JPH0353802B2 - - Google Patents
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- JPH0353802B2 JPH0353802B2 JP57096176A JP9617682A JPH0353802B2 JP H0353802 B2 JPH0353802 B2 JP H0353802B2 JP 57096176 A JP57096176 A JP 57096176A JP 9617682 A JP9617682 A JP 9617682A JP H0353802 B2 JPH0353802 B2 JP H0353802B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/0222—Details of interface-acoustic, boundary, pseudo-acoustic or Stonely wave devices
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
- H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
- H03H9/14502—Surface acoustic wave [SAW] transducers for a particular purpose
- H03H9/14508—Polyphase SAW transducers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/46—Filters
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、機械的反射に原因する弾性表面波の
反射を低減するようになされた弾性表面波装置に
関するものである。
反射を低減するようになされた弾性表面波装置に
関するものである。
弾性表面波装置は、水晶、LiNbO3(ニオブ酸
リチウム)等の圧電単結晶材料、圧電セラミツク
ス材料又は非圧電基板上に設けられた圧電薄膜材
料等の圧電性基板を利用し、この圧電性基板上に
形成されたトランスジユーサによつて電気信号を
弾性表面波に変換して基板表面を伝播させるよう
に構成したものであり、フイルタを初めとする各
種の電子部品に適用されつつある。
リチウム)等の圧電単結晶材料、圧電セラミツク
ス材料又は非圧電基板上に設けられた圧電薄膜材
料等の圧電性基板を利用し、この圧電性基板上に
形成されたトランスジユーサによつて電気信号を
弾性表面波に変換して基板表面を伝播させるよう
に構成したものであり、フイルタを初めとする各
種の電子部品に適用されつつある。
第1図はその一例としてフイルタを示すもの
で、1は圧電性基板、2は一対のくし型電極2
A,2Bが交差して成る入力用トランスジユー
サ、3は一対のくし型電極3A,3Bが交差して
成る出力用トランスジユーサで、入力端子INに
加えられた電気信号は上記入力用トランスジユー
サ2により弾性表面波に変換され、矢印で示すよ
う圧電性基板1表面を伝播して上記出力用トラン
スジユーサ3に到達した後、それによつて再び電
気信号に変換されて出力OUTから取り出される
ように構成される。ここで上記入力用トランスジ
ユーサ2および出力用トランスジユーサ3を構成
する各々一対のくし型電極2A,2Bおよび3
A,3Bの各電極幅Wおよび各電極交差間隔L
は、使用する弾性表面波の中心周波数f0の波長を
λとした場合、各々λ/4の一定値に設計されい
わゆる正規型電極として形成される。
で、1は圧電性基板、2は一対のくし型電極2
A,2Bが交差して成る入力用トランスジユー
サ、3は一対のくし型電極3A,3Bが交差して
成る出力用トランスジユーサで、入力端子INに
加えられた電気信号は上記入力用トランスジユー
サ2により弾性表面波に変換され、矢印で示すよ
う圧電性基板1表面を伝播して上記出力用トラン
スジユーサ3に到達した後、それによつて再び電
気信号に変換されて出力OUTから取り出される
ように構成される。ここで上記入力用トランスジ
ユーサ2および出力用トランスジユーサ3を構成
する各々一対のくし型電極2A,2Bおよび3
A,3Bの各電極幅Wおよび各電極交差間隔L
は、使用する弾性表面波の中心周波数f0の波長を
λとした場合、各々λ/4の一定値に設計されい
わゆる正規型電極として形成される。
ところで、このような寸法のくし型電極から成
るトランスジユーサを備えたフイルタにおいて
は、動作中に上記入力用および出力用トランスジ
ユーサ2,3間で弾性表面波の多重反射いわゆる
TTE(トリプル・トランジツト・エコー)が避け
られないため、フイルタ通過特性の位相に乱れ
(リツプル)を生じさせ、例えばFM信号の受信
を行なうような場合に問題となつている。
るトランスジユーサを備えたフイルタにおいて
は、動作中に上記入力用および出力用トランスジ
ユーサ2,3間で弾性表面波の多重反射いわゆる
TTE(トリプル・トランジツト・エコー)が避け
られないため、フイルタ通過特性の位相に乱れ
(リツプル)を生じさせ、例えばFM信号の受信
を行なうような場合に問題となつている。
上記TTE発生の原因としては、くし型電極の
存在している場所と存在していない場所により生
ずる音響インピーダンスの差に起因する機械的反
射と、トランスジユーサの両方向性(左右対称に
弾性表面波を送受信し得る性質)に起因する電気
的反射とが挙げられる。このうち電気的反射につ
いては、トランスジユーサの入出力回路に意図的
にミスマツチングを生じさせることにより、ある
いは多相給電方式により、トランスジユーサの一
方向性化を計ることによつてその影響を少なくす
ることが可能であるが、機械的反射については次
のような種々の改善策が講じられているにも拘ら
ず十分な効果が得られていない。その改善策の一
つは、第2図のように入力および出力用トランス
ジユーサ2,3を構成する各々一対のくし型電極
2A,2Bおよび3A,3Bの各交差する指部を
2つに分割し各電極幅Wおよび間隔Lをλ/8に
選ぶように構成したいわゆるダブル電極(スプリ
ツト電極)に設計することである。
存在している場所と存在していない場所により生
ずる音響インピーダンスの差に起因する機械的反
射と、トランスジユーサの両方向性(左右対称に
弾性表面波を送受信し得る性質)に起因する電気
的反射とが挙げられる。このうち電気的反射につ
いては、トランスジユーサの入出力回路に意図的
にミスマツチングを生じさせることにより、ある
いは多相給電方式により、トランスジユーサの一
方向性化を計ることによつてその影響を少なくす
ることが可能であるが、機械的反射については次
のような種々の改善策が講じられているにも拘ら
ず十分な効果が得られていない。その改善策の一
つは、第2図のように入力および出力用トランス
ジユーサ2,3を構成する各々一対のくし型電極
2A,2Bおよび3A,3Bの各交差する指部を
2つに分割し各電極幅Wおよび間隔Lをλ/8に
選ぶように構成したいわゆるダブル電極(スプリ
ツト電極)に設計することである。
この構造によれば各電極端における反射波の位
相は180°異なるため、反射波は互いに逆位相とな
つて打ち消されるようになるので機械的反射によ
る悪影響を低減することができる。
相は180°異なるため、反射波は互いに逆位相とな
つて打ち消されるようになるので機械的反射によ
る悪影響を低減することができる。
しかしながらその反面、各電極幅Wおよび間隔
Lをλ/8となるように形成しなければならない
ため、高周波による程λが小さくなるのでフオト
リソグラフイー法を利用した加工技術に高精度さ
が要求され、製造歩留りが低下するのは避けられ
ない。
Lをλ/8となるように形成しなければならない
ため、高周波による程λが小さくなるのでフオト
リソグラフイー法を利用した加工技術に高精度さ
が要求され、製造歩留りが低下するのは避けられ
ない。
また電極間隔が微小なのでゴミやホコリ等の影
響を受け易くなり、短絡等により動作不良となる
可能性もある。
響を受け易くなり、短絡等により動作不良となる
可能性もある。
他の改善策は第3図a,bのように圧電性基板
1として弾性体基板4およびこの上を覆うように
設けた圧電薄膜5から成る構造を用い、これらの
間に上記くし型電極の一方に相当する電極を下部
電極6として設け、上記圧電薄膜5上には共に上
記下部電極6に対向する位置に各電極幅Wおよび
間隔Lをλ/2に選ぶように、他方のくし型電極
に相当する上部電極7A,7Bを設けるように構
成した、いわゆるシングルフエーズトランスジユ
ーサを設計することである。
1として弾性体基板4およびこの上を覆うように
設けた圧電薄膜5から成る構造を用い、これらの
間に上記くし型電極の一方に相当する電極を下部
電極6として設け、上記圧電薄膜5上には共に上
記下部電極6に対向する位置に各電極幅Wおよび
間隔Lをλ/2に選ぶように、他方のくし型電極
に相当する上部電極7A,7Bを設けるように構
成した、いわゆるシングルフエーズトランスジユ
ーサを設計することである。
この構造によれば、トランスジユーサは正規型
電極とは異なつて、一つのくし型電極7A又は7
Bから構成され、上部電極7Aと下部電極6間に
信号源8を接続し上部電極7Bと下部電極6間の
負荷9端から電気信号を取り出すように動作させ
るので、電極がゴミやホコリ等によつて影響され
ることはなくなり、また加工技術の精度も上記の
場合より和らげられるので、製造歩留りの低下は
避けられる。
電極とは異なつて、一つのくし型電極7A又は7
Bから構成され、上部電極7Aと下部電極6間に
信号源8を接続し上部電極7Bと下部電極6間の
負荷9端から電気信号を取り出すように動作させ
るので、電極がゴミやホコリ等によつて影響され
ることはなくなり、また加工技術の精度も上記の
場合より和らげられるので、製造歩留りの低下は
避けられる。
しかしながら下部電極6(アース電位)に対し
て上部電極7Aを正、負の2極で給電するよう
な、いわゆるバランス給電による駆動が不可能な
ために、電気信号が弾性表面波に変換されないで
入力から出力側に直接波として伝播されるような
入出力トランスジユーサ間の電磁的結合(フイー
ドスルー)が大きくなつてしまう。この結果上記
直接波と必要な弾性表面波とが混在することにな
り、フイルタ通過特性が劣化する。
て上部電極7Aを正、負の2極で給電するよう
な、いわゆるバランス給電による駆動が不可能な
ために、電気信号が弾性表面波に変換されないで
入力から出力側に直接波として伝播されるような
入出力トランスジユーサ間の電磁的結合(フイー
ドスルー)が大きくなつてしまう。この結果上記
直接波と必要な弾性表面波とが混在することにな
り、フイルタ通過特性が劣化する。
その他の改善策は第4図のように、第3図の構
造においてバランス給電が可能となるように、上
記上部電極7A,7Bに対向するようにその他の
上部電極8A,8Bをピツチをλ/2ずらし、か
つスペースaを介して配置するように構成した、
いわゆるバランス形シングルフエーズトランスジ
ユーサを設計することである。
造においてバランス給電が可能となるように、上
記上部電極7A,7Bに対向するようにその他の
上部電極8A,8Bをピツチをλ/2ずらし、か
つスペースaを介して配置するように構成した、
いわゆるバランス形シングルフエーズトランスジ
ユーサを設計することである。
この構造によれば、上記上部電極7A,7B間
に互いに位相が180°ずれた電気信号を給電して駆
動させることにより、フイードスルーを低減させ
ることができる。
に互いに位相が180°ずれた電気信号を給電して駆
動させることにより、フイードスルーを低減させ
ることができる。
しかしながら電極間に短絡防止用のスペースa
を設けなければならないため、弾性表面波を発生
しないこのスペースaの存在により各電極によつ
て励振され同相となるべき弾性表面波S1,S2に波
面の乱れが生ずるようになる。
を設けなければならないため、弾性表面波を発生
しないこのスペースaの存在により各電極によつ
て励振され同相となるべき弾性表面波S1,S2に波
面の乱れが生ずるようになる。
本発明は、以上の問題に対処してなされたもの
で、圧電薄膜を介して下部電極と対向する位置に
設けられる上部電極を第1のくし型ダブル電極と
第2のくし型ダブル電極とにより構成することに
より、従来の欠点を除去するようにした弾性表面
波装置を提供することを目的とするものである。
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
で、圧電薄膜を介して下部電極と対向する位置に
設けられる上部電極を第1のくし型ダブル電極と
第2のくし型ダブル電極とにより構成することに
より、従来の欠点を除去するようにした弾性表面
波装置を提供することを目的とするものである。
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
第5図aおよびb,cは本発明の実施例による
弾性表面波装置を示す平面図および断面図であ
る。
弾性表面波装置を示す平面図および断面図であ
る。
同図において、第1のダブル電極は入力用くし
型ダブル電極10A、および出力用くし型ダブル
電極10Bから成り、第2のダブル電極は入力用
くし型ダブル電極11A、および出力用くし型ダ
ブル電極11Bから構成される。更に上記入力用
くし型ダブル電極10A,11Aから成る入力用
トランスジユーサ2と、出力用くし型ダブル電極
10B,11Bから成る出力用トランスジユーサ
3とは、表面波の伝播方向で対向するように配置
され、上記第1のくし型ダブル電極10A,10
Bおよび第2のくし型ダブル電極11A,11B
とは共に圧電薄膜5を介して下部電極6に対向す
る位置に設けられる。また、第1のくし型ダブル
電極10A,10Bと第2のくし型ダブル電極1
1A,11Bとは、表面波の伝播方向に直角方向
で対向しており、更に第1のくし型ダブル電極1
0A,10Bの電極指と第2のくし型ダブル電極
11A,11Bの電極指とは、表面波の伝播方向
で交互に位置するように夫々ずれて配置されると
ともに、各指の先端部は同一線上に配置され、各
電極幅Wおよび間隔Lはλ/8に選ばれる。
型ダブル電極10A、および出力用くし型ダブル
電極10Bから成り、第2のダブル電極は入力用
くし型ダブル電極11A、および出力用くし型ダ
ブル電極11Bから構成される。更に上記入力用
くし型ダブル電極10A,11Aから成る入力用
トランスジユーサ2と、出力用くし型ダブル電極
10B,11Bから成る出力用トランスジユーサ
3とは、表面波の伝播方向で対向するように配置
され、上記第1のくし型ダブル電極10A,10
Bおよび第2のくし型ダブル電極11A,11B
とは共に圧電薄膜5を介して下部電極6に対向す
る位置に設けられる。また、第1のくし型ダブル
電極10A,10Bと第2のくし型ダブル電極1
1A,11Bとは、表面波の伝播方向に直角方向
で対向しており、更に第1のくし型ダブル電極1
0A,10Bの電極指と第2のくし型ダブル電極
11A,11Bの電極指とは、表面波の伝播方向
で交互に位置するように夫々ずれて配置されると
ともに、各指の先端部は同一線上に配置され、各
電極幅Wおよび間隔Lはλ/8に選ばれる。
以上の構成において、第5図のように上部電極
である第1のくし型ダブル電極10Aおよび第2
のくし型ダブル電極11Aと下部電極6間に180°
位相の異なる信号電圧を印加すれば、電界は上記
電極10A,11Aと下部電極6間に加わるの
で、各電極10A,11Aからはトランスジユー
サの長手方向に平行な波面を持つた弾性表面波
S1,S2が励起される。またトランスジユーサを構
成しているくし型電極はダブル電極10A,10
B,11A,11Bから成つているので、機械的
反射による影響は受けない。
である第1のくし型ダブル電極10Aおよび第2
のくし型ダブル電極11Aと下部電極6間に180°
位相の異なる信号電圧を印加すれば、電界は上記
電極10A,11Aと下部電極6間に加わるの
で、各電極10A,11Aからはトランスジユー
サの長手方向に平行な波面を持つた弾性表面波
S1,S2が励起される。またトランスジユーサを構
成しているくし型電極はダブル電極10A,10
B,11A,11Bから成つているので、機械的
反射による影響は受けない。
更にシングルフエーズトランスジユーサの利点
である短絡防止および製造歩留りの向上をそのま
ま活かすことができる。更にまたバランス給電方
式により信号電圧を加えるので、フイードスルー
を低減できると共に弾性表面波の波面の乱れを防
止することができる。
である短絡防止および製造歩留りの向上をそのま
ま活かすことができる。更にまたバランス給電方
式により信号電圧を加えるので、フイードスルー
を低減できると共に弾性表面波の波面の乱れを防
止することができる。
また、第5図のように、各電極幅Wをλ/8に
選ぶことにより、ダブル電極10A,11Aを構
成している各電極指の中心距離は、第6図のよう
にλ/4になるので、例え電極の存在する場所と
存在しない場所との比が1:1の関係をはずれて
も、機械的反射による影響は防止できる利点があ
る。したがつてダブル電極を製造する際のフオト
フアブリケーシヨン条件に余裕を持たせることが
できる。これらの利点は従来のシングルフエーズ
トランスジユーサでは得られないものである。
選ぶことにより、ダブル電極10A,11Aを構
成している各電極指の中心距離は、第6図のよう
にλ/4になるので、例え電極の存在する場所と
存在しない場所との比が1:1の関係をはずれて
も、機械的反射による影響は防止できる利点があ
る。したがつてダブル電極を製造する際のフオト
フアブリケーシヨン条件に余裕を持たせることが
できる。これらの利点は従来のシングルフエーズ
トランスジユーサでは得られないものである。
フイードスルーがあまり問題とならない場合
は、第7図のように上部電極はバランス形構成と
することなく、第1および第2のくし型ダブル電
極のいずれか一方のみを用いるようにすることが
できる。この場合も機械的反射による影響は防止
することができる。
は、第7図のように上部電極はバランス形構成と
することなく、第1および第2のくし型ダブル電
極のいずれか一方のみを用いるようにすることが
できる。この場合も機械的反射による影響は防止
することができる。
前記弾性体基板4としては、シリコン、ガリウ
ム砒素(GaAs)、SOS(Si−On−Sapphire)等の
半導体材料を用いることが、コスト上および特性
上の点で好ましく、この場合は半導体基板表面に
不純物ドープにより低抵抗部を設けて下部電極と
することができる。また本発明は特に高い周波数
を扱う弾性表面波デバイスに適用して効果的であ
るが、この場合、弾性体基板としては特性的に優
れたサフアイア又は水晶を用いることが望まし
い。
ム砒素(GaAs)、SOS(Si−On−Sapphire)等の
半導体材料を用いることが、コスト上および特性
上の点で好ましく、この場合は半導体基板表面に
不純物ドープにより低抵抗部を設けて下部電極と
することができる。また本発明は特に高い周波数
を扱う弾性表面波デバイスに適用して効果的であ
るが、この場合、弾性体基板としては特性的に優
れたサフアイア又は水晶を用いることが望まし
い。
前記圧電薄膜としては、電気機械結合係数が大
きいこと、絶縁破壊電圧が高いこと生産性が高い
こと等の条件を備えた材料が望ましく、ZnO(酸
化亜鉛)又はAlN(窒化アルミニウム)が最適で
ある。
きいこと、絶縁破壊電圧が高いこと生産性が高い
こと等の条件を備えた材料が望ましく、ZnO(酸
化亜鉛)又はAlN(窒化アルミニウム)が最適で
ある。
以上に説明して明らかなように、本発明によれ
ば、前記した従来の一方向性トランスジユーサの
問題点を解消して、機械的反射に原因する弾性表
面波の反射を確実に低減し得る一方向性トランス
ジユーサを備えた弾性表面波装置を実現すること
ができる。
ば、前記した従来の一方向性トランスジユーサの
問題点を解消して、機械的反射に原因する弾性表
面波の反射を確実に低減し得る一方向性トランス
ジユーサを備えた弾性表面波装置を実現すること
ができる。
第1図、第2図、第3図a、第4図および第3
図bはいずれも従来の弾性表面波装置を示す平面
図および断面図、第5図aは本発明の一実施例を
示す弾性表面波装置の平面図、第5図bおよび第
5図cは第5図aのA−A′線、B−B′線の各断
面図、第6図および第7図は電極部分の説明図で
ある。 2……入力用トランスジユーサ、3……出力用
トランスジユーサ、4……弾性体基板、5……圧
電薄膜、6……下部電極、10A,10B……第
1のくし型ダブル電極、11A,11B……第2
のくし型ダブル電極。
図bはいずれも従来の弾性表面波装置を示す平面
図および断面図、第5図aは本発明の一実施例を
示す弾性表面波装置の平面図、第5図bおよび第
5図cは第5図aのA−A′線、B−B′線の各断
面図、第6図および第7図は電極部分の説明図で
ある。 2……入力用トランスジユーサ、3……出力用
トランスジユーサ、4……弾性体基板、5……圧
電薄膜、6……下部電極、10A,10B……第
1のくし型ダブル電極、11A,11B……第2
のくし型ダブル電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 弾性体基板と、この弾性体基板上に設けられ
た下部電極と、この下部電極を覆うように設けら
れた圧電薄膜と、この圧電薄膜上の上記下部電極
に対向する位置に配置された第1のくし型ダブル
電極と、同様に上記圧電薄膜上の上記下部電極に
対向する位置であつて、弾性表面波の伝播方向に
対して直角方向で上記第1のくし型ダブル電極と
対向する位置に配置された第2のくし型ダブル電
極とを含み、上記第1のくし型ダブル電極の電極
指と上記第2のくし型ダブル電極指とは上記弾性
表面波の伝播方向でずれて配置されるとともに上
記第1のくし型ダブル電極の電極指先端と上記第
2のくし型ダブル電極指先端とは略一直線上に位
置づけされ、上記第1のくし型ダブル電極と第2
のくし型ダブル電極とは互いに180°位相の異なる
信号が供給されるように構成したことを特徴とす
る弾性表面波装置。 2 上記圧電薄膜上に設けられた第1のダブル電
極および第2のダブル電極が互いに交差しないよ
うに配置されたことを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の弾性表面波装置。 3 上記第1のダブル電極および第2のダブル電
極が平面的に互いに対向するように配置されたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の弾性
表面波装置。 4 上記弾性体基板が半導体材料から成ることを
特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第3項のい
ずれかに記載の弾性表面波装置。 5 上記半導体材料がシリコン、ガリウム砒素又
はSOSのいずれかから成ることを特徴とする特許
請求の範囲第4項記載の弾性表面波装置。 6 上記圧電薄膜が酸化亜鉛又は窒化アルミニウ
ムから成ることを特徴とする特許請求の範囲第1
項乃至第5項のいずれかに記載の弾性表面波装
置。 7 上記弾性体基板がサフアイア又は水晶から成
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第
3項又は第6項のいずれかに記載の弾性表面波装
置。
Priority Applications (4)
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Family
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Family Applications (1)
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- 1983-06-03 GB GB08315313A patent/GB2122832B/en not_active Expired
- 1983-06-07 DE DE3320567A patent/DE3320567C2/de not_active Expired - Fee Related
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