JP6333891B2 - 弾性表面波変換器、弾性表面波フィルタおよび弾性表面波フィルタの製造方法 - Google Patents
弾性表面波変換器、弾性表面波フィルタおよび弾性表面波フィルタの製造方法 Download PDFInfo
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(a)3種のIDT電極子に各々零度、120度及び240度の位相差を有する信号を印加する三相一方向性デバイス(例えば、非特許文献1参照)、
(b)一般のすだれ状電極子間を縫ってミアンダラインを設け、これを接地電極とし、90度位相差を有する信号を印加するグループ型一方向性変換器(例えば、非特許文献2参照)、
(c)アルミニウムすだれ状電極子と金の如き大密度金属の電極子(弾性表面波反射用)とをペアとし、弾性表面波の励振の中心と反射の中心との間隔を、励起した波動の波長の1/8とした内部反射一方向性変換器(例えば、非特許文献3参照)、
(d)伝搬方向に周期の異なる正規型の分散型すだれ状電極であって、周波数の増加と共に、遅延時間が小さくなるダウン方向の分散型すだれ状電極が、ダウン方向に方向性を有する一方向性変換器(例えば、非特許文献4参照)。
Xi=X0×[1+(D0/N)×{N−(i−1)}]×ai
(ここで、0.7≦ai≦1.3)
であり、i番目の電極の幅が、(Xi/2)×aiであり、前記正電極と前記負電極とが互いに隣接する部分の長さ(交差幅)が、K+1番目(Kは2以上N/2より小さい整数)の電極からN−K番目の電極まで所定の長さを有し、K番目の電極から1番目の電極に向かって、前記正電極または前記負電極のいずれか一方の電極を短くすることで徐々に短くなっており、N+1−K番目の電極からN+1番目の電極に向かって、他方の電極を短くすることで徐々に短くなっており、50≦N<100のとき、5≦K≦15であり、100≦N<200のとき、10≦K≦20であり、200≦N<400のとき、15≦K≦30であり、400≦Nのとき、20≦K≦40であることを特徴とする。
W1≦0.5W0、WN≦0.5W0、
iがK+1からN−Kのとき、0.9W0≦Wi≦1.1W0、
iが2からK、かつ奇数のとき、Wi=W0−{(W0−W1)/K}×(K+1−i)×bi、
iが2からK、かつ偶数のとき、Wi=Wi−1
iがN−K+1からN−1、かつ奇数のとき、Wi=W0−{(W0−WN)/K}×(i−N+K)×bi
iがN−K+1からN−1、かつ偶数のとき、Wi=Wi−1
(ここで、0.8≦bi≦1.2)
であることが好ましい。
W1≦0.5W0、WN≦0.5W0、
iがK+1からN−Kのとき、0.9W0≦Wi≦1.1W0、
iが2からKのとき、Wi=W0−{(W0−W1)/K}×(K+1−i)×bi、
iがN−K+1からN−1のとき、Wi=W0−{(W0−WN)/K}×(i−N+K)×bi
(ここで、0.8≦bi≦1.2)
であってもよい。
本発明に係る弾性表面波変換器は、電極間の距離と電極の幅とを所定の割合で変化させており、特性のよい分散型のすだれ状電極とすることができる。
X01=(V01/V02)×X02×k (2)
(ここで、0.9≦k≦1.1)
となるよう構成されていてもよい。このとき、各弾性表面波変換器のすだれ状電極で励振または受信する弾性表面波の中心周波数をf0とし、各すだれ状電極の中央での弾性表面波の波長をλ0とすると、k=1.0の場合、
f0=V0/λ0=V01/2X01=V02/2X02 (3)
となる。
[弾性表面波変換器]
図1乃至図4は、本発明の実施の形態の弾性表面波変換器を示している。
図1に示すように、弾性表面波変換器10は、弾性表面波を励振および/または伝搬してきた弾性表面波を受信する弾性表面波変換器であって、圧電基板から成る基板11と、基板11の表面に配置されたすだれ状電極12とを有している。
Xi=X0×[1+(D0/N)×{N−(i−1)}]×ai (1)
(ここで、0.7≦ai≦1.3)
となっている。また、i番目の電極の幅が(Xi/2)×aiとなっている。
W1≦0.5W0、WN≦0.5W0、
iがK+1からN−Kのとき、0.9W0≦Wi≦1.1W0、
iが2からK、かつ奇数のとき、Wi=W0−{(W0−W1)/K}×(K+1−i)×bi、
iが2からK、かつ偶数のとき、Wi=Wi−1
iがN−K+1からN−1、かつ奇数のとき、Wi=W0−{(W0−WN)/K}×(i−N+K)×bi
iがN−K+1からN−1、かつ偶数のとき、Wi=Wi−1
(ここで、0.8≦bi≦1.2)
となっている。なお、短くなった電極の位置には、無電界部の電極25として、反対側の電極が伸びている。
W1≦0.5W0、WN≦0.5W0、
iがK+1からN−Kのとき、0.9W0≦Wi≦1.1W0、
iが2からKのとき、Wi=W0−{(W0−W1)/K}×(K+1−i)×bi、
iがN−K+1からN−1のとき、Wi=W0−{(W0−WN)/K}×(i−N+K)×bi
(ここで、0.8≦bi≦1.2)
となっている。なお、短くなった電極の位置には、無電界部の電極25として、反対側の電極が伸びている。
弾性表面波変換器10は、1番目の電極からN+1番目の電極に向かって電極周期長が徐々に短くなる分散型のすだれ状電極12を有しているため、ダウン方向またはアップ方向に方向性を持つ一方向性特性を有する。また、弾性表面波変換器10は、正電極23と負電極24とが互いに隣接する部分の長さを、K番目の電極から1番目の電極に向かって、および、N+1−K番目の電極からN+1番目の電極に向かって徐々に短くすることにより、通過帯域やカットオフ特性でのリップルを抑制することができ、シャープなカットオフ特性を得ることができる。これにより、一方向性の分散型のトランスバーサル型フィルタや分散型共振器を構成することができる。
図5乃至図7は、本発明の実施の形態の弾性表面波フィルタを示している。
図5乃至図7に示すように、弾性表面波フィルタ30は、本発明の実施の形態の弾性表面波変換器10を1対有している。
X01=(V01/V02)×X02×k (2)
(ここで、0.9≦k≦1.1)
を満たすよう構成されている。
f0=V0/λ0=V01/2X01=V02/2X02 (3)
の関係が成り立っている。
弾性表面波フィルタ30は、1対の弾性表面波変換器10の分散型のすだれ状電極12を、励振したときの弾性表面波の強度が大きくなる方向、すなわち弾性表面波が伝搬する方向で互いに向かい合わせ、並べて配置しているため、双方ともダウン方向のすだれ状電極12aまたはアップ方向のすだれ状電極12bの場合に、分散型の弾性表面波フィルタとなり、一方がダウン方向のすだれ状電極12a、他方がアップ方向のすだれ状電極12bの場合に、非分散型の弾性表面波フィルタとなる。弾性表面波フィルタ30は、一方の弾性表面波変換器10が送信側(入力側)、他方の弾性表面波変換器10が受信側(出力側)として機能するトランスバーサル型のフィルタになっている。また、本発明の実施の形態の弾性表面波変換器10により、通過帯域やカットオフ特性でのリップルを抑制することができ、シャープなカットオフ特性を得ることができる。
図8乃至図13は、本発明の実施の形態の弾性表面波フィルタ30の製造方法を示している。
図8乃至図13に示す各製造方法によれば、図7に示す、一方の弾性表面波変換器10がダウン方向のすだれ状電極12aを有し、他方の弾性表面波変換器10がアップ方向のすだれ状電極12bを有する弾性表面波フィルタ30を好適に製造することができる。
11 基板
12 すだれ状電極
12a ダウン方向のすだれ状電極
12b アップ方向のすだれ状電極
13a ダウン方向のすだれ状電極の方向
13b アップ方向のすだれ状電極の方向
21 正極側バスバー
22 負極側バスバー
23 正電極
24 負電極
25 無電界部の電極
30 弾性表面波フィルタ
41 金属膜
41a 第1の金属膜
41b 第2の金属膜
42 レジスト膜
42a 第1のレジスト膜
42b 第2のレジスト膜
43 誘電体膜
44a 第1のマスク
44b 第2のマスク
Claims (11)
- 基板の表面に配置されたすだれ状電極により、弾性表面波を励振および/または伝搬してきた弾性表面波を受信する弾性表面波変換器であって、
前記すだれ状電極は、交互に配置された正電極と負電極とを有し、前記正電極と前記負電極との合計がN+1本(Nは50以上の整数)であり、前記正電極および前記負電極のうち、1番目の電極からN+1番目の電極に向かって電極周期長が徐々に短くなる分散型のすだれ状電極から成り、前記正電極および前記負電極のうち、X0を基準距離、D0を0.05〜2.0の値とすると、i番目の電極とi+1番目の電極との間の距離Xi(iは1以上N以下の整数)が、
Xi=X0×[1+(D0/N)×{N−(i−1)}]×ai
(ここで、0.7≦ai≦1.3)
であり、
i番目の電極の幅が、(Xi/2)×aiであり、
前記正電極と前記負電極とが互いに隣接する部分の長さが、K+1番目(Kは2以上N/2より小さい整数)の電極からN−K番目の電極まで所定の長さを有し、K番目の電極から1番目の電極に向かって、前記正電極または前記負電極のいずれか一方の電極を短くすることで徐々に短くなっており、N+1−K番目の電極からN+1番目の電極に向かって、他方の電極を短くすることで徐々に短くなっており、
50≦N<100のとき、5≦K≦15であり、100≦N<200のとき、10≦K≦20であり、200≦N<400のとき、15≦K≦30であり、400≦Nのとき、20≦K≦40であることを
特徴とする弾性表面波変換器。 - 前記正電極と前記負電極とが互いに隣接する部分の長さは、W0を基準長さ、Wi(iは1以上N以下の整数)をi番目の電極とi+1番目の電極とが互いに隣接する部分の長さとすると、
W1≦0.5W0、WN≦0.5W0、
iがK+1からN−Kのとき、0.9W0≦Wi≦1.1W0、
iが2からK、かつ奇数のとき、Wi=W0−{(W0−W1)/K}×(K+1−i)×bi、
iが2からK、かつ偶数のとき、Wi=Wi−1
iがN−K+1からN−1、かつ奇数のとき、Wi=W0−{(W0−WN)/K}×(i−N+K)×bi
iがN−K+1からN−1、かつ偶数のとき、Wi=Wi−1
(ここで、0.8≦bi≦1.2)
であることを特徴とする請求項1記載の弾性表面波変換器。 - 請求項1または2記載の弾性表面波変換器を1対有し、
各弾性表面波変換器は、一方の弾性表面波変換器のすだれ状電極で励振したときの弾性表面波の強度が、他方の弾性表面波変換器に向かって大きくなり、前記他方の弾性表面波変換器のすだれ状電極で励振したときの弾性表面波の強度が、前記一方の弾性表面波変換器に向かって大きくなるよう、並べて配置されていることを
特徴とする弾性表面波フィルタ。 - 各弾性表面波変換器のすだれ状電極で励振または受信する弾性表面波の中心周波数が等しくなるよう構成されていることを特徴とする請求項3記載の弾性表面波フィルタ。
- 各弾性表面波変換器は、請求項1または2記載の弾性表面波変換器から成り、
前記一方の弾性表面波変換器のすだれ状電極の中央での電極間の距離X01を、Nが偶数のとき、X01=XN/2、Nが奇数のとき、X01=(X(N−1)/2+X(N+1)/2)/2とし、
前記他方の弾性表面波変換器のすだれ状電極の中央での電極間の距離X02を、Nが偶数のとき、X02=XN/2、Nが奇数のとき、X02=(X(N−1)/2+X(N+1)/2)/2とし、
前記一方の弾性表面波変換器の前記正電極と前記負電極とを短絡して、前記一方の弾性表面波変換器のすだれ状電極で弾性表面波を励起したときの、そのすだれ状電極の中央でのその弾性表面波の伝搬速度をV01とし、
前記他方の弾性表面波変換器の前記正電極と前記負電極とを短絡して、前記他方の弾性表面波変換器のすだれ状電極で弾性表面波を励起したときの、そのすだれ状電極の中央でのその弾性表面波の伝搬速度をV02としたとき、
X01=(V01/V02)×X02×k
(ここで、0.9≦k≦1.1)
となるよう構成されていることを
特徴とする請求項3記載の弾性表面波フィルタ。 - 各弾性表面波変換器は、前記基板が、128°YカットX方向伝搬の基板、または、カット角が120〜136°の範囲のYカットX方向伝搬の基板、または、これらの基板の表面ならびに前記正電極および前記負電極上にSiO2膜を、その膜厚をHとすると、H/X01またはH/X02が0.1〜0.6の範囲になるよう付着させた基板から成り、
各すだれ状電極は、
前記電極周期長が短くなる方向に向かって、励起される弾性表面波の強度が大きくなるダウン方向のすだれ状電極から成り、前記正電極および前記負電極の膜厚をHelとすると、前記正電極および前記負電極がAl電極から成り、膜厚比(Hel/X01またはHel/X02)が0.002〜0.046の範囲、もしくは、前記正電極および前記負電極がCu電極から成り、膜厚比が0.002〜0.030の範囲、もしくは、前記正電極および前記負電極がCr電極から成り、膜厚比が0.005〜0.012の範囲、もしくは、前記正電極および前記負電極が、Cr膜厚が全体の5%以下のCu/Cr電極から成り、膜厚比が0.002〜0.02の範囲、もしくは、前記正電極および前記負電極が、Cr膜厚が全体の5%以下のAu/Cr電極から成り、膜厚比が0.002〜0.1の範囲となるよう構成されている、または、
前記電極周期長が長くなる方向に向かって、励起される弾性表面波の強度が大きくなるアップ方向のすだれ状電極から成り、前記正電極および前記負電極がAl電極から成り、膜厚比が0.048〜0.10の範囲、または、前記正電極および前記負電極がCu電極から成り、膜厚比が0.030〜0.100の範囲、または、前記正電極および前記負電極がCr電極から成り、膜厚比が0.013〜0.080の範囲、または、前記正電極および前記負電極が、Cr膜厚が全体の5%以下のCu/Cr電極から成り、膜厚比が0.030〜0.100の範囲、または、前記正電極および前記負電極が、Cr膜厚が全体の50%以上の、Al/Cr電極もしくはAu/Cr電極もしくはCu/Cr電極もしくはAg/Cr電極から成るとき、膜厚比が0.018〜0.08の範囲となるよう構成されていることを
特徴とする請求項5記載の弾性表面波フィルタ。 - 各弾性表面波変換器は、前記基板が、128°YカットX方向伝搬の基板、または、カット角が120〜136°カットの範囲のYカットX方向伝搬の基板、または、これらの基板の表面ならびに前記正電極および前記負電極上にSiO2膜を、その膜厚をHとすると、H/X01またはH/X02が0.1〜0.6の範囲になるよう付着させた基板から成り、
各すだれ状電極は、前記正電極および前記負電極の膜厚をHelとすると、前記正電極および前記負電極がAl電極から成り、膜厚比(Hel/X01またはHel/X02)が0.040〜0.060の範囲、または、前記正電極および前記負電極がCu電極から成り、膜厚比が0.026〜0.04の範囲、または、前記正電極および前記負電極がCr電極から成り、膜厚比が0.013〜0.020の範囲、または、前記正電極および前記負電極が、Cr膜厚が全体の5%以下のCu/Cr電極から成り、膜厚比が0.030〜0.045の範囲となるよう構成されており、
各すだれ状電極は、前記電極周期長が短くなる方向に向かって、励起される弾性表面波の強度が大きくなるダウン方向のすだれ状電極から成り、i番目の電極の幅が(3/10)Xi、またはその±10%の範囲となるよう構成されている、または、前記電極周期長が長くなる方向に向かって、励起される弾性表面波の強度が大きくなるアップ方向のすだれ状電極から成り、i番目の電極の幅が(7/10)Xi、またはその±10%の範囲となるよう構成されていることを
特徴とする請求項5記載の弾性表面波フィルタ。 - 各弾性表面波変換器は、前記基板が、X−112°Y LiTaO3基板、または伝搬方向が100°〜120°の範囲のLiTaO3基板、またはST−Cut Quartzもしくは40°〜46°YカットX方向伝搬の水晶基板、またはYカットZ方向伝搬の基板、または0°〜40°YカットX方向伝搬のLiTaO3基板から成り、
各すだれ状電極は、
前記電極周期長が短くなる方向に向かって、励起される弾性表面波の強度が大きくなるダウン方向のすだれ状電極から成り、前記正電極および前記負電極の膜厚をHelとすると、前記正電極および前記負電極がAl電極から成り、膜厚比(Hel/X01またはHel/X02)が0.005〜0.2の範囲、もしくは、前記正電極および前記負電極がCu電極から成り、膜厚比が0.005〜0.2の範囲、もしくは、前記正電極および前記負電極がCr電極から成り、膜厚比が0.005〜0.2の範囲となるよう構成されている、または、
前記電極周期長が長くなる方向に向かって、励起される弾性表面波の強度が大きくなるアップ方向のすだれ状電極から成り、前記正電極および前記負電極がAu電極から成り、膜厚比が0.005〜0.2の範囲、もしくは、前記正電極および前記負電極が、Cr膜厚が全体の5%以下のAu/Cr電極から成り、膜厚比が0.005〜0.2の範囲となるよう構成されていることを
特徴とする請求項5記載の弾性表面波フィルタ。 - 各弾性表面波変換器は、前記基板が、128°YカットX方向伝搬の基板、またはカット角が120〜136°の範囲のYカットX方向伝搬の基板、または−5°〜40°YカットX方向伝搬のLiNbO3基板、またはX−112°Y LiTaO3基板、または伝搬方向が100°〜120°の範囲のLiTaO3基板、またはST−Cut Quartzもしくは40°〜46°YカットX方向伝搬の水晶基板、またはYカットZ方向伝搬の基板、または−5°〜40°YカットX方向伝搬のLiTaO3基板から成り、
各すだれ状電極は、前記電極周期長が長くなる方向に向かって、励起される弾性表面波の強度が大きくなるアップ方向のすだれ状電極から成り、前記正電極と前記負電極との間に誘電体膜が付着されていることを
特徴とする請求項5記載の弾性表面波フィルタ。 - 請求項3乃至9のいずれか1項に記載の弾性表面波フィルタの製造方法であって、
前記基板上の一方の弾性表面波変換器に対応する位置に、第1の金属膜を付着し、
その上に、各弾性表面波変換器に対応するパターンを残してレジスト膜を形成し、
さらにその上に、第2の金属膜を付着し、
前記レジスト膜を、前記レジスト膜の上に付着した前記第2の金属膜とともに除去し、
前記第2の金属膜に覆われた部分を残して、前記第1の金属膜をエッチングにより除去することを
特徴とする弾性表面波フィルタの製造方法。 - 請求項3乃至9のいずれか1項に記載の弾性表面波フィルタの製造方法であって、
前記基板上に、各弾性表面波変換器に対応するパターンを残してレジスト膜を形成し、
第1のマスクで、一方の弾性表面波変換器に対応する位置を覆った後、その上に第1の金属膜を蒸着し、
前記第1のマスクを取り除き、第2のマスクで、他方の弾性表面波変換器に対応する位置を覆った後、その上に第2の金属膜を蒸着し、
前記第2のマスクを取り除き、前記レジスト膜を、前記レジスト膜の上に付着した前記第1の金属膜および前記第2の金属膜とともに除去することを
特徴とする弾性表面波フィルタの製造方法。
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