に同相となる領域（図のＤ領域）が生じることがある。

また第８図に示した構成の櫛歯電極において、表面波ビ
ーム幅方向においても電気的反射成分ＲＥと音響的反射
成分Ｒ＾の打ち消し効果を達−成するために音響反射部
を交差幅方向に不均一に分布させることも可能である。

なお上記の説明において、簾密には外部回路の負荷条件
等により電気的反射波形が変化し、また音響的反射波も
電極指間の多重反射を考慮せねばならない。しかし、こ
れらはＩＤＴの等価回路モデル等により解析することが
可能であり、その解析結果に基づいて、最終的なパター
ンを決定すればよい。

以上、本発明についていくつかの実施例を挙げて説明し
たが、本発明はこれらの実施例には何等拘束されるもの
ではなく、たとえばマルチストリップカブラ（ＭＳＣ）
と並用したつ、薄膜誘導体と並用したり圧電薄膜に適用
したり、第９図に示すように音響反射部として、グルー
プ（溝）を用いたり、その他、本発明の趣旨を逸脱しな
い限り、稲々の変形が可能である。

［発明の効果］ 本発明によれば、従来の弾性表面波トランスジューサに
比べて音響的反射成分と電気的反射成分とが打ち消し合
う範囲が成し、広い帯域で反射スプリアスの少ない弾性
表面波トランスジューサを実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の平面図、第２図は従来の弾
性表面波トランスジューサの平面図、第３図および第４
図はそれぞれそのインパルス特作図および周波数特性図
、第５図はそのインパルス特性図、第６図ないし第９図
はそれぞれ本発明の他の実施例を示す平面図、第１０図
は従来の弾性表面波装置ｆ：；７；す図、第１１図は第
１０図の正面図、第１２図および第１３図はそれぞれ第
１０図および第１１図に示す弾性表面波袋このインパル
ス特性図および周波数特性図である。 １．２・・・櫛歯形電極 ７・・・・・・・・・電極領域 ■・１・・・・・・・・・第１のタイプの電極指対１５
・・・・・・・・・第２のタイプの電極指対１５ａ・・
・・・・アルミニウム層の部分１５ｂ、１うｂ’、１５
ｃ ・・・・・・・・・・・・・・・アルミニウムークロム
の２府構造の部分 １７・・・・・・・・・補助電極指 １８・・・・・・・・・グループ 出願人　　　　　　株式会社　東芝 代理人　弁理士　　須　山　佐　− 第３図 １１（ｂ） 第７図 第９図 第１１図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧電基板と、この圧電基板上に形成された電極指
   が一対の電極指からなる電極指対にされた２組の櫛歯電
   極からなりこれら櫛歯電極が対向し、かつ電極指対間が
   交差する電極パターンとを少なくとも備えた弾性表面波
   装置において、前記電極パターンの櫛歯電極の各電極指
   対内の電極指の層厚が複数の層厚で構成されていること
   を特徴とする弾性表面波装置。
2. （２）前記各電極指対内の１本の電極指内で、電極層厚
   が異なる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。
3. （３）前記各電極指対内の電極指の層厚が２種類または
   ３種類の層厚で構成されている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。
4. （４）前記各電極指対内の一本の電極指内で、電極層厚
   が２種類または３種類の層厚で構成されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載の弾性表面波装置。