JP2002299997A - 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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- JP2002299997A JP2002299997A JP2001099403A JP2001099403A JP2002299997A JP 2002299997 A JP2002299997 A JP 2002299997A JP 2001099403 A JP2001099403 A JP 2001099403A JP 2001099403 A JP2001099403 A JP 2001099403A JP 2002299997 A JP2002299997 A JP 2002299997A
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- resonator
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 送信用トップフィルタやデュプレクサなどに
要求される高耐電力性を実現する弾性表面波フィルタを
提供すること。 【解決手段】 圧電基板上にＩＤＴ電極４ａから成る弾
性表面波共振子を複数配設して互いに接続して成り、Ｉ
ＤＴ電極４ａの電極ピッチが圧電基板材料の音速（Ｖ
ｓ）と中心周波数（ｆ０）で決定される値（Ｖｓ／ｆ
０）よりも小さく、少なくとも１つの弾性表面波共振子
に対し直列にインダクタ５を接続し、且つ少なくとも１
つの弾性表面波共振子に対し並列にキャパシタ６を接続
した弾性表面波フィルタとする。
要求される高耐電力性を実現する弾性表面波フィルタを
提供すること。 【解決手段】 圧電基板上にＩＤＴ電極４ａから成る弾
性表面波共振子を複数配設して互いに接続して成り、Ｉ
ＤＴ電極４ａの電極ピッチが圧電基板材料の音速（Ｖ
ｓ）と中心周波数（ｆ０）で決定される値（Ｖｓ／ｆ
０）よりも小さく、少なくとも１つの弾性表面波共振子
に対し直列にインダクタ５を接続し、且つ少なくとも１
つの弾性表面波共振子に対し並列にキャパシタ６を接続
した弾性表面波フィルタとする。
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に関し、圧
電基板上に１以上のＩＤＴ電極から成る弾性表面波共振
子を複数接続させた弾性表面波フィルタに関する。
体通信機器に用いられる弾性表面波フィルタに関し、圧
電基板上に１以上のＩＤＴ電極から成る弾性表面波共振
子を複数接続させた弾性表面波フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】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
波フィルタが用いられている。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として、高い
減衰特性と、広い帯域幅が要求されている。
タ，遅延線，発振器等の構成素子として多くの弾性表面
波フィルタが用いられている。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として、高い
減衰特性と、広い帯域幅が要求されている。
【０００３】携帯電話等のＲＦ段に用いるフィルタの１
種には、同一圧電基板上に複数個の一端子対の弾性表面
波共振子を配設し、弾性表面波共振子を直並列に梯子状
に接続したラダー型弾性表面波フィルタが知られてい
る。このラダー型弾性表面波フィルタは、小型であると
共に低損失であり、急峻な減衰特性のフィルタが実現で
きるため、携帯電話等のＲＦ−弾性表面波フィルタとし
て広く使用されている。
種には、同一圧電基板上に複数個の一端子対の弾性表面
波共振子を配設し、弾性表面波共振子を直並列に梯子状
に接続したラダー型弾性表面波フィルタが知られてい
る。このラダー型弾性表面波フィルタは、小型であると
共に低損失であり、急峻な減衰特性のフィルタが実現で
きるため、携帯電話等のＲＦ−弾性表面波フィルタとし
て広く使用されている。
【０００４】このＲＦ−弾性表面波フィルタに用いられ
る電極材料として、耐電力性に優れたＡｌ−Ｃｕ合金が
広く用いられている。この理由は、近年、日本，欧州，
米国等において、携帯電話のＲＦ段に使用されるフィル
タは、その周波数帯（中心周波数）が８００ＭＨｚ帯か
ら１．９ＧＨｚ帯へと移行したことに伴って、ＲＦ−弾
性表面波フィルタの耐電力特性が要求され始めているか
らである。
る電極材料として、耐電力性に優れたＡｌ−Ｃｕ合金が
広く用いられている。この理由は、近年、日本，欧州，
米国等において、携帯電話のＲＦ段に使用されるフィル
タは、その周波数帯（中心周波数）が８００ＭＨｚ帯か
ら１．９ＧＨｚ帯へと移行したことに伴って、ＲＦ−弾
性表面波フィルタの耐電力特性が要求され始めているか
らである。
【０００５】従来、８００ＭＨｚ帯では弾性表面波共振
子の電極線幅が約１μｍ程度であったのに対して、１．
９ＧＨｚ帯では約０．５μｍと細くなり従来の約半分と
なった。これにより、耐電力寿命は８００ＭＨｚ帯に比
べて４〜５桁短寿命となることが報告されている。これ
は、ＬＳＩのＡｌ配線電極に生じるエレクトロマイグレ
ーションと類似の電極劣化が生じるためである。この対
策として、電極材料としてＣｕやＴｉ等の元素を微量
（１〜２ｗｔ％）に添加したＡｌ合金が用いられるよう
になった。
子の電極線幅が約１μｍ程度であったのに対して、１．
９ＧＨｚ帯では約０．５μｍと細くなり従来の約半分と
なった。これにより、耐電力寿命は８００ＭＨｚ帯に比
べて４〜５桁短寿命となることが報告されている。これ
は、ＬＳＩのＡｌ配線電極に生じるエレクトロマイグレ
ーションと類似の電極劣化が生じるためである。この対
策として、電極材料としてＣｕやＴｉ等の元素を微量
（１〜２ｗｔ％）に添加したＡｌ合金が用いられるよう
になった。
【０００６】主に弾性表面波フィルタでは、弾性表面波
の伝搬による圧電基板の内部応力によるストレスマイグ
レーションが原因で、弾性表面波伝搬路上の電極にヒロ
ックやボイドが生じ、その成長に伴って隣接する電極間
でショートが起こり、一時的に大電流が流れて電極の一
部が溶断され破壊に至る。特に１．９ＧＨｚ帯の弾性表
面波フィルタに電力が印加されると、電極線幅は小さい
ために起こりやすい。
の伝搬による圧電基板の内部応力によるストレスマイグ
レーションが原因で、弾性表面波伝搬路上の電極にヒロ
ックやボイドが生じ、その成長に伴って隣接する電極間
でショートが起こり、一時的に大電流が流れて電極の一
部が溶断され破壊に至る。特に１．９ＧＨｚ帯の弾性表
面波フィルタに電力が印加されると、電極線幅は小さい
ために起こりやすい。
【０００７】このように、ストレスマイグレーションに
よって、純Ａｌ電極では電極劣化が起こり特性不良の原
因となる。ところが、Ｃｕを含有したＡｌ合金では、ス
トレスマイグレーションが起こりにくく、純Ａｌ電極に
比べて約１０００倍大きな弾性エネルギーに耐えうるこ
とが分かっている。
よって、純Ａｌ電極では電極劣化が起こり特性不良の原
因となる。ところが、Ｃｕを含有したＡｌ合金では、ス
トレスマイグレーションが起こりにくく、純Ａｌ電極に
比べて約１０００倍大きな弾性エネルギーに耐えうるこ
とが分かっている。
【０００８】以上のことから、１０ｍＷ程度の耐電力性
を持つ段間フィルタに用いられる電極材料としては、従
来、Ａｌ−Ｃｕ合金は広く用いられてきた（たとえは"D
EVELOPMENT OF SMALL ANTENNA DUPLEXER SUING SAW FIL
TERS for HANDHELD PHONES"O.Ikata et.al FUJITSU LAB
ORATORIES LTD., 1993 ULTRASONIC SYMPOSIUM を参
照）。
を持つ段間フィルタに用いられる電極材料としては、従
来、Ａｌ−Ｃｕ合金は広く用いられてきた（たとえは"D
EVELOPMENT OF SMALL ANTENNA DUPLEXER SUING SAW FIL
TERS for HANDHELD PHONES"O.Ikata et.al FUJITSU LAB
ORATORIES LTD., 1993 ULTRASONIC SYMPOSIUM を参
照）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】近年、携帯電話等に用
いられるＲＦ-弾性表面波フィルタでは、使用周波数帯
の上昇傾向に伴って、入力レベルの要求も大きくなって
いる。これは、携帯電話の段間フィルタ用の１０ｍＷレ
ベルから、携帯電話のパワーアンプの直後に入る送信用
トップフィルタやデュプレクサなどに要求される２〜３
Ｗレベルへと、弾性表面波フィルタの利用範囲が広がっ
てきているからである。このため、よりいっそうの耐電
力性向上が望まれている。
いられるＲＦ-弾性表面波フィルタでは、使用周波数帯
の上昇傾向に伴って、入力レベルの要求も大きくなって
いる。これは、携帯電話の段間フィルタ用の１０ｍＷレ
ベルから、携帯電話のパワーアンプの直後に入る送信用
トップフィルタやデュプレクサなどに要求される２〜３
Ｗレベルへと、弾性表面波フィルタの利用範囲が広がっ
てきているからである。このため、よりいっそうの耐電
力性向上が望まれている。
【００１０】図８に示すラダ−型弾性表面波フィルタ
は、弾性表面波共振子４Ｓ（直列共振子），４Ｐ（並列
共振子）によって構成される。なお、図中、１は入力用
電極、２は出力用電極、３は接地用電極である。
は、弾性表面波共振子４Ｓ（直列共振子），４Ｐ（並列
共振子）によって構成される。なお、図中、１は入力用
電極、２は出力用電極、３は接地用電極である。
【００１１】耐電力性を高めるには、例えば図９に示す
ように、ラダ−型弾性表面波フィルタの弾性表面波共振
子４Ｓ（直列共振子），４Ｐ（並列共振子）に加わるパ
ワーを分散させるために、これら弾性表面波共振子を構
成するＩＤＴ電極４ａを複数接続する（弾性表面波共振
子を２分割または３分割等行う）という工夫がなされて
いた。これにより、印加電圧は分圧され、ストレスマイ
グレーションによって発生するショート不良がある程度
抑えられ耐電力性も向上する（特開平８−２０４５０１
号公報を参照）。
ように、ラダ−型弾性表面波フィルタの弾性表面波共振
子４Ｓ（直列共振子），４Ｐ（並列共振子）に加わるパ
ワーを分散させるために、これら弾性表面波共振子を構
成するＩＤＴ電極４ａを複数接続する（弾性表面波共振
子を２分割または３分割等行う）という工夫がなされて
いた。これにより、印加電圧は分圧され、ストレスマイ
グレーションによって発生するショート不良がある程度
抑えられ耐電力性も向上する（特開平８−２０４５０１
号公報を参照）。
【００１２】しかしながら、送信用トップフィルタやデ
ュプレクサなどに要求される２〜３Ｗレベルでの十分な
耐電力を得ることはできない。
ュプレクサなどに要求される２〜３Ｗレベルでの十分な
耐電力を得ることはできない。
【００１３】また、ストレスマイグレーションをを緩和
させる方法として、電極の層構造を単層ではなく、Ｔｉ
／Ａｌ−Ｃｕの２層や、あるいはＡｌ−Ｃｕ／Ｃｕ／Ａ
ｌ−Ｃｕの３層構造などが提案されている。この場合
は、２〜３Ｗレベルの耐電力性は得られるものの、製造
プロセスが複雑な分、生産コストが増大していた。
させる方法として、電極の層構造を単層ではなく、Ｔｉ
／Ａｌ−Ｃｕの２層や、あるいはＡｌ−Ｃｕ／Ｃｕ／Ａ
ｌ−Ｃｕの３層構造などが提案されている。この場合
は、２〜３Ｗレベルの耐電力性は得られるものの、製造
プロセスが複雑な分、生産コストが増大していた。
【００１４】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであって、単一の層構造でも、送信用トップフ
ィルタやデュプレクサなどに要求される高耐電力性を実
現する優れた弾性表面波フィルタを提供することを目的
とする。
れたものであって、単一の層構造でも、送信用トップフ
ィルタやデュプレクサなどに要求される高耐電力性を実
現する優れた弾性表面波フィルタを提供することを目的
とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の弾性表面波フィルタは、圧電基板上にＩＤ
Ｔ電極から成る弾性表面波共振子を複数配設して互いに
接続して成る弾性表面波フィルタであって、前記ＩＤＴ
電極の電極ピッチが前記圧電基板材料の音速（Ｖｓ）と
中心周波数（ｆ０）で決定される値（Ｖｓ／ｆ０）より
も小さく、少なくとも１つの弾性表面波共振子に対し直
列にインダクタを接続し、且つ少なくとも１つの弾性表
面波共振子に対し並列にキャパシタを接続したことを特
徴とする。
め、本発明の弾性表面波フィルタは、圧電基板上にＩＤ
Ｔ電極から成る弾性表面波共振子を複数配設して互いに
接続して成る弾性表面波フィルタであって、前記ＩＤＴ
電極の電極ピッチが前記圧電基板材料の音速（Ｖｓ）と
中心周波数（ｆ０）で決定される値（Ｖｓ／ｆ０）より
も小さく、少なくとも１つの弾性表面波共振子に対し直
列にインダクタを接続し、且つ少なくとも１つの弾性表
面波共振子に対し並列にキャパシタを接続したことを特
徴とする。
【００１６】これにより、各弾性表面波共振子が通過帯
域外に共振周波数および反共振周波数を有するようにし
て、各弾性表面波共振子の見かけ上の共振周波数および
反共振周波数を通過帯域内に移動させる。
域外に共振周波数および反共振周波数を有するようにし
て、各弾性表面波共振子の見かけ上の共振周波数および
反共振周波数を通過帯域内に移動させる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を模式的
に示した図面に基づき詳細に説明する。
に示した図面に基づき詳細に説明する。
【００１８】図１は本発明の弾性表面波フィルタの電極
構造を示す平面図であり、圧電基板上に形成された電極
構造を図示したものである。図中の１は入力用電極、２
は出力用電極、３は接地用電極である。４Ｓ（直列共振
子），４Ｐ（並列共振子）はそれぞれ弾性表面波共振子
であり、これらは１対の櫛歯状電極が互いに噛み合うよ
うに構成されたＩＤＴ電極４ａで構成されている。５は
弾性表面波共振子４を構成するＩＤＴ電極４ａ（または
弾性表面波共振子）に直列に接続され、渦巻き状に構成
されたインダクタである。６は弾性表面波共振子４のＩ
ＤＴ電極とインダクタ５とに並列に接続され、くし状電
極のように構成されたキャパシタである。インダクタ５
とキャパシタ６はこの実施形態では、弾性表面波フィル
タの通過特性を維持するという理由で、すべての弾性表
面波共振子４に直列および並列に接続する。
構造を示す平面図であり、圧電基板上に形成された電極
構造を図示したものである。図中の１は入力用電極、２
は出力用電極、３は接地用電極である。４Ｓ（直列共振
子），４Ｐ（並列共振子）はそれぞれ弾性表面波共振子
であり、これらは１対の櫛歯状電極が互いに噛み合うよ
うに構成されたＩＤＴ電極４ａで構成されている。５は
弾性表面波共振子４を構成するＩＤＴ電極４ａ（または
弾性表面波共振子）に直列に接続され、渦巻き状に構成
されたインダクタである。６は弾性表面波共振子４のＩ
ＤＴ電極とインダクタ５とに並列に接続され、くし状電
極のように構成されたキャパシタである。インダクタ５
とキャパシタ６はこの実施形態では、弾性表面波フィル
タの通過特性を維持するという理由で、すべての弾性表
面波共振子４に直列および並列に接続する。
【００１９】また、本発明ではＩＤＴ電極４ａの電極ピ
ッチ（任意の電極指の中心から隣の電極指の中心までの
距離）が、それを形成する圧電基板材料の音速（Ｖｓ）
と中心周波数（ｆ０）で決定される値（Ｖｓ／ｆ０）よ
りも小さく、少なくとも１つの弾性表面波共振子に対し
直列にインダクタを接続し、且つ少なくとも１つの弾性
表面波共振子に対し並列にキャパシタを接続する。
ッチ（任意の電極指の中心から隣の電極指の中心までの
距離）が、それを形成する圧電基板材料の音速（Ｖｓ）
と中心周波数（ｆ０）で決定される値（Ｖｓ／ｆ０）よ
りも小さく、少なくとも１つの弾性表面波共振子に対し
直列にインダクタを接続し、且つ少なくとも１つの弾性
表面波共振子に対し並列にキャパシタを接続する。
【００２０】ここで、インダクタ５は、図２（ａ）に拡
大図にて示すように、渦巻き状薄膜から成る。これは、
線どうしが交わる箇所５ａでは下地層を例えばＡｌ等の
導電体層とし、その上に例えばＳｉＯ2等から成る絶縁
体層、最上層を例えばＡｌ等から成る導体層とした３層
構造をなし、渦巻きの中央部分から立体的に外側に配線
を引き渡すように構成している。このように絶縁体層を
１層設けるのは、上部と下部の導体層のショートを防止
するためである。このインダクタは図２（ｂ）のよう
に、ミアンダ状に形成してもよい。このように平面的に
構成することにより、製造プロセスが煩雑にならずに済
む。
大図にて示すように、渦巻き状薄膜から成る。これは、
線どうしが交わる箇所５ａでは下地層を例えばＡｌ等の
導電体層とし、その上に例えばＳｉＯ2等から成る絶縁
体層、最上層を例えばＡｌ等から成る導体層とした３層
構造をなし、渦巻きの中央部分から立体的に外側に配線
を引き渡すように構成している。このように絶縁体層を
１層設けるのは、上部と下部の導体層のショートを防止
するためである。このインダクタは図２（ｂ）のよう
に、ミアンダ状に形成してもよい。このように平面的に
構成することにより、製造プロセスが煩雑にならずに済
む。
【００２１】なお、図２（ｃ）は通常のくし状電極であ
り、共振・反共振点以外では一般的には容量として振舞
う。これは図１のキャパシタ６にも示している。本発明
のように、通常のＩＤＴ電極に直列付加インダクタンス
Ｌ2と並列付加容量Ｃ2を配設することで、見かけ上の共
振周波数を通過帯域内に移動させることができるため、
弾性表面波共振子自体がストレスマイグレーションによ
って破壊されることはなくなり、耐電力性が著しく向上
する。
り、共振・反共振点以外では一般的には容量として振舞
う。これは図１のキャパシタ６にも示している。本発明
のように、通常のＩＤＴ電極に直列付加インダクタンス
Ｌ2と並列付加容量Ｃ2を配設することで、見かけ上の共
振周波数を通過帯域内に移動させることができるため、
弾性表面波共振子自体がストレスマイグレーションによ
って破壊されることはなくなり、耐電力性が著しく向上
する。
【００２２】図４に示すように、通常の弾性表面波共振
子の等価回路は、Ｒ、Ｌ1、Ｃ1、Ｃ 0で表すことがで
き、弾性表面波共振子の共振周波数ｆｒはこの回路定数
を用いて表すことができ、一般にはｆｒ＝１／２π√
（Ｌ1Ｃ1）である。ストレスマイグレーションによって
弾性表面波共振子が破壊するのは、その弾性表面波共振
子の共振周波数が、最も高い電力が印加される通過帯域
内にあるときに起こりやすいことを利用して、弾性表面
波共振子自体で発生する共振周波数は通過帯域外に配置
し、インダクタ５及びキャパシタ６といった付加素子
（図４におけるＬ2，Ｃ2に対応）を用いて、見かけ上の
共振周波数を通過帯域内に移動させてやることで、実際
には弾性表面波共振子自体がストレスマイグレーション
によって破壊されることがない。
子の等価回路は、Ｒ、Ｌ1、Ｃ1、Ｃ 0で表すことがで
き、弾性表面波共振子の共振周波数ｆｒはこの回路定数
を用いて表すことができ、一般にはｆｒ＝１／２π√
（Ｌ1Ｃ1）である。ストレスマイグレーションによって
弾性表面波共振子が破壊するのは、その弾性表面波共振
子の共振周波数が、最も高い電力が印加される通過帯域
内にあるときに起こりやすいことを利用して、弾性表面
波共振子自体で発生する共振周波数は通過帯域外に配置
し、インダクタ５及びキャパシタ６といった付加素子
（図４におけるＬ2，Ｃ2に対応）を用いて、見かけ上の
共振周波数を通過帯域内に移動させてやることで、実際
には弾性表面波共振子自体がストレスマイグレーション
によって破壊されることがない。
【００２３】これは、共振周波数が圧電基板の音速とＩ
ＤＴｓ電極の電極ピッチによって決定される周波数以外
に、ＩＤＴに外付けした素子の影響によって変化するた
めである。これは、式１に示すように、ｆｒ（ｆaも）
の式中に外付け素子Ｌ2，Ｃ2の項が入っており、このた
め外付け素子の値によって共振周波数ｆｒが影響を受け
るからである。（式中の記号Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤはＬ2，Ｃ2
を含んでいる。）
ＤＴｓ電極の電極ピッチによって決定される周波数以外
に、ＩＤＴに外付けした素子の影響によって変化するた
めである。これは、式１に示すように、ｆｒ（ｆaも）
の式中に外付け素子Ｌ2，Ｃ2の項が入っており、このた
め外付け素子の値によって共振周波数ｆｒが影響を受け
るからである。（式中の記号Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤはＬ2，Ｃ2
を含んでいる。）
【００２４】
【数１】
【００２５】外付け素子Ｌ2，Ｃ2の求め方は、まず式２
に示すように、所望の共振周波数ｆｒとＩＤＴ電極の等
価回路定数Ｌ1、Ｃ1、Ｃ0を用いて、Ｌ2を求め、次にこ
のＬ 2とｆaをＣ2の式に代入すればＣ2が決定できる。
に示すように、所望の共振周波数ｆｒとＩＤＴ電極の等
価回路定数Ｌ1、Ｃ1、Ｃ0を用いて、Ｌ2を求め、次にこ
のＬ 2とｆaをＣ2の式に代入すればＣ2が決定できる。
【００２６】
【数２】
【００２７】このように、弾性表面波共振子（図１の場
合の例では、ＩＤＴ電極４ａ）がストレスマイグレーシ
ョンによって破壊されない周波数で電極ピッチを設計
し、外付けした付加素子（Ｌ2，Ｃ2）を利用して正規の
通過帯域内に共振周波数を移動させればよい。
合の例では、ＩＤＴ電極４ａ）がストレスマイグレーシ
ョンによって破壊されない周波数で電極ピッチを設計
し、外付けした付加素子（Ｌ2，Ｃ2）を利用して正規の
通過帯域内に共振周波数を移動させればよい。
【００２８】ここで、図２（ａ）は弾性表面波フィルタ
の減衰特性を示し、斜線部は通過帯域を示している。図
２（ｂ）は従来のラダ−型弾性表面波フィルタを構成す
る直列共振子４Ｓのインピーダンス特性７と、並列共振
子４Ｐのインピーダンス特性８とを示している。本発明
では、図２（ｃ）に示すように、直列共振子４Ｓのイン
ピーダンス特性９と並列共振子４Ｐのインピーダンス特
性１０を、フィルタの通過帯域外になるように電極線幅
等を設計する。
の減衰特性を示し、斜線部は通過帯域を示している。図
２（ｂ）は従来のラダ−型弾性表面波フィルタを構成す
る直列共振子４Ｓのインピーダンス特性７と、並列共振
子４Ｐのインピーダンス特性８とを示している。本発明
では、図２（ｃ）に示すように、直列共振子４Ｓのイン
ピーダンス特性９と並列共振子４Ｐのインピーダンス特
性１０を、フィルタの通過帯域外になるように電極線幅
等を設計する。
【００２９】つまり、図４で説明する所望のフィルタを
構成するべきｆｒ、ｆaを使ってＬ2，Ｃ2を計算により
決定する（式２を使用）。次に、インダクタンスＬ2と
容量Ｃ 2を持った図１におけるインダクタ５とキャパシ
タ６を設計すれば良い。
構成するべきｆｒ、ｆaを使ってＬ2，Ｃ2を計算により
決定する（式２を使用）。次に、インダクタンスＬ2と
容量Ｃ 2を持った図１におけるインダクタ５とキャパシ
タ６を設計すれば良い。
【００３０】図４は、本発明の弾性表面波共振子の等価
回路であり、この時、弾性表面波共振子単体の等価回路
定数をフィッティング法（数値解析の一種で、解析値と
実測値との誤差が最小になるように回路定数を求める方
法）を用いて導出すると、一例としてＣｏは２．７ｐ
Ｆ、Ｃ1は０．２ｐＦ、Ｌ1は３９ｎＨ、Ｒは１．３Ωと
なった。この計算例ではタンタル酸リチウム基板を用
い、Ａｌ−Ｃｕ（１ｗｔ％）膜厚は２０００Åとした。
ＩＤＴ対数は９０対、ＩＤＴ交叉幅は３０λ（λは弾性
表面波の波長）、λは２．１μｍとした。
回路であり、この時、弾性表面波共振子単体の等価回路
定数をフィッティング法（数値解析の一種で、解析値と
実測値との誤差が最小になるように回路定数を求める方
法）を用いて導出すると、一例としてＣｏは２．７ｐ
Ｆ、Ｃ1は０．２ｐＦ、Ｌ1は３９ｎＨ、Ｒは１．３Ωと
なった。この計算例ではタンタル酸リチウム基板を用
い、Ａｌ−Ｃｕ（１ｗｔ％）膜厚は２０００Åとした。
ＩＤＴ対数は９０対、ＩＤＴ交叉幅は３０λ（λは弾性
表面波の波長）、λは２．１μｍとした。
【００３１】この場合に共振周波数ｆｒと、反共振周波
数ｆaは式１で表すことが出来る。この式は、共振周波
数ｆｒ、反共振周波数ｆaが、Ｌ2とＣ2によって変化す
ることを示している。
数ｆaは式１で表すことが出来る。この式は、共振周波
数ｆｒ、反共振周波数ｆaが、Ｌ2とＣ2によって変化す
ることを示している。
【００３２】図５は、適当な５つの条件の直列付加イン
ダクタＬ2、並列付加キャパシタＣ2を配設した場合に、
ＳＡＷ共振子によるインピーダンス特性がどのように変
化したかをプロットしたグラフである。Ｌ2、Ｃ2の増加
により、１〜５の順で波形全体が低周波側に平行移動し
ていることが分かる。表１にその条件を示す。
ダクタＬ2、並列付加キャパシタＣ2を配設した場合に、
ＳＡＷ共振子によるインピーダンス特性がどのように変
化したかをプロットしたグラフである。Ｌ2、Ｃ2の増加
により、１〜５の順で波形全体が低周波側に平行移動し
ていることが分かる。表１にその条件を示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】図６は直列付加インダクタＬ2による共振
周波数ｆｒの変化をプロットしたグラフである。また、
図７は並列付加容量Ｃ2による反共振周波数ｆaの変化を
プロットしたグラフである。
周波数ｆｒの変化をプロットしたグラフである。また、
図７は並列付加容量Ｃ2による反共振周波数ｆaの変化を
プロットしたグラフである。
【００３５】図６からは、付加したインダクタＬ2に対
して共振周波数ｆｒがある傾きをもって変化することが
わかる。また、図７からは付加したキャパシタＣ2に対
して反共振周波数ｆaが別の傾きをもって変化すること
がわかる。
して共振周波数ｆｒがある傾きをもって変化することが
わかる。また、図７からは付加したキャパシタＣ2に対
して反共振周波数ｆaが別の傾きをもって変化すること
がわかる。
【００３６】このように、共振周波数ｆｒと反共振周波
数ｆaはそれぞれインダクタＬ2とキャパシタＣ2によっ
て別々に制御可能であるので、例えば、インダクタＬ2
とキャパシタＣ2を適当な値に選択すれば、図５に示す
ように、共振周波数ｆｒと反共振周波数ｆaを変化させ
られ、インピーダンス（もしくはアドミタンス）の波形
全体を平行移動させるように選択することは可能であ
る。また、ストレスマイグレーションによって破壊する
周波数は、主に共振周波数ｆｒ付近のみであることか
ら、直列共振子のみに付加素子（インダクタＬ2とキャ
パシタＣ2）を配設し、弾性表面波フィルタとしての通
過特性を損なわない範囲内で、付加素子値を制御するこ
とはできる。
数ｆaはそれぞれインダクタＬ2とキャパシタＣ2によっ
て別々に制御可能であるので、例えば、インダクタＬ2
とキャパシタＣ2を適当な値に選択すれば、図５に示す
ように、共振周波数ｆｒと反共振周波数ｆaを変化させ
られ、インピーダンス（もしくはアドミタンス）の波形
全体を平行移動させるように選択することは可能であ
る。また、ストレスマイグレーションによって破壊する
周波数は、主に共振周波数ｆｒ付近のみであることか
ら、直列共振子のみに付加素子（インダクタＬ2とキャ
パシタＣ2）を配設し、弾性表面波フィルタとしての通
過特性を損なわない範囲内で、付加素子値を制御するこ
とはできる。
【００３７】なお、この実施形態では、バンドパスフィ
ルタ（ＢＰＦ）について説明したがバンドエルミネーシ
ョンフィルタ（ＢＥＦ）についても同様なことがいえる
ので（ただし、破壊される共振子が直列共振子ではなく
並列共振子になる点が異なる）、ＢＥＦにおいても好適
に適用が可能である。
ルタ（ＢＰＦ）について説明したがバンドエルミネーシ
ョンフィルタ（ＢＥＦ）についても同様なことがいえる
ので（ただし、破壊される共振子が直列共振子ではなく
並列共振子になる点が異なる）、ＢＥＦにおいても好適
に適用が可能である。
【００３８】
【実施例】次に、本発明に係る弾性表面波フィルタを試
作した実施例を説明する。
作した実施例を説明する。
【００３９】４２°ＹカットＬｉＴａＯ3単結晶から成
る基板上に、Ａｌ（９８ｗｔ％）−Ｃｕ（２ｗｔ％）に
よる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ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔ
ｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置によりフォトリ
ソグラフィを行なった。
る基板上に、Ａｌ（９８ｗｔ％）−Ｃｕ（２ｗｔ％）に
よる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ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔ
ｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置によりフォトリ
ソグラフィを行なった。
【００４０】まず、基板材料であるタンタル酸リチウム
ウエハをアセトン・ＩＰＡ等の有機溶剤によって超音波
洗浄し、有機成分を洗浄した。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、Ａ
ｌ−Ｃｕの合金材料を成膜した。電極膜厚は約０．２μ
ｍとした。
ウエハをアセトン・ＩＰＡ等の有機溶剤によって超音波
洗浄し、有機成分を洗浄した。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、Ａ
ｌ−Ｃｕの合金材料を成膜した。電極膜厚は約０．２μ
ｍとした。
【００４１】次にフォトレジストを約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。次に、現像装置に
て不要部分のフォトレジストをアルカリ系現像液で溶解
させ、所望パターンを表出させた。
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。次に、現像装置に
て不要部分のフォトレジストをアルカリ系現像液で溶解
させ、所望パターンを表出させた。
【００４２】次に、ＲＩＥ装置により、Ａｌ−Ｃｕ電極
の露出した部分のエッチングを行ない、電極のパターン
ニングを終了した。この後、保護膜の作製工程に移る。
ＳｉＯ２をＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄ
ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置にて成膜し、その後、再度フ
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パッド部
のＳｉＯ２エッチングを行ない、保護膜パターンを完成
した。
の露出した部分のエッチングを行ない、電極のパターン
ニングを終了した。この後、保護膜の作製工程に移る。
ＳｉＯ２をＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄ
ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置にて成膜し、その後、再度フ
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パッド部
のＳｉＯ２エッチングを行ない、保護膜パターンを完成
した。
【００４３】次に、圧電基板をダイシング線に沿って切
断し、弾性表面波フィルタ素子ごとに分割した。そし
て、各弾性表面波フィルタ素子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
ッケージ内にダイボンドした。この後、２００℃の温度
でＳｉ樹脂を乾燥・硬化した。ＳＭＤパッケージは、３
ｍｍ角の積層タイプを用いた。次に、３０μｍφＡｕワ
イヤーをＳＭＤパッケージのパッド部と弾性表面波フィ
ルタ素子上の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、弾性表面波フィルタ素子上の接地
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電気的に
導通をとった。
断し、弾性表面波フィルタ素子ごとに分割した。そし
て、各弾性表面波フィルタ素子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
ッケージ内にダイボンドした。この後、２００℃の温度
でＳｉ樹脂を乾燥・硬化した。ＳＭＤパッケージは、３
ｍｍ角の積層タイプを用いた。次に、３０μｍφＡｕワ
イヤーをＳＭＤパッケージのパッド部と弾性表面波フィ
ルタ素子上の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、弾性表面波フィルタ素子上の接地
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電気的に
導通をとった。
【００４４】なお、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、ＩＤＴ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。フ
ィルタ構成の例は図１に示す通りである。図１では直列
共振子が３個、並列共振子が２個で構成される２．５段
Ｔ型の例である。また、インダクタＬ2は０〜２０ｎ
Ｈ、キャパシタＣ2は０〜４ｐＦの間で試作した。
する弾性表面波共振子は、ＩＤＴ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。フ
ィルタ構成の例は図１に示す通りである。図１では直列
共振子が３個、並列共振子が２個で構成される２．５段
Ｔ型の例である。また、インダクタＬ2は０〜２０ｎ
Ｈ、キャパシタＣ2は０〜４ｐＦの間で試作した。
【００４５】本実施例では、上述のような条件でサンプ
ルを作製し、耐電力特性を評価したところ、破壊までの
時間は従来の１．５倍〜２倍となり大幅な向上が見られ
た。
ルを作製し、耐電力特性を評価したところ、破壊までの
時間は従来の１．５倍〜２倍となり大幅な向上が見られ
た。
【００４６】
【発明の効果】本発明の弾性表面波フィルタによれば、
圧電基板上にＩＤＴ電極から成る弾性表面波共振子を複
数配設して互いに接続して成り、ＩＤＴ電極の電極ピッ
チが圧電基板材料の音速と中心周波数で決定される値よ
りも小さく、少なくとも１つの弾性表面波共振子に対し
直列にインダクタを接続し、且つ少なくとも１つの弾性
表面波共振子に対し並列にキャパシタを接続したので、
弾性表面波共振子自体で発生する共振周波数は通過帯域
外とし、付加素子を併設することで、見かけ上の共振周
波数を通過帯域内に移動させることができる。
圧電基板上にＩＤＴ電極から成る弾性表面波共振子を複
数配設して互いに接続して成り、ＩＤＴ電極の電極ピッ
チが圧電基板材料の音速と中心周波数で決定される値よ
りも小さく、少なくとも１つの弾性表面波共振子に対し
直列にインダクタを接続し、且つ少なくとも１つの弾性
表面波共振子に対し並列にキャパシタを接続したので、
弾性表面波共振子自体で発生する共振周波数は通過帯域
外とし、付加素子を併設することで、見かけ上の共振周
波数を通過帯域内に移動させることができる。
【００４７】これにより、弾性表面波共振子自体がスト
レスマイグレーションによって破壊されることはなくな
り、耐電力性が著しく向上した優れた弾性表面波フィル
タを提供できる。
レスマイグレーションによって破壊されることはなくな
り、耐電力性が著しく向上した優れた弾性表面波フィル
タを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る弾性表面波フィルタの構造を模式
的に示す平面図である。
的に示す平面図である。
【図２】本発明に係る弾性表面波フィルタを模式的に説
明するための平面図であり、（ａ）は直列付加インダク
タが渦巻き状の場合、（ｂ）は直列付加インダクタがミ
アンダラインの場合、（ｃ）は並列付加キャパシタがく
し状電極の場合を示す。
明するための平面図であり、（ａ）は直列付加インダク
タが渦巻き状の場合、（ｂ）は直列付加インダクタがミ
アンダラインの場合、（ｃ）は並列付加キャパシタがく
し状電極の場合を示す。
【図３】本発明の共振子の周波数配置を模式的に説明す
る線図であり、（ａ）はフィルタの減衰特性を示す線
図、（ｂ）は従来の共振子のインピーダンス特性を示す
線図、（ｃ）は本発明の共振子のインピーダンス特性を
示す線図である。
る線図であり、（ａ）はフィルタの減衰特性を示す線
図、（ｂ）は従来の共振子のインピーダンス特性を示す
線図、（ｃ）は本発明の共振子のインピーダンス特性を
示す線図である。
【図４】本発明のＩＤＴ電極の等価回路図である。
【図５】本発明の共振子の周波数変化を模式的に示す線
図である。
図である。
【図６】本発明の直列付加インダクタと共振周波数の関
係を説明するグラフである。
係を説明するグラフである。
【図７】本発明の並列付加容量と反共振周波数の関係を
説明するグラフである。
説明するグラフである。
【図８】従来のラダ−型弾性表面波フィルタの電極構造
を示す平面図である。
を示す平面図である。
【図９】従来の耐電力性を向上させたラダ−型弾性表面
波フィルタの電極構造を示す平面図である。
波フィルタの電極構造を示す平面図である。
１：入力用電極 ２：出力用電極 ３：接地用電極 ４：弾性表面波共振子 ４ａ：ＩＤＴ電極 ５：インダクタ ６：キャパシタ ９：直列共振子のインピーダンス特性 １０：並列共振子のインピーダンス特性 １１：直列共振子に付加素子を配設した場合のインピー
ダンス特性 １２：並列共振子に付加素子を配設した場合のインピー
ダンス特性
ダンス特性 １２：並列共振子に付加素子を配設した場合のインピー
ダンス特性
Claims (1)
- 【請求項１】 圧電基板上にＩＤＴ電極から成る弾性表
面波共振子を複数配設して互いに接続して成る弾性表面
波フィルタであって、前記ＩＤＴ電極の電極ピッチが前
記圧電基板材料の音速（Ｖｓ）と中心周波数（ｆ０）で
決定される値（Ｖｓ／ｆ０）よりも小さく、少なくとも
１つの弾性表面波共振子に対し直列にインダクタを接続
し、且つ少なくとも１つの弾性表面波共振子に対し並列
にキャパシタを接続したことを特徴とする弾性表面波フ
ィルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001099403A JP2002299997A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | 弾性表面波フィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001099403A JP2002299997A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | 弾性表面波フィルタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002299997A true JP2002299997A (ja) | 2002-10-11 |
Family
ID=18952945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001099403A Pending JP2002299997A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | 弾性表面波フィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002299997A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008085885A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Murata Mfg Co Ltd | 複合弾性表面波装置 |
| KR100849741B1 (ko) | 2005-07-28 | 2008-07-31 | 후지쓰 메디아 데바이스 가부시키가이샤 | 공진기, 래더형 필터, 탄성 표면파 필터 및 안테나 분파기 |
| US7821360B2 (en) | 2008-08-28 | 2010-10-26 | Northrop Grumman Systems Corporation | Multi-channel surface acoustic wave filter device with voltage controlled tunable frequency response |
| US20120286900A1 (en) * | 2010-01-28 | 2012-11-15 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Tunable filter |
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| JP2016096529A (ja) * | 2014-11-13 | 2016-05-26 | ワイソル株式会社 | 表面弾性波（ｓａｗ）フィルタ用キャパシタと、表面弾性波（ｓａｗ）フィルタ及びその製造方法 |
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| WO2018061878A1 (ja) * | 2016-09-29 | 2018-04-05 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置、高周波フロントエンド回路および通信装置 |
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| WO2024001757A1 (zh) * | 2022-06-27 | 2024-01-04 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种高频声波谐振器及应用其的滤波器 |
-
2001
- 2001-03-30 JP JP2001099403A patent/JP2002299997A/ja active Pending
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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