JP2006109390A - Surface acoustic wave resonator and electronic device using the same - Google Patents
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Description
本発明は弾性表面波を用いた共振器及びこれを用いた電子装置に関するもので、すだれ状電極の変換効率を低下させた構造、或いは基板表面に誘電体膜を設けることにより、電気機械結合係数を低下させた構造の弾性表面波共振器に関する。 The present invention relates to a resonator using surface acoustic waves and an electronic device using the same, and has a structure in which the conversion efficiency of the interdigital electrode is reduced, or by providing a dielectric film on the substrate surface, thereby providing an electromechanical coupling coefficient. The present invention relates to a surface acoustic wave resonator having a structure in which the above-described structure is lowered.
通常の弾性表面波共振器は、正規型のλ/4電極幅のすだれ状電極のみの構造、或いは正規型すだれ状電極の両端にλ/4電極幅の反射器を設けた構造であり、共振と反共振の周波数幅は、用いる基板の電気機械結合係数(k2)でほぼ決定される。従って、大きなk2の基板では、比較的狭い帯域幅のフィルタには用いられなかった。A normal surface acoustic wave resonator has a structure of only a regular interdigital electrode of λ / 4 electrode width, or a structure in which reflectors of λ / 4 electrode width are provided at both ends of a regular interdigital transducer. The frequency width of anti-resonance is almost determined by the electromechanical coupling coefficient (k 2 ) of the substrate used. Therefore, a large k 2 substrate was not used for a relatively narrow bandwidth filter.
本発明は上述したごとき従来の弾性表面波共振器の欠陥を除去すべくなされたものであって、電極構造を工夫することにより見かけ上の電気機械結合を低下させることにより、変換効率と反射係数を小さくした、或いは単位長さ当たりの反射器の数を小さくすることにより、共振と反共振の幅を狭くした構造の弾性表面波共振器に関するものであり、任意の帯域幅の共振器及びフィルタを提供するものである。 The present invention has been made to remove the defects of the conventional surface acoustic wave resonator as described above, and by devising the apparent electromechanical coupling by devising the electrode structure, the conversion efficiency and the reflection coefficient are reduced. The present invention relates to a surface acoustic wave resonator having a structure in which the width of resonance and anti-resonance is reduced by reducing the number of reflectors per unit length or by reducing the number of reflectors per unit length. Is to provide.
上述の課題を解決するために、本発明に係る弾性表面波共振器は、大きな電気機械結合係数をもつ圧電・電歪物質基板の表面或いは圧電薄膜基板上にすだれ状電極を配置した共振器、或いはその両側に反射器を配置した構造の共振器において、取り出し電極に接続するλ/4幅電極の極性を従来の+1,−1、+1、−1と隣り合う電極を正負交互に接続していた構造を例えば+1,−1、−1、−1などとすることにより、励振効率を低下させた構造、及び反射器の反射効率を低下させた構造、或いは圧電基板上に誘電体薄膜を付着させた基板上にすだれ状電極及び反射器を設けた構造、或いは弾性表面波共振器の表面に誘電体を付着させ、さらにその上に導体膜を付着させる構造とすることにより、共振器の共振と反共振の幅を制御するものである。 In order to solve the above-described problems, a surface acoustic wave resonator according to the present invention includes a resonator in which interdigital electrodes are disposed on the surface of a piezoelectric / electrostrictive material substrate having a large electromechanical coupling coefficient or on a piezoelectric thin film substrate, Alternatively, in a resonator having a structure in which reflectors are arranged on both sides thereof, the polarity of the λ / 4 width electrode connected to the extraction electrode is alternately connected to positive and negative electrodes adjacent to the conventional +1, −1, +1, −1. For example, +1, -1, -1, -1, etc. are used to reduce the excitation efficiency, reduce the reflection efficiency of the reflector, or attach a dielectric thin film on the piezoelectric substrate. Resonance of the resonator by adopting a structure in which interdigital electrodes and reflectors are provided on the substrate, or a structure in which a dielectric is attached to the surface of the surface acoustic wave resonator and a conductor film is further attached thereon. And control the width of anti-resonance Than it is.
以下、本発明を図面に示した実施例に基づいて詳細に説明する。
実施例の1は、図1のように、圧電・電歪物質基板1の表面或いは圧電薄膜基板上にすだれ状電極を作製した構造、あるいはその両側に反射器を配置した構造の弾性表面波共振器において、基本動作周波数での波長をλとして、正電極の幅がλ/4、負電極の幅がλ/4、その空隙がλ/4であり、それらの電極の両側に取り出し電極を配置したすだれ状電極において、正の取り出し電極に接続するλ/4幅電極の符号を+1、負の取り出し電極に接続するλ/4幅電極の符号を−1として、+1、−1、−1、−1とした構造、或いは図2のように、+1、+1、+1、−1、−1、−1とした構造、或いは正の取り出し電極に接続するλ/4幅電極の符号の数が(2K+1)(K:零を含む正の整数)、負の取り出しに接続するλ/4幅電極の符号の数が(2L+1)(L:零を含む正の整数)のすだれ状電極を一周期として、これらの電極をN対構成した構造の弾性表面波共振器、及び一つの共振器の中でK、Lの値を組み合わせた構造の共振器、及びこれらの共振器の両側に反射器を配置した構造の弾性表面波共振器、及びこれらの共振器を用いた電子装置である。
実施例の2は、特許請求の範囲第1項において、λ/4電極幅、キャップλ/4の構造のすだれ状電極と(5λ/4)Kの電極幅でギャップが(λ/4)のすだれ状電極を一つのすだれ状共振器の中で組み合わせた構造の弾性表面波共振器、及びこれらの共振器の両側に反射器を配置した構造の弾性表面波共振器、及びこれらの共振器を用いた電子装置である。
実施例の3は、特許請求の範囲第1項、第2項において、隣り合う電極中心間の周期はλ/2或いはλ/2の整数倍であり、かつそれら電極の幅及びギャップが上記の値の±50%である弾性表面波共振器、及びこれの共振器を用いた電子装置である。
実施例の4は、特許請求の範囲の請求第1項、第2項、第3項において、すだれ状電極とその両側に反射器を配置した構造の弾性表面波共振器において、基本動作周波数での波長をλとして、反射器の幅が(λ/2)×M(M:正の整数)でその空隙が(λ/2)×N(N:正の整数)或いは、電極の幅が(λ/4)×(2M−1),でその空隙が(λ/4)×(2N−1)、或いはそれらの幅が上記の値の±50%であり、これらの電極間の距離が(λ/2)×K(K:整数)の短絡型の反射器をもつ構造の弾性表面波共振器、及びこれらの共振器を用いた電子装置である。
実施例の5は、圧電・電歪物質基板1の表面或いは圧電薄膜基板上に誘電体薄膜H1を付着させた弾性表面波共振器、及びその上に弾性波共振器を作製した後、その上に金属膜を付着させた構造の共振器、或いはこの共振器上にさらに誘電体薄膜を付着させた構造の弾性表面波共振器、及び上記の金属膜として、反射器上にのみ付着させた構造の弾性表面波共振器及びこれを用いた電子装置である。
実施例の6は、特許請求の範囲第5項の弾性表面波共振器において、基本動作周波数での波長をλとして、薄膜の膜厚をH1として、、薄膜の膜厚H1/λが、0.001から0.02の範囲にある弾性表面波共振器及びこれを用いた電子装置である。
実施例の7は、特許請求の範囲、第1項、第2項、第3項、第4項、第5項、第6項において、正負電極及び金属膜として、Al、Cu、Mo、Au、Ag、W、Tiなど或いはこれらの合金、また圧電体基板1として、水晶、ランガサイト系単結晶、Li2B4O7単結晶、BGO単結晶、BSO単結晶、LiNbO3単結晶、LiTaO3単結晶、KNbO3単結晶、PZTなど、圧電薄膜として、ZnO、AlN、LiTaO3、LiNbO3、KNbO3、Ta2O5、PZT、などを用いた構造のすだれ状電極弾性表面波共振器及びこれらの共振器を用いた電子装置である。
実施例の8は、特許請求の範囲、第1項、第2項、第3項、第4項、第5項、第6項、第7項の弾性表面波共振器上に、SiO2薄膜、或いは正の周波数温度特性をもつガラスなどの誘電体膜を付着させた構造のすだれ状電極弾性表面波共振器及びこれを用いた電子装置である。
実施例の9は、特許請求の範囲、第1項、第2項、第3項、第4項、第5項、第6項、第7項、第8項の弾性表面波共振器をラダー型、ラティス型に構成した弾性表面波フィルタとこのフィルタを用いた電子装置である。Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.
As shown in FIG. 1, the first embodiment is a surface acoustic wave resonance having a structure in which interdigital electrodes are formed on the surface of a piezoelectric /
In Example 2, the width of the electrode is λ / 4, the interdigital electrode having the structure of the cap λ / 4, and the electrode width of (5λ / 4) K and the gap is (λ / 4). A surface acoustic wave resonator having a structure in which interdigital electrodes are combined in one interdigital resonator, a surface acoustic wave resonator having a structure in which reflectors are arranged on both sides of these resonators, and these resonators. The electronic device used.
In Example 3, the period between adjacent electrode centers is λ / 2 or an integral multiple of λ / 2 in
Example 4 is a surface acoustic wave resonator having a structure in which interdigital electrodes and reflectors are arranged on both sides thereof in
5 embodiment, the piezoelectric-electrostrictive material the surface of the
In Example 6 of the surface acoustic wave resonator according to claim 5, the wavelength at the fundamental operating frequency is λ, the film thickness of the thin film is H 1 , and the film thickness H 1 / λ is , A surface acoustic wave resonator in the range of 0.001 to 0.02 and an electronic device using the same.
In Example 7, the positive, negative electrodes and the metal film as Al, Cu, Mo, Au in the claims, the first, second, third, fourth, fifth, and sixth claims are used. , Ag, W, Ti, etc., or alloys thereof, and as the
In Example 8, the SiO 2 thin film is formed on the surface acoustic wave resonator according to
In the ninth embodiment, the surface acoustic wave resonator according to the claims, the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, and eighth aspects is a ladder. A surface acoustic wave filter configured in a type and a lattice type, and an electronic device using the filter.
以上の共振器の計算結果の一例として、図3に、図1の構造の共振器を用い
た、零温度特性、k2=0.22をもつSiO2/5°Y−X LiNbO3基板を用いたラダー型フィルタの特性を示す。通常のλ/4幅電極と反射器を用いたラダー型フィルタでは、中心周波数2GHzで帯域幅360MHz(Δf/f0=0.18)と広帯域特性をもち、現在の携帯電話用のフィルタとしては、広すぎて使えない。一方、本発明の図1のすだれ状電極の両側にλ/4電極幅の反射器をもつ構造では、図3のように、中心周波数2GHzで帯域幅100MHz(Δf/f0=0.05)と現在の携帯電話用のフィルタに最適な帯域をもち、かつ零温度特性のフィルタが得られる。また、本特許では、大きなk2をもつ基板を用いて、任意の帯域幅をもつ共振器、及びフィルタを得ることができる。As an example of calculation results of the above resonator, in FIG. 3, with the resonator structure of Figure 1, zero temperature characteristic, the SiO 2/5 ° Y-X
1…基板、2…すだれ状電極、3…正の取り出し電極、4…負の取り出し電極、5…正の取り出し電極に接続されたλ/4電極であり、符号では+1電極、6…負の取り出し電極に接続されたλ/4電極であり、符号では−1電極、7…反射器、8…ラダー型フィルタの周波数特性の周波数〔GHz〕、9…ラダー型フィルタの周波数特性の挿入損失〔dB〕DESCRIPTION OF
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