JPS6386912A - 弾性表面波トランスデユ−サ - 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） 本発明は遅延線やフィルタに使用される弾性表面波トラ
ンスデユーサに係り、特にキャパシタによる重み付けを
行なう弾性表面波トランスデユーサに関する。

（従来の技術） 弾性表面波（Ｓ　Ａ　Ｗ　）を用いた遅延線やフイルタ
等のＳＡＷデバイスにおいては、所望の周波数特性を得
るために弾性表面波の励振または受信強度を位置的に変
化させる、いわゆる重み付けを施したトランスデユーサ
が使用される。この重み付は法として従来から良く知ら
れている方法に、弾性表面波トランスデユーサを構成す
るインターディジタル電極の交差幅を変化させるアポダ
イズ法がある。この方法は比較的容易に任意のフィルタ
特性を得ることができる。

しかし、アボダイズ法はトランスデユーサの開口長く最
大交差幅）が小さくなると、交差長が極端に小さくなる
場合がある。現実にそのような電極を作成すると、回折
効果（表面波の広がり現象）が生じ、それが原因で所望
のフィルタ特性が得られなくなるという欠点がある。

このような欠点を回避したものとして、特開昭５３−１
０１２４６号公報に記載された構造の弾性表面波トラン
スデユーサがある。これは第５図に示すように、圧電性
基板１上に形成された一対のインターディジタル電極２
．３の一方を複数の領域に分割した上で、電極指を上方
に延在させ、その延在部６上に誘電体膜４を形成し、さ
らにその上に信　　“目端子となる共通電極部５を形成
したものである。

この構造のトランスデユーサでは、誘電体膜４によって
形成されるキャパシタの容量を電極指毎に変化させるこ
とにより、弾性表面波の励振または受信強度に重み付け
を施すことができる。これは第６図の等価回路からも理
解される。すなわち、Ｃ１，Ｃ２、Ｃ３、・・・がキャ
パシタの容量であり、Ｒ，ＧＯはそれぞれインターディ
ジタル電極２゜３の電気−音響変換部の放射抵抗および
拘束容量である。第６図に示したように、電気−音響変
換部の交差幅が場所によらず一定の場合には、Ｒ９Ｃｏ
は全ての電極についてほぼ同一の値となる。

このとき各電極の放射抵抗Ｒの両端にかかる電圧は、キ
ャパシタ部分のインピーダンス １／ｊωＣ＋　と、Ｒ，Ｃａの並列インピーダンスＲ／
（１＋ｊωＣＩＩＲ）との分圧で決定されるから、Ｃ１
を変化させることにより所望の重み付けを実現できるの
である。

また、特開昭５３−５９３４３号公報、特公昭５６−５
００２７号公報に記載されているように、重み付けのた
めのキャパシタをインターディジタル電極構造にする方
法も提案されている。すなわち、第７図に示すようにイ
ンターディジタル電極３の電極指と、電極指７との交差
部により重み付けのためのキャパシタを形成し、インタ
ーディジタル電極２と電極指３との一様交差幅の領域で
弾性表面波の励振または受信を行なうようにしたもので
ある。

しかしながら、このようにキャパシタを利用した重み付
けを施した従来の弾性表面波トランスデユーサでは、次
の問題がある。まず、第５図の構造のトランスデユーサ
ではインターディジタル電極２，３をエツチングにより
パターン形成する場合、電極のオーバーエツチングの影
響により各キャパシタの容量の比が変動してしまうとい
う問題がある。すなわち、オーバーエツチングによる静
電容量の変化分（絶対量）は各キャパシタで同じである
から、この変化分をΔＣとし、各キャパシタの容量の設
計値をＣｒ　、　Ｃ２、Ｃ３、・・・とすると、各キャ
パシタの実際の容量はＣ１−ΔＣ１Ｃ２−ΔＣ，Ｃ３−
ΔＣとなる。従って、容量比は （ＣＩ−ΔＣ）／（Ｃ２−ΔＣ）≠Ｃ１／Ｃ２となり、
設計値ＣＩ　／Ｃ２と異なったものとなる。

重み付は量はほぼキャパシタの容量比に比例するから、
この容量比が設計値と異なってしまうことは、とりも直
さず重み付は量が設計値と異なってしまうことを意味し
ている。容量変化分ΔＣを最初から考慮してキャパシタ
形成部のＮ極面積を選ぶことも考えられるが、それには
オーバーエツチングの量を正確に制御しなくてはならず
、実際上困難である。

また、第５図に示した構造のトラン、スデューサでは、
誘電体［１４にピンホールが発生すると、そのピンホー
ルを通して上下の電極間が短絡する。

このような不良が生じた場合には、製造後に救済するこ
とが不可能であり、製造歩留りを著しく低下させる要因
となる。

第７図に示した構造のトランスデユーサにおいても−・
静電容量比のばらつきの問題は幾分改善されるが、十分
とは言えない。また、電極間の短絡の問題についても、
製造後の救済は極めて困難である。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来のキャパシタによる重み付けを施した弾
性表面波トランスデユーサでは、静電容量比のばらつき
により重み付は量が設計値からずれてしまい、また電極
の短絡に対する救済が困難であるという問題があった。

本発明は重み付は用キャパシタの容量比のばらつきが小
さく、所望の重み付は量が正確かつ容易に得られ、また
キャパシタ部の電極が短絡しても容易に救済が可能で、
歩留りの向上が期待できる弾性表面波トランスデユーサ
を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は弾性表面波を励損または受信するための一対の
インターディジタル電極における少なくと亡゛一方を複
数の領域に分割し、その各分割領域毎に信号端子との間
に重み付けのための容量の異なるキャパシタを形成した
弾性表面波トランスデユーサにおいて、インターディジ
タル電極の分割領域毎のキャパシタ形成部を各々複数の
電極指により形成し、しかもその電極指の幅を電気−音
響変換部の電極指より幅より小さくしたことを特徴とす
るものである。

（作用） キャパシタ形成部における複数の電極指の１本当りの静
電容量は、電極指の位置に関係なくほぼ一定であるから
、各々のキャパシタの容量はキャパシタ形成部の電極指
の本数に比例する。また、製造時に生じるオーバーエツ
チングによる電極指１本当りの容量変化分もほぼ一定で
あるから、各々のキャパシタにおける容量変化分もキャ
パシタ形成部の電極指の本数に比例し、容量の大きいキ
ャパシタはどオーバーエツチングによる容量変化分が大
きくなる。この結果、オーバーエツチングによって各々
のキャパシタの容量そのものは変化するが、その比はほ
ぼ設計値を保つことになり、設計通りの重み付けが実現
される。

また、キャパシタ形成部の電極指の幅が電気−音響変換
部の電極指の幅より小さいことにより、キャパシタ形成
部の電極指間や電極指と共通電極部との間で短絡が生じ
た場合でも、高周波電流を流すことで電極指の一部を溶
断させて短絡のない正常な状態に復帰させることができ
る。さらに、キャパシタ形成部の電極指の数が多くなる
ため、電極指端面に生じる電界の広がり効果による容量
誤差が減少する。

（実施例） 第１図は本発明の第１の実施例に係る弾性表面波トラン
スデユーサの平面図である。図に示すように、圧電性基
板１１上にアルミニウム薄膜等による一対のインターデ
ィジタル電極１２．１３が互いに交差して、すなわち各
々の１！糧指が互いに噛合うように形成されている。

インターディジタル電極１３は弾性表面波伝搬方向にお
いて、電極指２本ずつを含む領域を一単位とする複数の
領域Ａ、Ｂ、Ｃ・・・に分割されている。インターディ
ジタル電極１３の各分割領域における電極指は上方に延
在され、その延在部において電気−音響変換部の電極指
の幅Ｗより小さい幅ｄの複数の電極指１６の分割されて
いる。なお、電気−音響変換部の電極指の幅および間隙
Ｗは１／８λ（λは弾性表面波波長）であり、いわゆる
スプリット電極となっているが、これに限るものではな
り１／４λ等の幅および間隙を有するインターディジタ
ル電極構造であってもよい。

そして、インターディジタル電極１３のキャパシタ形成
部の電極指１６上に覆い被さるように、弾性表面波伝搬
方向に沿って帯状の誘電体膜１４が設けられている。こ
の誘電体１１１４は例えばＳ　ｉｏ２．ＡｆｆｉＮ、Ｓ
　ｉ３Ｎ４等の薄膜己ゝより形成され、この上に一方の
信号端子となる共通電極部１５が形成されている。

すなわち、共通電極部１５とインターディジタル電極１
２の共通電極部とが信＠端子となる。これらの両信号端
子間に電気信号を入力すれば、インターディジタル電極
１２．１３の交差領域（それぞれの電極指が噛合う領域
）において弾性表面波が励振される。また、インターデ
ィジタル電極１２．１３の交差領域に弾性表面波が伝搬
されると、その弾性表面波に応じた電気信号が信号端子
から出力される。この場合、インターディジタル電極１
２．１３の各交差領域での励振または受信強度は、電極
指１６と誘電体１１１４および共通電極部１５によりイ
ンターディジタル電極１３の各分割領域Ａ、Ｂ、Ｃ，・
・・毎に形成されたキャパシタの容量によって異なり、
これによって重み付けが施される。

上記のように各分割領域Ａ、Ｂ、Ｃ，・・・のキャパシ
タを各々複数のＮ極指により形成すると、各キャパシタ
の容量比を設計値通りにすることができる。例えば、分
割領域Ａ、Ｂのキャパシタの静電容ｌ比について求める
と、次のようになる。領域Ａにおける電極指１６の本数
をｍ本、領域Ｂにおける電極指１６の本数をｎ本とする
。誘電体膜１４の厚さが電極指１６の幅ｄより十分小さ
い場合には、電極指１６の１本当りの静電容量は電極指
の幾何学的位置によらずほぼ一定の値（Ｃとする）であ
る。従って、領域Ａ、Ｂのキャパシタの容量は各々ｒｒ
＋Ｃ，ｎＣとなる。製造時における電極のオーバーエツ
チングによる静電容量の変化分をΔＣとすれば、製造後
における領域Ａ、Ｂのキャパシタの容量の比は次のよう
になる。

（ｍＣ−ｍΔＧ）／（ｎｃ−ｎΔＧ）−ｍ／ｎすなわち
、オーバーエツチングによって各キャパシタの容量その
ものは変化するが、容量比は設計値（ｍｃ／ｎＣ−ｍ／
ｎ）を維持する。従って、キャパシタによる励振または
受信強度の重み付けを設計通りに実現することができる
。

また、キャパシタ形成部の電極指１６の＠ｄが、電気−
音響変換部の電極指の幅Ｗより小さいため、誘電体膜１
４に生じたピンホールによって電極指１６と共通電極部
１５とが短絡した場合においても、正常の状態に復帰さ
せることができる。すなわち、このような短絡が生じた
場合には信号端子間に比較的高電圧の高周波電圧を印加
し、大きな高周波Ｎ８！を流す。この高周波電流は電極
指１６においては誘電体１０１４のピンホールを通して
共通電極部１５と接している部分を流れるので、その電
極指の一部が溶断する。このときｄ＜ｗの関係から、イ
ンターディジタル電極１２．１３の電気−音響変換部の
電極指が溶断されることはない。

例えば第１図で点Ｐｌにおいて短絡が生じたとすると、
高周波電流が流れることによって点Ｐ２゜Ｐ３等で電極
指１６が溶断し、短絡点Ｐｌは動作上関係がなくなる。

この溶断により厳密はキャパシタの言回が変化し、その
分だけ重み付は量が変化することになるが、実際上は無
視できる。この場合、例えば領域Ｂに示されるように電
極指１６を共通接続する電極指１７を付加して、溶断後
の容ａ減少分をできるだけ小さくするようにしてもよい
。

なお、実際の製造においてはインターディジタル電極１
２．１３の電気−音響変換部の電極指の幅Ｗは完全に均
一に形成されるわけではなく、場所により種々変化する
。このような状況においても電極指１６の上記溶断操作
が確実になされるためには、電極指１６の幅ｄがＷの１
／２以下であることが望ましい。

さらに、キャパシタ形成部の電極指１６の幅ｄをＷより
小さくすると、電極指１６の数を多′くとれることによ
り、電極指端面に生じる電界の広がり効果による容量誤
差が減少するという利点がある。

第１図の弾性表面波トランスデユーサの等価回路は従来
と同様、第６図に示されるものとなる。

同図で放射抵抗Ｒの両端に生じる電圧の大きさは、重み
付は用キャパシタの容１ｃ１．Ｃ２、Ｃ３。

・・・によって制御できることは先に述べた通りである
が、放射抵抗Ｒの両端に生じる電圧の位相も同様にＣｒ
　、　Ｃ２、Ｃ３、・・・により変化する。この位相変
化を補正するために、インターディジタル電極１２．１
３の電気−音響変換部の電極指の位置を弾性表面波の伝
搬方向に沿って変化させるようにしてもよい。

また、第１図ではインターディジタル電極１３を２本の
電極指（スプリット電極）を−単位として複数の領域分
割しているが、電極指３本以上あるいは電極指１本を一
単位として領域分割し、それぞれに坦み付は用キャパシ
タを一統してもよい。

このような種々の領域分割の形態を適宜組合わせること
によって、キャパシタによる重み付けのダイナミックレ
ンジを上げることができる。

第２図は本発明の第２の実施例であり、インターディジ
タル電極１３の電気−音響変換部の電極指を下方にも延
在させてその延在部を幅ｄの複数の電極指１６により形
成し、さらにこれらの電極指１６とインターディジタル
電極１２の共通電極部との間に誘電体膜１４を設けるこ
とによって、領域りにおいてもキャパシタを付加してい
る。

このような構造にすると、重み付は母が小さい場合にお
いても精度の高い重み付は制御ができるようになる。す
なわち、領域りにおけるキャパシタの容量は第６図の等
価回路において電気−音響変換部の拘束容量Ｃと並列に
接続されることになるから、放射抵抗Ｒの両端にかかる
電圧は領域りのキャパシタがない場合に比べて、より小
さいとなる。従って、第１図のようにして形成された重
み付は用キャパシタ（例えばＩＭＡのキャパシタ）の容
量を極端に小さくしなくとも、小さな重み付けを高い精
度でかけることができる。

第３図は本発明の第３の実施例であり、インターディジ
タル電極１２の電気−音響変換部に音響反射器を内蔵さ
せて、一方向性トランスデユーサを構成している。すな
わち、インターディジタル電極１２の電気−音響変換部
は１／８λ幅の電極指１２ａと、３／８λ幅の電極指１
２ｂの組合せにより構成され、３／８λ幅の電極指１２
ｂで音響反射を生じるようにして一方向性を持たせてい
る。図示したように、音響反射器による重み付けは、電
極指の交差幅方向（弾性表面波の伝搬方向と直交する方
向）に沿って３／８λ幅の電極指１２ｂの占める割合を
変化させることによって達成される。

一方、電気的な重み付けはキャパシタの容量を変化させ
ることによって達成されている。従って、本実施例によ
れば従来のようなアボダイズ損失のない簡便な一方向性
弾性表面波トランスデユーサが実現される。

なお、電気−音響変換部の構成として、２Ｆｍ構造のス
ピリット電極や、内部グレーティジグを用いたもの等、
他の方式の音響反射器を内蔵させてもよいことは言うま
でもない。

以上述べた第１〜第３の実施例では、重み付は用キャパ
シタを誘電体膜１４を用いて構成したが、インターディ
ジタル電極構造の重み付は用キャパシタを用いた場合で
も、本発明は有効である。第４図は重み付は用キャパシ
タをインターディジタル電橋構造とした本発明の第４の
実施例を示したものであり、キャパシタを構成する幅ｄ
の電極指１６がインターディジタル電極構造となってい
る。

この実施例によっても、先の実施例と同様の効果が得ら
れる。また、キャパシタ形成部が幅の小さい複数の電極
指によって構成されているため、例えば第７図に示した
従来のインターディジタル電極構造の重み付は用キャパ
シタに比較して、基板１１上のキャパシタ部分の占有面
積を小さくすることができ、トランスデユーサの小型化
を図ることができる。

［発明の効果コ 本発明によれば、インターディジタル電極のうち重み付
は用キャパシタを形成する部分を電気−音響変換部の電
極指より幅の小さい複数の電極指によって構成したこと
により、各キャパシタの容農比が電極のオーバーエツチ
ングの影響を受けず、所望の重み付けを正確に実現でき
、しかも誘電体膜のピンホールその他の原因によるキャ
パシタ形成部の電極の短絡があっても容易に救済するこ
とが可能であり、歩留りの高い弾性表面波トランスデユ
ーサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はそれぞれ本発明の実施例に係る弾性表
面波トランスデユーサの構成を示す平面図、第５図は従
来の弾性表面波トランスデユーサの一例を示す平面図、
第６図は重み付は用キャパシタを付加した弾性表面波ト
ランスデユーサの等価回路図、第７図は従来の弾性表面
波トランスデユーサの他の例を示す平面図である。 １１・・・圧電性基板、１２．１３・・・インターディ
ジタル電極、１４・・・誘電体膜、１５・・・共通電極
部、１６・・・キャパシタ形成部の電極指、Ａ、Ｂ、Ｃ
。 Ｄ・・・分割領域。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第　１　図 第　２　図 第３図 第５図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧電性基板上に形成された弾性表面波を励振また
   は受信するための一対のインターディジタル電極におけ
   る少なくとも一方のインターディジタル電極を複数の領
   域に分割し、その各分割領域毎に信号端子との間にキャ
   パシタを付加し、これらのキャパシタの容量を各分割領
   域毎に異ならせることにより、弾性表面波の励振または
   受信強度に重み付けを行なう弾性表面波トランスデュー
   サにおいて、前記インターディジタル電極の前記分割領
   域毎のキャパシタ形成部を、インターディジタル電極の
   電気−音響変換部の電極指より幅の小さい複数の電極指
   によって形成したことを特徴とする弾性表面波トランス
   デューサ。
2. （２）キャパシタはインターディジタル電極のキャパシ
   タ形成部と、信号端子となる共通電極部との間に誘電体
   膜を設けたものである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トランスデューサ。
3. （３）キャパシタはインターディジタル電極のキャパシ
   タ形成部における電極指と、信号端子となる共通電極部
   から伸びた電極指とを交差させたインターディジタル電
   極構造を有するものである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トランスデューサ。
4. （４）インターディジタル電極は音響反射器を内蔵した
   ものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の弾性表面波トランスデューサ。