JPS63211910A - 弾性表面波共振子装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、弾性表面波共振子装置に係り、特にその電＋
ν！楢造の改良に関する。

（従来の技術） 一般に、弾性表面波共振子装置は第６図に示す構造とさ
れている。

すなわち、圧電基板１上に、一対の櫛ｔ＆電極２ａ、２
ａを交差させてなる励振電極２と、この励振電極２を挟
むようにその両側に多数の電極３ａ・・・を平行させか
つこれらをショートブスバー３ｂによって短絡させてな
゛る反射器電極３とが形成されてなるものであり、第７
図に示す等価回路モデルで表され、その無負荷Ｑは共振
周波数ωｏ＝２πｆｏのときＱ＝ωｏ　Ｌ　＋　／　Ｒ
＋とされる。

一般的に、このような弾性表面波共振子装置によれば、
１００Ｍ　ＨＺ帯具上において２００００以上の無負荷
Ｑが得られるものとされているが、共振帯域が例えば６
０Ｍ　Ｈ２帯付近にまで低下したときチップ（素子）サ
イズの制限などがら実質的に開口長が小さくなるため、
このような高い値の無負荷Ｑを得ることが困難である。

このなめ従来からこのような帯域においては、反射器電
極３の′ｃ、ｖｆＡ３ａの膜厚を厚膜化したり、反射器
電極３の電極３ａの本数を増化したりすることにより、
反射器電極３による弾性表面波に対する反射率を向上さ
せ、これにより高い値の無負荷Ｑを得るという技術が考
えられている。

しかしながら上述のような厚膜の電Ｍｉ３ａを形成しよ
うとした場合には、その膜厚にばらつきが生じこれが製
造の際の歩留りを低下させるという問題がある。また、
電極３の本数を増化させた場合には、反射器電極３の長
大化に起因してデバイス全体が大型化するという問題が
ある。

このように高い値の無負荷Ｑを得るための従来技術は各
種の問題を有しているなめ、近年以下に示す技術が案出
された（特開昭６１−１４２８１１号公報参照）。

すなわち、励振電極２と反射器を極３との間隙を従来に
おいては７／８λあるいは３／８λであったものを１／
２λとし、隣接する励振電極２の電極指と反射器電極３
の電極間のピッチの不連続に起因するバルク放射を抑圧
することによって無負荷Ｑを１６１１さぜたものであり
、これによれば共振帯域が６０Ｍ　ＨＺ付近においても
１００００以上の高い無負荷Ｑを容易に得ることができ
る９例えばＸｃ　ｕ　Ｌ　−１１２’　Ｙイ却搬のＬｉ
’Ｉ”ａ０３からなる基板上に、共振周波数が６１ＭＨ
７、正規化膜ｌ！Ｘｈ／λ＝４．４％、励振電極の開口
長二つλ、励振電極の対数−１９対、反射器電極の電極
本数＝１６５本、励振電極の一方の櫛歯電極の電極指と
対向する他方のｈ５Ｉｖｉ１電極のショートブスバーと
の空隙（以下、単に「空隙」と呼ぶ、）＝０．２λから
なる電極パターンを形成すると、その無負荷Ｑは１９０
００となった。

ところで圧電基板自体の伝搬損失や外気に対する音響的
効果、電極端面でのバルク放射笠の諸榮件を考慮すると
、上述した程度の値の無負荷Ｑでは不足であり、実際的
にはその値が２５０００以上でなければ共振子としての
機能を充分に果たしていないという問題がある。

また、開口長が上記のように９λの弾性表面波共振子装
置においては無負荷Ｑが１９０００のものが得られたが
、開口長が７λの共振子装置については無負荷Ｑが７０
００程度まで低下する。すなわち開口長を縮小すること
で無負荷Ｑが著しく低下するという問題もある。

このような問題に対処する技術として、例えば第６図に
示した弾性表面波共振子装置から第８図に示すように、
反射器電極３の幅りを広げ、励振電Ｆｆ４２のブスバー
２ｂとこの反射器電極３のショートブスバー３ｂとを同
一直線上に並設してなるものがある。これによれば、開
口長が７λの共振子装置についても無負荷Ｑは１２００
０となる。

なお、このことは以下に示すことを意味する。

すなわち、第９図に示すように、弾性表面波を伝搬する
伝ｍ路の幅は励振電極２の開口長に等しく、弾性表面波
は開口長幅中だけを伝搬するのであるが、開口長１幅外
の要因すなわち空隙やショートブスバーが伝搬路近傍の
エネルギーフローに与える影響は無視できないことを示
している。

また、第１０図に示すように、圧電基板１としてＸｃｕ
ｔ−１１２°Ｙ伝搬のＬ　ｉ　Ｔ　ａ　Ｏ３のようなパ
ワーフローアングルを有する異方性基数を用いた場合、
電極パターン全体をこの圧電基板１のパワーフローアン
グルに対応した角度で電能指の長さ方向に平行移動され
ることにより、無負荷Ｑを７０００から８６００に向上
させることができる。

しかしながら上述のように、ショートブスバーを一直線
上に並設したり、パワーフローアングルに沿って電極パ
ターン全体を傾けたりしたとしても、励振Ｔ；、ＩＩｉ
の開口長が７λの弾性表面波共振子装置については無負
荷Ｑが２００００を越えることはない。

このことは励振電極２が有する空隙に起因するものと考
えられる。

すなわち、第１１図に示すように、弾性表面波の伝搬路
における電極が存在しない領域を領域■、励振電極２の
ブスバー２ｂおよび反射器電極３のショートブスバー３
ｂが存在する領域を領域■、励振電極２の空隙２ｃが存
在する領域を■、励振電極２の櫛歯電極２ａ、２ａの交
差領域を領域■とし、また励振電極２の電極指と反射器
電極３の電極間の間隙はｆ、極ピッチの不連続に起因す
る放射バルク波へのモード変換を抑圧するために１／２
λとされているものとする。このとき、領域■における 電極ピッチは反射器電極３内では１／４λであるが励３
＆、電極２内では１−／２λとなる。これは、上記のよ
うに励振電極２の電極指と反射器電極３の電極間の間隙
を１／２λとした決定理由に大きく反することになる。

すなわち上記した理由にしたがうならば、反射器電極３
内を伝搬した弾性表面波は励振電極２内に伝搬するが、
その際空隙２Ｃの部分で電極ピッチの不連続に起因する
放射バルク波に変換され結果としてエネルギーの損失と
なり無負荷Ｑが低下する。

また、第１２図に示すように、各領域における弾性表面
波の音速分布を考えてみると、領域■■■においては励
振電極２と反射器電極３における音速分布は等しいが、
領域■においては異なる。

これにより領域■の励ＦＲ電極２と反射器電極３との境
界において放射バルク波へのモード変換が生じる。

さらに、励振電極２内においては、エネルギー蓄積効果
によって音速の遅い領域■が弾性表面波の伝ｍ路となる
が、反射器電極３内においては領域■と領域■が最も遅
くかつ等しい音速の領域になっているためこれら領域■
および領域■が伝搬路となる。したがって、励振電極２
から反射器電極３へと伝搬する弾性表面波にとっては狭
い伝搬路から広い伝搬路へと解放されるが、逆に反射器
電極３から励振電極２へと伝搬する弾性表面波にとって
は広い伝ｍ路から狭い伝搬路へ移るため、その弾性表面
波の一部がこれらの境界において放射バルク波へモード
変換され、これが無負荷Ｑの低下につながる。このこと
は、開口長に対する空隙の比が大きいほど顕著であり、
同一の幅の空隙で開口長を９λから７λに縮小するとそ
の無負荷Ｑが低下することは当然と言える。

これらのことから、無負荷Ｑを向上さぜるためには空隙
を縮小させることがよいと考えられる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら開口長の縮小とともに空隙を縮小すること
は、製造工程上問題がある。

すなわち、これらの電極は酸によるエツチング工程によ
り形成されるのであるが、上述の如く微小な空隙を含む
電極を楕成しようとした場合、励′Ｊ＆電極２内でのエ
ツチング液の流動性が悪化し、Ａｕ残り等の製造不良を
招来するため、空隙の大きさには製造」−の限界値すな
わち電極の厚さの約２倍程度の限界値がある。

本発明はこのような事情に対処してなされたもので、開
口長に依存することなく高い無負荷Ｑを得ることができ
、しかも製造が容易な弾性表面波共振子装置を提供する
ことを目的としている。

［発明の格成］ （問題点を解決するための手段） すなわち本発明の弾性表面波共振子装置は、弾性表面波
を伝搬する基板と、この基板上に形成された一対の櫛歯
電極を交差してなる励振電極と、この励振電極から励振
された弾性表面波の伝搬方向に所定の間隔をおいて形成
された反射器電極とを少なくとも備えた弾性表面波共振
子装置において、前記反射器電極が、前記励振電極の一
方の櫛歯電極の電極指と対向する他方の櫛歯電極のブス
バーとの空隙に対応する無電極部を有し、かつ各前記反
射器電極は電気的に短絡されていることを特徴としてい
る。

（作用） 本発明の弾性表面波共振子装置において、反射器電極が
励振電極の空隙に対応する無電極部を有するので、開口
長に依存することなく高い無負荷Ｑが得られる。しかも
この場合、製造が容易である。

（実施例） 以下、本発明の実施例の詳細を図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明の一実施例に係る弾性表面波共振子装置
の平面図である。

同図に示す弾性表面波共振子装置は、圧電基板１１上に
、一対の櫛歯電極１２ａ、１２ａを交差してなる励振電
極１２と、この励振電極１２を侠むようにこの励振電極
１２から励振された弾性表面波の伝搬方向に所定の間隙
をもった位置に配置されてなる２組の反射器電極１３．
１３とが形成されてなるものである。

上記の反□射器′：ｒ：、％１３は励振電極１２と類似
した構造とされている。すなわちこの反射器電極１３は
一対の櫛歯電極１３ａ、１３ａを交差させるとともに、
これらｈｉｉＩ歯電極１３ａ、１３ａ間を電気的に短絡
させる短絡電極１３ｄが弾性表面波の伝搬方向に沿って
反射器電極１３のほぼ中央に形成されてなるものである
。

また、励振電極１２の一方の櫛歯電極１２ａの電極指１
２ａ＋と対向する他方の１ａ歯電極１２ａのブスバー１
２ｂとの空隙１２ｃは上記の構造の反射器電極１３の空
隙１３ｃと等しいものとされている。

この励振電極１２の空隙１２ｃおよび反射器電極１３の
空隙１３ｃは０．１λ〜１人程度の範囲をもって構成さ
れる。それは、酸によるエツチングプロ七′スでの限界
は０．１λ（共振周波数４００　ＭＨ２で空隙＝１μｍ
）程度であり、また１波長程度というのは励振１２極１
２の櫛歯電極１２ａ、１２　ａ間で構成される伝ｍ路か
ら漏れ出た弾性表面波が空隙１２ｃの伝１殻路で不要な
モードとして伝搬されるのを防ぐためである。なお、上
記した範囲内の空隙とされている限りは、励振電極１２
の空隙１２ｃと反射器電極１３の空隙１３Ｃとが異なっ
た場合であっても上述の伝ｔａ路モードが崩されること
はない。

しかして、本実施例の弾性表面波共振子装置によれば、
弾性表面波の伝ｍ路の波面の端部における励振電極１２
および反射器電極１３の電極ピッチが等ピッチとなり放
射バルク波へのモード変換が抑圧される。また、励振４
８極１２内での伝搬路の幅と反射器電極１３内での伝搬
路の幅とが等しくなり、これらの境界で生じる放射バル
ク波へのモード変換が抑圧される。さらに、従来例の第
１２図に示した各領域における音速が励振４８１２内と
反射器電極１３内とで等速となり、励振電極１２の空隙
１２ｃの影響が完全になくなる。かくして、開口長に依
存しない高い無負荷Ｑを得ることができるようになる。

また、上記したように反射器電極１３の中央を１本の短
絡電極１３ｄで櫛歯電極１３ａ、１３ａ間を電気的に短
絡したことで反射器電極１３内での電・位が常に等しく
され、この反射器電極１３による弾性表面波の再励起を
許さず、伝搬路内に不要なモードが励起されることが抑
圧される。なお、この短絡１２極１３ｄの幅は０．１λ
程度であれば電気抵抗、伝搬路のモードのいずれにも影
響を与えることはなく、また伝搬路が２分割された場合
であっても音響的結合からこれらの伝搬路はその直後に
一体化される。

なお、この実施例における弾性表面波共振子装置は弾性
表面波の放射バルク波へのモード変換を抑圧するため、
従来例で説明した各種の利点を具備しており、以下これ
らの点について説明する。

まず、隣接する励振電極１２の電極指１２ａ１と反射器
電極１３の２極指１３ａ１との間隙は１／２λとされて
いる。

また、励振電極１２の櫛歯電極１２　ａ、１２ａ間の電
極交差幅と反射器電極１３の櫛ｔＲ電極１３ａ、１３ａ
間の電極交差幅とは等しくすなわち弾性表面波の伝ｍ路
の幅が一様にされている。

さらに、励振電極１２のブスバー１２ｂと反射器電極１
３のショートブスバー１３ｂとはその幅が等しくかつ一
直線上に並設されている。

次に、この実施例の条件を具備する弾性表面波共振子ｙ
ａ置を製造した結果を以下に示す。

すなわち共振周波数６１ＭＨ２、圧電基板としてＸｃｕ
ｔ−１１２°Ｙ伝搬Ｌ　ｉ　’Ｉ”　ａ　Ｏ３、ｈ　、
／λ−４，４％、励振電極対数−１９対、反射器′ｃ、
極電極数極数　６５本、空隙＝０．２λ、励振電極の開
口長＝９λとしたところ無負荷Ｑが２４０００となり非
常に高い値が実現された。

また、開口長のみが７λと異なるものを！ｊｌ造したと
ころ、無負荷Ｑが２２０００となった。

次に、本発明の変形例を以下に示す。

第２図に示す弾性表面波共振子装置は、第１図に示した
弾性表面波共振子装置と比べ短絡電極１３ｄの配置が異
なる。すなわちこの例の短絡′ｒｒ；、極１３ｄは反射
器電極１３の励振電極１２から最も遠く影響の小さい電
極の空隙をなくすことによって構成されるものである。

また、第３（Ａに示す弾性表面波共振子装置は、第１図
に示した弾性表面波共振子装置と比べ反射器電極１３の
ショートブスバー１３ｂが取除かれている点が異なる。

これによれば、上述した各領域での音速を同一にすると
いう意図には反するが、従来例の第１２図に示した領域
■の音速が領域■の音速とほぼ同等で速いため、反射器
？を極１３内へのエネルギの閉込めが進む。したがって
、励振電極１２の対数が反射器電極１３の対数に比べて
充分に少ないときは、励振電極１２におけるブスバー１
２ｂでの音速低下を無視でき、第１図に示した弾性表面
波共振子装置と同様の効果が得られることになる。また
、この場合には、反射器電極１３のショートブスバー１
３ｄを取除いたことで、限られたサイズの圧電基板１１
上での電極パターン形成が有利になり、例えばボンディ
ング用の引回しＴ、極が余裕をもって設ｄ１される。

さらに、第４図に示す弾性表面波共振子装置は、反射器
電極１３のショーＩ・ブスバー１３ｂの幅を電気抵抗が
問題にならない程度にまで狭くすること例えば共振周波
数６１ＭＨ７においては０．１λ程度にすることで、ボ
ンディング用の引回し電極に対する設Ｓ１的余裕を持た
せかつチンプサイズの縮小化が図られる。

また、第５図に示す弾性表面波共振子装置は、電極パタ
ーン全体を圧電基板１１のパワーフロ−アングルに応じ
て電極指の長さ方向に点対称平行移動したものに本発明
を適用させたものである。

ずなわち圧電基板１１が例えばＸｃｕｔ−−１１２゜Ｙ
伝搬のＬ　ｉ　Ｔ　ａ　Ｏ３からなるような場合にはパ
ワーフローアングルを持つことになるが、このような基
板上で位相伝搬方向に平行に消成された伝搬路の端面で
は、弾性表面波の入射角と反射角とが入射波と反射波と
の音速の差異によって異なるものとなる。したがって、
伝ｍ路内を伝搬する弾性表面波の中には、上下のいずれ
かの４１面において臨界角を越えるものがあるために、
伝搬路から屈折して外に漏れ出るものがでてくる。この
なめ上下の端面での入射角を等しくするために電極パタ
ーン全体を圧電基板１１のパワーフローアングルに応じ
て電極指の長さ方向に点対称平行移動させると無負荷Ｑ
の高い弾性表面波共振子装置が得られることになる。し
かしてこの場合においても本発明を適用させることによ
ってより無負荷Ｑの高い弾性表面波共振子装置が得られ
ることになる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の弾性表面波共振子装置によ
れば、開口長に依存することなく高い無負荷Ｑが得られ
、しかも製造が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る弾性表面波共振子装置
の平面図、第２図ないし第５図は本発明の変形例を示す
弾性表面波共振子装置の平面図、第６図、第８図および
第１０図は従来の弾性表面波を示す平面図、第７図は弾
性表面波共振子装置の等価四路モデルを示す図、第９図
は第６図に示した弾性表面波共振子装置における伝搬路
内外でのエネルギ分布を示す図、第１１図は第８図に示
した弾性表面波共振子装置における領域分類を示す図、
第１２図は第１１図に示した領域の音速分布を示す図で
ある。 １１・・・・・・圧電基板 １２・・・・・・励振電極 １３・・・・・・反射器電極 １２Ｃ，１３Ｃ ・・・・・・空隙

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）弾性表面波を伝搬する基板と、この基板上に形成
   された少なくとも一対の櫛歯電極を交差してなる励振電
   極と、この励振電極から励振された弾性表面波の伝搬方
   向に所定の間隔をおいて形成された反射器電極とを少な
   くとも備えた弾性表面波共振子装置において、前記反射
   器電極が、前記励振電極の一方の櫛歯電極の電極指と対
   向する他方の櫛歯電極のブスバーとの空隙に対応する無
   電極部を有し、かつ各前記反射器電極は電気的に短絡さ
   れていることを特徴とする弾性表面波共振子装置。