JP2001345675A - 弾性表面波フィルタ - Google Patents
弾性表面波フィルタInfo
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- JP2001345675A JP2001345675A JP2000162248A JP2000162248A JP2001345675A JP 2001345675 A JP2001345675 A JP 2001345675A JP 2000162248 A JP2000162248 A JP 2000162248A JP 2000162248 A JP2000162248 A JP 2000162248A JP 2001345675 A JP2001345675 A JP 2001345675A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧電基板・カット方位及び電極膜厚を変えず
に、急峻な肩特性を有するラダー型弾性表面波フィルタ
の電極構造を提供すること。 【解決手段】 圧電基板１上にＩＤＴ電極３の複数をラ
ダー型回路またはラティス型回路に接続した弾性表面波
フィルタであって、少なくとも１つのＩＤＴ電極に周波
数特性制御用のＩＤＴ電極２を並列接続したことを特徴
とする。
に、急峻な肩特性を有するラダー型弾性表面波フィルタ
の電極構造を提供すること。 【解決手段】 圧電基板１上にＩＤＴ電極３の複数をラ
ダー型回路またはラティス型回路に接続した弾性表面波
フィルタであって、少なくとも１つのＩＤＴ電極に周波
数特性制御用のＩＤＴ電極２を並列接続したことを特徴
とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話等の移動
体通信機器に用いられる弾性表面波フィルタの電極構造
に関する。
体通信機器に用いられる弾性表面波フィルタの電極構造
に関する。
【０００２】
【従来技術とその課題】近年、電波を利用する電子機器
のフィルタ，遅延線，発振器等の構成素子として多くの
弾性表面波装置が用いられている。特に小型・軽量でか
つフィルタとしての急峻遮断性能が高い弾性表面波フィ
ルタは、移動体通信分野において、携帯端末装置のＲＦ
段及びＩＦ段のフィルタとして多用されるようになって
来ており、低損失かつ通過帯域外の遮断特性が優れた、
高い減衰特性と、広い帯域幅を有する弾性表面波フィル
タが要求されている。
のフィルタ，遅延線，発振器等の構成素子として多くの
弾性表面波装置が用いられている。特に小型・軽量でか
つフィルタとしての急峻遮断性能が高い弾性表面波フィ
ルタは、移動体通信分野において、携帯端末装置のＲＦ
段及びＩＦ段のフィルタとして多用されるようになって
来ており、低損失かつ通過帯域外の遮断特性が優れた、
高い減衰特性と、広い帯域幅を有する弾性表面波フィル
タが要求されている。
【０００３】これまでに、弾性表面波フィルタとして
は、電極構成の観点から、ラダー型（梯子型），トラン
スバーサル型，縦モード結合共振器型等種々のものが実
用化されているが、中でもラダー型弾性表面波フィルタ
は低損失でかつ良好な通過帯域近傍の遮断特性を有し、
高周波化による電極微細化に伴う耐電力面での信頼性も
高く、非常に有望視されている弾性表面波フィルタであ
る。
は、電極構成の観点から、ラダー型（梯子型），トラン
スバーサル型，縦モード結合共振器型等種々のものが実
用化されているが、中でもラダー型弾性表面波フィルタ
は低損失でかつ良好な通過帯域近傍の遮断特性を有し、
高周波化による電極微細化に伴う耐電力面での信頼性も
高く、非常に有望視されている弾性表面波フィルタであ
る。
【０００４】このような、ラダー型フィルタの場合、比
帯域幅ＢＷ／ｆｏ（ＢＷ；通過帯域幅、ｆｏ；中心周波
数）は、フィルタを構成する弾性表面波共振子の共振周
波数ｆｒと反共振周波数ｆａの差であるΔｆ（＝ｆａ−
ｆｒ）を共振周波数で規格化したものでほぼ決定され
る。
帯域幅ＢＷ／ｆｏ（ＢＷ；通過帯域幅、ｆｏ；中心周波
数）は、フィルタを構成する弾性表面波共振子の共振周
波数ｆｒと反共振周波数ｆａの差であるΔｆ（＝ｆａ−
ｆｒ）を共振周波数で規格化したものでほぼ決定され
る。
【０００５】また近年、携帯電話システムの急激な変化
に伴って、システム側の要求スペックもより厳しいもの
になり、従来よりも、広帯域でより矩形に近く、急峻性
に優れた通過帯域特性を持つ弾性表面波フィルタが切望
されている。
に伴って、システム側の要求スペックもより厳しいもの
になり、従来よりも、広帯域でより矩形に近く、急峻性
に優れた通過帯域特性を持つ弾性表面波フィルタが切望
されている。
【０００６】弾性表面波フィルタの通過帯域の急峻性
は、やはりΔｆ（＝ｆａ−ｆｒ）で決定され、Δｆの小
さい弾性表面波共振子を用いることにより、急峻性に優
れた通過帯域特性が得られることが分かっている。上記
の比帯域幅および通過帯域の急峻性を決定するΔｆは、
圧電基板の材料定数である電気機械結合係数と電極パタ
ーンの膜厚に大きく依存し、所望の比帯域幅を得るため
に最適な電気機械結合係数を有する圧電基板と電極膜厚
の組み合わせを選択してフィルタを作製する必要があ
る。
は、やはりΔｆ（＝ｆａ−ｆｒ）で決定され、Δｆの小
さい弾性表面波共振子を用いることにより、急峻性に優
れた通過帯域特性が得られることが分かっている。上記
の比帯域幅および通過帯域の急峻性を決定するΔｆは、
圧電基板の材料定数である電気機械結合係数と電極パタ
ーンの膜厚に大きく依存し、所望の比帯域幅を得るため
に最適な電気機械結合係数を有する圧電基板と電極膜厚
の組み合わせを選択してフィルタを作製する必要があ
る。
【０００７】しかしながら、上記の比帯域幅ＢＷ／ｆｏ
に最適な電気機械結合係数を有し、フィルタ急峻度に反
映される材料Q値（電気機械変換に伴う損失係数の逆
数）の高い基板材料を見出すことが難しく問題であっ
た。
に最適な電気機械結合係数を有し、フィルタ急峻度に反
映される材料Q値（電気機械変換に伴う損失係数の逆
数）の高い基板材料を見出すことが難しく問題であっ
た。
【０００８】そこで、従来より圧電基板は、やむを得ず
一般的な基板・方位のものを採用し、電極構造で改善す
る方法が検討されていた。
一般的な基板・方位のものを採用し、電極構造で改善す
る方法が検討されていた。
【０００９】また、圧電基板上に形成するＩＤＴ電極と
は、Ｉｎｔｅｒ ＤｉｇｉｔａｌＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ
の略であり、相対向する櫛歯状電極を組み合わせた電極
構造である。そのＩＤＴ電極の接続構造は、前述の通
り、ラダー型電極が有望視されている。従来のラダー型
接続の弾性表面波装置は図４に示すとおり、直列腕を構
成する弾性表面波共振子Ｒ１と、並列腕を構成する弾性
表面波共振子Ｒ２とが、交互に信号線上に接続され、い
わゆる梯子状に接続された構造が一般的に用いられてい
る。
は、Ｉｎｔｅｒ ＤｉｇｉｔａｌＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ
の略であり、相対向する櫛歯状電極を組み合わせた電極
構造である。そのＩＤＴ電極の接続構造は、前述の通
り、ラダー型電極が有望視されている。従来のラダー型
接続の弾性表面波装置は図４に示すとおり、直列腕を構
成する弾性表面波共振子Ｒ１と、並列腕を構成する弾性
表面波共振子Ｒ２とが、交互に信号線上に接続され、い
わゆる梯子状に接続された構造が一般的に用いられてい
る。
【００１０】しかしながら、上記、従来の電極構造によ
る電気特性の改善方法は、一般に各共振子のＩＤＴ電極
対数、電極周期、交差幅、反射器本数などを変更する程
度であり、若干の改善は見られるものの、フィルタの要
求仕様を満たすような改善は見られず、品質的に問題の
あるＳＡＷ装置になってしまうという問題があった。
る電気特性の改善方法は、一般に各共振子のＩＤＴ電極
対数、電極周期、交差幅、反射器本数などを変更する程
度であり、若干の改善は見られるものの、フィルタの要
求仕様を満たすような改善は見られず、品質的に問題の
あるＳＡＷ装置になってしまうという問題があった。
【００１１】そこで、本発明の目的は、圧電基板・カッ
ト方位は従来の一般的な基板を使用した状態で、急峻性
に優れた通過帯域特性を有する、品質的に良好なラダー
型弾性表面波フィルタの電極構造を提供することとす
る。
ト方位は従来の一般的な基板を使用した状態で、急峻性
に優れた通過帯域特性を有する、品質的に良好なラダー
型弾性表面波フィルタの電極構造を提供することとす
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、圧電基板上にＩＤＴ電極の複数を直列お
よび並列に接続したラダー型回路を構成した弾性表面波
フィルタであって、少なくとも１つのＩＤＴ電極に周波
数特性制御用のＩＤＴ電極を並列接続し、また、前記周
波数特性制御用のＩＤＴ電極の共振周波数は通過帯域外
にあることとし、さらに、前記周波数特性制御用のＩＤ
Ｔ電極を、ラダ−型回路を構成する弾性表面波共振子の
弾性表面波伝搬路の延長線上に配置することとした。
め、本発明は、圧電基板上にＩＤＴ電極の複数を直列お
よび並列に接続したラダー型回路を構成した弾性表面波
フィルタであって、少なくとも１つのＩＤＴ電極に周波
数特性制御用のＩＤＴ電極を並列接続し、また、前記周
波数特性制御用のＩＤＴ電極の共振周波数は通過帯域外
にあることとし、さらに、前記周波数特性制御用のＩＤ
Ｔ電極を、ラダ−型回路を構成する弾性表面波共振子の
弾性表面波伝搬路の延長線上に配置することとした。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施形態を図
面に基づき詳細に説明する。
面に基づき詳細に説明する。
【００１４】図１は本発明の弾性表面波装置の構造を表
す図である。図中の１は圧電基板であり、この表面に薄
膜の２〜６で示す金属でできた電極を配置する。２は周
波数特性制御用のＩＤＴ電極である。３は通常のラダ−
型弾性表面波フィルタを構成するＩＤＴ電極である。ま
た、４は反射器で、ＩＤＴ電極の両側に配置する。反射
器４は、ＩＤＴ電極２および３の共振状態を変化させる
ためであり、無い場合もあり得る。また、５はフィルタ
の接地端子、６ａはフィルタの入力端子、６ｂはフィル
タの出力端子である。本発明の特徴は、図１に示すよう
に、直列共振子Ｒ１に並列に周波数特性制御用のＩＤＴ
電極２を接続した構造を持っていることである。
す図である。図中の１は圧電基板であり、この表面に薄
膜の２〜６で示す金属でできた電極を配置する。２は周
波数特性制御用のＩＤＴ電極である。３は通常のラダ−
型弾性表面波フィルタを構成するＩＤＴ電極である。ま
た、４は反射器で、ＩＤＴ電極の両側に配置する。反射
器４は、ＩＤＴ電極２および３の共振状態を変化させる
ためであり、無い場合もあり得る。また、５はフィルタ
の接地端子、６ａはフィルタの入力端子、６ｂはフィル
タの出力端子である。本発明の特徴は、図１に示すよう
に、直列共振子Ｒ１に並列に周波数特性制御用のＩＤＴ
電極２を接続した構造を持っていることである。
【００１５】図１は、5個のＩＤＴ電極３を接続したフ
ィルタで、３個の直列共振子Ｒ１の中央に本発明の弾性
表面波共振子２を用いた容量を付加した場合の弾性表面
波フィルタの例である。図２は、5個のＩＤＴ電極３を
接続したフィルタで、３個ある直列共振子Ｒ１の１段目
と３段目の直列共振子Ｒ１に、本発明の弾性表面波共振
子２を用いた容量を付加した場合の弾性表面波フィルタ
の例である。図３は、5個のＩＤＴ電極３を接続したフ
ィルタで、並列共振子Ｒ２に本発明の弾性表面波共振子
２を用いた容量を付加した場合の弾性表面波フィルタの
例である。なお、５はパッケージのグランドパッドにワ
イヤーボンディングによって接続されるグランドの電極
である。６ａ、６ｂはパッケージの入出力パッドにワイ
ヤーボンディングによって接続される入出力電極であ
る。
ィルタで、３個の直列共振子Ｒ１の中央に本発明の弾性
表面波共振子２を用いた容量を付加した場合の弾性表面
波フィルタの例である。図２は、5個のＩＤＴ電極３を
接続したフィルタで、３個ある直列共振子Ｒ１の１段目
と３段目の直列共振子Ｒ１に、本発明の弾性表面波共振
子２を用いた容量を付加した場合の弾性表面波フィルタ
の例である。図３は、5個のＩＤＴ電極３を接続したフ
ィルタで、並列共振子Ｒ２に本発明の弾性表面波共振子
２を用いた容量を付加した場合の弾性表面波フィルタの
例である。なお、５はパッケージのグランドパッドにワ
イヤーボンディングによって接続されるグランドの電極
である。６ａ、６ｂはパッケージの入出力パッドにワイ
ヤーボンディングによって接続される入出力電極であ
る。
【００１６】以下に、周波数特性制御用のＩＤＴ電極２
を、このように接続する理由について説明する。
を、このように接続する理由について説明する。
【００１７】急峻な肩特性を持ったフィルタ特性を実現
するために、本発明の弾性表面波装置では、弾性表面波
の伝搬特性を変えずに、並列に付加したＩＤＴ電極の持
つ静電容量によって、各弾性表面波共振子のΔｆを任意
に制御することができる。これによりフィルタの通過帯
域特性をより急峻にできる。図１２は、弾性表面波共振
子に並列に弾性表面波共振子で構成された付加容量Ｃｐ
を接続した場合の電気的等価回路図である。ここで、共
振周波数ｆｒ＝１／√（Ｌ１・Ｃ１）、反共振周波数ｆ
ａ＝ｆｒ／√（１＋Ｃ１・（Ｃｏ＋Ｃｐ））で表すこと
ができる。付加容量Ｃｐを増加させることによって、ｆ
ａは低下するが、ｆｒは変化しない。これを図で示した
ものが、図８である。Ｃｐによって、共振周波数８は変
化しないが、反共振周波数７のみ変化していることがわ
かる。
するために、本発明の弾性表面波装置では、弾性表面波
の伝搬特性を変えずに、並列に付加したＩＤＴ電極の持
つ静電容量によって、各弾性表面波共振子のΔｆを任意
に制御することができる。これによりフィルタの通過帯
域特性をより急峻にできる。図１２は、弾性表面波共振
子に並列に弾性表面波共振子で構成された付加容量Ｃｐ
を接続した場合の電気的等価回路図である。ここで、共
振周波数ｆｒ＝１／√（Ｌ１・Ｃ１）、反共振周波数ｆ
ａ＝ｆｒ／√（１＋Ｃ１・（Ｃｏ＋Ｃｐ））で表すこと
ができる。付加容量Ｃｐを増加させることによって、ｆ
ａは低下するが、ｆｒは変化しない。これを図で示した
ものが、図８である。Ｃｐによって、共振周波数８は変
化しないが、反共振周波数７のみ変化していることがわ
かる。
【００１８】そのため、上記説明したように、付加容量
Ｃｐを増加させること、つまり周波数調整用ＩＤＴ電極
２の容量を増加させることにより、インピーダンス特性
の共振周波数と反共振周波数との差Δｆは小さくなる。
この構成の弾性表面波共振子２を、直列側もしくは並列
側の共振子Ｒ１，Ｒ２に少なくとも一箇所以上に接続し
たラダ−型フィルタを形成すれば、Δｆが小さく、この
ため、通過帯域特性の両側もしくは、どちらか片方の急
峻性は向上する。
Ｃｐを増加させること、つまり周波数調整用ＩＤＴ電極
２の容量を増加させることにより、インピーダンス特性
の共振周波数と反共振周波数との差Δｆは小さくなる。
この構成の弾性表面波共振子２を、直列側もしくは並列
側の共振子Ｒ１，Ｒ２に少なくとも一箇所以上に接続し
たラダ−型フィルタを形成すれば、Δｆが小さく、この
ため、通過帯域特性の両側もしくは、どちらか片方の急
峻性は向上する。
【００１９】本発明による特性の改善例を図５〜図７に
示す。図５では直列共振子Ｒ１の一部に本発明の弾性表
面波共振子を用いた場合を示しており、高周波側の通過
帯域と減衰の傾度が改善できることが判る。また、図６
では並列共振子の一部に本発明の弾性表面波共振子を用
いた場合であり、低周波側の通過帯域と減衰の傾度が改
善できることが判る。また、図７は直列共振子と並列共
振子の両方に本発明の弾性表面波共振子を用いた場合で
ある。この場合は、高周波側の帯域と減衰の傾度と低周
波側の通過帯域と減衰の傾度がともに改善できることが
判る。
示す。図５では直列共振子Ｒ１の一部に本発明の弾性表
面波共振子を用いた場合を示しており、高周波側の通過
帯域と減衰の傾度が改善できることが判る。また、図６
では並列共振子の一部に本発明の弾性表面波共振子を用
いた場合であり、低周波側の通過帯域と減衰の傾度が改
善できることが判る。また、図７は直列共振子と並列共
振子の両方に本発明の弾性表面波共振子を用いた場合で
ある。この場合は、高周波側の帯域と減衰の傾度と低周
波側の通過帯域と減衰の傾度がともに改善できることが
判る。
【００２０】また、本発明の周波数特性制御用ＩＤＴ電
極は、梯子状に接続した共振子すべてに付加しても構わ
ないが、図１、２のように、少なくとも１個の共振子に
のみ付加容量をつけることで、弾性表面波共振子によっ
て発生する減衰極の周波数を異なる設定にすることで
き、効率良く減衰帯域を大きくとることができる。
極は、梯子状に接続した共振子すべてに付加しても構わ
ないが、図１、２のように、少なくとも１個の共振子に
のみ付加容量をつけることで、弾性表面波共振子によっ
て発生する減衰極の周波数を異なる設定にすることで
き、効率良く減衰帯域を大きくとることができる。
【００２１】また、周波数特性制御用ＩＤＴ電極の両側
に反射器電極を設けることで、周波数特性制御用ＩＤＴ
電極で発生した弾性表面波が、ラダ−型フィルタ本来の
弾性表面波共振子（直列共振子もしくは並列共振子）に
対して悪影響を与えるような不要波をほぼカットするこ
とができる。
に反射器電極を設けることで、周波数特性制御用ＩＤＴ
電極で発生した弾性表面波が、ラダ−型フィルタ本来の
弾性表面波共振子（直列共振子もしくは並列共振子）に
対して悪影響を与えるような不要波をほぼカットするこ
とができる。
【００２２】また、ラティス型フィルタ（いわゆる、共
振子を格子状に接続した構造のフィルタ）についても、
上記同様に適応可能である。すなわち、ラダー型フィル
タおよびラティス型フィルタのように、弾性表面波共振
子の電気インピーダンスの周波数特性を任意の特性にす
ることで、フィルタ特性を得ることができる構造であれ
ば、本発明のように通過帯域や帯域外減衰量の改善が図
れる。
振子を格子状に接続した構造のフィルタ）についても、
上記同様に適応可能である。すなわち、ラダー型フィル
タおよびラティス型フィルタのように、弾性表面波共振
子の電気インピーダンスの周波数特性を任意の特性にす
ることで、フィルタ特性を得ることができる構造であれ
ば、本発明のように通過帯域や帯域外減衰量の改善が図
れる。
【００２３】ここで、好適な反射器本数は、ＬｉＴａＯ
３単結晶３６°及び４２°ＹカットＸ伝搬の圧電基板上
においては、Ｈ／λ＝０．０７〜０．１１（Ｈ；電極膜
厚、λ；弾性表面波の波長）の範囲では、図１３に示す
ように、０〜１０本の間で９０％近く弾性表面波が反射
されるので１０本以上が好ましい。このような反射器を
使用すれば、請求項３で示したように、ラダ−型フィル
タ本来の弾性表面波共振子の弾性表面波伝搬路の延長線
上に、１０本以上の反射器電極を持った周波数特性制御
用ＩＤＴ電極を近接して配置することができ、余分なス
ペースを必要としないため、圧電基板の小型化ができ
る。
３単結晶３６°及び４２°ＹカットＸ伝搬の圧電基板上
においては、Ｈ／λ＝０．０７〜０．１１（Ｈ；電極膜
厚、λ；弾性表面波の波長）の範囲では、図１３に示す
ように、０〜１０本の間で９０％近く弾性表面波が反射
されるので１０本以上が好ましい。このような反射器を
使用すれば、請求項３で示したように、ラダ−型フィル
タ本来の弾性表面波共振子の弾性表面波伝搬路の延長線
上に、１０本以上の反射器電極を持った周波数特性制御
用ＩＤＴ電極を近接して配置することができ、余分なス
ペースを必要としないため、圧電基板の小型化ができ
る。
【００２４】また、本発明によれば、ＩＤＴ電極に並列
に弾性表面波共振子が付加されていることで、印加電力
が分散され、付加容量を接続しない場合のＩＤＴ電極に
比べて、１本当たりにかかる電力は低減される。結果と
して耐電力特性に優れた弾性表面波フィルタを作製する
ことができる。
に弾性表面波共振子が付加されていることで、印加電力
が分散され、付加容量を接続しない場合のＩＤＴ電極に
比べて、１本当たりにかかる電力は低減される。結果と
して耐電力特性に優れた弾性表面波フィルタを作製する
ことができる。
【００２５】さらに本発明によれば、電極のパターニン
グ時に焦電効果等によって発生する静電気による電極破
壊も、電力が分散されるため発生しにくくなる。また、
ＳＡＷ装置用の圧電基板として、３６°±３°Ｙカット
Ｘ伝搬タンタル酸リチウム単結晶、４２°±３°Ｙカッ
トＸ伝搬タンタル酸リチウム単結晶、６４°±３°Ｙカ
ットＸ伝搬ニオブ酸リチウム単結晶、４１°±３°Ｙカ
ットＸ伝搬リチウム単結晶、４５°±３°ＸカットＺ伝
搬四ホウ酸リチウム単結晶は電気機械結合係数が大き
く、かつ、周波数温度係数が小さいため圧電基板として
好ましい。圧電基板の厚みは０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程
度がよく、０．１ｍｍ未満では圧電基板がもろくなり、
０．５ｍｍ超では材料コストと部品寸法が大きくなり、
使用できない。
グ時に焦電効果等によって発生する静電気による電極破
壊も、電力が分散されるため発生しにくくなる。また、
ＳＡＷ装置用の圧電基板として、３６°±３°Ｙカット
Ｘ伝搬タンタル酸リチウム単結晶、４２°±３°Ｙカッ
トＸ伝搬タンタル酸リチウム単結晶、６４°±３°Ｙカ
ットＸ伝搬ニオブ酸リチウム単結晶、４１°±３°Ｙカ
ットＸ伝搬リチウム単結晶、４５°±３°ＸカットＺ伝
搬四ホウ酸リチウム単結晶は電気機械結合係数が大き
く、かつ、周波数温度係数が小さいため圧電基板として
好ましい。圧電基板の厚みは０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程
度がよく、０．１ｍｍ未満では圧電基板がもろくなり、
０．５ｍｍ超では材料コストと部品寸法が大きくなり、
使用できない。
【００２６】また、ＩＤＴ電極３および反射器は、Ａｌ
もしくはＡｌ合金（Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｔｉ系）から
なり、蒸着法、スパッタ法、またはＣＶＤ法などの薄膜
形成法により形成する。電極厚みは０．１μｍ〜０．５
μｍ程度とすることがＳＡＷ装置としての特性を得るう
えで好適である。
もしくはＡｌ合金（Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｔｉ系）から
なり、蒸着法、スパッタ法、またはＣＶＤ法などの薄膜
形成法により形成する。電極厚みは０．１μｍ〜０．５
μｍ程度とすることがＳＡＷ装置としての特性を得るう
えで好適である。
【００２７】また、本発明に係るＳＡＷ装置の電極およ
び圧電基板上のＳＡＷ伝搬部にＳｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ
Ｎ、Ａｌ２Ｏ３を保護膜として１５０μｍ以上の膜厚を
形成し、導電性異物による通電防止や耐電力向上を行っ
てもかまわない。
び圧電基板上のＳＡＷ伝搬部にＳｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ
Ｎ、Ａｌ２Ｏ３を保護膜として１５０μｍ以上の膜厚を
形成し、導電性異物による通電防止や耐電力向上を行っ
てもかまわない。
【００２８】なお、本発明は上記の実施形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
の変更は何ら差し支えない。
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
の変更は何ら差し支えない。
【００２９】
【実施例】次に、本発明に係るラダー型弾性表面波フィ
ルタを試作した実施例を説明する。４２°ＹカットＬｉ
ＴａＯ3単結晶基板上にＡｌ（９８ｗｔ％）−Ｃｕ（２
ｗｔ％）による微細電極パターンを形成した。パターン
作製には、縮小投影露光機（ステッパー）、およびＲＩ
Ｅ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置
によりフォトリソグラフィを行なった。まず、基板材料
をアセトン・ＩＰＡ等によって超音波洗浄し、有機成分
を落とした。
ルタを試作した実施例を説明する。４２°ＹカットＬｉ
ＴａＯ3単結晶基板上にＡｌ（９８ｗｔ％）−Ｃｕ（２
ｗｔ％）による微細電極パターンを形成した。パターン
作製には、縮小投影露光機（ステッパー）、およびＲＩ
Ｅ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置
によりフォトリソグラフィを行なった。まず、基板材料
をアセトン・ＩＰＡ等によって超音波洗浄し、有機成分
を落とした。
【００３０】次にクリーンオーブンによって充分に基板
乾燥を行なった後、電極の成膜を行なった。電極成膜に
は、スパッタリング装置を使用し、Ａｌ−Ｃｕの材料を
成膜した。電極膜厚は約０．２μｍとした。
乾燥を行なった後、電極の成膜を行なった。電極成膜に
は、スパッタリング装置を使用し、Ａｌ−Ｃｕの材料を
成膜した。電極膜厚は約０．２μｍとした。
【００３１】次にレジストを約０．５μｍ厚みにスピン
コートし、縮小投影露光装置（ステッパー）により、所
望のパターニングを行なった。ステッパーには、パター
ニングの原版となるレチクルが必要であるが、これは、
ステッパー自身の光学系にて像を１／５に縮小投影する
ため、実際のパターンの５倍のサイズでかまわない。こ
のため、逆に従来のコンタクトアライナーに比べると、
５倍の解像度が得られる。
コートし、縮小投影露光装置（ステッパー）により、所
望のパターニングを行なった。ステッパーには、パター
ニングの原版となるレチクルが必要であるが、これは、
ステッパー自身の光学系にて像を１／５に縮小投影する
ため、実際のパターンの５倍のサイズでかまわない。こ
のため、逆に従来のコンタクトアライナーに比べると、
５倍の解像度が得られる。
【００３２】次に、現像装置にて不要部分のレジストを
アルカリ現像液で溶解させ、所望パターンを表出した
後、ＲＩＥ装置により、Ａｌ−Ｃｕ電極のエッチングを
行ない、パターンニングを終了した。
アルカリ現像液で溶解させ、所望パターンを表出した
後、ＲＩＥ装置により、Ａｌ−Ｃｕ電極のエッチングを
行ない、パターンニングを終了した。
【００３３】この後、保護膜を作製する。ＳｉＯ２をス
パッタリング装置にて成膜し、その後、フォトリソグラ
フィによってレジストのパターニングを行ない、ＲＩＥ
装置等でワイヤーボンディング用窓開け部のエッチング
を行ない、保護膜パターンを完成した。
パッタリング装置にて成膜し、その後、フォトリソグラ
フィによってレジストのパターニングを行ない、ＲＩＥ
装置等でワイヤーボンディング用窓開け部のエッチング
を行ない、保護膜パターンを完成した。
【００３４】次に基板をダイシング線に沿ってダイシン
グし、チップごとに分割した。そして、各チップをダイ
ボンド装置にてピックアップし、Ｓｉ樹脂を主成分とす
る樹脂でＳＭＤパッケージ内に接着した。この後約１６
０℃の温度をかけ、乾燥・硬化した。ＳＭＤパッケージ
は３ｍｍ角の積層構造のものを用いた。
グし、チップごとに分割した。そして、各チップをダイ
ボンド装置にてピックアップし、Ｓｉ樹脂を主成分とす
る樹脂でＳＭＤパッケージ内に接着した。この後約１６
０℃の温度をかけ、乾燥・硬化した。ＳＭＤパッケージ
は３ｍｍ角の積層構造のものを用いた。
【００３５】次に、３０μｍφＡｕワイヤーをＳＭＤパ
ッケージのパッド部とチップ上のＡｌパッド上にボール
ボンディングした後、リッドをパッケージにかぶせ、封
止機にて溶接封止して完成した。なお、チップ上の接地
用電極パターンは各々分離して配線し、Ａｕボールボン
ディングにてパッケージ上のグランドパッドにボンディ
ングした。
ッケージのパッド部とチップ上のＡｌパッド上にボール
ボンディングした後、リッドをパッケージにかぶせ、封
止機にて溶接封止して完成した。なお、チップ上の接地
用電極パターンは各々分離して配線し、Ａｕボールボン
ディングにてパッケージ上のグランドパッドにボンディ
ングした。
【００３６】ラダー型弾性表面波フィルタを構成する弾
性表面波共振子は、くし状電極の対数（本数の１／２）
が４０〜１２０対、交差幅が１０〜３０λ（λは弾性表
面波の波長）で、弾性表面波の波長λは直列と並列で違
えてあるが、概略２μｍとした。ここで、反射電極本数
は直列共振子、並列共振子とも２０本である。
性表面波共振子は、くし状電極の対数（本数の１／２）
が４０〜１２０対、交差幅が１０〜３０λ（λは弾性表
面波の波長）で、弾性表面波の波長λは直列と並列で違
えてあるが、概略２μｍとした。ここで、反射電極本数
は直列共振子、並列共振子とも２０本である。
【００３７】フィルタ構成の例は図１，２，３に示す通
りである。図１は直列共振子が３個、並列共振子が２個
で構成される２．５段Ｔ型で、３段の中央の直列共振子
に本発明の容量を付加したＩＤＴを用いた例である。図
２は２．５段Ｔ型で、３段の直列共振子の１段目と３段
目に本発明の容量を付加したＩＤＴ電極を用いた例であ
る。また、図３は並列共振子に容量を付加したくし状電
極を用いた例である。
りである。図１は直列共振子が３個、並列共振子が２個
で構成される２．５段Ｔ型で、３段の中央の直列共振子
に本発明の容量を付加したＩＤＴを用いた例である。図
２は２．５段Ｔ型で、３段の直列共振子の１段目と３段
目に本発明の容量を付加したＩＤＴ電極を用いた例であ
る。また、図３は並列共振子に容量を付加したくし状電
極を用いた例である。
【００３８】図５，６，７は、本発明を用いてフィルタ
を作製した場合の、周波数特性の例である。図５は直列
共振子の一部に本発明の弾性表面波共振子を用いた場合
で、図６は並列共振子の一部に本発明の弾性表面波共振
子を用いた場合である。図７は直列共振子と並列共振子
の一部に本発明の弾性表面波共振子を用いた場合であ
る。図１０，１１は実際の測定結果であり、図１０は１
６８０ＭＨｚ〜２０８０ＭＨｚの周波数特性測定範囲の
グラフであり、図１１は０ＭＨｚ〜６ＧＨｚの周波数特
性測定範囲のグラフである。測定はネットワークアナラ
イザを用いて、通過特性であるＳ２１パラメータの測定
を行った。
を作製した場合の、周波数特性の例である。図５は直列
共振子の一部に本発明の弾性表面波共振子を用いた場合
で、図６は並列共振子の一部に本発明の弾性表面波共振
子を用いた場合である。図７は直列共振子と並列共振子
の一部に本発明の弾性表面波共振子を用いた場合であ
る。図１０，１１は実際の測定結果であり、図１０は１
６８０ＭＨｚ〜２０８０ＭＨｚの周波数特性測定範囲の
グラフであり、図１１は０ＭＨｚ〜６ＧＨｚの周波数特
性測定範囲のグラフである。測定はネットワークアナラ
イザを用いて、通過特性であるＳ２１パラメータの測定
を行った。
【００３９】本発明の弾性表面波フィルタでは、弾性表
面波共振子に並列に弾性表面波共振子で構成される付加
容量を追加することで、比較的容易に共振子特性のΔｆ
を変えることができる。
面波共振子に並列に弾性表面波共振子で構成される付加
容量を追加することで、比較的容易に共振子特性のΔｆ
を変えることができる。
【００４０】図８は本発明の弾性表面波共振子におい
て、付加容量を変えた場合の共振子特性をプロットした
グラフである。また、横軸は周波数、縦軸はインピーダ
ンスの絶対値を示している。付加容量の大きさを増やす
と、反共振周波数７は低下し、共振周波数８と反共振周
波数７との差Δｆは小さく、急峻になっている。図９は
付加容量のくし状電極対数による変化を示したグラフで
ある。
て、付加容量を変えた場合の共振子特性をプロットした
グラフである。また、横軸は周波数、縦軸はインピーダ
ンスの絶対値を示している。付加容量の大きさを増やす
と、反共振周波数７は低下し、共振周波数８と反共振周
波数７との差Δｆは小さく、急峻になっている。図９は
付加容量のくし状電極対数による変化を示したグラフで
ある。
【００４１】この場合、電極線幅Ｌｔは０．７μｍと
し、通過帯域内に付加した弾性表面波共振子の共振周波
数による不要スプリアスが現れないようにした。この場
合は通過帯域内に影響を及ぼさない１６００ＭＨｚ付近
にスプリアスが出ている。なお、ラダー型弾性表面波フ
ィルタを構成するＩＤＴ電極の線幅は、概略０．５μｍ
とした。
し、通過帯域内に付加した弾性表面波共振子の共振周波
数による不要スプリアスが現れないようにした。この場
合は通過帯域内に影響を及ぼさない１６００ＭＨｚ付近
にスプリアスが出ている。なお、ラダー型弾性表面波フ
ィルタを構成するＩＤＴ電極の線幅は、概略０．５μｍ
とした。
【００４２】また、付加容量のＩＤＴ電極の交差幅はＷ
＝１０λ（λは弾性表面波の波長：概略２μｍ）とし
た。図９のグラフのように、付加した弾性表面波共振子
のＩＤＴ電極対数Ｎｔによって付加容量Ｃｐの値はほぼ
直線的に増加している。
＝１０λ（λは弾性表面波の波長：概略２μｍ）とし
た。図９のグラフのように、付加した弾性表面波共振子
のＩＤＴ電極対数Ｎｔによって付加容量Ｃｐの値はほぼ
直線的に増加している。
【００４３】このため、例えば計算によって０．３ｐＦ
の付加容量が必要であれば、Ｎｔ＝２５対、Ｗ＝１０
λ、反射器本数１０本以上の周波数特性制御用ＩＤＴ
を、本来のラダ−型弾性表面波フィルタを構成する弾性
表面波共振子に並列に配設すればよい。
の付加容量が必要であれば、Ｎｔ＝２５対、Ｗ＝１０
λ、反射器本数１０本以上の周波数特性制御用ＩＤＴ
を、本来のラダ−型弾性表面波フィルタを構成する弾性
表面波共振子に並列に配設すればよい。
【００４４】図１０、１１に本発明の付加容量付き弾性
表面波フィルタを用いて作製したフィルタ特性を示す。
この場合、図１に示すように、２段目の直列共振子に付
加容量を並列に入れ、配線どうしが交差しないように配
慮して設計すると、図１０、１１の周波数特性のように
通過域の高域側の肩部が急峻になる。
表面波フィルタを用いて作製したフィルタ特性を示す。
この場合、図１に示すように、２段目の直列共振子に付
加容量を並列に入れ、配線どうしが交差しないように配
慮して設計すると、図１０、１１の周波数特性のように
通過域の高域側の肩部が急峻になる。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の弾性表面
波フィルタによれば、圧電基板・カット方位及び電極膜
厚を変えずに、急峻性に優れた通過帯域特性を有するラ
ダ−型またはラティス型の弾性表面波フィルタを提供す
ることができる。
波フィルタによれば、圧電基板・カット方位及び電極膜
厚を変えずに、急峻性に優れた通過帯域特性を有するラ
ダ−型またはラティス型の弾性表面波フィルタを提供す
ることができる。
【００４６】また、周波数制御用のＩＤＴ電極を並列に
付加したことで、印加電力が分散され、結果として耐電
力特性に優れ、その上、電極のパターニング時に焦電効
果等によって発生する静電気による電極破壊も、印加電
力が分散されるため、極力防止することが可能な信頼性
に優れた弾性表面波フィルタを提供できる。
付加したことで、印加電力が分散され、結果として耐電
力特性に優れ、その上、電極のパターニング時に焦電効
果等によって発生する静電気による電極破壊も、印加電
力が分散されるため、極力防止することが可能な信頼性
に優れた弾性表面波フィルタを提供できる。
【００４７】また、周波数特性制御用のＩＤＴ電極の共
振周波数が通過帯域外にあることで帯域外減衰量の改善
ができる。
振周波数が通過帯域外にあることで帯域外減衰量の改善
ができる。
【００４８】さらに、周波数特性制御用のＩＤＴ電極
を、主回路を構成する弾性表面波共振子の弾性表面波伝
搬路の延長線上に配置することにより、基板上の電極面
積を小さく抑えることが可能であり、大量生産に好適な
弾性表面波フィルタを提供できる。
を、主回路を構成する弾性表面波共振子の弾性表面波伝
搬路の延長線上に配置することにより、基板上の電極面
積を小さく抑えることが可能であり、大量生産に好適な
弾性表面波フィルタを提供できる。
【図１】本発明の付加容量を有する弾性表面波フィルタ
の電極構造の実施形態を模式的に示す平面図である。
の電極構造の実施形態を模式的に示す平面図である。
【図２】本発明の付加容量を有する弾性表面波フィルタ
の電極構造の実施形態を模式的に示す平面図である。
の電極構造の実施形態を模式的に示す平面図である。
【図３】本発明の付加容量を有する弾性表面波フィルタ
の電極構造の実施形態を模式的に示す平面図である。
の電極構造の実施形態を模式的に示す平面図である。
【図４】従来の弾性表面波フィルタの電極構造を模式的
に示す平面図である。
に示す平面図である。
【図５】本発明の付加容量を有する弾性表面波共振子を
直列共振子側に用いた場合の特性を説明する線図であ
る。
直列共振子側に用いた場合の特性を説明する線図であ
る。
【図６】本発明の付加容量を持った弾性表面波共振子を
並列共振子側に用いた場合の特性を説明する線図であ
る。
並列共振子側に用いた場合の特性を説明する線図であ
る。
【図７】本発明の付加容量を持った弾性表面波共振子を
直列共振子側と並列共振子側の両方に用いた場合の特性
を説明する線図である。
直列共振子側と並列共振子側の両方に用いた場合の特性
を説明する線図である。
【図８】本発明の付加容量を弾性表面波共振子に並列に
付加した場合のインピーダンスの周波数特性図である。
付加した場合のインピーダンスの周波数特性図である。
【図９】本発明の付加容量を弾性表面波共振子に並列に
付加した場合の、ＩＤＴ対数による付加容量値の変化を
示したグラフである。
付加した場合の、ＩＤＴ対数による付加容量値の変化を
示したグラフである。
【図１０】本発明の付加容量を弾性表面波共振子に並列
に付加した場合の、弾性表面波フィルタの周波数特性を
示す線図である（１６８０ＭＨｚ〜２０８０ＭＨｚ）。
に付加した場合の、弾性表面波フィルタの周波数特性を
示す線図である（１６８０ＭＨｚ〜２０８０ＭＨｚ）。
【図１１】本発明の付加容量を弾性表面波共振子に並列
に付加した場合の、弾性表面波フィルタの周波数特性を
示す線図である（０ＭＨｚ〜６０００ＭＨｚ）。
に付加した場合の、弾性表面波フィルタの周波数特性を
示す線図である（０ＭＨｚ〜６０００ＭＨｚ）。
【図１２】本発明の付加容量を弾性表面波共振子に並列
に付加した場合の電気的等価回路図である。
に付加した場合の電気的等価回路図である。
【図１３】本発明の弾性表面波共振子の両端に配設する
反射器本数と弾性表面波の漏れ量を説明するグラフであ
る。
反射器本数と弾性表面波の漏れ量を説明するグラフであ
る。
１：圧電基板 ２：周波数特性制御用のＩＤＴ電極 ３：ＩＤＴ電極 ４：反射用電極 ５：弾性表面波フィルタのグランド電極 ６ａ：弾性表面波フィルタの入力電極 ６ｂ：弾性表面波フィルタの出力電極 ７：反共振点 ８：共振点 Ｃ１、Ｃｏ、Ｃｐ：コンデンサ Ｌ１：インダクタ Ｒ１：直列共振子 Ｒ２：並列共振子
Claims (3)
- 【請求項１】 圧電基板上にＩＤＴ電極の複数をラダー
型回路またはラティス型回路に接続した弾性表面波フィ
ルタであって、少なくとも１つのＩＤＴ電極に周波数特
性制御用のＩＤＴ電極を並列接続したことを特徴とする
弾性表面波フィルタ。 - 【請求項２】 前記周波数特性制御用のＩＤＴ電極の共
振周波数は通過帯域外にあることを特徴とする請求項１
に記載の弾性表面波フィルタ。 - 【請求項３】 前記周波数特性制御用のＩＤＴ電極を、
弾性表面波の伝搬路の延長線上に配置することを特徴と
する請求項１に記載の弾性表面波フィルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000162248A JP4377525B2 (ja) | 2000-05-31 | 2000-05-31 | 弾性表面波フィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000162248A JP4377525B2 (ja) | 2000-05-31 | 2000-05-31 | 弾性表面波フィルタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001345675A true JP2001345675A (ja) | 2001-12-14 |
| JP4377525B2 JP4377525B2 (ja) | 2009-12-02 |
Family
ID=18666169
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000162248A Expired - Fee Related JP4377525B2 (ja) | 2000-05-31 | 2000-05-31 | 弾性表面波フィルタ |
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| JP (1) | JP4377525B2 (ja) |
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-
2000
- 2000-05-31 JP JP2000162248A patent/JP4377525B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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