JP2001203556A - 弾性表面波装置、弾性表面波フィルタ及び弾性表面波装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 損失を大きくすることなく、フィルタ特性の
通過帯域近傍の急峻性を高めることができ、電極形成後
にフィルタ特性の調整を行い得る弾性表面波装置を提供
する。 【解決手段】 圧電性基板に少なくとも１つの櫛形電極
２が形成されており、該少なくとも１つの櫛形電極２の
電極指間の少なくとも１つのギャップ部における分極方
向が、同一伝搬路上の他の電極指間のギャップ部の分極
方向とは異なる方向とされている、弾性表面波装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば共振子や帯
域フィルタとして用いられる弾性表面波装置、弾性表面
波フィルタ及び弾性表面波装置の製造方法に関し、より
詳細には、櫛形電極が形成されている部分の分極構造が
改良された弾性表面波装置、弾性表面波フィルタ及び弾
性表面波装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯電話システムでは、加入者の
増加及びサービスの多様化に伴い、送受信の各周波数帯
域が広くなってきなおり、かつ送信周波数と受信周波数
が近くなってきている。従って、携帯電話に使用される
帯域フィルタでは、広帯域であること、並びに通過域ご
く近傍における減衰特性に優れていることが要求されて
いる。欧州の携帯電話システムであるＥＧＳＭを例にと
ると、送信側周波数帯域は８８０〜９１５ＭＨｚ、受信
側周波数帯域は９２５〜９６０ＭＨｚである。

【０００３】受信側回路では、送信信号はノイズとな
る。従って、受信側回路に使用される帯域フィルタで
は、９２５〜９６０ＭＨｚの帯域では信号を通過させ、
８８０〜９１５ＭＨｚの帯域では信号を減衰させる必要
がある。すなわち、９２５〜９６０ＭＨｚが通過帯域、
８８０〜９１５ＭＨｚが減衰域であるフィルタ特性が要
求される。従って、通過帯域幅が３５ＭＨｚと広帯域を
要求されるのに対し、通過帯域と減衰域との間の周波数
差はわずかに１０ＭＨｚしかない。

【０００４】他方、携帯電話において帯域フィルタとし
て用いられている弾性表面波フィルタでは、３６°Ｌｉ
ＴａＯ₃ 基板が利用されている。この基板は、周波数の
温度依存性が−３０〜３５ｐｐｍ／℃と大きく、従って
表面波装置を含む回路の設計に際し温度変化に対するマ
ージンを確保する必要がある。

【０００５】さらに、製造時の周波数ばらつきも考慮す
ると、通過帯域と減衰域との周波数間隔はますます狭く
なる。従って、通過帯域近傍におけるフィルタ特性の急
峻性をいかに高めるかが、非常に重要である。

【０００６】弾性表面波フィルタの帯域幅や通過帯域近
傍の急峻性は、圧電性基板の電気機械結合係数によりほ
ぼ一義的に決められてしまう。一般に、電気機械結合係
数が大きいと、広帯域のフィルタ特性が得られ、電気機
械結合係数が小さいと、急峻性に優れたフィルタ特性が
得られる。

【０００７】従って、弾性表面波フィルタにおいて、素
子によって電気機械結合係数の異なる圧電基板を用いれ
ば、これらの組合せにより、急峻性かつ比較的広帯域の
フィルタ特性を得ることができる。

【０００８】特開平７−２８３６８８号公報には、梯子
型回路構成を有する弾性表面波フィルタにおいて、直列
腕共振子と並列腕共振子における表面波伝搬方向を異な
らせることにより、電気機械結合係数を調整する方法が
開示されている。３６°ＹカットＬｉＴａＯ₃ 基板で
は、電気機械結合係数が表面波伝搬方向に対して依存性
を有する。表面波伝搬方向をＸ軸とすると、電気機械結
合係数が最大となり、Ｘ軸からずらしていくと電気機械
結合係数が小さくなっていく。従って、例えば、梯子型
回路構成を有する弾性表面波フィルタにおいて、直列腕
共振子の伝搬方向をＸとし、並列腕共振子の伝搬方向を
Ｘ軸からずらすことにより、図１４に示すように並列腕
共振子の共振特性Ａにおける共振周波数と反共振周波数
の間隔が、ずらさない場合の特性（破線Ａａで示す。）
に比べて、並びに、直列腕共振子の共振特性Ｂに比べて
狭くされる。従って、図１５の破線Ｃで示す急峻性に優
れたフィルタ特性を得ることができる。なお、図１５に
おいて、実線Ｄは、直列腕共振子及び並列腕共振子にお
ける表面波伝搬方向を異ならせない場合の特性である。

【０００９】他方、特開平８−６５０８９号公報には、
梯子型回路構成を有する弾性表面波フィルタにおいて、
各共振子に容量を付加する方法が開示されている。弾性
表面波共振子に並列に静電容量を付加すると、反共振周
波数が低くなり、特開平７−２８３６８８号公報に開示
されている方法の場合と同様に、共振周波数と反共振周
波数との差が狭くなる。従って、やはり急峻性に優れた
フィルタ特性が得られるとされている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
７−２８３６９９号公報や特開平８−６５０８９号公報
に開示されている弾性表面波フィルタでは、種々の問題
があった。

【００１１】例えば、前者では、３６°ＹカットＬｉＴ
ａＯ₃ 基板において、表面波伝搬方向をＸ軸からずらす
と、表面波の進行方向とエネルギー伝達方向との角度差
であるパワーフロー角が大きくなり、導波路内からのエ
ネルギー漏れ量が大きくなり、損失が大きくなるという
問題があった。また、伝搬方向の異なる複数の弾性表面
波共振子を同一圧電基板上に形成しなければならないの
で、弾性表面波フィルタのサイズが大きくならざるを得
なかった。また、異なる共振子同士が音響的に一部結合
し、それによって特性の劣化が生じることもあった。

【００１２】他方、特開平８−６５０８９号公報に記載
の方法では、静電容量を付加するため、やはりチップサ
イズが大きくならざるを得なかった。また、電極形成後
にフィルタ特性を変えることはできないため、周波数調
整を行うことができなかった。

【００１３】本発明の目的は、上述した従来技術の欠点
を解消し、大型化、損失の増大及び特性の劣化を招くこ
となく、帯域フィルタとして用いた場合の通過帯域近傍
の急峻性に優れた弾性表面波装置及びその製造方法を提
供することにある。

【００１４】本発明の他の目的は、低損失であり、良好
なフィルタ特性を有し、小型に構成することができ、通
過帯域近傍の急峻性に優れた弾性表面波フィルタを提供
することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本願の第１の発明は、圧
電性基板と、前記圧電性基板に形成されており、複数の
電極指を有する少なくとも１つの櫛形電極とを備える弾
性表面波装置であって、前記少なくとも１つの櫛形電極
の電極指間の少なくとも１つのギャップ部における分極
方向が、同一伝搬路上の他の電極指間のギャップ部の分
極方向とは異なる方向とされている、弾性表面波装置で
ある。

【００１６】第１の発明の特定の局面では、前記少なく
とも１つの櫛形電極の電極指の一部が間引かれている。
第１の発明の他の特定の局面では、複数の櫛形電極を備
え、少なくとも１つの前記櫛形電極における弾性表面波
伝搬方向が、他の櫛形電極における弾性表面波伝搬方向
と異ならされている。

【００１７】第１の発明のさらに他の特定の局面では、
上記圧電性基板として、ＬｉＴａＯ ₃ 基板が用いられ
る。本願の第２の発明は、圧電性基板と、前記圧電性基
板上に形成された複数の一端子対弾性表面波素子とを備
え、複数の前記一端子対弾性表面波素子が、交互に並列
腕共振子及び直列腕共振子を構成するように梯子型回路
が構成されている弾性表面波フィルタであって、前記並
列腕共振子または直列腕共振子を構成する１つの一端子
対弾性表面波素子の少なくとも１つの櫛形電極における
電極指間の少なくとも１つのギャップ部における分極方
向が、同一伝搬路上の他の電極指間のギャップ部の分極
方向とは異なる、弾性表面波フィルタである。

【００１８】本願の第３の発明は、圧電性基板と、前記
圧電性基板において同一伝搬路上に配置されており、か
つそれぞれ複数本の電極指を有する複数の櫛形電極とを
備える共振子型弾性表面波フィルタであって、前記少な
くとも１つの櫛形電極の電極指間の少なくとも１つのギ
ャップ部における分極方向が、同一伝搬路上の他の電極
指間のギャップ部の分極方向と異なる、弾性表面波フィ
ルタである。

【００１９】第２，第３の発明の特定の局面では、前記
少なくとも１つの櫛形電極の電極指の一部が間引かれて
いる。第２，第３の発明の他の特定の局面では、複数の
櫛形電極を備え、少なくとも１つの前記櫛形電極におけ
る弾性表面波伝搬方向が、他の櫛形電極における弾性表
面波伝搬方向と異ならされている。

【００２０】第２，第３の発明の他の特定の局面では、
前記圧電性基板が、ＬｉＴａＯ₃ 基板である。また、本
発明に係る弾性表面波フィルタを用いて、アンテナ共用
器のような共用器を構成することができ、さらに本発明
に係る表面波装置を用いて様々な通信装置を構成するこ
とができる。

【００２１】本願の第４の発明は、圧電性基板と、前記
圧電性基板に形成されており、複数の電極指を有する少
なくとも１つの櫛形電極とを備える弾性表面波装置の製
造方法であって、圧電性基板に少なくとも１つの前記櫛
形電極を形成する工程と、前記少なくとも１つの櫛形電
極に５０Ｖ／μｍ以上の電界強度が加わるように直流電
圧を印加する工程とを備える、弾性表面波装置の製造方
法である。

【００２２】第４の発明の特定の局面では、直流電圧を
印加することにより、周波数調整が行われる。本願発明
者らは、上記課題を達成すべく検討した結果、圧電性基
板上に櫛形電極を形成し、該櫛形電極に５０Ｖ／μｍ以
上の電界強度が加わるように直流電圧を印加すれば、電
気機械結合係数を実質的に変化させ得ることを見い出し
た。この方法によれば、損失を増大させず、小型の弾性
表面波フィルタを実現することができる。この原理を、
図１及び図２を参照して説明する。

【００２３】図２は、弾性表面波共振子の分極構造を示
す平面図である。弾性表面波共振子１では、櫛形電極２
の表面波伝搬方向外側に、それぞれ、反射器３，３が形
成されている。櫛形電極２は、複数本の電極指を有する
第１の電極２Ａと第２の電極２Ｂとを有し、第１，第２
の電極２Ａ，２Ｂの複数本の電極指が互いに間挿し合っ
ている。また、第１の電極２Ａと第２の電極２Ｂは、そ
れぞれ、複数本の電極指を連結しているバスバーと、バ
スバーに連なる電極パッド４ａ，４ｂとを有する。

【００２４】上記弾性表面波共振子１において、電極パ
ッド４ａ，４ｂにプローブを接触させ、電極パッド４
ａ，４ｂ間に電圧を印加すると、櫛形電極２の電極指間
のギャップに電圧が加わり、基板の分極方向が変化す
る。

【００２５】３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ₃ 基板の
場合、分極方向の基板平面上の成分は表面波伝搬方向に
対して直交している。従って、櫛形電極２を形成した後
に、５０Ｖ／μｍ以上の強い電界強度をかけると、図１
に矢印で示すように、分極方向が、隣り合うギャップ同
士で異なる。すなわち、表面波伝搬方向に沿って電極指
間のギャップの分極方向が交互にずれることにある。こ
のように分極方向がずれると、圧電定数や弾性定数が変
化し、電気機械結合係数も変化する。

【００２６】ここで、櫛形電極に加わる電界強度と電気
機械結合係数との関係を図３に示す。電界強度は、印加
電圧／櫛形電極のギャップ長である。図３から明らかな
ように、５０Ｖ／μｍ以下の電界強度では、電気機械結
合係数はほとんど変化しない。従って、電気機械結合係
数を制御するには、５０Ｖ／μｍ以上の電界強度が必要
となることがわかる。

【００２７】また、３００Ｖ／μｍ以上となると電界強
度が強すぎて、櫛形電極そのものが破壊される恐れがあ
る。従って、実用上は、電界強度は３００Ｖ／μｍ以下
とすることが望ましいが、櫛形電極の構造や絶縁抵抗に
よって破壊の可能性が変動するため、上限値は特に限定
されるものではない。

【００２８】なお、従来、特開平５−７５３７８号公報
に記載のように、水晶などの圧電基板を使用した場合
に、直流電圧を櫛形電極に印加すると圧電基板に歪みが
生じ、圧電定数などが変化することが知られていた。し
かしながら、この先行技術に記載の方法では、直流電圧
の印加を停止すると、圧電定数は元に戻る。この先行技
術では、この効果により、直流電圧の値を変えることに
より電圧制御型の発振器が構成されている。

【００２９】しかしながら、ＬｉＴａＯ₃ 基板の場合に
は、電圧を印加することにより上記のように分極方向が
変わり、材料の性質そのものが変化し、元には戻らな
い。すなわち一度上記のように大きな直流電界を印加す
ると、電圧印加を停止した後でも、材料の性質は変化し
た状態に保たれる。従って、予め定められた電圧を印加
することにより、自由に圧電性基板材料の定数を変える
ことができ、フィルタ特性の急峻性を高めたり、帯域幅
を制御したりすることができる。

【００３０】また、上述したように、印加電圧が高すぎ
ると、櫛形電極そのものが破壊される恐れがあるので、
ある一定以上は、電気機械結合係数を小さくすることが
困難である。そのような場合、他の手法である程度の電
気機械結合係数を小さくすることにより、より大きな効
果を得ることができる。例えば、予め櫛形電極の電極指
を間引く方法や、特開平７−２８３６８８号公報に記載
のように、共振子によって表面波伝搬方向を異ならせる
方法を用いることにより、より大きな効果を得ることが
できる。

【００３１】すなわち、本願の第１〜第４の発明は、上
記知見に基づくものであり、第１〜第３の発明では、櫛
形電極の電極指間の少なくとも１つのギャップ部におけ
る分極方向が、同一伝搬路上の他の電極指間のギャップ
部の分極方向と異なる方向とされているので、該分極方
向により、圧電性基板の材料定数が、もともとの圧電性
基板の材料定数と異ならされており、それによって帯域
幅やフィルタ特性の急峻性を制御することができる。

【００３２】また、第４の発明では、少なくとも１つの
櫛形電極に５０Ｖ／μｍ以上の電界強度が加わるように
直流電圧を印加するので、上記のように少なくとも１つ
の櫛形電極の電極指間の少なくとも１つのギャップ部に
おける分極方向は、同一伝搬路上の他の電極指間のギャ
ップ部の分極方向と異ならせ、それによって帯域幅やフ
ィルタ特性の急峻性を効果的に制御し得る。

【００３３】よって、第１〜第４の発明によれば、従来
得られなかった広帯域かつフィルタ特性の急峻性に優れ
た弾性表面波装置や弾性表面波フィルタを得ることがで
き、この方法によれば、損失の増大を招くこともなく、
かつチップサイズの大型化を招くこともない。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
の具体的な実施例を説明することにより、本発明を明ら
かにする。

【００３５】図４は、本発明の第１の実施例に係る弾性
表面波装置としての弾性表面波フィルタを示す模式的平
面図である。本実施例の弾性表面波装置では、３６°Ｙ
カットＸ伝搬ＬｉＴａＯ₃ 基板１０上に、２個の直列腕
共振子１１ａ，１１ｂと、２個の並列腕共振子１２ａ，
１２ｂと、配線電極１３ａ，１３ｂと、電極パッド１４
ａ〜１４ｅとが、フォトリソグラフィー及びエッチング
法によって形成されている。これらの電極材料として
は、Ａｌが用いられているが、適宜の金属を用いて構成
することができる。

【００３６】上記直列腕共振子１１ａ，１１ｂ及び並列
腕共振子１２ａ，１２ｂは、それぞれ、櫛形電極の表面
波伝搬方向両側に反射器を配置した構造を有する一端子
対弾性表面波共振子である。また、配線電極１３ａは、
電極パッド１４ａと直列腕共振子１１ａと並列腕共振子
１２ａとを接続している。並列腕共振子１２ａの配線電
極１３ａと電気的に接続されている側とは反対側の端部
は電極パッド１４ｄに連ねられている。また、配線電極
１３ｂは、直列腕共振子１１ａの配線電極１３ａと接続
されている側とは反対側の端部と、直列腕共振子１４ｃ
と、並列腕共振子１２ｂと、電極パッド１４ｂとを接続
している。

【００３７】直列腕共振子１１ｂの配線電極１３ｂが接
続されている側とは反対側の端部は電極パッド１４ｃに
連ねられている。同様に、並列腕共振子１２ｂの配線電
極１３ｂに接続されている側とは反対側の端部は電極パ
ッド１４ｅに連ねられている。

【００３８】直列腕共振子１１ａの櫛形電極は、交差幅
が４０μｍであり、電極指の対数が９０対であり、その
反射器の電極指の本数は１００本であり、櫛形電極及び
反射器における電極指ピッチは２．０５μｍ（弾性表面
波の波長は４．１μｍ）である。

【００３９】直列腕共振子１１ｂの櫛形電極の電極指交
差幅は８０μｍであり、電極指の対数は９０対であり、
反射器の電極指の本数は１００本であり、櫛形電極及び
反射器における電極指ピッチは２．０５μｍ（弾性表面
波の波長は４．１μｍ）である。

【００４０】並列腕共振子１２ａの櫛形電極の交差幅は
８０μｍであり、電極指の対数は６０対であり、１つの
反射器の電極指の本数は１００本であり、櫛形電極及び
反射器における電極指ピッチ２．１５μｍ（弾性表面波
の波長は４．３μｍ）である。

【００４１】並列腕共振子１２ｂの櫛形電極の交差幅は
１２０μｍであり、電極指の対数は９０対であり、１つ
の反射器の電極指の本数は１００本であり、櫛形電極及
び反射器における電極指ピッチは２．１５μｍ（弾性表
面波の波長は４．３μｍ）である。

【００４２】なお、図４では、共振子は略図的に示され
ており、実際の電極指の対数及び交差幅の比率は異なっ
ていることを指摘しておく。上記各電極を形成した後、
電極パッド１４ａと１４ｄの間、並びに電極パッド１４
ｂと１４ｅとの間に直流電圧１８０Ｖを印加し、並列腕
共振子１２ａ，１２ｂの双方に電圧を印加する。図５
に、この並列腕共振子１２ａの櫛形電極に直流電圧を印
加する工程を略図的に示す。なお、図５では反射器は省
略されている。

【００４３】電極指幅Ｅは１．１５μｍであり、隣接す
る電極指間のギャップＦの幅は１．００μｍである。な
お、ギャップの幅とは、表面波伝搬方向に沿うギャップ
の寸法をいうものとする。従って、隣り合う電極指間に
は１８０Ｖ／μｍの電界強度がかかることになる。な
お、上記電圧を印加する場合には、櫛形電極部が破壊し
ない電圧から徐々に電圧を高めてもよく、例えば５０Ｖ
／μｍから徐々に電界強度を高めていってもよい。

【００４４】しかる後、上記圧電基板１０を図６に示す
セラミックパッケージ２０に搭載する。セラミックパッ
ケージ２０は、中央に凹部２１を有し、該凹部内に上記
弾性表面波フィルタ素子が固定されている。そして、凹
部２１の周囲には、一対の凸状が形成されており、該凸
状の上面に、電極パッド２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２
ｂが形成されている。

【００４５】電極パッド２１ａと、弾性表面波フィルタ
素子の電極パッド１４ａとがワイヤボンディング２３ａ
により電気的に接続される。また、電極パッド２１ｂ
が、弾性表面波フィルタ素子の電極パッド１４ｅとワイ
ヤボンディング２３ｂにより電気的に接続される。ま
た、電極パッド２２ａは、弾性表面波フィルタ素子の電
極パッド１４ｄとワイヤボンディング２３ｃにより電気
的に接続される。さらに、電極パッド２２ｂは、弾性表
面波フィルタ素子の電極パッド１４ｃとボンディングワ
イヤー２３ｄにより電気的に接続される。

【００４６】上記セラミックパッケージ２０の電極パッ
ド２１ａ，２２ｂがホット側の端子を構成し、２１ｂ，
２２ａがアース側端子を構成している。上記セラミック
パッケージ２０の凹部を覆うように板材を接合すること
により、弾性表面波フィルタ素子が収納された弾性表面
波フィルタ装置を得ることができる。

【００４７】本実施例では、セラミックパッケージ２０
に弾性表面波フィルタ素子を搭載する前に、上記のよう
に並列腕共振子に１８０Ｖの直流電圧が印加され、それ
によって圧電基板１０の実質的な電気機械結合係数を小
さくすることができ、共振周波数と反共振周波数との間
隔が狭められている。これを、図７及び図８を参照して
説明する。

【００４８】図７は、図４に示した並列腕共振子１２ａ
単独のインピーダンス特性を示し、実線が上記電圧印加
前の特性を、破線が電圧印加後の特性を示す。実線及び
破線の特性を比較すれば明らかなように、上記直流電圧
の印加により、反共振周波数の位置は動かないものの、
共振周波数が高くなり、それによって共振周波数と反共
振周波数との周波数間隔が狭められていることがわか
る。

【００４９】また、上記のようにして構成された弾性表
面波フィルタ装置の減衰量周波数特性を図８に破線で示
す。なお、上記直流電圧を印加しなかったことを除いて
は同様に構成された弾性表面波フィルタ装置の減衰量周
波数特性を図８に実線で示す。なお、図８における破線
Ｉ及び実線Ｊはそれぞれ破線Ｇ及び実線Ｈで示した特性
を拡大して示した特性である。

【００５０】図８の実線及び破線で示した特性を比較す
れば明らかなように、上記のように並列腕共振子に直流
電圧を印加し、並列腕共振子１２ａの共振周波数が高く
なったことにより、フィルタ全体としての周波数特性に
おいて、通過帯域低域側の急峻性が高められていること
がわかる。これは、図１に示したように、電極指間に電
圧が印加されて、電極指間のギャップが表面波伝搬方向
において交互に異なっていることによる。

【００５１】なお、上記実施例では、圧電性基板として
３６°ＹカットＬｉＴａＯ₃ 基板を用いたが、他のカッ
ト角、例えば３６°超〜４６°のＹカットＬｉＴａＯ₃
基板を用いても同様の効果が得られる。さらに、上記実
施例では、ボンディングワイヤーにより、セラミックパ
ッケージと弾性表面波フィルタ素子との電気的接続が図
られていたが、バンプボンドなどの他の電気的接続構造
によりパッケージの電極パッドと弾性表面波フィルタ素
子の電極パッドとが電気的に接続されていてもよい。

【００５２】また、上記のように、直流電圧印加前後の
特性差を利用して、周波数調整を行うこともできる。こ
の場合には、電圧を印加する前にプローブピンなどによ
り梯子型回路構成を有する弾性表面波フィルタ素子の電
気的特性を予め測定する。そして、印加電圧を５０Ｖ／
μｍ〜３００Ｖ／μｍまでの範囲で変えることにより、
所望の周波数特性を得ることができる。

【００５３】ただし、通過帯域の高域側の周波数は変わ
らないため、予め通過帯域を広めに設計しておくことが
望ましい。本実施例では、セラミックパッケージに搭載
される前に弾性表面波フィルタ素子に上記直流電圧を印
加したが、セラミックパッケージ搭載後に弾性表面波フ
ィルタ素子に直流電圧を印加してもよい。もっとも、こ
の場合には、圧電性基板１０上の特定の共振子に集中し
て電圧を印加することが困難であるため、予めどの共振
子にどれだけの電圧が印加されるかを予想しておき、電
圧印加後の特性が所望の特性となるように電極を設計し
ておくことが望ましい。

【００５４】なお、全ての共振子に電圧が印加された場
合は、異常のある共振子に過電流が流れて破壊するた
め、上記直流電圧の印加によりクリーニング効果も期待
できる。

【００５５】図９は、本発明の第２の実施例に係る弾性
表面波装置としての弾性表面波フィルタを示す模式的平
面図である。本実施例の弾性表面波装置では、４６°Ｙ
カットＸ伝搬ＬｉＴａＯ₃ 基板３０上に、２個の直列腕
共振子３１ａ，３１ｂと、２個の並列腕共振子３２ａ，
３２ｂと、配線電極１３ａ，１３ｂと、電極パッド１４
ａ〜１４ｅとが、フォトリソグラフィー及びエッチング
法によって形成されている。これらの電極材料として
は、Ａｌが用いられているが、適宜の金属を用いて構成
することができる。

【００５６】上記直列腕共振子３１ａ，３１ｂ及び並列
腕共振子３２ａ，３２ｂは、それぞれ、櫛形電極の表面
波伝搬方向両側に反射器を配置した構造を有する一端子
対弾性表面波共振子である。また、配線電極１３ａは、
電極パッド１４ａと直列腕共振子３１ａと並列腕共振子
３２ａとを接続している。並列腕共振子３２ａの配線電
極１３ａと電気的に接続されている側とは反対側の端部
は電極パッド１４ｄに連ねられている。また、配線電極
１３ｂは、並列腕共振子３１ａの配線電極１３ａと接続
されている側とは反対側の端部と、直列腕共振子３４ｃ
と、並列腕共振子３２ｂと、電極パッド１４ｂとを接続
している。

【００５７】直列腕共振子３１ｂの配線電極１３ｂが接
続されている側とは反対側の端部は電極パッド１４ｃに
連ねられている。同様に、並列腕共振子３２ｂの配線電
極１３ｂに接続されている側とは反対側の端部は電極パ
ッド１４ｅに連ねられている。

【００５８】直列腕共振子３１ａの櫛形電極は、交差幅
が２０μｍであり、電極指の対数が９０対であり、その
反射器の電極指の本数は１００本であり、櫛形電極及び
反射器における電極指ピッチは１．０４μｍ（弾性表面
波の波長は２．０８μｍ）である。

【００５９】直列腕共振子１１ｂの櫛形電極の電極指交
差幅は４０μｍであり、電極指の対数は９０対であり、
反射器の電極指の本数は１００本であり、櫛形電極及び
反射器における電極指ピッチは１．０４μｍ（弾性表面
波の波長は２．０８μｍ）である。

【００６０】並列腕共振子１２ａの櫛形電極の交差幅は
４０μｍであり、電極指の対数は６０対であり、１つの
反射器の電極指の本数は１００本であり、櫛形電極及び
反射器における電極指ピッチ１．０８μｍ（弾性表面波
の波長は２．１６μｍ）である。

【００６１】並列腕共振子１２ｂの櫛形電極の交差幅は
６０μｍであり、電極指の対数は９０対であり、１つの
反射器の電極指の本数は１００本であり、櫛形電極及び
反射器における電極指ピッチは１．０８μｍ（弾性表面
波の波長は２．１６μｍ）である。

【００６２】なお、図９では、各共振子は略図的に示さ
れており、実際の電極指の対数及び交差幅の比率は異な
っていることを指摘しておく。上記各電極を形成した
後、電極パッド１４ａと１４ｂの間、並びに電極パッド
１４ｂと１４ｃとの間に直流電圧７０Ｖを印加し、直列
腕共振子３１ａ，３１ｂの双方に７０Ｖの電圧を印加す
る。図１０に、この直列腕共振子３１ａの櫛形電極に直
流電圧を印加する工程を略図的に示す。なお、図１０で
は反射器は省略されている。

【００６３】電極指幅Ｅは０．５４μｍであり、隣接す
る電極指間のギャップＦの幅は０．５０μｍである。な
お、ギャップの幅とは、表面波伝搬方向に沿うギャップ
の寸法をいうものとする。従って、隣り合う電極指間に
は１４０Ｖ／μｍの電界強度がかかることになる。な
お、上記電圧を印加する場合には、櫛形電極部が破壊し
ない電圧から徐々に電圧を高めていってもよい。

【００６４】しかる後、上記圧電基板３０を図６に示し
たセラミックパッケージ２０に搭載し、第１の実施例と
同様にワイヤボンディングにより電極パッド２１ａ，２
１ｂ，２２ａ，２２ｂと、電極パッド１４ａ〜１４ｅと
を接続し、上記セラミックパッケージ２０の凹部を覆う
ように板材を接合することにより、弾性表面波フィルタ
素子が収納された弾性表面波フィルタ装置を得ることが
できる。

【００６５】本実施例では、セラミックパッケージ２０
に弾性表面波フィルタ素子を搭載する前に、上記のよう
に並列腕共振子に７０Ｖの直流電圧が印加され、それに
よって圧電基板３０の実質的な電気機械結合係数を小さ
くすることができ、共振周波数と反共振周波数との間隔
が狭められている。これを、図１１を参照して説明す
る。

【００６６】上記のようにして構成された弾性表面波フ
ィルタ装置の減衰量周波数特性を図１１に破線で示す。
なお、上記直流電圧を印加しなかったことを除いては同
様に構成された弾性表面波フィルタ装置の減衰量周波数
特性を図１１に実線で示す。なお、図１１における破線
Ｍ及び実線Ｎはそれぞれ破線Ｋ及び実線Ｌで示した特性
を拡大して示した特性である。

【００６７】図１１の実線及び破線で示した特性を比較
すれば明らかなように、上記のように直列腕共振子に直
流電圧を印加し、直列腕共振子３１ａの共振周波数が高
くなったことにより、フィルタ全体としての周波数特性
において、通過帯域高域側の急峻性が高められているこ
とがわかる。これは、電極指間に電圧が印加されて、電
極指間のギャップが表面波伝搬方向において交互に異な
っていることによる。

【００６８】なお、上記第１，第２の実施例では、並列
腕共振子と直列腕共振子とを有する梯子型回路構成を有
する弾性表面波フィルタ素子を例にとり説明したが、一
端子対弾性表面波共振子を用いる様々な弾性表面波装
置、例えばレゾネータ、共振子型フィルタに一端子対弾
性表面波共振子を複合させてなる弾性表面波フィルタ、
ラチス型フィルタ及び多重モード弾性表面波共振子フィ
ルタなどにも本発明を適用することができ、同様に直流
電圧を電極指間に印加することにより、フィルタ特性の
急峻性の向上や周波数調整を行うことができる。

【００６９】また、従来より周知の方法に従って、一部
の櫛形電極において間引きを施したり、表面波伝搬方向
をＸ軸からずらしたりすることにより、電圧印加前後の
実質的な電気機械結合係数を予め小さくしておけば、よ
り一層大きな効果を得ることができる。

【００７０】次に、本発明に係る弾性表面波フィルタを
用いて構成されたアンテナ共用器の実施例を、図１１を
参照して説明する。図１１は、本実施例のアンテナ共用
器を説明するための回路図である。本実施例のアンテナ
共用器７０は、図４に示したラダー型弾性表面波フィル
タと段数は異なるが同様のラダー型フィルタ６１を一対
用いている。すなわち、各ラダー型フィルタ６１の入力
端子６２，６２が共通接続されて、第１のポート７１が
構成されている。他方、各ラダー型フィルタ６１，６１
の出力端子６３，６３はそのまま用いられ、それぞれ、
本実施例のアンテナ共用器の第２，第３のポートを構成
している。

【００７１】このように、一対のラダー型フィルタ６
１，６１を用いることにより、アンテナ共用器を構成す
ることができる。また、上記アンテナ共用器を用いて、
通信機を構成することができ、このような通信機の一例
を図１２に示す。

【００７２】本実施例の通信機８１では、アンテナ共用
器７０と、送信もしくは受信回路８２，８３とが備えら
れている。アンテナ共用器７０の第１のポート７１がア
ンテナ８４に接続されており、第２，第３のポートを構
成している出力端子６３，６３が、それぞれ、送信もし
くは受信回路８２，８３に接続されている。

【００７３】このアンテナ共用器７０においては、一対
のラダー型フィルタ６１，６１は、通過帯域が異なるよ
うに構成されており、それによってアンテナ８４は、送
信アンテナ及び受信アンテナとして用いられ得る。

【００７４】

【発明の効果】第１の発明に係る弾性表面波装置では、
少なくとも１つの櫛形電極の電極指間の少なくとも１つ
のギャップ部における分極方向が、同一伝搬路上の他の
電極指間のギャップ部の分極方向とは異なる方向とされ
ているので、該櫛形電極における全てのギャップ部の分
極方向が同一である場合に比べて実質的に電気機械結合
係数が小さくなり、従って共振周波数−反共振周波数間
の周波数間隔が狭められ、弾性表面波フィルタに用いた
場合、通過帯域近傍の急峻性を高めることができる。

【００７５】第１の発明において、少なくとも１つの櫛
形電極の電極指の一部が間引かれている場合には、該間
引きにより電気機械結合係数が小さくなるので、より一
層共振周波数−反共振周波数間の間隔を狭めることがで
き、弾性表面波フィルタとして用いた場合、通過帯域近
傍のフィルタ特性の急峻性をより一層高め得る。

【００７６】同様に、複数の櫛形電極を備え、少なくと
も１つの櫛形電極における弾性表面波伝搬方向が、他の
櫛形電極における弾性表面波伝搬方向と異なる場合に
も、実質的に電気機械結合係数を小さくすることがで
き、共振周波数−反共振周波数間の周波数間隔を狭める
ことができ、弾性表面波装置として用いた場合、通過帯
域近傍の急峻性を高め得る。

【００７７】また、上記圧電性基板として、ＬｉＴａＯ
₃ 基板を用いた場合、第１の発明に従って、共振周波数
−反共振周波数間隔が狭く、弾性表面波フィルタとして
用いた場合のフィルタ特性の急峻性を効果的に高め得
る。

【００７８】第２の発明に係る弾性表面波フィルタで
は、複数の一端子対弾性表面波素子が梯子型回路を構成
するように結合されている弾性表面波フィルタにおい
て、少なくとも１つの一端子対弾性表面波素子の少なく
とも１つの櫛形電極における電極指間の少なくとも１つ
のギャップ部における分極方向が同一伝搬路上の他の電
極指間のギャップの分極方向と異なるため、該弾性表面
波素子において共振周波数−反共振周波数間の周波数間
隔が狭められる。従って、弾性表面波フィルタの通過帯
域近傍の急峻性を高め得る。

【００７９】例えば、並列腕共振子において、上記のよ
うに少なくとも１つのギャップ部における分極方向が他
のギャップ部の分極方向と異なる場合には、該並列腕共
振子において共振周波数が高められて、通過帯域低域側
のフィルタ特性の急峻性が高められる。また、直列腕共
振子において、上記のようにギャップ部の分極方向が異
なる場合には、弾性表面波フィルタの通過帯域高域側の
急峻性が高められる。

【００８０】第３の発明によれば、圧電性基板におい
て、同一伝搬路上に複数の櫛形電極が配置された共振子
型弾性表面波フィルタにおいて、少なくとも１つの櫛形
電極の電極指間の少なくとも１つのギャップ部における
分極方向は、同一伝搬路上の他の電極指間のギャップ部
の分極方向と異なるので、該ギャップ部の分極方向が異
なる櫛形電極を有する共振子において、共振周波数と反
共振周波数との間隔が縮められ、それによって同様に通
過帯域近傍の急峻性が高められた弾性表面波フィルタを
提供することができる。

【００８１】第２，第３の発明において、少なくとも１
つの櫛形電極の電極指の一部が間引かれている場合に
は、該間引きによっても圧電性基板の電気機械結合係数
が実質的に小さくなるため、フィルタ特性の急峻性をよ
り効果的に高め得る。

【００８２】第２，第３の発明において、複数の櫛形電
極を備え、少なくとも１つの櫛形電極における弾性表面
波伝搬方向が、他の櫛形電極における弾性表面波伝搬方
向と異なる場合には、同様に、実質的に圧電性基板の電
気機械結合係数が低下され、フィルタ特性の急峻性がよ
り効果的に高められる。

【００８３】第２，第３の発明において、圧電性基板と
してＬｉＴａＯ₃ 基板を用いた場合は、第２，第３の発
明に従って、ギャップ部の分極方向が異ならされている
ことにより、フィルタ特性の急峻性が効果的に高められ
た弾性表面波フィルタを提供することができる。

【００８４】さらに、本発明に係る表面波フィルタは、
前述したように共用器や通信装置に用いることができ、
共用器や通信装置の小型化を図ることができる。第４の
発明に係る弾性表面波装置の製造方法では、少なくとも
１つの櫛形電極に５０Ｖ／μｍ以上の電界強度が加わる
ように直流電圧が印加されるので、該櫛形電極の電極指
間の少なくとも１つのギャップ部における分極方向は、
同一伝搬路上の他の電極指間のギャップ部の分極方向と
異なることになる。そのため、該櫛形電極において電気
機械結合係数が実質的に低下されることになり、共振周
波数と反共振周波数との周波数間隔を狭めることができ
る。よって、例えば弾性表面波フィルタの製造方法に応
用した場合には、フィルタ特性の急峻性を高めることが
できる。

【００８５】また、第４の発明において、上記直流電圧
の印加により、フィルタ特性の急峻性を高め得るので、
周波数調整を行うことも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例において、櫛形電極に直
流電圧を印加した場合の電極指間ギャップの分極方向を
説明するための略図的平面図。

【図２】第１の実施例で用いられている一端子対弾性表
面波共振子の電極構造を示す平面図。

【図３】櫛形電極に直流電圧を印加した場合の電界強度
と、電気機械結合係数との関係を示す図。

【図４】第１の実施例の弾性表面波フィルタの平面図。

【図５】第１の実施例で用いられている並列腕共振子の
櫛形電極部の電極構造を示す模式的拡大平面図。

【図６】第１の実施例の弾性表面波フィルタ素子をパッ
ケージに搭載した状態を説明するための平面図。

【図７】第１の実施例の弾性表面波フィルタにおいて、
並列腕共振子に直流電圧を印加した前（実線）及び印加
した後（破線）のインピーダンス−周波数特性を示す
図。

【図８】第１の実施例の弾性表面波装置の減衰量−周波
数特性（破線）及び比較のために用意した直流電圧が印
加されていないことを除いては同様に構成された弾性表
面波フィルタの減衰量−周波数特性（実線）を示す図。

【図９】本発明の第２の実施例に係る弾性表面波フィル
タを説明するための平面図。

【図１０】第２の実施例において、直列腕共振子に直流
電圧を印加する工程を説明するための模式的拡大平面
図。

【図１１】第２の実施例の弾性表面波フィルタの減衰量
−周波数特性（破線）及び比較のために用意した直列腕
共振子に直流電圧を印加しないことを除いては同様にし
て構成された弾性表面波装置の減衰量−周波数特性（実
線）を示す図。

【図１２】本発明に係る弾性表面波フィルタを用いて構
成されたアンテナ共用器の実施例を示す概略構成図。

【図１３】本発明の実施例に係るアンテナ共用器を用い
て構成された通信機の概略ブロック図。

【図１４】従来の弾性表面波フィルタにおける共振子の
インピーダンス−周波数特性を示す図。

【図１５】従来の梯子型回路構成を有する弾性表面波フ
ィルタの減衰量−周波数特性を示す図。

【符号の説明】

１０…圧電性基板 １１ａ，１１ｂ…直列腕共振子 １２ａ，１２ｂ…並列腕共振子 ３０…圧電性基板 ３１ａ，３１ｂ…直列腕共振子 ３２ａ，３２ｂ…並列腕共振子

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電性基板と、 前記圧電性基板に形成されており、複数の電極指を有す
   る少なくとも１つの櫛形電極とを備える弾性表面波装置
   であって、 前記少なくとも１つの櫛形電極の電極指間の少なくとも
   １つのギャップ部における分極方向が、同一伝搬路上の
   他の電極指間のギャップ部の分極方向とは異なる方向と
   されている、弾性表面波装置。
2. 【請求項２】 前記少なくとも１つの櫛形電極の電極指
   の一部が間引かれている、請求項１に記載の弾性表面波
   装置。
3. 【請求項３】 複数の櫛形電極を備え、少なくとも１つ
   の前記櫛形電極における弾性表面波伝搬方向が、他の櫛
   形電極における弾性表面波伝搬方向と異なる、請求項１
   または２に記載の弾性表面波装置。
4. 【請求項４】 前記圧電性基板が、ＬｉＴａＯ₃ 基板で
   ある、請求項１〜３のいずれかに記載の弾性表面波装
   置。
5. 【請求項５】 圧電性基板と、 前記圧電性基板上に形成された複数の一端子対弾性表面
   波素子とを備え、 複数の前記一端子対弾性表面波素子が、交互に並列腕共
   振子及び直列腕共振子を構成するように梯子型回路が構
   成されている弾性表面波フィルタであって、 前記並列腕共振子または直列腕共振子を構成する１つの
   一端子対弾性表面波素子の少なくとも１つの櫛形電極に
   おける電極指間の少なくとも１つのギャップ部における
   分極方向が、同一伝搬路上の他の電極指間のギャップ部
   の分極方向とは異なる、弾性表面波フィルタ。
6. 【請求項６】 圧電性基板と、 前記圧電性基板において同一伝搬路上に配置されてお
   り、かつそれぞれ複数本の電極指を有する複数の櫛形電
   極とを備える共振子型弾性表面波フィルタであって、 前記少なくとも１つの櫛形電極の電極指間の少なくとも
   １つのギャップ部における分極方向が、同一伝搬路上の
   他の電極指間のギャップ部の分極方向と異なる、弾性表
   面波フィルタ。
7. 【請求項７】 前記少なくとも１つの櫛形電極の電極指
   の一部が間引かれている、請求項５または６に記載の弾
   性表面波フィルタ。
8. 【請求項８】 複数の櫛形電極を備え、少なくとも１つ
   の前記櫛形電極における弾性表面波伝搬方向が、他の櫛
   形電極における弾性表面波伝搬方向と異なる、請求項５
   〜７のいずれかに記載の弾性表面波フィルタ。
9. 【請求項９】 前記圧電性基板が、ＬｉＴａＯ₃ 基板で
   ある、請求項５〜８のいずれかに記載の弾性表面波フィ
   ルタ。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれかに記載の弾性
    表面波フィルタを用いたことを特徴とする、共用器。
11. 【請求項１１】 請求項１〜９のいずれかに記載の弾性
    表面波フィルタを用いたことを特徴とする、通信装置。
12. 【請求項１２】 圧電性基板と、 前記圧電性基板に形成されており、複数の電極指を有す
    る少なくとも１つの櫛形電極とを備える弾性表面波装置
    の製造方法であって、 圧電性基板に少なくとも１つの前記櫛形電極を形成する
    工程と、 前記少なくとも１つの櫛形電極に５０Ｖ／μｍ以上の電
    界強度が加わるように直流電圧を印加する工程とを備え
    る、弾性表面波装置の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記直流電圧を印加することにより、
    周波数調整を行うことを特徴とする、請求項１０に記載
    の弾性表面波装置の製造方法。