JP2006013576A - Sawデバイスとこれを用いた装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 オイラー角(0°±4°,144.1°〜160.0°,0°±4°)のタンタル酸リチウム基板の上に少なくとも1つのIDT電極と該IDT電極の両側に配置したグレーティング反射器とを備えたSAWデバイスであって、前記IDT電極及びグレーティング反射器をアルミニウムあるいはアルミニウム合金で形成し、その基準化電極膜厚H/λ(Hは電極膜厚、λは波長)を0.10から0.14の範囲に設定して構成する。
【選択図】 図1
Description
携帯電話システムのRF用SAWフィルタには、温度特性の比較的良好な回転YカットX伝搬のタンタル酸リチウム(LiTaO3)基板が用いられ、カット角としては36°や42°等が多く使用されている。これらのカット角のLiTaO3基板を用いると、大きな電気機械結合係数が得られ、携帯電話のRFフィルタに要求される保証帯域幅(比帯域で約1.6%〜約3%)を満たすことができる。
df=fs((1+1/γ)1/2−1)
従って、ラダー型SAWフィルタの帯域幅はSAW共振子の容量比γによって決定されることになる。即ち、狭帯域のラダー型SAWフィルタを得るにはSAW共振子の容量比γを大きくすることが必要となる。
また、米国特許6556104号公報にはオイラー角(0,μ,0)の回転YカットX伝搬LiTaO3基板上にアルミニウム(Al)の電極パターンを形成し、基準化電極膜厚H/λを約0.05〜約0.15の範囲に設定したSAWデバイスであって、オイラー角のμが −44°<μ≦−36°の範囲のSAW共振子と、該SAW共振子を用いたラダー型SAWフィルタが開示されている。
図8の回路図に示すようにラダー型SAWフィルタは3つの並列腕SAW共振子Xpを含んでいるが、それぞれの並列腕SAW共振子XpのアースボンディングパッドはSAWチップT上では独立している。アルミナセラミック基板34の内部配線によって、3つの並列腕SAW共振子Xpうち中央のSAW共振子と他の1つの並列腕SAW共振子とが接続される構造とする。このような構造とすることにより、図8に示すように、GND1とGND2とが高周波的に分離されたラダー型SAWフィルタが構成され、帯域外の減衰量が改善される。
このように特開平9−167936号公報、米国特許6556104号公報に開示されている回転YカットX伝搬LiTaO3基板を用いたラダー型SAWフィルタでは、GPS受信機のRFフィルタとしては帯域幅が広すぎ、GPS受信機の要求規格を満たせないことが分かった。
また、特開平9−167937号公報にはSAW共振子に容量を直列、または並列に接続したタイプのラダー型SAWフィルタの発明が開示されている。同公報の他の実施例において、直列腕SAW共振子にインダクタを並列接続したラダー型SAWフィルタも記述されている。これによると直列腕SAW共振子にインダクタを並列接続したタイプのラダー型SAWフィルタは、通過帯域幅を保ちつつ通過域高域側の減衰傾度を急峻にできると記述されている。
また、特開2002−353769号公報の間引き重み付けは、励振間引き(反射は間引かない)で、IDT電極内の間引き重み付けをSAW伝搬方向に対して左右で異なるようにしたものである。
また特開2003−188679号公報では、IDT電極上にSiO2膜を付着することを前提としているが、この手段ではSiO2膜を付着するための製造工程を追加する必要があり、生産性の低下が懸念される。また、周波数温度特性を改善するには、IDT電極上にかなり厚い膜厚のSiO2を形成する必要があり、SiO2の膜応力等によりLiTaO3ウエハが破損するおそれがあり、LiTaO3ウエハの薄型化が困難になる等の問題を有する。
図13は上記のパラメータを用いて試作したSAW共振子のインピーダンス絶対値の周波数特性を示す図である。この図から反共振周波数の高域側近傍に大きなスプリアスが発生していることが分かる。このようなSAW共振子をラダー型SAWフィルタの並列腕に用いた場合には、通過帯域内もしくは通過域高域側近傍におおきなスプリアスが発生することになる。このスプリアスを反共振周波数から遠ざける手法として、IDT電極上にSiO2等の絶縁膜を形成することが知られているが、これにはかなり厚いSiO2膜を形成する必要があり、SiO2膜の形成に伴う前述の欠点が伴う。
要求規格を満たさないSAWフィルタをRF回路や通信装置に使用すれば、回路や装置の性能を劣化させるという問題がある。
従来用いられたカット角の42°や46.5°よりもカット角を大きくすると、一般的に周波数温度係数が劣化するが、基準化電極膜厚H/λを大きく設定することにより周波数温度係数が改善されるので、カット角が54.1°〜70°の範囲では、H/λは0.10以上に設定すると良い。
図5に示すフィルタ特性の太い実線は本発明によるラダー型SAWフィルタであり、比較のため42°及び46.5°回転YカットX伝搬LiTaO3を用いたラダー型SAWフィルタのフィルタ特性も重ね書きした。前者のフィルタ特性は細い実線、後者は細い破線である。
図5から明らかなように、GPS受信機のRF用フィルタに要求される規格をすべて満足することが判明した。
従来のカット角を用いたラダー型フィルタにおいて通過域内でリップルが生じるのは、IDT電極内部のエネルギー閉じ込めが弱く、反射器の反射特性のサイドローブ特性が共振周波数付近で重畳するためと推定される。
従って、本発明に係るラダー型SAWフィルタは、IDT電極の両側に設けていた反射器を省略することができ、ラダー型SAWフィルタの小型化が可能となった。
また、本発明はラダー型SAWフィルタのみでなく、DMSフィルタにも適用可能であり、入出力いずれか一方が平衡終端のフィルタにも適用可能である。ただ、本発明に係るSAW共振子はIDT電極内部のエネルギー閉じ込めが強く、近接した複数のIDT電極間の音響的な結合を利用するDMSフィルタにおいては、各IDT電極の対数を減らしてIDT電極間の音響結合を強める等の手段が必要となる。
さらに、本発明に係るSAWフィルタを用いて、SAW分波器を構成することも可能である。
また、本発明によるSAWフィルタをRF回路やGPS受信機等に使用すれば、SAWフィルタ単体の性能向上、小型化、低価格化のみならず、GPS受信機の性能向上、小型化、低価格化、部品点数減、低消費電力化という効果も発揮することができる。
14 アルミナセラミック基板
Xs 直列腕SAW共振子
Xp 並列腕SAW共振子
GND1、GND2 接地
12 SAWチップ
13 パッド電極
15 接続用の電極
16 金バンプ
17 樹脂
18 空間
19 外部電極
20 内部配線
Claims (9)
- オイラー角(0°±4°,144.1°〜160.0°,0°±4°)のタンタル酸リチウム(LiTaO3)基板の主表面上に表面波の伝搬方向に沿って形成された少なくとも1つのIDT電極と該IDT電極の両側に配置したグレーティング反射器とを備えたSAWデバイスであって、前記IDT電極及びグレーティング反射器をアルミニウムあるいはアルミニウム合金で形成し、その基準化電極膜厚H/λ(Hは電極膜厚、λは波長)を0.10から0.14の範囲に設定したことを特徴とするSAWデバイス。
- オイラー角(0°±4°,144.1°〜160.0°,0°±4°)のタンタル酸リチウム基板と、該タンタル酸リチウム基板の主表面上に表面波の伝搬方向に沿って形成された少なくとも1つのIDT電極を備えたSAWデバイスであって、前記IDT電極をアルミニウムあるいはアルミニウム合金で形成し、その基準化電極膜厚H/λ(Hは電極膜厚、λは波長)を0.10から0.14の範囲に設定したことを特徴とするSAWデバイス。
- 前記SAWデバイスが一端子対SAW共振子であることを特徴とする請求項1または2に記載のSAWデバイス。
- 前記タンタル酸リチウム基板上に形成したリード電極にて前記SAWデバイスを直列腕、並列腕と順次梯子状に接続してラダー型SAWフィルタを構成したことを特徴とする請求項1または2に記載のSAWデバイス。
- 請求項4に記載のSAWデバイスを用いて分波器を構成したことを特徴とするSAWデバイス。
- 前記タンタル酸リチウム基板がバルク導電率を高めたものであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のSAWデバイス。
- 前記タンタル酸リチウム基板が該基板の導電性を高めるため熱と化学的に還元する雰囲気との組み合わせに放置したものであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のSAWデバイス。
- 前記タンタル酸リチウム基板が該基板の導電性を高めるためキュリー温度未満の温度にて金属蒸気を含む雰囲気で加熱したことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のSAWデバイス。
- 請求項1乃至8のいずれかに記載のSAWデバイスをGPS受信機の回路に搭載したことを特徴とする装置。
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