JPH05167384A - 弾性表面波装置 - Google Patents

弾性表面波装置

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JPH05167384A
JPH05167384A JP32732991A JP32732991A JPH05167384A JP H05167384 A JPH05167384 A JP H05167384A JP 32732991 A JP32732991 A JP 32732991A JP 32732991 A JP32732991 A JP 32732991A JP H05167384 A JPH05167384 A JP H05167384A
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JP
Japan
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acoustic wave
surface acoustic
capacitance
wave device
electrode
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Pending
Application number
JP32732991A
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English (en)
Inventor
Norio Hosaka
憲生 保坂
Hideo Onuki
秀男 大貫
Akitsuna Yuhara
章綱 湯原
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】パッケージ入り弾性表面波装置1のIDT型共
振子2とパッケージの導電性底面との間に生ずる浮遊容
量の影響を抑圧し、反共振Q値を大きく改善し、インピ
ーダンス特性良好な弾性表面波装置を提供することにあ
る。 【構成】弾性表面波装置のアドミタンス特性の実部が、
反共振点で極小になるように容量値を設定した容量パタ
ーン5を、同一パッケージ内でIDT2に並列に接続す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、弾性表面波装置とくに
IDT型共振子により構成した弾性表面波装置の反共振
Q値の改善、インピーダンス特性の向上に関する。
【0002】
【従来の技術】弾性表面波装置は極めて大量に生産され
ているLSIと同様にフォトリソグラフィ技術を用いて
製造できるので量産性に優れ、VHF帯あるいはUHF
帯に好適な信号処理装置として、テレビジョン受信機の
中間周波数フィルタやVTRの局部発振器用共振子とし
て広く用いられている。また、最近では弾性表面波装置
の小形軽量という特徴から、ポケットベルや携帯電話機
等の移動体通信分野で高周波部のフィルタとして利用さ
れている。
【0003】特に、携帯電話機は単一のアンテナで送信
と受信を行うため、送信信号と受信信号を分けるアンテ
ナ分波器に、弾性表面波装置で構成したフィルタが用い
られる。このフィルタの特性として低損失で帯域外抑圧
度の大きいことが要求される。このような特性を実現す
るために、弾性表面波装置として、多電極型フィルタや
インターディジタル(IDT)型共振子を用いるものが
ある。これらのうち、IDT型共振子で構成したフィル
タは低損失化の点で有利である。
【0004】IDT型共振子は図2に示すように、圧電
性基板上に多数対のIDTを形成して構成される。但
し、図2中で、1は圧電性基板、2は導電性薄膜よりな
るすだれ状電極である。この共振子は従来からの水晶振
動子と同様に、図3に示すような等価回路で表される。
従って、水晶振動子と同様に発振器やフィルタを構成す
ることが可能である。
【0005】上記のような弾性表面波装置に関しては、
例えば、特開昭58−131810号公報、特開昭58
−100521号公報、特開昭58−145215号公
報等に開示された技術が知られている。また、米国電気
電子学会1975年、ウルトラソニックス・シンポジウ
ム,プロシーディングス,第381〜384頁(IEE
E,1975,ULTLASONICS SYMPOS
IUM PROCEEDINGS,pp.381〜38
4)記載の技術がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】IDT型共振子でフィ
ルタを構成する場合、インピーダンス特性の共振Q値お
よび反共振Q値が重要である。この共振子では、アドミ
タンス特性の実部が極小となる周波数が存在し、この周
波数を反共振点とすることにより、非常に大きな反共振
Q値が得られることが知られている。このような大きな
反共振Q値が得られる条件として、上記文献では、si
n(4k2N/π)=0となるように電極対数Nを設定
することが示されている。図4は横軸に周波数を、縦軸
にインピーダンス値をとってIDT型共振子のインピー
ダンス特性を示しており、共振周波数frと反共振周波
数faとがかなり狭い間隔で存在していることが判る。
【0007】しかし、実際の弾性表面波装置は、IDT
を形成した圧電性基板を、図5に示すように、パッケー
ジに装着して使用するため、浮遊素子の影響が加わり、
上記の条件では反共振Q値を大きくすることはできな
い。
【0008】本発明は、上記従来の問題を解決し、ID
T型共振子を形成した圧電性基板をパッケージ内に装
着,格納した場合の浮遊素子の影響を考慮に入れて対策
し、反共振Q値を大きくした弾性表面波装置を提供する
ことを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明においては、圧電性基板上に導電性薄膜よりな
るすだれ状電極を設けた弾性表面波素子をパッケージ内
に格納した弾性表面波装置において、上記すだれ状電極
と並列に接続した容量素子を上記パッケージ内に設ける
ことにした。実際には、すだれ状電極を設けた圧電性基
板とは別個の基板上に上記容量素子を設けたり、圧電性
基板上ですだれ状電極の正負の共通電極を延長して、こ
の延長部分に上記容量素子のパターンを設けるとかすれ
ば良い。すだれ状電極のパターンと並列に付加設置する
容量素子の値は、IDTの電極対数などから定まる特定
値とする。
【0010】
【作用】弾性表面波装置の電極パターンを形成した圧電
性基板をパッケージ内に装着、格納した場合、上記電極
パターンとパッケージの導電性底面すなわち接地面との
間に容量が存在するため、これが浮遊容量として弾性表
面波装置のインピーダンス特性に影響する。本発明で
は、IDTの電極対数を適切に設計し、上記のようにI
DTに適当な容量を並列に付加することにより、弾性表
面波装置のアドミタンス特性を所望の特性に設計可能と
し、反共振Q値の大きい弾性表面波装置を実現できるよ
うにしたのである。
【0011】
【実施例】まず、反共振Q値に関する条件について説明
する。IDTのアドミタンス特性は一般に次式で与えら
れる。
【0012】
【数2】
【0013】 ここで、Ga:中心周波数における放射コンダクタンス C0 :制動容量 x :x=Nπ((ω−ω0)/ω0) N :電極対数通常、反共振周波数を与えるxの条件
は、上式からx=4k2N/πで与えられている。した
がって、この時アドミタンス特性の実部が極小となる条
件、すなわち、sin(4k2N/π)=0となるよう
に電極対数を設定すれば、反共振Q値を大きくすること
ができるはずである。
【0014】しかし、通常図5に示すように、IDTを
形成した圧電性基板はパッケージの導電性底面すなわち
接地面上に装着され、IDTと接地面間に容量を持って
しまう。したがって、実際の弾性表面波装置では電極対
数の条件は上述の条件から外れた値となってしまい、反
共振Q値を大きくすることはできない。また、電極対数
は整数または整数+0.5という不連続な値しか採り得
ないため、常に上記の条件を満足する値が実現できると
は限らない。なお、図5のなかで、1は表面にIDTを
形成させた圧電性基板、6はパッケージ、7は蓋、8は
IDTとパッケージの電気端子を結ぶ接続線である。
【0015】IDTとパッケージの接地面間で形成され
る容量値をC1、またIDTとパッケージの電気端子を
結ぶ接続線のインダクタンスをL1とすると、等価回路
は図6に示すように表せる。この場合、全体としてのア
ドミタンス特性は(数3)式
【0016】
【数3】
【0017】のようになる。
【0018】ここで、Y:IDTのアドミタンス 上式で反共振周波数を与えるxの条件は、x=4k2
0/(π(C0+C1))である。従って、C1を考慮し
ない場合に比べ、反共振周波数は浮遊容量C1の分だけ
小さくなり、反共振Q値の極大値を与える条件も従来と
は異なったものになる。さらに、電極対数Nは不連続な
値しかとりえないので、常に反共振Q値を大きくできる
条件を満足できるとは限らない。これらの問題を解決す
るために、本発明ではIDTに並列に容量素子を付加す
るように構成したのである。
【0019】次に、図1により本発明第1実施例を説明
する。同図の中で、1は36°Y−X LiTaOの単
結晶よりなる圧電性基板、2はすだれ状電極(ID
T)、3はボンディングパッド、4は共通電極(母
線)、5は本発明に係る付設した容量パターンである。
本実施例ではIDT2に隣接して容量パターン5を形成
させ、これらは共通電極4で電気的に並列に接続してあ
る。ここで、上記IDTの電極対数と容量パターンの容
量値は上記浮遊容量を考慮した条件式により決める。即
ち、アドミタンス特性の実部が極小になる条件は、x=
nπ(n:整数)であるから、これと上記条件式によ
り、容量パターンの容量値C2は次の(数4)のように
表せる。
【0020】
【数4】
【0021】上式でNは電極対数であるから、整数また
は整数+0.5の値となり、本実施例では、Nは261
対、開口長Wは50μmとして、C1は約0.4pFで
あるので、上式によりC2は4pFとした。図7及び図
8は、それぞれ、上記反共振Q値が大きくなる条件を考
慮してない従来の場合、及び上記条件を考慮した本発明
弾性表面波装置の場合のインピーダンス特性を示す図
で、横軸には周波数を、縦軸にはインピーダンス値を1
Ωを基準としてdB単位で示してある。上記条件を考慮
した本発明の場合、反共振Q値は大幅に改善され、イン
ピーダンスの値でみた場合、従来は54dBであったも
のが、本発明実施例では60dBまで改善されている。
【0022】図9は本発明の第2実施例図である。電極
対数、容量値等は第1実施例と同様である。本発明第1
実施例では、容量パターンをIDTの弾性表面波伝搬方
向に設けたが、本実施例では伝搬方向と直角な方向にI
DTと並べて図示のように設けた。こうすると、基板の
長手方向の寸法を短縮できるので、取扱いやパッケージ
ングが容易になる利点がある。
【0023】図10は本発明第3実施例図である。上記
第1,第2実施例では、すだれ状の容量パターンで構成
したが、容量値が小さい場合は、本実施例のように、ス
トリップ状の容量パターンで済むこともある。
【0024】図11は本発明第4実施例図である。本実
施例では、IDT2は圧電性基板1の上に形成させ、付
設する容量パターン5は別のガラス基板9の上に形成さ
せ、両者間を接続線8で並列に接続した。こうすれば、
高価な圧電性基板の使用量が少なくて済む利点がある。
【0025】図12は本発明のIDT共振子で構成した
帯域阻止型フィルタを示す図である。フィルタの構成要
素である3個の共振子夫々には、すだれ状の容量パター
ン5が並列に接続してある。本実施例では、容量パター
ン5を弾性表面波の伝搬方向に対して斜めに形成してあ
るため、このパターン部分での弾性表面波の不要な反射
波の悪影響を避けることができる。また、図13に示す
ように本発明の弾性表面波装置で構成したフィルタで
は、共振周波数と反共振周波数が近付くので、従来の装
置で構成したフィルタに比べ、阻止帯域の肩特性が改善
される効果がある。換言すると、弾性表面波装置をパッ
ケージに格納した場合の浮遊容量の対策をしたので、反
共振Q値を大きくして肩特性を改善できただけでなく、
通過帯域と阻止帯域の間隔の小さなフィルタを構成する
のが非常に容易になった。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、弾
性表面波装置の反共振Q値を大きく改善でき、インピー
ダンス特性を向上させる効果が得られ、それにより、本
発明弾性表面波装置を用いて性能良好なフィルタを構成
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明第1実施例の弾性表面波装置の平面図で
ある。
【図2】従来の弾性表面波装置の平面図である。
【図3】従来の弾性表面波装置の等価回路を示す図であ
る。
【図4】IDT型共振子のインピーダンス特性を示す図
である。
【図5】パッケージに装着された弾性表面波装置の斜視
図である。
【図6】パッケージに装着された弾性表面波装置の等価
回路図である。
【図7】従来の弾性表面波装置のインピーダンス特性を
示す図である。
【図8】本発明の弾性表面波装置のインピーダンス特性
を示す図である。
【図9】本発明の第2実施例弾性表面波装置の平面図で
ある。
【図10】本発明の第3実施例弾性表面波装置の平面図
である。
【図11】本発明の第4実施例弾性表面波装置の平面図
である。
【図12】本発明の弾性表面波装置で構成した帯域阻止
フィルタの平面図である。
【図13】本発明の弾性表面波装置で構成した帯域阻止
フィルタの周波数特性と、従来の弾性表面波装置で構成
した帯域阻止フィルタの周波数特性とを比較して示す図
である。
【符号の説明】
1…圧電性基板、2…すだれ状電極、3…ボンディング
パッド、4…共通電極、5…容量パターン、6…パッケ
ージ、7…蓋、8…接続線、9…ガラス基板。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧電性基板上に導電性薄膜よりなるすだれ
    状電極を設けた弾性表面波素子をパッケージ内に格納し
    た弾性表面波装置において、上記すだれ状電極と並列に
    接続した容量素子を上記パッケージ内に設けたことを特
    徴とする弾性表面波装置。
  2. 【請求項2】上記容量素子は上記すだれ状電極を設けた
    圧電性基板とは別個の基板上に設けたことを特徴とする
    請求項1記載の弾性表面波装置。
  3. 【請求項3】上記圧電性基板上で上記すだれ状電極の正
    負の共通電極を延長して、この延長部分に上記容量素子
    を設けたことを特徴とする請求項1記載の弾性表面波装
    置。
  4. 【請求項4】上記容量素子の容量値が下記(数1)式を
    満足する値であることを特徴とする請求項1,2または
    3に記載の弾性表面波装置。 【数1】 ここで、C2:容量素子の容量、k2:電気機械結合係
    数、N:電極対数 W:電極指交差幅、 CS:電極1対の単位長当りの容
    量 n:任意の整数、 C1:浮遊容量(C1≠0)
JP32732991A 1991-12-11 1991-12-11 弾性表面波装置 Pending JPH05167384A (ja)

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