JP2003163573A - 表面波装置及び通信機装置 - Google Patents
表面波装置及び通信機装置Info
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- JP2003163573A JP2003163573A JP2002306338A JP2002306338A JP2003163573A JP 2003163573 A JP2003163573 A JP 2003163573A JP 2002306338 A JP2002306338 A JP 2002306338A JP 2002306338 A JP2002306338 A JP 2002306338A JP 2003163573 A JP2003163573 A JP 2003163573A
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Abstract
及び圧電基板における伝搬損失がほぼ0である表面波装
置を提供する。 【解決手段】オイラー角(0°,125°〜144°,
0°±5°)であるLiTaO3基板上に、規格化膜厚
H/λ=0.001〜0.05のAuによりIDTを構
成して伝搬損失の少ないSH波を励振する。
Description
面波フィルタ、共用器等の表面波装置に関し、特にSH
波を用いた表面波装置に関する。
ィルタ等に表面波共振子が広く用いられている。このよ
うな表面波共振子の一つとして、互いに電極指が交差す
るように配置された櫛形電極より成るIDT(インター
ディジタルトランスデューサ)を圧電基板上に形成した
構造を有する表面波共振子やこの表面波共振子を用いた
表面波フィルタ等の表面波装置が良く知られている。
オイラー角が(0°,−90°,0°)のLiTaO3
基板を伝搬する減衰の大きい漏洩弾性表面波を、その基
板表面にAuやTa,Wのように質量負荷の大きい金属
によって所定膜厚のIDTを構成することにより、伝搬
減衰の無いラブ波型の表面波に変換する技術が知られて
いる。
ラー角が(0°,−90°,0°)のLiTaO3基板
上にAu電極を形成した場合、Au電極の膜厚H/λ
(電極膜厚/励振される表面波の波長)で電気機械結合
係数kがどのように変化するかを示した図である。
膜厚がH/λ=0.03以下では漏洩弾性表面波が生じ
ており、H/λ=0.04以上ではラブ波が生じている
ことがわかる。図12は、図11と同じ条件で、漏洩弾
性表面波の伝搬損失(減衰定数)を示した特性図であ
る。なお、実線は電極が電気的に短絡状態、点線は電極
が電気的に開放状態における伝搬損失を示している。図
12に示すように、電気的に短絡状態ではH/λ=0.
033辺りから、電気的に開放状態ではH/λ=0.0
44辺りから伝搬損失が0になっている。したがって、
伝搬損失の無いSH波型の表面波を用いるためには、I
DTのデューティ比にもよるが、最低でも、電気的に短
絡状態である場合のAu電極の膜厚をH/λ=0.03
3より厚くする必要があった。また、例えば、TaやW
等の材料の場合はAuよりも密度が小さいので、H/λ
=0.033よりさらに大きな膜厚が必要とされてい
た。
の膜厚を厚くすれば厚くする程、作製精度が低下するた
めあまり膜厚を厚くすることはできなかった。膜厚をあ
る程度まで例えばAuであればH/λ=0.033より
厚くしない場合、表面波装置を伝搬損失の点から見る
と、伝搬損失は0にならないという問題があった。
でIDTの電極指を形成することのできる膜厚H/λ
(電極厚み/励振されるSH波の波長)は0.05以内
であるとされているが、伝搬損失を0にしようとする
と、H/λ=0.033よりさらに大きな膜厚が必要で
あったため、高い精度でIDTの電極指を形成出来る膜
厚の範囲が狭かった。
やW等を電極材料としてIDTを形成した場合、Auよ
りもさらに膜厚が必要となるため、作製可能な膜厚範囲
において伝搬損失を0にすることはできなかった。
IDTに使用される電極材料に比べてAu等の密度の大
きい材料はIDTの膜厚や電極指幅や電極指ピッチのわ
ずかなバラツキで周波数がばらつくため、IDT作製
後、このIDTをトリミングして周波数を調整してい
る。しかしながら、例えば、AuでH/λ=0.034
程度のIDTを形成して所望の周波数より低かった場合
に、このような周波数調整を行った結果、膜厚がH/λ
=0.033より小さくなってしまい、伝搬損失が0で
はなくなるという問題もあった。
くIDTを作製することができ、IDT及び圧電基板に
おける伝搬損失がほぼ0で、周波数トリミングの調整幅
を大きくとることのできる表面波装置を提供することを
目的としている。
表面波装置は、オイラー角が(0°,125°〜146
°,0°±5°)であるLiTaO3基板と、前記Li
TaO3基板上に形成されたIDTよりなり、前記ID
Tは、Auを主成分とする電極材料からなり、かつ規格
化膜厚H/λ=0.001〜0.05にて形成されてい
ることによりSH波を励振するものである。
が(0°,125°〜137°,0°±5°)であるL
iTaO3基板と、前記LiTaO3基板上に形成された
IDTよりなり、前記IDTは、Cuを主成分とする電
極材料からなり、かつ規格化膜厚H/λ=0.003〜
0.05にて形成されていることによりSH波を励振す
るものである。
3記載の表面波装置を用いている。
が少なく伝搬損失の小さい表面波装置及び通信機装置を
得ることができる。
用いて説明する。図1は本発明の第1の実施形態を示す
表面波装置として挙げた表面波共振子の平面図である。
図1に示すように、表面波共振子1は、例えば、オイラ
ー角(0°,126°,0°)であるLiTaO3単結
晶からなる圧電基板2上に1つのIDT3とその両側に
反射器4、4を形成することにより構成されている。
u,Ni,Cr,Zn,Wのうち少なくともひとつを主
成分とする、一組の櫛形電極がそれぞれの櫛歯部分が互
いに対向するように配置されることにより構成されてい
る。
指は、その規格化膜厚H/λが5%以内になるように設
定されている。すなわち、H/λ(電極厚み/励振され
るSH波の波長)≦0.05の範囲になるように設定さ
れている。これは、精度良く電極指を形成出来る範囲で
ある。
明する。図2は本発明の第2の実施形態を示す表面波装
置として挙げた縦結合型表面波フィルタの平面図であ
る。図2に示すように、縦結合型表面波フィルタ11は
例えば、オイラー角(0°,126°,0°)であるL
iTaO3単結晶からなる圧電基板12上に2つのID
T13a、13b及びその両側に反射器14、14を形
成することにより構成されている。
Cu,Ni,Cr,Zn,Wのうち少なくともひとつを
主成分とする電極材料により形成されており、一組の櫛
形電極がそれぞれの櫛歯部分が互いに対向するように配
置されることにより構成されている。また、IDT13
a、13bは表面波伝搬方向に一定の間隔を隔てて平行
に並べられている。本実施の形態においても、第1の実
施の形態と同様にIDT13a、13bの櫛歯部分を構
成する電極指は、その規格化膜厚H/λが5%以内にな
るように設定されている。すなわち、H/λ(電極厚み
/励振されるSH波の波長)≦0.05の範囲になるよ
うに設定されている。これは、精度良く電極指を形成出
来る範囲である。
明する。図3は本発明の第3の実施形態を示す横結合型
表面波フィルタの平面図である。図3に示すように、横
結合型表面波フィルタ21は、例えば、オイラー角(0
°,126°,0°)であるLiTaO3単結晶からな
る圧電基板22上に2つのIDT23a、23b及びそ
の両側に反射器24a、24bを形成することにより構
成されている。
a,Mo,Cu,Ni,Cr,Zn,Wのうち少なくと
もひとつを主成分とする電極材料により形成されてお
り、一組の櫛形電極がそれぞれの櫛歯部分が互いに対向
するように配置されることにより構成されている。ま
た、IDT23a、23bは表面波伝搬方向に垂直な方
向に並べられている。本実施の形態においても、第1、
第2の実施の形態と同様にIDT23a、23bの櫛歯
部分を構成する電極指は、その規格化膜厚H/λが5%
以内になるように設定されている。すなわち、H/λ
(電極厚み/励振されるSH波の波長)≦0.05の範
囲になるように設定されている。これは、精度良く電極
指を形成出来る範囲である。
明する。図4は本発明の第4の実施形態を示す表面波装
置として挙げたラダー型表面波フィルタの平面図であ
る。図4に示すように、ラダー型表面波フィルタ31
は、例えばオイラー角(0°,126°,0°)である
LiTaO3単結晶からなる圧電基板32上にIDT3
3a、33b及びその両側に反射器34a、34bを形
成することにより構成されている。
a,Mo,Cu,Ni,Cr,Zn,Wのうち少なくと
もひとつを主成分とする電極材料により形成されてお
り、一組の櫛形電極がそれぞれの櫛歯部分が互いに対向
するように配置されることにより構成されている。ま
た、IDT33aは直列腕に配され、IDT33bは並
列腕に配されることにより、ラダー型に構成されてい
る。本実施の形態においても、第1〜3の実施の形態と
同様にIDT33a、33bの櫛歯部分を構成する電極
指は、その規格化膜厚H/λが5%以内になるように設
定されている。すなわち、H/λ(電極厚み/励振され
るSH波の波長)≦0.05の範囲になるように設定さ
れている。これは、精度良く電極指を形成出来る範囲で
ある。
ついて説明する。図5は本発明の第4の実施の形態を示
す共用器及び本発明の第5の実施形態を示す通信機装置
のブロック図である。
信用の表面波フィルタ42と送信用の表面波フィルタ4
3を有する共用器44のアンテナ端子がアンテナ45に
接続され、出力端子が受信回路46に接続され、入力端
子が送信回路47に接続されることにより構成されてい
る。このような共用器44の受信用の表面波フィルタ4
2と送信用の表面波フィルタ43には、第2〜第4の実
施の形態の表面波フィルタ11〜21のいずれかまたは
その組み合わせを用いる。
(電極厚み/励振されるSH波の波長)について実施例
を用いて説明する。図6は、オイラー角(0°,126
°,0°)のLiTaO3単結晶圧電基板上に電極を形
成しない場合を含めて圧電基板上の規格化膜厚H/λ
(電極厚み/励振されるSH波の波長)を0.00〜
0.05間で変化させて伝搬損失の変位を見た図であ
る。なお、電極は電気的に短絡状態のものである。
くしていくにつれて、徐々に伝搬損失が増えていく傾向
にあるが、図12に実線で示した従来のラブ波フィルタ
に比べて小さい値であることは明らかである。また、図
6に示すようにAuにおいてはH/λ=0.025の時
に最も伝搬損失が悪くなっているが、その場合であって
も、伝搬損失は0.04dB/λ程度であるため、図1
2に実線で示した従来のラブ波フィルタの伝搬損失がH
/λ=0.025時に0.32dB/λで、最大時0.
7dBの伝搬損失であることに比べれば、格段に伝搬損
失が良くなっている。
°,0°)のLiTaO3単結晶圧電基板上に電極を形
成しない場合を含めて圧電基板上の規格化膜厚H/λ
(電極厚み/励振されるSH波の波長)を0.00〜
0.05間で変化させて伝搬損失の変位を見た図であ
る。なお、電極は電気的に開放状態のものである。
くしていくにつれて、徐々に伝搬損失が増えていく傾向
にあるが、図12に点線で示した従来のラブ波フィルタ
に比べて小さい値であることは明らかである。また、図
7に示すようにAuにおいてはH/λ=0.029の時
に最も伝搬損失が悪くなっているが、その場合であって
も、伝搬損失は0.142dB/λ程度であるため、図
12に点線で示した従来のラブ波フィルタの伝搬損失が
H/λ=0.029時に0.8dB/λで、最大時1.
18dBの伝搬損失であることに比べれば、格段に伝搬
損失が良くなっている。
0°,0°)のLiTaO3基板ではラブ波が励振され
ているのに対して、本発明の表面波装置では伝搬損失が
非常に小さいSH波を用いているからである。ここでは
Auで説明したが、Auに限らず他のAg,Ta,M
o,Cu,Ni,Cr,Zn,Pt,W等においても同
様のSH波を用いることができるため、Auの場合と同
様に伝搬損失が改善される。
に使用出来る膜厚は、各電極材料で異なり、例えば、A
uの場合H/λ=0.001〜、Agの場合H/λ=
0.002〜、Taの場合H/λ=0.002〜、Mo
の場合H/λ=0.005〜、Cuの場合H/λ=0.
003〜、Niの場合H/λ=0.006〜、Crの場
合H/λ=0.003〜、Znの場合H/λ=0.00
3〜、Wの場合H/λ=0.002〜であり、伝搬損失
や電気機械結合係数を考慮すればこれらの値以上の膜厚
が適当である。
数の膜厚による変化を示す特性図である。なお、基板材
料やカット角・伝搬方向については図6,7と同じ値の
ものを用いている。図8に示すように、どの金属材料を
用いても比較的大きい電気機械結合係数が得られている
ことがわかる。また、図8に示すように、Alのように
比重の小さい金属材料に比べて、他の比重の大きい金属
材料の方が電気機械結合係数が大きい。
になるカット角θとを示す特性図である。図9は電極が
電気的に短絡状態、図10は電極が電気的に開放状態に
おける伝搬損失が0になるカット角θを示している。実
際のIDTは電極指のある部分と無い部分が存在し、そ
のメタライゼーション比によって図9と図10の間の特
性となる。なお、カット角はオイラー角表示(φ,θ,
ψ)で(0°,θ,0°±5°)にし、θを変化させて
いる。ψは伝搬方向を示しており、±5°程度の誤差は
伝搬損失で許容範囲内の誤差程度である。
uを用いた場合、伝搬損失0が実現出来るカット角はオ
イラー角表示(φ,θ,ψ)で(0°,125°〜14
6°,0°±5°)であることがわかる。
合、伝搬損失0が実現出来るカット角はオイラー角表示
(φ,θ,ψ)で(0°,125°〜140°,0°±
5°)であることがわかる。
搬損失0が実現出来るカット角はオイラー角表示(φ,
θ,ψ)で(0°,125°〜140°,0°±5°)
であることがわかる。
搬損失0が実現出来るカット角はオイラー角表示(φ,
θ,ψ)で(0°,125°〜134°,0°±5°)
であることがわかる。
搬損失0が実現出来るカット角はオイラー角表示(φ,
θ,ψ)で(0°,125°〜137°,0°±5°)
であることがわかる。
搬損失0が実現出来るカット角はオイラー角表示(φ,
θ,ψ)で(0°,125°〜133°,0°±5°)
であることがわかる。
搬損失0が実現出来るカット角はオイラー角表示(φ,
θ,ψ)で(0°,125°〜147°,0°±5°)
であることがわかる。
搬損失0が実現出来るカット角はオイラー角表示(φ,
θ,ψ)で(0°,125°〜137°,0°±5°)
であることがわかる。
損失0が実現出来るカット角はオイラー角表示(φ,
θ,ψ)で(0°,125°〜138°,0°±5°)
であることがわかる。
示されたカット角のLiTaO3基板及びこのような膜
厚の電極材料を用いることにより、伝搬損失がほぼ0で
ある表面波装置を得ることができる。
は、反射器を有する表面波装置について説明したが、こ
れに限るものではなく、反射器の無い表面波装置にも適
用できるものである。
オイラー角のLiTaO3基板上に、Au,Ag,T
a,Mo,Cu,Ni,Cr,Zn,Pt,W等の比重
の大きい電極材料を適切な膜厚でIDTを構成すること
により伝搬損失の少ないSH波を励振するようにしたの
で、漏洩弾性表面波成分が少なくなるため、伝搬損失が
小さい表面波装置が得られる。
ぼ0となるので、周波数調整のためにIDTをトリミン
グして膜厚が変動しても、従来技術のように伝搬損失が
大幅に劣化することが無く、周波数トリミングの調整幅
を大きくとることができる。
の平面図である。
波フィルタの平面図である。
波フィルタの平面図である。
波フィルタの平面図である。
装置のブロック図である。
状態におけるIDTの規格化膜厚H/λと伝搬損失の関
係を示す特性図である。
状態におけるIDTの規格化膜厚H/λと伝搬損失の関
係を示す特性図である。
H/λと電気機械結合係数の関係を示す特性図である。
DTの規格化膜厚H/λと伝搬損失が0になるカット角
の関係を示す特性図である。
IDTの規格化膜厚H/λと電気機械結合係数の関係を
示す特性図である。
λと電気機械結合係数kの関係を示す特性図である。
λと伝搬損失の関係を示す特性図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 オイラー角が(0°,125°〜146
°,0°±5°)であるLiTaO3基板と、前記Li
TaO3基板上に形成されたIDTよりなり、前記ID
Tは、Auを主成分とする電極材料からなり、かつ規格
化膜厚H/λ=0.001〜0.05にて形成されてい
ることによりSH波を励振するものであることを特徴と
する表面波装置。 - 【請求項2】 オイラー角が(0°,125°〜137
°,0°±5°)であるLiTaO3基板と、前記Li
TaO3基板上に形成されたIDTよりなり、前記ID
Tは、Cuを主成分とする電極材料からなり、かつ規格
化膜厚H/λ=0.003〜0.05にて形成されてい
ることによりSH波を励振するものであることを特徴と
する表面波装置。 - 【請求項3】 前記規格化膜厚は、伝搬損失0が実現で
きるオイラー角での規格化膜厚であることを特徴とする
請求項1または2に記載の表面波装置。 - 【請求項4】 請求項1〜3記載の表面波装置を用いた
ことを特徴とする通信機装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002306338A JP2003163573A (ja) | 2002-10-21 | 2002-10-21 | 表面波装置及び通信機装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002306338A JP2003163573A (ja) | 2002-10-21 | 2002-10-21 | 表面波装置及び通信機装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24890399A Division JP3391309B2 (ja) | 1999-09-02 | 1999-09-02 | 表面波装置及び通信機装置 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008210998A Division JP2008278546A (ja) | 2008-08-19 | 2008-08-19 | 表面波装置及び通信機装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003163573A true JP2003163573A (ja) | 2003-06-06 |
Family
ID=19197426
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002306338A Pending JP2003163573A (ja) | 2002-10-21 | 2002-10-21 | 表面波装置及び通信機装置 |
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Country | Link |
---|---|
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-
2002
- 2002-10-21 JP JP2002306338A patent/JP2003163573A/ja active Pending
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