JPH11298286A - 弾性表面波導波路構造及びそれを用いたデバイス - Google Patents
弾性表面波導波路構造及びそれを用いたデバイスInfo
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- JPH11298286A JPH11298286A JP11601898A JP11601898A JPH11298286A JP H11298286 A JPH11298286 A JP H11298286A JP 11601898 A JP11601898 A JP 11601898A JP 11601898 A JP11601898 A JP 11601898A JP H11298286 A JPH11298286 A JP H11298286A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 タンタル酸リチウムのような表面波の逆速度
面が進行方向に凹になる圧電基板において導波路を形成
する手段を得る。 【解決手段】 表面波の主伝搬方向の逆速度面が凹面と
なる圧電基板において、ＩＤＴ電極、グレーティング電
極の開口の両外側に開口部の電極指よりも幅広の電極指
を有するグレーティング電極を配置する。
面が進行方向に凹になる圧電基板において導波路を形成
する手段を得る。 【解決手段】 表面波の主伝搬方向の逆速度面が凹面と
なる圧電基板において、ＩＤＴ電極、グレーティング電
極の開口の両外側に開口部の電極指よりも幅広の電極指
を有するグレーティング電極を配置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は弾性表面波（以下、
ＳＡＷと称す）変換器および反射器などの弾性表面波導
波路構造に関し、特にＩＤＴ電極、グレーティング反射
器と並行して両側に電極指幅の異なるグレーティングを
配した弾性表面波導波路構造に関する。
ＳＡＷと称す）変換器および反射器などの弾性表面波導
波路構造に関し、特にＩＤＴ電極、グレーティング反射
器と並行して両側に電極指幅の異なるグレーティングを
配した弾性表面波導波路構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、高性能、小型、高生産性等の優れ
た特徴を有するＳＡＷフィルタが多くの通信分野で用い
られ、ことに携帯電話等の普及の一翼を担っている。図
６は従来のＳＡＷデバイスの弾性表面波導波路として用
いられるＩＤＴ電極２０とグレーティング電極２１との
構成を示す平面図である。ＩＤＴ電極２０は、周知のよ
うに圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って幅LTの電極
指を間隙STおいてピッチP1（ P1 = LT + ST ）にて配列
し、交互に正負のバスバー２２ａ、２２ｂと電気的に接
続する構造である。即ちＩＤＴ電極指２０の電極指周期
LはピッチP1の２倍L=2 P1となる。一方、グレーティン
グ電極２１は、ＩＤＴ電極２０と同様に幅LRの電極指を
間隙SRおいてピッチP2（ P2= LR + SR ）にて配列し、
一般的にはその両端をバスバー２２ｃ、２２ｄと電気的
に接続する構造である。ただ、表面波を反射するという
機能があれば十分であるため、バスバーを省略した電極
指の配列のみで用いる場合もある。
た特徴を有するＳＡＷフィルタが多くの通信分野で用い
られ、ことに携帯電話等の普及の一翼を担っている。図
６は従来のＳＡＷデバイスの弾性表面波導波路として用
いられるＩＤＴ電極２０とグレーティング電極２１との
構成を示す平面図である。ＩＤＴ電極２０は、周知のよ
うに圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って幅LTの電極
指を間隙STおいてピッチP1（ P1 = LT + ST ）にて配列
し、交互に正負のバスバー２２ａ、２２ｂと電気的に接
続する構造である。即ちＩＤＴ電極指２０の電極指周期
LはピッチP1の２倍L=2 P1となる。一方、グレーティン
グ電極２１は、ＩＤＴ電極２０と同様に幅LRの電極指を
間隙SRおいてピッチP2（ P2= LR + SR ）にて配列し、
一般的にはその両端をバスバー２２ｃ、２２ｄと電気的
に接続する構造である。ただ、表面波を反射するという
機能があれば十分であるため、バスバーを省略した電極
指の配列のみで用いる場合もある。
【０００３】図６に示したＩＤＴ電極２０及びグレーテ
ィング電極２１を伝搬する表面波を導波という観点から
考察する。ＩＤＴ電極２０により励起された表面波は、
励起された位置では電極指列と垂直方向に位相速度を持
つ平面波に近いが、伝搬するにしたがい回折して広が
り、平面波の波面はしだいに乱れてくる。ここで、ＩＤ
Ｔ電極２０の電極指はグレーティング電極２１の電極指
と同様に電界短絡、質量負荷効果による反射及び速度変
化の作用を有するので、グレーティング効果を記述する
ときは、ＩＤＴ電極２０、グレーティング電極２１共に
グレーティングと云うことにする。図６に示すＩＤＴ電
極２０、グレーティング電極２１の構成がある長さ以上
連続するか、あるいはグレーティング電極２１と同様な
グレーティング電極（図示していない）をＩＤＴ電極２
０を中心として対称に配置することにより、励起された
表面波がグレーティング電極間を何度も往復するような
状態であれば、ＩＤＴ電極２０とグレーティング電極２
１とは導波路として機能し、導波モードが形成される場
合がある。
ィング電極２１を伝搬する表面波を導波という観点から
考察する。ＩＤＴ電極２０により励起された表面波は、
励起された位置では電極指列と垂直方向に位相速度を持
つ平面波に近いが、伝搬するにしたがい回折して広が
り、平面波の波面はしだいに乱れてくる。ここで、ＩＤ
Ｔ電極２０の電極指はグレーティング電極２１の電極指
と同様に電界短絡、質量負荷効果による反射及び速度変
化の作用を有するので、グレーティング効果を記述する
ときは、ＩＤＴ電極２０、グレーティング電極２１共に
グレーティングと云うことにする。図６に示すＩＤＴ電
極２０、グレーティング電極２１の構成がある長さ以上
連続するか、あるいはグレーティング電極２１と同様な
グレーティング電極（図示していない）をＩＤＴ電極２
０を中心として対称に配置することにより、励起された
表面波がグレーティング電極間を何度も往復するような
状態であれば、ＩＤＴ電極２０とグレーティング電極２
１とは導波路として機能し、導波モードが形成される場
合がある。
【０００４】この原因は、図６に示すグレーティング領
域Ａとバスバー２２ａ、ｂ、ｃ及び２２ｄの領域Ｂとに
おける表面波の位相速度の違いにより、Ａ、Ｂ両者の境
界で表面波が全反射を起こすためであると考えることが
出来る。このとき、領域Ａで示す導波路と直角方向の最
低次対称モードの変位分布は、概略、図６中の破線αで
示されたようになり導波路内部に表面波の振動エネルギ
ーが閉じ込められることになる。
域Ａとバスバー２２ａ、ｂ、ｃ及び２２ｄの領域Ｂとに
おける表面波の位相速度の違いにより、Ａ、Ｂ両者の境
界で表面波が全反射を起こすためであると考えることが
出来る。このとき、領域Ａで示す導波路と直角方向の最
低次対称モードの変位分布は、概略、図６中の破線αで
示されたようになり導波路内部に表面波の振動エネルギ
ーが閉じ込められることになる。
【０００５】上記のような、導波状態、即ち表面波の振
動エネルギーが閉じ込められる状態を形成するために
は、いくつかの条件を充たする必要がある。橋本らが
「有限厚金属グレーティングを斜め伝搬する弾性表面波
の高速解析法」、電子情報通信学会技報、US95-47(1955-
09)に示しているように、導波状態を形成するために
は、ＩＤＴ電極２０の電極指の垂直方向（主伝搬方向）
と表面波の伝搬方向とのなす角度が小さい範囲で、表面
波の逆速度面（逆速度とは表面波の位相速度の逆数即ち
Slownessを云う）が図７（ａ）に示すように進行方向に
凸である場合には、図６に示す内側のグレーティング領
域Ａにおける表面波の速度を外側の領域Ｂのそれよりも
遅く、また、図７（ｂ）に示すように逆速度面が進行方
向に凹である場合には、領域Ｂの速度の方を領域Ａのそ
れよりも遅くしなければならないことが示されている。
動エネルギーが閉じ込められる状態を形成するために
は、いくつかの条件を充たする必要がある。橋本らが
「有限厚金属グレーティングを斜め伝搬する弾性表面波
の高速解析法」、電子情報通信学会技報、US95-47(1955-
09)に示しているように、導波状態を形成するために
は、ＩＤＴ電極２０の電極指の垂直方向（主伝搬方向）
と表面波の伝搬方向とのなす角度が小さい範囲で、表面
波の逆速度面（逆速度とは表面波の位相速度の逆数即ち
Slownessを云う）が図７（ａ）に示すように進行方向に
凸である場合には、図６に示す内側のグレーティング領
域Ａにおける表面波の速度を外側の領域Ｂのそれよりも
遅く、また、図７（ｂ）に示すように逆速度面が進行方
向に凹である場合には、領域Ｂの速度の方を領域Ａのそ
れよりも遅くしなければならないことが示されている。
【０００６】例えば、上記の条件が満たされない場合に
は、励振された表面波が回折のため領域Ｂの外側へ放射
され、その変位分布は図６に示す実線βのようになり、
表面波のエネルギーを領域Ａに閉じ込めることはでき
ず、導波モードは形成されない。この放射による損失
は、導波路が長いほど大きく、共振子であればＱ値の低
下、フィルタであれば挿入損失の増加をもたらすことに
なる。
は、励振された表面波が回折のため領域Ｂの外側へ放射
され、その変位分布は図６に示す実線βのようになり、
表面波のエネルギーを領域Ａに閉じ込めることはでき
ず、導波モードは形成されない。この放射による損失
は、導波路が長いほど大きく、共振子であればＱ値の低
下、フィルタであれば挿入損失の増加をもたらすことに
なる。
【０００７】図６の領域Ａ、Ｂにおける伝搬速度の違い
についてさらに詳しく述べる。前述したように橋本らは
文献中で、逆速度面が進行方向に凸である場合、導波状
態を形成するためには、外側領域Ｂの表面波の速度を領
域Ａのそれより速くすればよいと述べている。例えば、
バスバーの領域ＢがＩＤＴ電極２０、グレーティング電
極２１の電極指と同じ膜厚のメタライズ膜にて構成した
場合、バスバーの領域Ｂはグレーティング領域Ａよりも
電極面積密度が大きくなるため、短絡効果および質量負
荷効果が大きく、領域Ｂにおける伝搬速度が領域Ａのそ
れより遅くなるはずである。ところが、電極パターンの
膜厚がある厚さ以上となると、領域Ｂがグレーティング
と同じメタライズ面であっても、グレーティング領域Ａ
の電極指端部における電気的及び機械的なエネルギー蓄
積効果により領域Ａにおける表面波の伝搬速度が領域Ｂ
のそれより遅くなるため、図６の電極構成であっても表
面波が導波されることが知られている。実際に、ST-cut
水晶基板（逆速度面が凸）にアルミニウム（Ａｌ）電極
を用いた場合では、０．３〜０．４％Ｌ（Ｌ=2P1）とい
う非常に薄い膜厚以上で、グレーティング領域Ａにおけ
る伝搬速度の方が領域Ｂのそれより遅くなることが分か
っている。ここで、ＬはＩＤＴ電極２０の周期であり、
デバイスの中心周波数における表面波の波長とほぼ等し
い。
についてさらに詳しく述べる。前述したように橋本らは
文献中で、逆速度面が進行方向に凸である場合、導波状
態を形成するためには、外側領域Ｂの表面波の速度を領
域Ａのそれより速くすればよいと述べている。例えば、
バスバーの領域ＢがＩＤＴ電極２０、グレーティング電
極２１の電極指と同じ膜厚のメタライズ膜にて構成した
場合、バスバーの領域Ｂはグレーティング領域Ａよりも
電極面積密度が大きくなるため、短絡効果および質量負
荷効果が大きく、領域Ｂにおける伝搬速度が領域Ａのそ
れより遅くなるはずである。ところが、電極パターンの
膜厚がある厚さ以上となると、領域Ｂがグレーティング
と同じメタライズ面であっても、グレーティング領域Ａ
の電極指端部における電気的及び機械的なエネルギー蓄
積効果により領域Ａにおける表面波の伝搬速度が領域Ｂ
のそれより遅くなるため、図６の電極構成であっても表
面波が導波されることが知られている。実際に、ST-cut
水晶基板（逆速度面が凸）にアルミニウム（Ａｌ）電極
を用いた場合では、０．３〜０．４％Ｌ（Ｌ=2P1）とい
う非常に薄い膜厚以上で、グレーティング領域Ａにおけ
る伝搬速度の方が領域Ｂのそれより遅くなることが分か
っている。ここで、ＬはＩＤＴ電極２０の周期であり、
デバイスの中心周波数における表面波の波長とほぼ等し
い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】逆に、表面波の逆速度
面が凹となる基板材料を用いる場合、導波状態を形成す
るためには領域Ｂの速度をグレーティング領域Ａよりも
遅くしなければならない。 例えば、上記の橋本の文献
中にも示されているように、主伝搬方向の逆速度面が凹
となる代表的な圧電基板には３６゜ＹカットＸ伝搬Ｌｉ
ＴａＯ3（または４２゜Ｙカット）があり、この基板
は、携帯電話等のＲＦフィルタ用として数多く用いられ
ている。これまでは比較的膜厚の薄い電極を用いてデバ
イスを構成していたが、インピーダンスを低く抑えロス
を低減するために、電極膜厚h/Lが10％にも及ぶような
厚い膜厚の共振器型表面波ＲＦフィルタが必要になり、
実用化されつつある。しかしながら、前述したように電
極膜厚を厚くするとＡ＜Ｂとなり、凹の場合、導波状態
を形成することができなくなってしまう。そのためフィ
ルタの挿入損失が増大して所望の特性が得られないとい
う不具合が生じる。このフィルタは無線機のフロントエ
ンドに用いられるため挿入損失への要求は厳しく、挿入
損失が大きいと無線機の感度を劣化させるという問題が
あった。本発明は上記問題を解決するためになされたも
のであって、主伝搬方向の逆速度面が凹であるような基
板において、従来のＩＤＴ電極構造では導波が出来ない
膜厚でも導波を可能とし、回折による損失の増加を低減
する弾性表面波導波路構造を提供することを目的とす
る。
面が凹となる基板材料を用いる場合、導波状態を形成す
るためには領域Ｂの速度をグレーティング領域Ａよりも
遅くしなければならない。 例えば、上記の橋本の文献
中にも示されているように、主伝搬方向の逆速度面が凹
となる代表的な圧電基板には３６゜ＹカットＸ伝搬Ｌｉ
ＴａＯ3（または４２゜Ｙカット）があり、この基板
は、携帯電話等のＲＦフィルタ用として数多く用いられ
ている。これまでは比較的膜厚の薄い電極を用いてデバ
イスを構成していたが、インピーダンスを低く抑えロス
を低減するために、電極膜厚h/Lが10％にも及ぶような
厚い膜厚の共振器型表面波ＲＦフィルタが必要になり、
実用化されつつある。しかしながら、前述したように電
極膜厚を厚くするとＡ＜Ｂとなり、凹の場合、導波状態
を形成することができなくなってしまう。そのためフィ
ルタの挿入損失が増大して所望の特性が得られないとい
う不具合が生じる。このフィルタは無線機のフロントエ
ンドに用いられるため挿入損失への要求は厳しく、挿入
損失が大きいと無線機の感度を劣化させるという問題が
あった。本発明は上記問題を解決するためになされたも
のであって、主伝搬方向の逆速度面が凹であるような基
板において、従来のＩＤＴ電極構造では導波が出来ない
膜厚でも導波を可能とし、回折による損失の増加を低減
する弾性表面波導波路構造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
に本発明に係る弾性表面波導波路構造及びそれを用いた
デバイスの請求項１記載の発明は、表面波の主伝搬方向
の逆速度面が凹面となるような圧電基板において、ＩＤ
Ｔ電極の開口の両外側に、開口部の電極指よりも幅広の
電極指を有するグレーティング電極を配置したことを特
徴とする弾性表面波導波路である。請求項２記載の発明
は、前記弾性表面波導波路のＩＤＴ電極をグレーティン
グ反射器で置き換えたことを特徴とする弾性表面波導波
路である。請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項
２記載の弾性表面波導波路を用いて構成した共振子やフ
ィルタなどの弾性表面波デバイスである。
に本発明に係る弾性表面波導波路構造及びそれを用いた
デバイスの請求項１記載の発明は、表面波の主伝搬方向
の逆速度面が凹面となるような圧電基板において、ＩＤ
Ｔ電極の開口の両外側に、開口部の電極指よりも幅広の
電極指を有するグレーティング電極を配置したことを特
徴とする弾性表面波導波路である。請求項２記載の発明
は、前記弾性表面波導波路のＩＤＴ電極をグレーティン
グ反射器で置き換えたことを特徴とする弾性表面波導波
路である。請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項
２記載の弾性表面波導波路を用いて構成した共振子やフ
ィルタなどの弾性表面波デバイスである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示した実施の
形態に基づいて詳細に説明する。本発明の理解を容易に
するためグレーティング効果について少し説明する。図
２は実験値を基に計算した３６゜Ｙ−Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ
3基板上のリーキータイプ表面波を用いて、ライン占有
率η（η=LT/( LT +ST)）の値をη=0.5とした場合の自
由表面速度Vfに対する表面波の位相速度Vの比V/Vfと、
電極膜厚h/Lとの関係を示す図である。グレーティング
上の速度は、橋本らも示しているようにブラッグ周波数
（各電極指からの反射波が同位相となる周波数）付近で
分散を示すため、グレーティングが形成するストップバ
ンド中央における速度Vg（平均的な速度）を破線Vgで示
し、ストップバンド下端における速度VgL（最低速度）
を点線VgLで代表的に示してある。実線Vmは領域Ｂのメ
タライズ面における速度であり、周波数依存性はない。
尚、同図においては、これらいずれの速度も自由表面速
度Vfにより正規化した値となっている。
形態に基づいて詳細に説明する。本発明の理解を容易に
するためグレーティング効果について少し説明する。図
２は実験値を基に計算した３６゜Ｙ−Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ
3基板上のリーキータイプ表面波を用いて、ライン占有
率η（η=LT/( LT +ST)）の値をη=0.5とした場合の自
由表面速度Vfに対する表面波の位相速度Vの比V/Vfと、
電極膜厚h/Lとの関係を示す図である。グレーティング
上の速度は、橋本らも示しているようにブラッグ周波数
（各電極指からの反射波が同位相となる周波数）付近で
分散を示すため、グレーティングが形成するストップバ
ンド中央における速度Vg（平均的な速度）を破線Vgで示
し、ストップバンド下端における速度VgL（最低速度）
を点線VgLで代表的に示してある。実線Vmは領域Ｂのメ
タライズ面における速度であり、周波数依存性はない。
尚、同図においては、これらいずれの速度も自由表面速
度Vfにより正規化した値となっている。
【００１１】図２からも明らかのように膜厚h/L=0（膜
厚は0であるが電気的には短絡）では、強い電気的短絡
効果のためグレーティング電極上の速度より領域Ｂのメ
タライズ面の速度の方が遅くなる。しかし、膜厚h/Lが
図中矢印で示す約4.5％を超えると、グレーティングの
電極指のエネルギー蓄積効果が大きくなり、励起される
周波数がストップバンド下端付近ではグレーティング領
域Ａの速度の方が遅くなる。その結果として、グレーテ
ィング領域Ａでは導波できずに表面波のエネルギーが領
域Ｂの外側に放射され損失が生ずることになる。一般
に、ストップバンド下端付近の共振を用いて表面波共振
子や共振器型表面波フィルタを構成するため、このグレ
ーティング領域Ａでの回折損失は、表面波共振子のＱ値
の低下や前記フィルタの挿入損失の増加をもたらす。
厚は0であるが電気的には短絡）では、強い電気的短絡
効果のためグレーティング電極上の速度より領域Ｂのメ
タライズ面の速度の方が遅くなる。しかし、膜厚h/Lが
図中矢印で示す約4.5％を超えると、グレーティングの
電極指のエネルギー蓄積効果が大きくなり、励起される
周波数がストップバンド下端付近ではグレーティング領
域Ａの速度の方が遅くなる。その結果として、グレーテ
ィング領域Ａでは導波できずに表面波のエネルギーが領
域Ｂの外側に放射され損失が生ずることになる。一般
に、ストップバンド下端付近の共振を用いて表面波共振
子や共振器型表面波フィルタを構成するため、このグレ
ーティング領域Ａでの回折損失は、表面波共振子のＱ値
の低下や前記フィルタの挿入損失の増加をもたらす。
【００１２】グレーティングからの反射によりストップ
バンドが形成され、速度分散が起こることは前述した通
りである。図３はこの速度分散の周波数依存性を３６゜
Ｙ−ＸＬｉＴａＯ3基板上に付着したアルミニウム合金
電極の膜厚ｈ/Lが７％の場合について示したものであ
る。縦軸は自由表面波速度Vfに対する表面波の速度Vの
比V/Vf 、横軸は自由表面波速度VfをＩＤＴ電極の周期
で除した周波数f0に対する表面波の周波数fの比f/f0と
して、各々のライン占有率に対する速度変化を図示して
いる。この図に示した横軸に並行な直線γはメタライズ
面を伝搬する表面波の速度Vmに相当する。ライン占有率
ηが0.5の場合を見ると、前述したように図中矢印δで
示すストップバンド下端付近の周波数では、表面波の速
度が直線γで示すメタライズ面における速度Vmより遅く
なることを示している。
バンドが形成され、速度分散が起こることは前述した通
りである。図３はこの速度分散の周波数依存性を３６゜
Ｙ−ＸＬｉＴａＯ3基板上に付着したアルミニウム合金
電極の膜厚ｈ/Lが７％の場合について示したものであ
る。縦軸は自由表面波速度Vfに対する表面波の速度Vの
比V/Vf 、横軸は自由表面波速度VfをＩＤＴ電極の周期
で除した周波数f0に対する表面波の周波数fの比f/f0と
して、各々のライン占有率に対する速度変化を図示して
いる。この図に示した横軸に並行な直線γはメタライズ
面を伝搬する表面波の速度Vmに相当する。ライン占有率
ηが0.5の場合を見ると、前述したように図中矢印δで
示すストップバンド下端付近の周波数では、表面波の速
度が直線γで示すメタライズ面における速度Vmより遅く
なることを示している。
【００１３】メタライズ面即ち、バスバーの領域の電極
膜厚のみ厚くすることにより、領域Ｂの速度をさらに低
下させることが出来るものの、成膜およびフォトリソグ
ラフィーの工程が２度必要になり、製造コストを増加さ
せるので好ましくない。本発明は１回のフォトリソグラ
フィ工程にて製造可能な弾性表面波電極構造を提供する
ものである。
膜厚のみ厚くすることにより、領域Ｂの速度をさらに低
下させることが出来るものの、成膜およびフォトリソグ
ラフィーの工程が２度必要になり、製造コストを増加さ
せるので好ましくない。本発明は１回のフォトリソグラ
フィ工程にて製造可能な弾性表面波電極構造を提供する
ものである。
【００１４】図１は本発明に係る導波路構造を示す平面
図であり、圧電基板（図示しない）の主面上に表面波の
伝搬方向に沿ってＩＤＴ電極２とグレーティング電極３
を配置すると共にＩＤＴ電極２の開口部の両側にグレー
ティング電極４ａ、４ｂをＩＤＴ電極２、グレーティン
グ電極３と近接して並置する。ＩＤＴ電極２は互いに間
挿し合う複数本の電極指を有する一対のくし形電極によ
り構成され、グレーティング電極３はほぼピッチで電極
指が配置されたものである。
図であり、圧電基板（図示しない）の主面上に表面波の
伝搬方向に沿ってＩＤＴ電極２とグレーティング電極３
を配置すると共にＩＤＴ電極２の開口部の両側にグレー
ティング電極４ａ、４ｂをＩＤＴ電極２、グレーティン
グ電極３と近接して並置する。ＩＤＴ電極２は互いに間
挿し合う複数本の電極指を有する一対のくし形電極によ
り構成され、グレーティング電極３はほぼピッチで電極
指が配置されたものである。
【００１５】ＩＤＴ電極２、グレーティング電極３及び
グレーティング電極４ａ、４ｂのそれぞれの隣接する電
極指中央の間隔即ち電極指ピッチはほぼ等しくする。Ｉ
ＤＴ電極２、グレーティング電極３それぞれの電極指幅
LT、LRはほぼ等しくするが、グレーティング電極４ａ、
４ｂの電極指幅LGは電極指幅LT、LRより幅広に形成す
る。ＩＤＴ電極２、グレーティング３とグレーティング
４ａ、４ｂのそれぞれの共通バスバー５ａ、５ｂをグレ
ーティング領域Ａと領域Ｂの境界に設ける。このような
構成とすることによりＩＤＴ電極２とグレーティング電
極３とからなるグレーティング領域Ａとグレーティング
電極４ａ、４ｂからなる領域Ｂのそれぞれの表面波の伝
搬速度を異ならせることが可能となる。これにより表面
波の逆速度面が凹となる圧電基板の場合であっても図中
左端に示した変位分布曲線αに示すように導波が可能と
なる。
グレーティング電極４ａ、４ｂのそれぞれの隣接する電
極指中央の間隔即ち電極指ピッチはほぼ等しくする。Ｉ
ＤＴ電極２、グレーティング電極３それぞれの電極指幅
LT、LRはほぼ等しくするが、グレーティング電極４ａ、
４ｂの電極指幅LGは電極指幅LT、LRより幅広に形成す
る。ＩＤＴ電極２、グレーティング３とグレーティング
４ａ、４ｂのそれぞれの共通バスバー５ａ、５ｂをグレ
ーティング領域Ａと領域Ｂの境界に設ける。このような
構成とすることによりＩＤＴ電極２とグレーティング電
極３とからなるグレーティング領域Ａとグレーティング
電極４ａ、４ｂからなる領域Ｂのそれぞれの表面波の伝
搬速度を異ならせることが可能となる。これにより表面
波の逆速度面が凹となる圧電基板の場合であっても図中
左端に示した変位分布曲線αに示すように導波が可能と
なる。
【００１６】図３にライン占有率η=0.6と0.5の場合の
速度分散を示したが、ライン占有率η=0.6速度はどの周
波数においても占有率η=0.5の速度より遅い。即ち、図
１に示す領域Ｂのライン占有率をグレーティング領域Ａ
のそれより大きくすれば、領域Ｂの表面波の伝搬速度を
領域Ａのそれより遅くすることができて、リーキータイ
プ表面波の導波が可能であることを示している。
速度分散を示したが、ライン占有率η=0.6速度はどの周
波数においても占有率η=0.5の速度より遅い。即ち、図
１に示す領域Ｂのライン占有率をグレーティング領域Ａ
のそれより大きくすれば、領域Ｂの表面波の伝搬速度を
領域Ａのそれより遅くすることができて、リーキータイ
プ表面波の導波が可能であることを示している。
【００１７】図４は本発明に係る弾性表面波導波路構造
の他の実施例で、圧電基板上にＩＤＴ電極６とグレーテ
ィング電極７を配置し、ＩＤＴ電極６の開口部の両側に
グレーティング８ａ、９ｂを並置する。ＩＤＴ電極６の
電極指より図中上下方向に交互に電極指を延在し、また
グレーティング電極７より上下方向に電極指を延在し
て、グレーティング８ａ、９ｂの電極指と接続し、それ
ぞれの両端にバスバー９ａ、９ｂを形成した例である。
この場合もＩＤＴ電極６、グレーティング７の電極指の
幅はほぼ同じくするが、グレーティング電極９ａ、９ｂ
の電極指幅はＩＤＴ電極６の電極指幅より幅広に形成す
る。
の他の実施例で、圧電基板上にＩＤＴ電極６とグレーテ
ィング電極７を配置し、ＩＤＴ電極６の開口部の両側に
グレーティング８ａ、９ｂを並置する。ＩＤＴ電極６の
電極指より図中上下方向に交互に電極指を延在し、また
グレーティング電極７より上下方向に電極指を延在し
て、グレーティング８ａ、９ｂの電極指と接続し、それ
ぞれの両端にバスバー９ａ、９ｂを形成した例である。
この場合もＩＤＴ電極６、グレーティング７の電極指の
幅はほぼ同じくするが、グレーティング電極９ａ、９ｂ
の電極指幅はＩＤＴ電極６の電極指幅より幅広に形成す
る。
【００１８】図５は本発明に係る他の実施例でＩＤＴ電
極１０、グレーティング電極１１の開口部の両側に並置
したグレーティング電極１２ａ、１２ｂより構成され
る。ＩＤＴ電極１０、グレーティング電極１１とグレー
ティング電極１２ａ、１２ｂとの間にそれぞれバスバー
１３ｂ、１３ｃを形成すると共にグレーティング電極１
２ａ、１２ｂの両端にもバスバー１３ａ、１３ｄを形成
した例である。グレーティング電極１２ａ、１２ｂの電
極指幅をＩＤＴ電極１０、グレーティング電極１１の電
極指はより幅広に形成することにより、領域Ｂの伝搬速
度を領域Ａのそれより遅くすることができる。更に、バ
スバーを多用して電極指のオーミックロスを減少させる
ことが可能である。電極指の抵抗による影響、例えばＱ
値の劣化等を避けるためには場合には、図１よりも図５
を用いる方が望ましく、グレーティング領域Ａと領域Ｂ
との間にメタライズ領域を少しでも配置したくない場合
には図４の構造を用いれば良い。
極１０、グレーティング電極１１の開口部の両側に並置
したグレーティング電極１２ａ、１２ｂより構成され
る。ＩＤＴ電極１０、グレーティング電極１１とグレー
ティング電極１２ａ、１２ｂとの間にそれぞれバスバー
１３ｂ、１３ｃを形成すると共にグレーティング電極１
２ａ、１２ｂの両端にもバスバー１３ａ、１３ｄを形成
した例である。グレーティング電極１２ａ、１２ｂの電
極指幅をＩＤＴ電極１０、グレーティング電極１１の電
極指はより幅広に形成することにより、領域Ｂの伝搬速
度を領域Ａのそれより遅くすることができる。更に、バ
スバーを多用して電極指のオーミックロスを減少させる
ことが可能である。電極指の抵抗による影響、例えばＱ
値の劣化等を避けるためには場合には、図１よりも図５
を用いる方が望ましく、グレーティング領域Ａと領域Ｂ
との間にメタライズ領域を少しでも配置したくない場合
には図４の構造を用いれば良い。
【００１９】図１、４、５に示した弾性表面波導波路構
造を応用した例としは、ＳＡＷ共振器、ＳＡＷフィルタ
等がある。ＳＡＷ共振子を構成する場合は図１、４、５
に示したＩＤＴ部とグレーティング部を用いて、表面波
の伝搬方向に沿ってグレーティング部、ＩＤＴ部、グレ
ーティング部の順に近接して配置すればよい。また、Ｓ
ＡＷフィルタを構成する場合は、図１、４、５に示した
グレーティング部を表面波の伝搬方向に沿って２つ配置
し、その間に複数のＩＤＴ部あるいは２つのＩＤＴ部と
１つ以上のグレーティング部とを近接配置すればよい。
このような配置により縦結合型多重モードＳＡＷフィル
タを構成することができる。なお、ＩＤＴ電極部のピッ
チとグレーティング部のピッチとはそれによって構成さ
れるＳＡＷデバイスのＱ値が最大になるように適宜設定
すればよいことは云うまでもない。
造を応用した例としは、ＳＡＷ共振器、ＳＡＷフィルタ
等がある。ＳＡＷ共振子を構成する場合は図１、４、５
に示したＩＤＴ部とグレーティング部を用いて、表面波
の伝搬方向に沿ってグレーティング部、ＩＤＴ部、グレ
ーティング部の順に近接して配置すればよい。また、Ｓ
ＡＷフィルタを構成する場合は、図１、４、５に示した
グレーティング部を表面波の伝搬方向に沿って２つ配置
し、その間に複数のＩＤＴ部あるいは２つのＩＤＴ部と
１つ以上のグレーティング部とを近接配置すればよい。
このような配置により縦結合型多重モードＳＡＷフィル
タを構成することができる。なお、ＩＤＴ電極部のピッ
チとグレーティング部のピッチとはそれによって構成さ
れるＳＡＷデバイスのＱ値が最大になるように適宜設定
すればよいことは云うまでもない。
【００２０】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成したの
で、主伝搬方向の逆速度面が凹面となるような弾性表面
波基板において膜厚を厚くした場合にも、全ての周波数
範囲において導波が可能となり、低損失なフィルタを実
現する上で著しい効果を発揮する。
で、主伝搬方向の逆速度面が凹面となるような弾性表面
波基板において膜厚を厚くした場合にも、全ての周波数
範囲において導波が可能となり、低損失なフィルタを実
現する上で著しい効果を発揮する。
【図１】本発明に係る弾性表面波導波路構造のＩＤＴ電
極部、グレーティング電極部の構成を示す電極パターン
図である。
極部、グレーティング電極部の構成を示す電極パターン
図である。
【図２】36°Y−X伝搬LiTaO3基板上のメタライズ部の速
度Vm、グレーティング電極を付着した場合のストップバ
ンド中央における速度Vgとストップバンド下端における
速度VgLと膜厚h/Lとの関係を示す図である。
度Vm、グレーティング電極を付着した場合のストップバ
ンド中央における速度Vgとストップバンド下端における
速度VgLと膜厚h/Lとの関係を示す図である。
【図３】電極指占有率ηを変えた場合のストップバンド
部の自由表面速度に対する表面波の速度比の周波数依存
性を示す図である。
部の自由表面速度に対する表面波の速度比の周波数依存
性を示す図である。
【図４】本発明に係る他の弾性表面波導波路構造のＩＤ
Ｔ電極部、グレーティング電極部の構成を示す電極パタ
ーン図である。
Ｔ電極部、グレーティング電極部の構成を示す電極パタ
ーン図である。
【図５】本発明に係る他の弾性表面波導波路構造のＩＤ
Ｔ電極部、グレーティング電極部の構成を示す電極パタ
ーン図である。
Ｔ電極部、グレーティング電極部の構成を示す電極パタ
ーン図である。
【図６】従来の弾性表面波導波路構造のＩＤＴ電極部、
グレーティング電極部の構成を示す電極パターン図であ
る。
グレーティング電極部の構成を示す電極パターン図であ
る。
【図７】表面波のＸ軸方向の逆速度面SXが（ａ）は凸で
ある場合、（ｂ）は凹である場合の説明図である。
ある場合、（ｂ）は凹である場合の説明図である。
２、６、１０・・ＩＤＴ電極 ３、７、１１・・グレーティング電極 ４ａ、４ｂ、８ａ、８ｂ，１２ａ、１２ｂ・・グレーテ
ィング電極 ５ａ、５ｂ、９ａ、９ｂ、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１
３ｄ・・バスバー Ａ、Ｂ・・領域 α・・最低次の対称モードの変位分布 V・・表面波の速度 Vf・・自由表面波速度 Vg・・ストップバンド中央における速度（平均速度） Vm・・メタライズ面の速度 VgL・・ストップバンド下端における速度 h/L・・膜厚 η・・ライン占有率 f・・表面波の周波数 f0・・自由表面波速度VfをＩＤＴ電極の周期で除した周
波数 γ・・メタライズ面の速度Vmを示す δ・・ストップバンド下端近傍
ィング電極 ５ａ、５ｂ、９ａ、９ｂ、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１
３ｄ・・バスバー Ａ、Ｂ・・領域 α・・最低次の対称モードの変位分布 V・・表面波の速度 Vf・・自由表面波速度 Vg・・ストップバンド中央における速度（平均速度） Vm・・メタライズ面の速度 VgL・・ストップバンド下端における速度 h/L・・膜厚 η・・ライン占有率 f・・表面波の周波数 f0・・自由表面波速度VfをＩＤＴ電極の周期で除した周
波数 γ・・メタライズ面の速度Vmを示す δ・・ストップバンド下端近傍
Claims (3)
- 【請求項１】 表面波の主伝搬方向の逆速度面が凹面と
なるような圧電基板において、ＩＤＴ電極の開口の両外
側に、開口部の電極指よりも幅広の電極指を有するグレ
ーティング電極を配置したことを特徴とする弾性表面波
導波路構造及びそれを用いたデバイス。 - 【請求項２】 前記弾性表面波導波路のＩＤＴ電極をグ
レーティング反射器で置き換えたことを特徴とする弾性
表面波導波路構造及びそれを用いたデバイス。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の弾性表面波
導波路を用いて構成した共振子やフィルタなどの弾性表
面波導波路構造及びそれを用いたデバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11601898A JP3890740B2 (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | 弾性表面波導波路構造及びそれを用いたデバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11601898A JP3890740B2 (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | 弾性表面波導波路構造及びそれを用いたデバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11298286A true JPH11298286A (ja) | 1999-10-29 |
| JP3890740B2 JP3890740B2 (ja) | 2007-03-07 |
Family
ID=14676770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11601898A Expired - Lifetime JP3890740B2 (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | 弾性表面波導波路構造及びそれを用いたデバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3890740B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003087083A (ja) * | 2001-07-04 | 2003-03-20 | Murata Mfg Co Ltd | 弾性表面波用のくし型電極部、弾性表面波装置、通信装置 |
| US7453334B1 (en) * | 2005-03-21 | 2008-11-18 | Triquint Semiconductor, Inc. | Leaky SAW resonator and method |
| WO2011108229A1 (ja) * | 2010-03-04 | 2011-09-09 | パナソニック株式会社 | 弾性波装置 |
| US8085116B2 (en) | 2008-03-24 | 2011-12-27 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Elastic wave device with a dielectric layer on the comb-shaped electrodes |
| US20120068787A1 (en) * | 2009-06-04 | 2012-03-22 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Elastic wave resonator, ladder filter and duplexer |
| JP2012186808A (ja) * | 2011-03-07 | 2012-09-27 | Triquint Semiconductor Inc | トリミング効果とピストンモードでの不安定性を最小化する音響波導波装置および方法 |
| JP2013106171A (ja) * | 2011-11-14 | 2013-05-30 | Panasonic Corp | 弾性波装置 |
| JP2014131351A (ja) * | 2010-01-25 | 2014-07-10 | Epcos Ag | 横方向放射損失を低減させ，横方向モードの抑制により性能を高めた電気音響変換器 |
| WO2015119025A1 (ja) * | 2014-02-04 | 2015-08-13 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置 |
| JP2015222886A (ja) * | 2014-05-23 | 2015-12-10 | 太陽誘電株式会社 | 弾性波デバイス |
| CN109698681A (zh) * | 2017-10-20 | 2019-04-30 | 株式会社村田制作所 | 弹性波装置 |
-
1998
- 1998-04-10 JP JP11601898A patent/JP3890740B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US20120068787A1 (en) * | 2009-06-04 | 2012-03-22 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Elastic wave resonator, ladder filter and duplexer |
| JP2014131351A (ja) * | 2010-01-25 | 2014-07-10 | Epcos Ag | 横方向放射損失を低減させ，横方向モードの抑制により性能を高めた電気音響変換器 |
| US9257960B2 (en) | 2010-01-25 | 2016-02-09 | Epcos Ag | Electroacoustic transducer having reduced losses due to transverse emission and improved performance due to suppression of transverse modes |
| US9673779B2 (en) | 2010-01-25 | 2017-06-06 | Qualcomm Incorporated | Electroacoustic transducer having reduced losses due to transverse emission and improved performance due to suppression of transverse modes |
| WO2011108229A1 (ja) * | 2010-03-04 | 2011-09-09 | パナソニック株式会社 | 弾性波装置 |
| JPWO2011108229A1 (ja) * | 2010-03-04 | 2013-06-20 | パナソニック株式会社 | 弾性波装置 |
| US8803402B2 (en) | 2010-03-04 | 2014-08-12 | Panasonic Corporation | Elastic wave device |
| JP5333650B2 (ja) * | 2010-03-04 | 2013-11-06 | パナソニック株式会社 | 弾性波装置 |
| JP2012186808A (ja) * | 2011-03-07 | 2012-09-27 | Triquint Semiconductor Inc | トリミング効果とピストンモードでの不安定性を最小化する音響波導波装置および方法 |
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| JPWO2015119025A1 (ja) * | 2014-02-04 | 2017-03-23 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置 |
| WO2015119025A1 (ja) * | 2014-02-04 | 2015-08-13 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置 |
| US9998092B2 (en) | 2014-02-04 | 2018-06-12 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Elastic wave device |
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| US10193051B2 (en) | 2014-05-23 | 2019-01-29 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Acoustic wave device |
| CN109698681A (zh) * | 2017-10-20 | 2019-04-30 | 株式会社村田制作所 | 弹性波装置 |
| JP2019080093A (ja) * | 2017-10-20 | 2019-05-23 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置 |
| US11588469B2 (en) | 2017-10-20 | 2023-02-21 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Acoustic wave device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3890740B2 (ja) | 2007-03-07 |
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