JP2004165879A - 弾性表面波素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＧＨｚ帯域において、挿入損失が少なく、共振特性が良好な弾性表面波素子を提供する。
【解決手段】くし歯状電極部１３，１４をＣｕ合金を用いて形成し、圧電基板１２のＸ軸方向に伝搬する表面波の波長をλ、くし歯状電極部１３，１４の膜厚をＨとしたとき、くし歯状電極部１３，１４の規格化膜厚Ｈ／λを０．０４５以上で０．０７０以下にし、圧電基板１２をＸ軸を中心とするＹ軸からＺ軸方向への回転切断角度θが、５２．０°以上で５８．０°以下の回転ＹカットＬｉＴａＯ３基板とすることにより、反射係数Ｓ１１の値を０．８８以上にする。
【選択図】 図１
【解決手段】くし歯状電極部１３，１４をＣｕ合金を用いて形成し、圧電基板１２のＸ軸方向に伝搬する表面波の波長をλ、くし歯状電極部１３，１４の膜厚をＨとしたとき、くし歯状電極部１３，１４の規格化膜厚Ｈ／λを０．０４５以上で０．０７０以下にし、圧電基板１２をＸ軸を中心とするＹ軸からＺ軸方向への回転切断角度θが、５２．０°以上で５８．０°以下の回転ＹカットＬｉＴａＯ３基板とすることにより、反射係数Ｓ１１の値を０．８８以上にする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高周波帯域における共振特性を向上させることのできる弾性表面波素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
弾性表面波素子は機械的振動エネルギーが固体表面付近にのみ集中して伝搬する弾性表面波を利用した電子部品であり、フィルタ、共振器またはデュプレクサなどを構成するために用いられる。
【０００３】
近年、携帯電話などの移動体通信端末の小型化及び軽量化が急速に進んでおり、これらの移動体通信端末に実装される電子部品の小型化が要求されている。
【０００４】
弾性表面波素子は、圧電基板の表面上に、導電性で比重の小さい材料からなる一対のくし歯状電極（ＩＤＴ（インタディジタルトランスデューサ）電極）を対向させ、それぞれのくし歯部を互い違いに並べる構成を有している。このような単純な構造を有する弾性表面波素子は移動体通信端末に実装されるフィルタ、共振器またはデュプレクサを小型化するために非常に適した素子である。
【０００５】
従来の弾性表面波素子では、表面波の励振効率が高く、また高周波帯域において表面波の伝搬損失が小さい圧電基板材料として、ＬｉＴａＯ３単結晶の３６°回転Ｙカット板を表面波の伝搬方向がＸ方向になるようにして用いていた。
【０００６】
表面波の周波数が数百ＭＨｚ以下の帯域のとき、ＬｉＴａＯ３単結晶の３６°回転Ｙカット板を用いた圧電基板によって形成された弾性表面波素子は、表面波の励振効率が高く、またこのような高周波帯域において表面波の伝搬損失が小さいものである。
【０００７】
しかし、近年、携帯電話などでＧＨｚ帯域の動作が必要とされるようになると、ＬｉＴａＯ３単結晶の３６°回転Ｙカット板を用いた圧電基板によって形成された弾性表面波素子が必ずしも最適なものではないことが分かってきた。
【０００８】
ＧＨｚ帯域での動作になると、電極膜厚を増加させることにより、みかけ上の電気機械結合係数を増大させ、フィルタの広帯域化が可能であるが、電極から基板内部に向かって放射されるバルク波が増大し、表面波の伝搬損失が増大することが、特許文献１に記載されている。すなわち、ＧＨｚ帯域での動作では、電極の付加質量の効果が顕著に現れることが記載されている。
【０００９】
また、特許文献１には、ＧＨｚ帯域では、電極の付加質量の効果が現れるため、弾性表面波素子の伝搬損失を最小にするために、圧電基板の材料として用いられるＬｉＴａＯ３単結晶のカット角θを３６°より大きく、具体的には３９°〜４６°にするとよいことが示されている。
【００１０】
また、従来の弾性表面波素子のくし歯状電極部の材料には、導電性でかつ比重の小さなＡｌまたはＡｌを主成分とする合金が一般的に用いられてきた。
【００１１】
しかし、弾性表面波素子を、例えば、送信増幅器の後段に位置し、大きな電力が印加されるＲＦ部（高周波部）のアンテナデュプレックサとして用いるためには、高い耐電力性が要求される。さらに、移動体通信端末の高周波化に伴い、弾性表面波素子の動作周波数を数百ＭＨｚから数ＧＨｚにすることも要求されている。
【００１２】
そこで、くし歯状電極部をＡｌまたはＡｌを主成分とする合金によって形成する代わりに、ＣｕまたはＣｕを主成分とする合金によって形成することも提案されている。
【００１３】
例えば、特許文献２には、低抵抗でかつストレスマイグレーション耐性の高いＣｕまたはＣｕを主成分とする合金によって、弾性表面波素子のくし型電極部を形成することが記載されている。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００１−２５１１５７号公報（第４頁、第７図、第８図、第５頁、第１２図、第６頁）
【特許文献２】
特開２００２−２６６８５号公報（第３頁、第１図）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際に弾性表面波素子を形成して、圧電基板の材料として用いられるＬｉＴａＯ３単結晶のカット角θと最小挿入損失との関係を調べた結果は、特許文献１の図８及びその説明である明細書の段落（００３５）、（００３６）に記載されているだけである。この結果は、特許文献１の図７に示された弾性表面波フィルタを用いて得られたものであり、櫛型電極の膜厚を励振される弾性表面波の１０％に相当する約０．４μｍに固定した場合の結果である。
【００１６】
また、特許文献１では、電極膜厚と弾性表面波フィルタの伝搬損失との関係を図１２及びその説明である明細書の段落（００４６）、（００４７）に示している。しかし、図１２の結果は櫛型電極をＡｌあるいはＡｌ−１％Ｃｕ合金を用いて形成した条件下における伝搬損失の計算値であって、実験値ではない。
【００１７】
また、特許文献１の段落（００５０）には櫛型電極をＣｕを用いて形成するときの好ましい電極膜厚の範囲が記載されている。しかし、特許文献１には、この膜厚範囲を規定した根拠となる実験値、或は計算値のいずれも記載されていない。
【００１８】
すなわち、これまで、圧電基板の材料としてＬｉＴａＯ３単結晶を用い、電極の材料にＣｕまたはＣｕ合金を用いた弾性表面波素子を形成する際、優れた特性を得るための、ＬｉＴａＯ３単結晶のカット角θと電極膜厚の関係を求めることは可能になっていなかった。
【００１９】
本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、実際に形成された弾性表面波素子の共振特性を測定することによって特定された所定の値のカット角のＬｉＴａＯ３単結晶からなる圧電基板と、所定の値の規格化膜厚の電極を有することにより、挿入損失を抑制しつつ、ＧＨｚ帯域における共振特性を従来よりも向上させることのできる弾性表面波素子を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、圧電基板と、前記圧電基板表面に表面波を励起する電極部、並びに前記表面波を反射させる反射器を有する弾性表面波素子において、
前記電極部は、くし歯状電極部及び前記くし歯状電極部に接続された接続電極部を有しており、前記くし歯状電極部は、薄膜形成されたＣｕまたはＣｕ合金からなる層を有し、前記表面波の波長をλ、前記くし歯状電極部の膜厚をＨとしたとき、前記くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λが０．０４５以上で０．０７０以下であり、前記圧電基板は、Ｘ軸を中心とするＹ軸からＺ軸方向への回転切断角度θが、５２．０°以上で５８．０°以下の回転ＹカットＬｉＴａＯ３基板であって、前記圧電基板のＸ軸方向に前記表面波が伝搬されることを特徴とするものである。
【００２１】
本発明における、くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λと前記圧電基板の回転切断角度θの値は、弾性表面波素子の反射係数Ｓ１１の値を評価基準として求められている。
【００２２】
反射係数Ｓ１１は、弾性表面波共振器の信号入力電極と接地電極との間に信号を印加したときの入射電圧に対する反射電圧の比で求められ、理想的な共振器の場合、反共振周波数において反射係数Ｓ１１は１となる。これは、反共振周波数において、インピーダンスが無限大となり、共振器のＱが無限大であることを意味するので、反射係数Ｓ１１が１に近づくほど特性の優れた共振器になる。
【００２３】
具体的には、反共振周波数の入力信号を弾性表面波素子に入力したときに、Ｓ１１が０．８８以上になるような、くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λの値と前記圧電基板の回転切断角度θの値を求め、本発明の弾性表面波素子を特定した。
【００２４】
これにより、本発明の弾性表面波素子であれば、ＧＨｚ帯域の高周波信号において良好な共振特性を確実に発揮することができる。従って、本発明の弾性表面波素子を用いると、急峻な減衰特性を示すフィルタを形成することができる。
【００２５】
また、本発明の弾性表面波素子はくし歯状電極部をＣｕまたはＣｕ合金を用いて形成している。従って、くし歯状電極部を微細化しても抵抗増加を抑えることができ、フィルターの挿入損失を小さくすることができる。また高周波化によって応力が増大した場合でもＣｕ原子の移動が発生しづらく、弾性表面波素子のストレスマイグレーション耐性を向上させることができる。
【００２６】
さらに、本発明では、規格化膜厚Ｈ／λを０．０４５以上で０．０７０以下と厚くすることができるので、前記電極部における抵抗を小さくでき、弾性表面波素子の挿入損失を抑制することができる。
【００２７】
なお、前記くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λを０．０５０以上で０．０６５以下とし、前記圧電基板を、Ｘ軸を中心とするＹ軸からＺ軸方向への回転切断角度θが、５２．４°以上で５８．０°以下である回転ＹカットＬｉＴａＯ３基板にすると、反共振周波数の入力信号を入力したときに、Ｓ１１が０．９０以上を示し、ＧＨｚ帯域の高周波信号における共振特性がさらに良好になる弾性表面波素子を得ることができる。
【００２８】
または、前記くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λを０．０５０以上で０．０６５以下とし、前記圧電基板を、Ｘ軸を中心とするＹ軸からＺ軸方向への回転切断角度θが、５０．０°以上で５９．５°以下である回転ＹカットＬｉＴａＯ３基板として、前記圧電基板のＸ軸方向に前記表面波が伝搬される弾性表面波素子を形成しても、反共振周波数の入力信号を入力したときのＳ１１を０．８８以上にすることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態の弾性表面波素子を示す平面図である。
【００３０】
符号１１は弾性表面波素子を示しており、この弾性表面波素子は共振器としての機能を有している。
【００３１】
符号１２は、圧電基板を示している。本実施の形態では、圧電基板１２はＬｉＴａＯ３によって形成されている。
【００３２】
圧電基板１２上に、くし歯状電極部１３及びくし歯状電極部１４が形成されている。くし歯状電極部１３及びくし歯状電極部１４には、それぞれ図示Ｘ３方向と逆方向に延びるくし歯部１３ａ、及び図示Ｘ３方向に延びるくし歯部１４ａが形成されている。くし歯状電極部１３のくし歯部１３ａとくし歯状電極部１４のくし歯部１４ａは、所定の間隔をあけて図示Ｘ方向に互い違いに並べられている。
【００３３】
また、くし歯状電極部１３及びくし歯状電極部１４には、弾性表面波素子を外部の回路と接続するための接続電極部１５、１６が電気的に接続されている。
【００３４】
くし歯状電極部１３と接続電極部１５が電極部１７を構成し、くし歯状電極部１４と接続電極部１６が電極部１８を構成している。
【００３５】
図１に示される実施の形態では、くし歯状電極部１３のくし歯部１３ａとくし歯状電極部１４のくし歯部１４ａは同じ幅寸法Ｗ１を有しており、間隔幅Ｐ１も一定の値である。また、くし歯部１３ａとくし歯部１４ａはＬ１の長さ寸法で交差している。なお、幅寸法Ｗ１は０．１μｍ以上で１．５μｍ以下、間隔幅Ｐ１は０．１μｍ以上で１．５μｍ以下、長さ寸法Ｌ１は１６μｍ以上で１００μｍ以下である。
【００３６】
本実施の形態では、くし歯状電極部１３及びくし歯状電極部１４が、ＣｕまたはＣｕ合金によって形成されている。なお、ここでいうＣｕ合金とは、例えば、Ｃｕ中に少量のＡｇ、Ｓｎ、Ｃを含有する合金である。添加元素であるＡｇ、Ｓｎ、Ｃの含有量は、Ｃｕ合金の比重が純粋なＣｕの比重とほとんど同じになる範囲であればよい。具体的には、Ｃｕ合金中の添加元素の質量％が０．５質量％以上１０．０質量％以下であれば、このＣｕ合金の比重は、純粋なＣｕの比重とほとんど同じになる。
【００３７】
さらに、くし歯状電極部１３及びくし歯状電極部１４の図示Ｘ方向と図示Ｘ方向の反対側に所定の距離をおいて、長方形状の電極（ストリップ）１９ａが図示Ｘ方向に複数並べられた反射器１９，１９が形成されている。図１では、反射器１９を構成する各電極の端部どうしは開放されている。ただし、反射器１９を構成する各電極の端部どうしは、短絡されていてもよい。
【００３８】
接続電極部１５、１６及び反射器１９，１９は、くし歯状電極部１３，１４と同じ材料で形成されてもよいし、Ａｕなど他の導電性材料によって形成されてもよい。
【００３９】
なお、くし歯状電極部１３、１４、接続電極部１５、１６、反射器１９，１９はスパッタ法や蒸着法などの薄膜形成プロセス及びレジストフォトリソグラフィによるパターン形成によって形成される。また、くし歯状電極部１３，１４及び反射器１９，１９の下層にＴｉなどの下地膜が設けられてもよい。また、くし歯状電極部１３，１４及び反射器１９，１９の上層にＣｒなどからなる酸化防止のための保護層が形成されてもよい。
【００４０】
弾性表面波素子１１の接続電極部１５または接続電極部１６の一方を接地側とし、もう一方から高周波信号を入力すると、圧電基板１２の表面に表面波が励起され、この表面波が図示Ｘ方向及び図示Ｘ方向と反平行方向に進行する。前記表面波は反射器１９，１９によって反射されて、くし歯状電極部１３，１４に戻って来る。弾性表面波素子１１は、共振周波数と反共振周波数を有しており、反共振周波数において最もインピーダンスが高くなる。
【００４１】
図２に結晶軸Ｘ，Ｙ，Ｚを有するＬｉＴａＯ３単結晶を、結晶軸Ｘの回りでＹ軸からＺ軸方向に回転角θだけ傾けた角度で切り出した状態を示す。このような圧電基板をθ回転ＹカットＬｉＴａＯ３基板という。なお、角度θのことを回転切断角度またはカット角と言い表す。
【００４２】
本実施の形態の弾性表面波素子は、前記表面波の波長をλ、前記くし歯状電極部の膜厚をＨとしたとき、前記くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λが０．０４５以上で０．０７０以下であり、前記圧電基板は、Ｘ軸を中心とするＹ軸からＺ軸方向への回転切断角度θ（カット角）が、５２．０°以上で５８．０°以下の回転ＹカットＬｉＴａＯ３基板である。
【００４３】
上記したように、ＧＨｚ帯域のような高周波領域では、くし歯状電極部１３、１４の膜厚Ｈが圧電基板１２の表面に励起される表面波の波長に対して無視できなくなる。すなわち、くし歯状電極部１３、１４の付加質量効果が顕著に現れる。
【００４４】
後述する実施例において実験的に証明するが、くし歯状電極部１３，１４の規格化膜厚Ｈ／λ及び回転ＹカットＬｉＴａＯ３基板の回転切断角度（カット角）θが上記範囲内であると、弾性表面波素子１１の反共振周波数における反射係数Ｓ１１が０．８８以上になる。
【００４５】
すなわち、反共振周波数における弾性表面波素子１１の入力インピーダンスが大きくなり、表面波の減衰が少なくＱの高い共振器を形成することができる。従って、弾性表面波素子１１を用いることにより、急峻な減衰特性を示すフィルタを形成することができる。
【００４６】
また、本発明の弾性表面波素子は、くし歯状電極部１３，１４をＣｕまたはＣｕ合金を用いて形成している。従って、くし歯状電極部１３，１４を微細化しても抵抗増加を抑えることができ、また高周波化によって応力が増大した場合でもＣｕ原子の移動が発生しづらく、弾性表面波素子１１のストレスマイグレーション耐性を向上させることができる。
【００４７】
さらに、規格化膜厚Ｈ／λが０．０４５以上で０．０７０以下と厚くなっているため、くし歯状電極部１３，１４における抵抗を小さくでき、弾性表面波素子１１の挿入損失を抑制することができる。
【００４８】
なお、くし歯状電極部１３，１４の規格化膜厚Ｈ／λを０．０５０以上で０．０６５以下とし、圧電基板１２を５２．４°以上で５８．０°以下の回転切断角度θの回転ＹカットＬｉＴａＯ３基板とすれば、反共振周波数の入力信号を入力したときに、Ｓ１１が０．９０以上を示し、ＧＨｚ帯域の高周波信号における共振特性がより良好になる。
【００４９】
また、くし歯状電極部１３，１４の規格化膜厚Ｈ／λを０．０５０以上で０．０６５以下とし、圧電基板１２を、カット角が５０．０°以上で５９．５°以下の回転ＹカットＬｉＴａＯ３基板として、圧電基板のＸ軸方向に表面波が伝搬される弾性表面波素子を形成しても、反共振周波数の入力信号を弾性表面波素子に入力したときのＳ１１を０．８８以上にすることができる。
【００５０】
図３及び図４に、図１に示される弾性表面波素子１１を用いて形成したフィルタの構成例を示す。
【００５１】
図３において符号Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３で示すものは、図１に示す弾性表面波素子１１を１つの単位として記号化したものである。図３に示すフィルタは、いわゆるＴ型フィルタであり、３つの弾性表面波素子を接続したものであり、弾性表面波素子Ｒ１と弾性表面波素子Ｒ２がそれぞれの接続電極部を介して直列接続されており、弾性表面波素子Ｒ１の一方の接続電極が入力側端子ｉｎとされ、弾性表面波素子Ｒ２の一方の接続電極が出力側端子ｏｕｔとされている。弾性表面波素子Ｒ３の一方の接続電極は、弾性表面波素子Ｒ１と弾性表面波素子Ｒ２間に接続されており、もう一方の接続電極は接地されている。
【００５２】
図４において符号Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６で示されたものも、図１に示される弾性表面波素子１１を１つの単位として記号化したものである。図４では、３つの弾性表面波素子のうち、弾性表面波素子Ｒ５と弾性表面波素子Ｒ６が並列接続されており、弾性表面波素子Ｒ５と弾性表面波素子Ｒ６の間に弾性表面波素子Ｒ４が挿入されている。
【００５３】
すなわち、弾性表面波素子Ｒ４は一方の接続電極が入力側端子ｉｎで、他方の接続電極が出力端子ｏｕｔ、弾性表面波素子Ｒ５は一方の接続電極が入力側端子ｉｎで、他方の接続電極が接地された状態、弾性表面波素子Ｒ６は一方の接続電極が出力端子ｏｕｔで、他方の接続電極が接地された状態になっている。図４に示されるフィルタはいわゆるπ型フィルタである。
【００５４】
【実施例】
本発明では、弾性表面波素子の共振器特性を反射係数Ｓ１１によって評価した。
【００５５】
反射係数Ｓ１１は、弾性表面波共振器の信号入力電極と接地電極との間に信号を印加したときの入射電圧に対する反射電圧の比で求められ、理想的な共振器の場合、反共振周波数において反射係数Ｓ１１は１となる。これは、反共振周波数において、インピーダンスが無限大となり、共振器のＱが無限大であることを意味するので、反射係数Ｓ１１が１に近づくほど特性の優れた共振器になる。
【００５６】
本実施例では、図１に示される形状の弾性表面波素子を形成し、圧電基板の材料となるＬｉＴａＯ３単結晶のＸ軸を中心とするＹ軸からＺ軸方向への回転切断角度（カット角）θ及びくし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λと、弾性表面波素子のＳ１１特性との関係を調べた。
【００５７】
実験条件を以下に示す。 くし歯状電極部のくし歯部の幅寸法Ｗ１及び反射器の各ストリップの幅寸法Ｗ２：Ｗ１＝Ｗ２＝０．４μｍ〜０．５４５μｍ
くし歯状電極部のくし歯部の間隔寸法Ｐ１及び反射器の各ストリップの間隔寸法Ｐ２：Ｐ１＝Ｐ２＝０．４μｍ〜０．５４５μｍ
くし歯部１３ａとくし歯部１４ａの交差長さ寸法Ｌ１：Ｌ１＝４０×（弾性表面波の波長λ）＝４０×２×（Ｗ１＋Ｐ１）
くし歯状電極部の膜厚及び反射器の各ストリップの膜厚：Ｈ＝０．０９５μｍ
くし歯状電極部のくし歯部の本数：２００本
反射器のストリップの本数：５０本
くし歯状電極部と反射器の間の距離Ｌ２：Ｌ２＝Ｐ１＝Ｐ２＝０．４μｍ〜０．５４５μｍ
なお、圧電基板の材料はＬｉＴａＯ３である。本実施例では、入力周波数を反共振周波数（本実施例では１．７ＧＨｚ〜２．１ＧＨｚ）にしている。また、くし歯状電極部及び反射器はＣｕ９７．０Ａｇ３．０合金によって形成されている。
【００５８】
結果を図５に示す。図５をみると、くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λが０．０４５以上で０．０７０以下であり、前記圧電基板の材料であるＬａＴｉＯ３単結晶のカット角が５２．０°以上で５８．０°以下のとき、反共振周波数における反射係数Ｓ１１が０．８８以上になる。
【００５９】
すなわち、反共振周波数におけるインピーダンスが大きくなり、Ｑの高い共振器を形成することができる。従って、急峻な減衰特性を示すフィルタを形成することができる。
【００６０】
さらに、くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λが０．０５０以上で０．０６５以下であり、圧電基板の材料であるＬａＴｉＯ３単結晶のカット角が５２．４°以上で５８．０°以下のとき、反共振周波数におけるＳ１１が０．９０以上を示し、ＧＨｚ帯域の高周波信号における共振特性がより良好になる。
【００６１】
または、くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λが０．０５０以上で０．０６５以下であり、圧電基板の材料であるＬａＴｉＯ３単結晶のカット角θが５０．０°以上で５９．５°以下の場合にも、反共振周波数におけるＳ１１を０．８８以上にすることができることがわかる。
【００６２】
このように、本発明では、圧電基板の材料となるＬｉＴａＯ３単結晶のカット角の値を、特許文献１に好適なカット角として示されている値より大きな値にすることにより、くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λを０．０４５以上にして弾性表面波素子の挿入損失を低くすることと、Ｓ１１特性を０．８８以上にして共振特性を向上させることを両立できる。
【００６３】
従って、本発明の弾性表面波素子であれば、ＧＨｚ帯域の高周波信号において良好な共振特性を確実に発揮することができ、急峻な減衰特性を示すフィルタを形成することができる。
【００６４】
以上本発明をその好ましい実施例に関して述べたが、本発明の範囲から逸脱しない範囲で様々な変更を加えることができる。
【００６５】
なお、上述した実施例はあくまでも例示であり、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。
【００６６】
【発明の効果】
以上詳細に説明した本発明の弾性表面波素子では、圧電基板のＸ軸方向に伝搬される前記表面波の波長をλ（μｍ）、前記くし歯状電極部の膜厚をＨ（μｍ）としたとき、前記くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λを０．０４５以上で０．０７０以下とし、前記圧電基板を、Ｘ軸を中心とするＹ軸からＺ軸方向への回転切断角度θが５２．０°以上で５８．０°以下である回転ＹカットＬｉＴａＯ３基板とする。これによって、弾性表面波素子の反共振周波数における反射係数Ｓ１１を０．８８以上にすることができる。
【００６７】
本発明では、圧電基板の材料となるＬｉＴａＯ３単結晶のカット角の値と、くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λの値を上記範囲に設定することにより、弾性表面波素子の挿入損失を低くすることと、共振特性を向上させることを両立できる。従って、本発明の弾性表面波素子であれば、ＧＨｚ帯域の高周波信号において良好な共振特性を確実に発揮することができ、急峻な減衰特性を示すフィルタを形成することができる。
【００６８】
さらに、くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λを０．０５０以上で０．０６５以下とし、圧電基板の材料であるＬａＴｉＯ３単結晶のカット角を５２．４°以上で５８．０°以下にすると、反共振周波数におけるＳ１１が０．９０以上を示し、ＧＨｚ帯域の高周波信号における共振特性がより良好になる。
【００６９】
または、くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λを０．０５０以上で０．０６５以下とし、圧電基板の材料であるＬａＴｉＯ３単結晶ののカット角を５０．０°以上で５９．５°以下とした場合にも、反共振周波数におけるＳ１１を０．８８以上にすることができる。
【００７０】
また、本発明の弾性表面波素子はくし歯状電極部をＣｕまたはＣｕ合金を用いて形成している。従って、くし歯状電極部を微細化しても抵抗増加を抑えることができ、また高周波化によって応力が増大した場合でもＣｕ原子の移動が発生しづらく、弾性表面波素子のストレスマイグレーション耐性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の弾性表面波素子の実施の形態を示す平面図、
【図２】単結晶圧電基板のカット角を説明するための様式図、
【図３】本発明の弾性表面波素子を用いて形成したＴ型フィルタの等価回路図、
【図４】本発明の弾性表面波素子を用いて形成したπ型フィルタの等価回路図、
【図５】圧電基板のカット角θ及びくし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λと弾性表面波素子のＳ１１特性との関係を示すグラフ、
【符号の説明】
１１ 弾性表面波素子
１２ 圧電基板
１３、１４ くし歯状電極部
１５、１６ 接続電極部
１７、１８ 電極部
１９ 反射器
【発明の属する技術分野】
本発明は高周波帯域における共振特性を向上させることのできる弾性表面波素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
弾性表面波素子は機械的振動エネルギーが固体表面付近にのみ集中して伝搬する弾性表面波を利用した電子部品であり、フィルタ、共振器またはデュプレクサなどを構成するために用いられる。
【０００３】
近年、携帯電話などの移動体通信端末の小型化及び軽量化が急速に進んでおり、これらの移動体通信端末に実装される電子部品の小型化が要求されている。
【０００４】
弾性表面波素子は、圧電基板の表面上に、導電性で比重の小さい材料からなる一対のくし歯状電極（ＩＤＴ（インタディジタルトランスデューサ）電極）を対向させ、それぞれのくし歯部を互い違いに並べる構成を有している。このような単純な構造を有する弾性表面波素子は移動体通信端末に実装されるフィルタ、共振器またはデュプレクサを小型化するために非常に適した素子である。
【０００５】
従来の弾性表面波素子では、表面波の励振効率が高く、また高周波帯域において表面波の伝搬損失が小さい圧電基板材料として、ＬｉＴａＯ３単結晶の３６°回転Ｙカット板を表面波の伝搬方向がＸ方向になるようにして用いていた。
【０００６】
表面波の周波数が数百ＭＨｚ以下の帯域のとき、ＬｉＴａＯ３単結晶の３６°回転Ｙカット板を用いた圧電基板によって形成された弾性表面波素子は、表面波の励振効率が高く、またこのような高周波帯域において表面波の伝搬損失が小さいものである。
【０００７】
しかし、近年、携帯電話などでＧＨｚ帯域の動作が必要とされるようになると、ＬｉＴａＯ３単結晶の３６°回転Ｙカット板を用いた圧電基板によって形成された弾性表面波素子が必ずしも最適なものではないことが分かってきた。
【０００８】
ＧＨｚ帯域での動作になると、電極膜厚を増加させることにより、みかけ上の電気機械結合係数を増大させ、フィルタの広帯域化が可能であるが、電極から基板内部に向かって放射されるバルク波が増大し、表面波の伝搬損失が増大することが、特許文献１に記載されている。すなわち、ＧＨｚ帯域での動作では、電極の付加質量の効果が顕著に現れることが記載されている。
【０００９】
また、特許文献１には、ＧＨｚ帯域では、電極の付加質量の効果が現れるため、弾性表面波素子の伝搬損失を最小にするために、圧電基板の材料として用いられるＬｉＴａＯ３単結晶のカット角θを３６°より大きく、具体的には３９°〜４６°にするとよいことが示されている。
【００１０】
また、従来の弾性表面波素子のくし歯状電極部の材料には、導電性でかつ比重の小さなＡｌまたはＡｌを主成分とする合金が一般的に用いられてきた。
【００１１】
しかし、弾性表面波素子を、例えば、送信増幅器の後段に位置し、大きな電力が印加されるＲＦ部（高周波部）のアンテナデュプレックサとして用いるためには、高い耐電力性が要求される。さらに、移動体通信端末の高周波化に伴い、弾性表面波素子の動作周波数を数百ＭＨｚから数ＧＨｚにすることも要求されている。
【００１２】
そこで、くし歯状電極部をＡｌまたはＡｌを主成分とする合金によって形成する代わりに、ＣｕまたはＣｕを主成分とする合金によって形成することも提案されている。
【００１３】
例えば、特許文献２には、低抵抗でかつストレスマイグレーション耐性の高いＣｕまたはＣｕを主成分とする合金によって、弾性表面波素子のくし型電極部を形成することが記載されている。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００１−２５１１５７号公報（第４頁、第７図、第８図、第５頁、第１２図、第６頁）
【特許文献２】
特開２００２−２６６８５号公報（第３頁、第１図）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際に弾性表面波素子を形成して、圧電基板の材料として用いられるＬｉＴａＯ３単結晶のカット角θと最小挿入損失との関係を調べた結果は、特許文献１の図８及びその説明である明細書の段落（００３５）、（００３６）に記載されているだけである。この結果は、特許文献１の図７に示された弾性表面波フィルタを用いて得られたものであり、櫛型電極の膜厚を励振される弾性表面波の１０％に相当する約０．４μｍに固定した場合の結果である。
【００１６】
また、特許文献１では、電極膜厚と弾性表面波フィルタの伝搬損失との関係を図１２及びその説明である明細書の段落（００４６）、（００４７）に示している。しかし、図１２の結果は櫛型電極をＡｌあるいはＡｌ−１％Ｃｕ合金を用いて形成した条件下における伝搬損失の計算値であって、実験値ではない。
【００１７】
また、特許文献１の段落（００５０）には櫛型電極をＣｕを用いて形成するときの好ましい電極膜厚の範囲が記載されている。しかし、特許文献１には、この膜厚範囲を規定した根拠となる実験値、或は計算値のいずれも記載されていない。
【００１８】
すなわち、これまで、圧電基板の材料としてＬｉＴａＯ３単結晶を用い、電極の材料にＣｕまたはＣｕ合金を用いた弾性表面波素子を形成する際、優れた特性を得るための、ＬｉＴａＯ３単結晶のカット角θと電極膜厚の関係を求めることは可能になっていなかった。
【００１９】
本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、実際に形成された弾性表面波素子の共振特性を測定することによって特定された所定の値のカット角のＬｉＴａＯ３単結晶からなる圧電基板と、所定の値の規格化膜厚の電極を有することにより、挿入損失を抑制しつつ、ＧＨｚ帯域における共振特性を従来よりも向上させることのできる弾性表面波素子を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、圧電基板と、前記圧電基板表面に表面波を励起する電極部、並びに前記表面波を反射させる反射器を有する弾性表面波素子において、
前記電極部は、くし歯状電極部及び前記くし歯状電極部に接続された接続電極部を有しており、前記くし歯状電極部は、薄膜形成されたＣｕまたはＣｕ合金からなる層を有し、前記表面波の波長をλ、前記くし歯状電極部の膜厚をＨとしたとき、前記くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λが０．０４５以上で０．０７０以下であり、前記圧電基板は、Ｘ軸を中心とするＹ軸からＺ軸方向への回転切断角度θが、５２．０°以上で５８．０°以下の回転ＹカットＬｉＴａＯ３基板であって、前記圧電基板のＸ軸方向に前記表面波が伝搬されることを特徴とするものである。
【００２１】
本発明における、くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λと前記圧電基板の回転切断角度θの値は、弾性表面波素子の反射係数Ｓ１１の値を評価基準として求められている。
【００２２】
反射係数Ｓ１１は、弾性表面波共振器の信号入力電極と接地電極との間に信号を印加したときの入射電圧に対する反射電圧の比で求められ、理想的な共振器の場合、反共振周波数において反射係数Ｓ１１は１となる。これは、反共振周波数において、インピーダンスが無限大となり、共振器のＱが無限大であることを意味するので、反射係数Ｓ１１が１に近づくほど特性の優れた共振器になる。
【００２３】
具体的には、反共振周波数の入力信号を弾性表面波素子に入力したときに、Ｓ１１が０．８８以上になるような、くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λの値と前記圧電基板の回転切断角度θの値を求め、本発明の弾性表面波素子を特定した。
【００２４】
これにより、本発明の弾性表面波素子であれば、ＧＨｚ帯域の高周波信号において良好な共振特性を確実に発揮することができる。従って、本発明の弾性表面波素子を用いると、急峻な減衰特性を示すフィルタを形成することができる。
【００２５】
また、本発明の弾性表面波素子はくし歯状電極部をＣｕまたはＣｕ合金を用いて形成している。従って、くし歯状電極部を微細化しても抵抗増加を抑えることができ、フィルターの挿入損失を小さくすることができる。また高周波化によって応力が増大した場合でもＣｕ原子の移動が発生しづらく、弾性表面波素子のストレスマイグレーション耐性を向上させることができる。
【００２６】
さらに、本発明では、規格化膜厚Ｈ／λを０．０４５以上で０．０７０以下と厚くすることができるので、前記電極部における抵抗を小さくでき、弾性表面波素子の挿入損失を抑制することができる。
【００２７】
なお、前記くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λを０．０５０以上で０．０６５以下とし、前記圧電基板を、Ｘ軸を中心とするＹ軸からＺ軸方向への回転切断角度θが、５２．４°以上で５８．０°以下である回転ＹカットＬｉＴａＯ３基板にすると、反共振周波数の入力信号を入力したときに、Ｓ１１が０．９０以上を示し、ＧＨｚ帯域の高周波信号における共振特性がさらに良好になる弾性表面波素子を得ることができる。
【００２８】
または、前記くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λを０．０５０以上で０．０６５以下とし、前記圧電基板を、Ｘ軸を中心とするＹ軸からＺ軸方向への回転切断角度θが、５０．０°以上で５９．５°以下である回転ＹカットＬｉＴａＯ３基板として、前記圧電基板のＸ軸方向に前記表面波が伝搬される弾性表面波素子を形成しても、反共振周波数の入力信号を入力したときのＳ１１を０．８８以上にすることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態の弾性表面波素子を示す平面図である。
【００３０】
符号１１は弾性表面波素子を示しており、この弾性表面波素子は共振器としての機能を有している。
【００３１】
符号１２は、圧電基板を示している。本実施の形態では、圧電基板１２はＬｉＴａＯ３によって形成されている。
【００３２】
圧電基板１２上に、くし歯状電極部１３及びくし歯状電極部１４が形成されている。くし歯状電極部１３及びくし歯状電極部１４には、それぞれ図示Ｘ３方向と逆方向に延びるくし歯部１３ａ、及び図示Ｘ３方向に延びるくし歯部１４ａが形成されている。くし歯状電極部１３のくし歯部１３ａとくし歯状電極部１４のくし歯部１４ａは、所定の間隔をあけて図示Ｘ方向に互い違いに並べられている。
【００３３】
また、くし歯状電極部１３及びくし歯状電極部１４には、弾性表面波素子を外部の回路と接続するための接続電極部１５、１６が電気的に接続されている。
【００３４】
くし歯状電極部１３と接続電極部１５が電極部１７を構成し、くし歯状電極部１４と接続電極部１６が電極部１８を構成している。
【００３５】
図１に示される実施の形態では、くし歯状電極部１３のくし歯部１３ａとくし歯状電極部１４のくし歯部１４ａは同じ幅寸法Ｗ１を有しており、間隔幅Ｐ１も一定の値である。また、くし歯部１３ａとくし歯部１４ａはＬ１の長さ寸法で交差している。なお、幅寸法Ｗ１は０．１μｍ以上で１．５μｍ以下、間隔幅Ｐ１は０．１μｍ以上で１．５μｍ以下、長さ寸法Ｌ１は１６μｍ以上で１００μｍ以下である。
【００３６】
本実施の形態では、くし歯状電極部１３及びくし歯状電極部１４が、ＣｕまたはＣｕ合金によって形成されている。なお、ここでいうＣｕ合金とは、例えば、Ｃｕ中に少量のＡｇ、Ｓｎ、Ｃを含有する合金である。添加元素であるＡｇ、Ｓｎ、Ｃの含有量は、Ｃｕ合金の比重が純粋なＣｕの比重とほとんど同じになる範囲であればよい。具体的には、Ｃｕ合金中の添加元素の質量％が０．５質量％以上１０．０質量％以下であれば、このＣｕ合金の比重は、純粋なＣｕの比重とほとんど同じになる。
【００３７】
さらに、くし歯状電極部１３及びくし歯状電極部１４の図示Ｘ方向と図示Ｘ方向の反対側に所定の距離をおいて、長方形状の電極（ストリップ）１９ａが図示Ｘ方向に複数並べられた反射器１９，１９が形成されている。図１では、反射器１９を構成する各電極の端部どうしは開放されている。ただし、反射器１９を構成する各電極の端部どうしは、短絡されていてもよい。
【００３８】
接続電極部１５、１６及び反射器１９，１９は、くし歯状電極部１３，１４と同じ材料で形成されてもよいし、Ａｕなど他の導電性材料によって形成されてもよい。
【００３９】
なお、くし歯状電極部１３、１４、接続電極部１５、１６、反射器１９，１９はスパッタ法や蒸着法などの薄膜形成プロセス及びレジストフォトリソグラフィによるパターン形成によって形成される。また、くし歯状電極部１３，１４及び反射器１９，１９の下層にＴｉなどの下地膜が設けられてもよい。また、くし歯状電極部１３，１４及び反射器１９，１９の上層にＣｒなどからなる酸化防止のための保護層が形成されてもよい。
【００４０】
弾性表面波素子１１の接続電極部１５または接続電極部１６の一方を接地側とし、もう一方から高周波信号を入力すると、圧電基板１２の表面に表面波が励起され、この表面波が図示Ｘ方向及び図示Ｘ方向と反平行方向に進行する。前記表面波は反射器１９，１９によって反射されて、くし歯状電極部１３，１４に戻って来る。弾性表面波素子１１は、共振周波数と反共振周波数を有しており、反共振周波数において最もインピーダンスが高くなる。
【００４１】
図２に結晶軸Ｘ，Ｙ，Ｚを有するＬｉＴａＯ３単結晶を、結晶軸Ｘの回りでＹ軸からＺ軸方向に回転角θだけ傾けた角度で切り出した状態を示す。このような圧電基板をθ回転ＹカットＬｉＴａＯ３基板という。なお、角度θのことを回転切断角度またはカット角と言い表す。
【００４２】
本実施の形態の弾性表面波素子は、前記表面波の波長をλ、前記くし歯状電極部の膜厚をＨとしたとき、前記くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λが０．０４５以上で０．０７０以下であり、前記圧電基板は、Ｘ軸を中心とするＹ軸からＺ軸方向への回転切断角度θ（カット角）が、５２．０°以上で５８．０°以下の回転ＹカットＬｉＴａＯ３基板である。
【００４３】
上記したように、ＧＨｚ帯域のような高周波領域では、くし歯状電極部１３、１４の膜厚Ｈが圧電基板１２の表面に励起される表面波の波長に対して無視できなくなる。すなわち、くし歯状電極部１３、１４の付加質量効果が顕著に現れる。
【００４４】
後述する実施例において実験的に証明するが、くし歯状電極部１３，１４の規格化膜厚Ｈ／λ及び回転ＹカットＬｉＴａＯ３基板の回転切断角度（カット角）θが上記範囲内であると、弾性表面波素子１１の反共振周波数における反射係数Ｓ１１が０．８８以上になる。
【００４５】
すなわち、反共振周波数における弾性表面波素子１１の入力インピーダンスが大きくなり、表面波の減衰が少なくＱの高い共振器を形成することができる。従って、弾性表面波素子１１を用いることにより、急峻な減衰特性を示すフィルタを形成することができる。
【００４６】
また、本発明の弾性表面波素子は、くし歯状電極部１３，１４をＣｕまたはＣｕ合金を用いて形成している。従って、くし歯状電極部１３，１４を微細化しても抵抗増加を抑えることができ、また高周波化によって応力が増大した場合でもＣｕ原子の移動が発生しづらく、弾性表面波素子１１のストレスマイグレーション耐性を向上させることができる。
【００４７】
さらに、規格化膜厚Ｈ／λが０．０４５以上で０．０７０以下と厚くなっているため、くし歯状電極部１３，１４における抵抗を小さくでき、弾性表面波素子１１の挿入損失を抑制することができる。
【００４８】
なお、くし歯状電極部１３，１４の規格化膜厚Ｈ／λを０．０５０以上で０．０６５以下とし、圧電基板１２を５２．４°以上で５８．０°以下の回転切断角度θの回転ＹカットＬｉＴａＯ３基板とすれば、反共振周波数の入力信号を入力したときに、Ｓ１１が０．９０以上を示し、ＧＨｚ帯域の高周波信号における共振特性がより良好になる。
【００４９】
また、くし歯状電極部１３，１４の規格化膜厚Ｈ／λを０．０５０以上で０．０６５以下とし、圧電基板１２を、カット角が５０．０°以上で５９．５°以下の回転ＹカットＬｉＴａＯ３基板として、圧電基板のＸ軸方向に表面波が伝搬される弾性表面波素子を形成しても、反共振周波数の入力信号を弾性表面波素子に入力したときのＳ１１を０．８８以上にすることができる。
【００５０】
図３及び図４に、図１に示される弾性表面波素子１１を用いて形成したフィルタの構成例を示す。
【００５１】
図３において符号Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３で示すものは、図１に示す弾性表面波素子１１を１つの単位として記号化したものである。図３に示すフィルタは、いわゆるＴ型フィルタであり、３つの弾性表面波素子を接続したものであり、弾性表面波素子Ｒ１と弾性表面波素子Ｒ２がそれぞれの接続電極部を介して直列接続されており、弾性表面波素子Ｒ１の一方の接続電極が入力側端子ｉｎとされ、弾性表面波素子Ｒ２の一方の接続電極が出力側端子ｏｕｔとされている。弾性表面波素子Ｒ３の一方の接続電極は、弾性表面波素子Ｒ１と弾性表面波素子Ｒ２間に接続されており、もう一方の接続電極は接地されている。
【００５２】
図４において符号Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６で示されたものも、図１に示される弾性表面波素子１１を１つの単位として記号化したものである。図４では、３つの弾性表面波素子のうち、弾性表面波素子Ｒ５と弾性表面波素子Ｒ６が並列接続されており、弾性表面波素子Ｒ５と弾性表面波素子Ｒ６の間に弾性表面波素子Ｒ４が挿入されている。
【００５３】
すなわち、弾性表面波素子Ｒ４は一方の接続電極が入力側端子ｉｎで、他方の接続電極が出力端子ｏｕｔ、弾性表面波素子Ｒ５は一方の接続電極が入力側端子ｉｎで、他方の接続電極が接地された状態、弾性表面波素子Ｒ６は一方の接続電極が出力端子ｏｕｔで、他方の接続電極が接地された状態になっている。図４に示されるフィルタはいわゆるπ型フィルタである。
【００５４】
【実施例】
本発明では、弾性表面波素子の共振器特性を反射係数Ｓ１１によって評価した。
【００５５】
反射係数Ｓ１１は、弾性表面波共振器の信号入力電極と接地電極との間に信号を印加したときの入射電圧に対する反射電圧の比で求められ、理想的な共振器の場合、反共振周波数において反射係数Ｓ１１は１となる。これは、反共振周波数において、インピーダンスが無限大となり、共振器のＱが無限大であることを意味するので、反射係数Ｓ１１が１に近づくほど特性の優れた共振器になる。
【００５６】
本実施例では、図１に示される形状の弾性表面波素子を形成し、圧電基板の材料となるＬｉＴａＯ３単結晶のＸ軸を中心とするＹ軸からＺ軸方向への回転切断角度（カット角）θ及びくし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λと、弾性表面波素子のＳ１１特性との関係を調べた。
【００５７】
実験条件を以下に示す。 くし歯状電極部のくし歯部の幅寸法Ｗ１及び反射器の各ストリップの幅寸法Ｗ２：Ｗ１＝Ｗ２＝０．４μｍ〜０．５４５μｍ
くし歯状電極部のくし歯部の間隔寸法Ｐ１及び反射器の各ストリップの間隔寸法Ｐ２：Ｐ１＝Ｐ２＝０．４μｍ〜０．５４５μｍ
くし歯部１３ａとくし歯部１４ａの交差長さ寸法Ｌ１：Ｌ１＝４０×（弾性表面波の波長λ）＝４０×２×（Ｗ１＋Ｐ１）
くし歯状電極部の膜厚及び反射器の各ストリップの膜厚：Ｈ＝０．０９５μｍ
くし歯状電極部のくし歯部の本数：２００本
反射器のストリップの本数：５０本
くし歯状電極部と反射器の間の距離Ｌ２：Ｌ２＝Ｐ１＝Ｐ２＝０．４μｍ〜０．５４５μｍ
なお、圧電基板の材料はＬｉＴａＯ３である。本実施例では、入力周波数を反共振周波数（本実施例では１．７ＧＨｚ〜２．１ＧＨｚ）にしている。また、くし歯状電極部及び反射器はＣｕ９７．０Ａｇ３．０合金によって形成されている。
【００５８】
結果を図５に示す。図５をみると、くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λが０．０４５以上で０．０７０以下であり、前記圧電基板の材料であるＬａＴｉＯ３単結晶のカット角が５２．０°以上で５８．０°以下のとき、反共振周波数における反射係数Ｓ１１が０．８８以上になる。
【００５９】
すなわち、反共振周波数におけるインピーダンスが大きくなり、Ｑの高い共振器を形成することができる。従って、急峻な減衰特性を示すフィルタを形成することができる。
【００６０】
さらに、くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λが０．０５０以上で０．０６５以下であり、圧電基板の材料であるＬａＴｉＯ３単結晶のカット角が５２．４°以上で５８．０°以下のとき、反共振周波数におけるＳ１１が０．９０以上を示し、ＧＨｚ帯域の高周波信号における共振特性がより良好になる。
【００６１】
または、くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λが０．０５０以上で０．０６５以下であり、圧電基板の材料であるＬａＴｉＯ３単結晶のカット角θが５０．０°以上で５９．５°以下の場合にも、反共振周波数におけるＳ１１を０．８８以上にすることができることがわかる。
【００６２】
このように、本発明では、圧電基板の材料となるＬｉＴａＯ３単結晶のカット角の値を、特許文献１に好適なカット角として示されている値より大きな値にすることにより、くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λを０．０４５以上にして弾性表面波素子の挿入損失を低くすることと、Ｓ１１特性を０．８８以上にして共振特性を向上させることを両立できる。
【００６３】
従って、本発明の弾性表面波素子であれば、ＧＨｚ帯域の高周波信号において良好な共振特性を確実に発揮することができ、急峻な減衰特性を示すフィルタを形成することができる。
【００６４】
以上本発明をその好ましい実施例に関して述べたが、本発明の範囲から逸脱しない範囲で様々な変更を加えることができる。
【００６５】
なお、上述した実施例はあくまでも例示であり、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。
【００６６】
【発明の効果】
以上詳細に説明した本発明の弾性表面波素子では、圧電基板のＸ軸方向に伝搬される前記表面波の波長をλ（μｍ）、前記くし歯状電極部の膜厚をＨ（μｍ）としたとき、前記くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λを０．０４５以上で０．０７０以下とし、前記圧電基板を、Ｘ軸を中心とするＹ軸からＺ軸方向への回転切断角度θが５２．０°以上で５８．０°以下である回転ＹカットＬｉＴａＯ３基板とする。これによって、弾性表面波素子の反共振周波数における反射係数Ｓ１１を０．８８以上にすることができる。
【００６７】
本発明では、圧電基板の材料となるＬｉＴａＯ３単結晶のカット角の値と、くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λの値を上記範囲に設定することにより、弾性表面波素子の挿入損失を低くすることと、共振特性を向上させることを両立できる。従って、本発明の弾性表面波素子であれば、ＧＨｚ帯域の高周波信号において良好な共振特性を確実に発揮することができ、急峻な減衰特性を示すフィルタを形成することができる。
【００６８】
さらに、くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λを０．０５０以上で０．０６５以下とし、圧電基板の材料であるＬａＴｉＯ３単結晶のカット角を５２．４°以上で５８．０°以下にすると、反共振周波数におけるＳ１１が０．９０以上を示し、ＧＨｚ帯域の高周波信号における共振特性がより良好になる。
【００６９】
または、くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λを０．０５０以上で０．０６５以下とし、圧電基板の材料であるＬａＴｉＯ３単結晶ののカット角を５０．０°以上で５９．５°以下とした場合にも、反共振周波数におけるＳ１１を０．８８以上にすることができる。
【００７０】
また、本発明の弾性表面波素子はくし歯状電極部をＣｕまたはＣｕ合金を用いて形成している。従って、くし歯状電極部を微細化しても抵抗増加を抑えることができ、また高周波化によって応力が増大した場合でもＣｕ原子の移動が発生しづらく、弾性表面波素子のストレスマイグレーション耐性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の弾性表面波素子の実施の形態を示す平面図、
【図２】単結晶圧電基板のカット角を説明するための様式図、
【図３】本発明の弾性表面波素子を用いて形成したＴ型フィルタの等価回路図、
【図４】本発明の弾性表面波素子を用いて形成したπ型フィルタの等価回路図、
【図５】圧電基板のカット角θ及びくし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λと弾性表面波素子のＳ１１特性との関係を示すグラフ、
【符号の説明】
１１ 弾性表面波素子
１２ 圧電基板
１３、１４ くし歯状電極部
１５、１６ 接続電極部
１７、１８ 電極部
１９ 反射器
Claims (3)
- 圧電基板と、前記圧電基板表面に表面波を励起する電極部、並びに前記表面波を反射させる反射器を有する弾性表面波素子において、
前記電極部は、くし歯状電極部及び前記くし歯状電極部に接続された接続電極部を有しており、前記くし歯状電極部は、薄膜形成されたＣｕまたはＣｕ合金からなる層を有し、前記表面波の波長をλ、前記くし歯状電極部の膜厚をＨとしたとき、前記くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λが０．０４５以上で０．０７０以下であり、前記圧電基板は、Ｘ軸を中心とするＹ軸からＺ軸方向への回転切断角度θが、５２．０°以上で５８．０°以下の回転ＹカットＬｉＴａＯ３基板であり、前記圧電基板のＸ軸方向に前記表面波が伝搬されることを特徴とする弾性表面波素子。 - 前記くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λが０．０５０以上で０．０６５以下であり、前記圧電基板は、Ｘ軸を中心とするＹ軸からＺ軸方向への回転切断角度θが、５２．４°以上で５８．０°以下の回転ＹカットＬｉＴａＯ３基板である請求項１記載の弾性表面波素子。
- 圧電基板と、前記圧電基板表面に表面波を励起する電極部、並びに前記表面波を反射させる反射器を有する弾性表面波素子において、
前記電極部はくし歯状電極部及び前記くし歯状電極部に接続された接続電極部を有しており、前記くし歯状電極部は、薄膜形成されたＣｕまたはＣｕ合金からなる層を有し、前記表面波の波長をλ、前記くし歯状電極部の膜厚をＨとしたとき、前記くし歯状電極部の規格化膜厚Ｈ／λが０．０５０以上で０．０６５以下であり、前記圧電基板は、Ｘ軸を中心とするＹ軸からＺ軸方向への回転切断角度θが、５０．０°以上で５９．５°以下の回転ＹカットＬｉＴａＯ３基板であり、前記圧電基板のＸ軸方向に前記表面波が伝搬されることを特徴とする弾性表面波素子。
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