JPWO2007108269A1 - 弾性波共振子 - Google Patents

Abstract

漏洩型ではない弾性波を利用しており、横モードリップルによるスプリアスが生じ難いように交叉幅重み付けが施されているだけでなく、反共振周波数のＱ値及び耐電力性を高めることができ、かつチップサイズの低減及び設計自由度の向上を図り得る弾性波共振子を提供する。圧電基板２上にＩＤＴ電極３が形成されており、ＩＤＴ電極３が、弾性波伝搬方向において交叉幅の極大値が複数現れるように交叉幅重み付けされており、あるいは交叉幅重み付けにおいて弾性波伝搬方向と直交する方向外側に位置している一対の包絡線の内少なくとも一方の包絡線が、弾性波伝搬方向と直交する方向においてＩＤＴ電極３の中央側から外側に向かって傾斜している包絡線傾斜部分Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２が複数設けられているように重み付けされている、弾性波共振子１。

Description

本発明は、弾性表面波や弾性境界波を利用した弾性波共振子に関し、より詳細には、ＩＤＴ電極が交叉幅重み付けされている、１ポート型の弾性波共振子に関する。

従来、弾性表面波や弾性境界波を利用した様々な共振子が提案されている。例えば、下記の特許文献１には、図１６及び図１７に示す弾性表面波共振子が開示されている。図１６に示す弾性表面波共振子５０１は、特許文献１において従来例として示されているラブ波を利用した弾性表面波共振子である。この弾性表面波共振子５０１では、圧電基板５０２上に、ＩＤＴ電極５０３が形成されている。ＩＤＴ電極５０３は、正規型のＩＤＴ電極である。弾性表面波共振子５０１では、ラブ波による共振特性が利用されるが、横モードによるスプリアスが発生するという問題があった。

そこで、特許文献１には、横モードによるスプリアスを抑圧し得る構造として、図１７に示す電極構造を有する１ポート型の弾性表面波共振子５１１が開示されている。弾性表面波共振子５１１では、ＩＤＴ電極５１２の弾性表面波伝搬方向両側に反射器５１３，５１４が配置されている。そして、ＩＤＴ電極５１２に、図示のように、弾性表面波伝搬方向中央部において交叉幅が大きく、弾性表面波伝搬方向の端部に向かって交叉幅が小さくなるように交叉幅重み付けが施されている。

弾性表面波共振子５１１では、ＩＤＴ電極５１２に上記のような交叉幅重み付けを施すことにより、横モードによる応答が抑圧され、良好な共振特性が得られるとされている。
特許第２６４５６７４号公報

特許文献１に記載のように、ラブ波を利用した１ポート型弾性表面波共振子において、ＩＤＴ電極に交叉幅重み付けを上記のように施すことにより、横モードによるスプリアスを抑圧することが一応可能である。しかしながら、上記交叉幅重み付けでは、ＩＤＴ電極５１２の中心部分における交叉幅が極めて大きくなるという問題があった。すなわち、ＩＤＴ電極における交叉部の面積を一定とした場合、図１６に示したＩＤＴ電極５０３に比べ、図１７に示されているＩＤＴ電極５１２では、上記のように交叉幅重み付けが施されているため、弾性表面波伝搬方向中央において電極指の交叉幅が非常に大きくなる。すなわち、最大交叉幅が大きくなるため、電極指が長くなり、ＩＤＴ電極５１３の中央に消費電力が集中することとなる。そのため、耐電力性が悪化しがちであった。

加えて、最大交叉幅が大きくなるため、ＩＤＴ電極５１３では、弾性表面波伝搬方向と直交する方向の寸法が大きくならざるを得なかった。

さらに、上記弾性表面波共振子５１１では、反共振周波数におけるＱ値が十分に高くならないという問題もあった。

なお、特許文献１に記載の弾性表面波共振子５１１はラブ波を利用している。このようなラブ波やレイリー波などは音速が比較的遅く、ＩＤＴ内に波が閉じこもりやすく、そのため横モードが発生しやすい。音速の比較的遅い漏洩型ではない、ラブ波やレイリー波などの弾性表面波を利用した場合、圧電基板の結晶方位を調整することによりスプリアスとなる横モードを抑圧することは困難であった。

本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、ラブ波やレイリー波などの漏洩型弾性波以外の弾性波を利用しており、横モード等に起因するスプリアスの影響を受け難く、反共振周波数におけるＱを高くすることができ、良好な共振特性を得ることを可能とする弾性波共振子を提供することにある。

本願の第１の発明によれば、圧電基板と、前記圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極とを有する１ポート型弾性波共振子であって、前記ＩＤＴ電極が、弾性波伝搬方向において交叉幅の極大値が複数現れるように交叉幅重み付けされていることを特徴とする、弾性波共振子が提供される。

本願の第２の発明によれば、圧電基板と、前記圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極とを備える１ポート型の弾性波共振子であって、前記ＩＤＴ電極が、交叉幅重み付けされており、該交叉幅重み付けにおける弾性波伝搬方向と直交する方向の外側に位置している一対の包絡線の内少なくとも一方の包絡線が、弾性波伝搬方向と直交する方向において、弾性波伝搬方向の一方向に進むに従ってＩＤＴ電極の中央側から外側に向かって傾斜している包絡線傾斜部分が複数設けられているように交叉幅重み付けが施されていることを特徴とする、弾性波共振子が提供される。

本発明の弾性波共振子のある特定の局面では、前記ＩＤＴ電極の交叉領域の面積をＳ、電極指の対数をｂとしたときに、交叉幅領域の面積がＳであり、電極指の対数がｂである相当の正規型ＩＤＴ電極の交叉幅をａλ（λは弾性波の波長）としたときに、ａ／ｂ＝ｒで示される縦横比ｒが０．０８以上とされている。

本発明に係る弾性波共振子では、上記包絡線傾斜部分の形状は特に限定されるわけではないが、本発明の他の特定の局面では直線状であり、さらに他の特定の局面では曲線状とされている。

本発明に係る弾性波共振子のさらに別の特定の局面では、前記ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向において、少なくとも一方の端部における交叉幅が、最大交叉幅の５０％以下とされている。

本発明に係る弾性波共振子のさらに他の特定の局面では、前記弾性波として弾性表面波が用いられており、それによって弾性表面波共振子が構成されている。

また、上記弾性表面波としては、特に限定されないが、漏洩型の弾性表面波以外の、正規型ＩＤＴでは横モードスプリアスが生じやすい弾性表面波、例えばレイリー波またはラブ波が好適に用いられる。
（発明の効果）

第１の発明に係る弾性波共振子では、ＩＤＴ電極に、弾性波伝搬方向において交叉幅の極大値が複数現れるように交叉幅重み付けがされている。従って、電極指先端部分における弾性波の散乱・回折による損失を低減することができ、それによって反共振周波数におけるＱ値を高めることが可能とされている。加えて、交叉領域の面積を一定とした場合、従来の交叉幅重み付けが施された弾性表面波共振子に比べて、ＩＤＴ電極の最大交叉幅を短くすることができ、すなわち縦横比を小さくすることができるので、ＩＤＴ電極の中心への電力集中を緩和することができる。従って、耐電力性を高めることができる。

同様に、第２の発明では、ＩＤＴ電極が交叉幅重み付けされており、弾性波伝搬方向と直交する方向外側に位置している一対の包絡線の内少なくとも一方の包絡線が、弾性波伝搬方向と直交する方向において、ＩＤＴ電極の中央側から外側に向かって傾斜している包絡線傾斜部分が複数設けられているように交叉幅重み付けが施されている。従って、弾性波の電極指先端における散乱・回折による損失を低減することができ、反共振周波数におけるＱ値を高めることができる。

加えて、交叉幅の面積を一定とした場合には、従来の交叉幅重み付けが施されたＩＤＴ電極を用いた場合に比べて、最大交叉幅を小さくすることができるので、長い電極指中心への電力集中を緩和することができ、耐電力性を高めることができる。

すなわち、本願の第１，第２の発明は、ＩＤＴ電極が交叉幅重み付けされている１ポート型弾性波共振子において、交叉幅重み付けにより横モード等によるリップルを低減し得るだけでなく、反共振周波数のＱ値を高め得るとともに、耐電力性を高めることが可能となる。

本発明において、上記縦横比ｒが０．０８以上とされている場合には、反共振周波数におけるＱ値を効果的に高めることができる。なお、縦横比ｒの上限は、チップサイズによって決定されるものであり、縦横比が大きくなりすぎると、弾性波共振子のサイズが大きくなり好ましくない。しかしながら、上記反共振周波数におけるＱ値を高める効果については、縦横比は０．０８以上、より好ましくは０．１２以上とすることが望ましい。なお、耐電力性については、交叉幅重み付けにより重み付けが施されている部分が弾性波伝搬方向において繰り返すことにより高められているので、縦横比を０．０８以上とした場合、耐電力性については、さほど低下するものではない。すなわち、縦横比を０．０８以上とした場合、耐電力性をさほど低下させることなく、反共振周波数におけるＱ値を高めることができる。

図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る弾性表面波共振子の電極指を示す模式的平面図であり、（ｂ）は該弾性表面波共振子の模式的正面断面図である。 図２は、第１の実施形態及び変形例並びに第１の比較例及び第２の比較例の弾性表面波装置における縦横比と、反共振周波数におけるＱ値との関係を示す図である。 図３は、第１の実施形態及び従来例の弾性表面波装置の耐電力性を示す図である。 図４（ａ）は、正規型ＩＤＴ電極を模式的に示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示したＩＤＴ電極から縦横比を増大させてなる正規型のＩＤＴ電極を示す模式的平面図であり、（ｃ）は、（ｂ）に示したＩＤＴ電極における横モードリップルを改善するために交叉幅重み付けが施された従来のＩＤＴ電極を示す模式的平面図である。 図５は、第１の実施形態の比較のために用意した従来の弾性表面波共振子の電極構造を示す模式的平面図である。 図６は、正規型ＩＤＴ電極を有する従来の弾性表面波共振子の共振特性を示す図である。 図７は、１つのほぼ完全な菱形の交叉領域を有するように重み付けされており、縦横比が０．０６である従来の弾性表面波共振子の共振特性を示す図である。 図８は、１つのほぼ完全な菱形の交叉領域を有するように重み付けされており、縦横比が０．１４である従来の弾性表面波共振子の共振特性を示す図である。 図９は、１つのほぼ完全な菱形の交叉領域を有するように重み付けされており、縦横比が０．２５である従来の弾性表面波共振子の共振特性を示す図である。 図１０は、弾性表面波伝搬方向両側端部における交叉幅が最大交叉幅の２０％であり、縦横比が０．０６の第１の実施形態の弾性表面波共振子の共振特性を示す図である。 図１１は、弾性表面波伝搬方向両側端部における交叉幅が最大交叉幅の２０％であり、縦横比が０．１４の第１の実施形態の弾性表面波共振子の共振特性を示す図である。 図１２は、弾性表面波伝搬方向両側端部における交叉幅が最大交叉幅の２０％であり、縦横比が０．２５の第１の実施形態の弾性表面波共振子の共振特性を示す図である。 図１３は、第１の実施形態の変形例の弾性表面波共振子の電極構造を示し、２個の菱形の交叉領域が、弾性表面波伝搬方向両側の端部において交叉幅が０となるように完全な菱形形状となるように重み付けされている、弾性表面波共振子の電極構造を示す模式的平面図である。 図１４は、本発明の弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の他の例を説明するための模式的平面図である。 図１５は、本発明の弾性表面波共振子のＩＤＴ電極のさらに他の例を説明するための模式的平面図である。 図１６は、従来の弾性表面波共振子の電極構造の一例を示す模式的平面図である。 図１７は、従来の弾性表面波共振子の電極構造の他の例を示す模式的平面図である。

符号の説明

１…弾性表面波共振子
２…圧電基板
３…ＩＤＴ電極
４，５…反射器
２１…弾性表面波共振子
２３…ＩＤＴ電極
３１…弾性表面波共振子
３３…ＩＤＴ電極
４１…弾性表面波共振子
４３…ＩＤＴ電極
５１…弾性表面波共振子
５３…ＩＤＴ電極

以下、図面を参照しつつ本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

図１（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る弾性表面波共振子の電極構造を示す模式的平面図及び該弾性表面波共振子の模式的正面断面図である。弾性表面波共振子１は、圧電基板２を有する。圧電基板２は、本実施形態では、１２６°ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ_３基板からなる。もっとも、圧電基板２は、他の結晶方位のＬｉＮｂＯ_３基板、あるいはＬｉＴａＯ_３などの他の圧電単結晶により構成されていてもよい。また、圧電基板２は、圧電セラミックスからなるものであってもよく、さらに、絶縁体に圧電薄膜を積層した構造を有していてもよい。

上記圧電基板２上にＩＤＴ電極３が形成されている。そして、ＩＤＴ電極３の弾性表面波伝搬方向両側に反射器４，５が配置されている。

ＩＤＴ電極３は、図１（ａ）に示すように、一対の櫛形電極を有し、かつ弾性表面波伝搬方向において交叉幅の極大値が複数現れるように交叉幅重み付けされている。言い換えれば、ＩＤＴ電極３は、交叉幅重み付けされており、弾性表面波伝搬方向と直交する方向の外側に、第１の包絡線Ａと、第２の包絡線Ｂとを有する。包絡線とは、一方の電位に接続される複数本の電極指の先端を結ぶことにより形成される仮想線である。本実施形態では、この包絡線Ａ，Ｂが、弾性表面波伝搬方向と直交する方向において、弾性波伝搬方向の一方向に進むに従ってＩＤＴ電極３の中央側から外側に向かって傾斜している包絡線傾斜部分Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２を有する。すなわち、包絡線傾斜部分Ａ１では、ＩＤＴ電極３の反射器４側の端部から、反射器５側に移動するにつれて、包絡線Ａが、ＩＤＴ電極の弾性表面波伝搬方向と直交する方向で中央側から外側に向かって移動している。包絡線傾斜部分Ａ２も同様である。従って、包絡線Ａは、複数の包絡線傾斜部分を有する。

本実施形態では、包絡線Ｂもまた、複数の包絡線傾斜部分Ｂ１，Ｂ２を有する。

第１の実施形態の弾性表面波共振子１では、包絡線Ａ，Ｂに囲まれた交叉領域は、２個の菱形の領域を有するように形成されている。もっとも、図１（ａ）に示されているように、菱形の端部で菱形の２つの辺は完全に当接しておらず、略菱形形状が２個連なるように交叉幅重み付けが施されている。より具体的には、図１（ａ）の矢印Ｆ，Ｇ，Ｈで示す部分、すなわち１つの菱形の領域において、弾性表面波伝搬方向両側の端部において、交叉幅は０とはならず、最大交叉幅の２０％の交叉幅を有するように交叉幅重み付けが施されている。この端部での交叉幅は横モードスプリアスを低減できる程度小さくすればよく、好ましくは最大交叉幅の５０％以下であり、より好ましくは最大交叉幅の２５％以下である。

なお、反射器４，５は、弾性表面波伝搬方向と直交する方向に延びる複数本の電極指を両端で短絡した構造を有する。

上記ＩＤＴ電極３、反射器４，５は、本実施形態では、弾性表面波の波長λとしたときに、膜厚０．０５λのＣｕ膜により形成されている。もっとも、ＩＤＴ電極３及び反射器４，５は、Ａｌ、Ａｇなどの他の金属もしくは合金により形成されていてもよい。また、ＩＤＴ電極３及び反射器４，５は、複数の金属膜を積層してなる積層金属膜により形成されていてもよい。

本実施形態では、ＩＤＴ電極３を被覆するように、温度特性改善用の絶縁膜６が積層されている。絶縁膜６は、本実施形態では、膜厚が０．２７λのＳｉＯ_２膜からなる。ＳｉＯ_２膜は、正の周波数温度係数を有し、他方、ＬｉＮｂＯ_３基板は負の周波数温度係数を有する。従って、ＳｉＯ_２膜からなる絶縁膜６を積層することにより、弾性表面波共振子１の周波数による温度変化が抑制され、温度特性が改善されている。

なお、温度特性改善用の絶縁膜６は必ずしも設けられずともよく、またＳｉＯ_２以外の絶縁性材料により、温度特性改善用の絶縁膜６が形成されていてもよい。

本実施形態の弾性表面波共振子１の特徴は、ＩＤＴ電極３が上記のように交叉幅重み付けされていることにある。それによって、反共振周波数のＱ値が高められ、かつ耐電力性が高められるとともに、弾性表面波共振子１の設計の自由度を高めることができる。これをより詳細に説明する。

図１（ａ）に示したように、ＩＤＴ電極３は、包絡線Ａ，Ｂで囲まれた交叉領域が、弾性表面波伝搬方向に沿って２つの菱形を並べた形状となるように交叉幅重み付けが施されている。そのため、弾性表面波伝搬方向において交叉幅の極大値が２箇所に現れ、言い換えれば、包絡線Ａ，Ｂの少なくとも一方において、２箇所の上記の包絡線傾斜部分Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２が設けられている。

このような重み付けにより、反共振周波数におけるＱ値を改善することができるのは、以下の理由による。

電極指の先端及び先端の外側のギャップでは、弾性表面波が散乱され、他の表面波やバルク波に回折され、損失となる。そのため、反共振周波数のＱ値が劣化していると考えられる。これに対して、本実施形態では、上記包絡線Ａ，Ｂが、複数の包絡線傾斜部分Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２を有するため、この傾斜を抑制することができ、それによって上記回折損が低減され、反共振周波数におけるＱ値が高められていると考えられる。

すなわち、図４（ａ）〜（ｃ）を例にとり説明すると、ＩＤＴ電極１１１における縦横比が０．０６であり、交叉幅が１０λの場合に、反共振周波数Ｑ値を高めるには、図４（ｂ）に示すように、交叉幅が２０λかつ縦横比０．２５のＩＤＴ電極１１２とすればよい。そして、横モードスプリアスを抑圧するために、図４（ｃ）に示すように、包絡線で囲まれた交叉領域が菱形となるように重み付けを施す場合、縦横比を０．２５と一定とした場合、最大交叉幅は４０λと非常に大きくなる。これによって、反共振Ｑ値は良くなるものの、交叉幅が非常に大きくなるため、設計の自由度が極端に小さくなり、かつ耐電力性が低下すると考えられる。

これに対して、上記実施形態では、図４（ｂ）に示したＩＤＴ電極１１２と交叉領域の面積Ｓを等しく、横モードスプリアスを抑圧するために、２個の菱形部分の交叉領域を有するように重み付けをすることにより、反共振周波数Ｑを高め、横モードスプリアスを小さくし得るだけでなく、縦横比を小さくすることができ、耐電力性を高めることができる。そして、縦横比を小さくし得るため、弾性表面波伝搬方向と直交する方向のチップサイズを小さくすることができるとともに、設計の自由度を高めることが可能となる。

なお、縦横比ｒの意味を、図４（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。縦横比とは、規格化交叉幅／対数で表される。規格化交叉幅は交叉幅Ｌを表面波の波長λで規格化したａ（＝Ｌ／λ）である。図４（ａ）に示すように、交叉幅重み付けが施されていない正規型のＩＤＴ電極１１１では、交叉幅はＩＤＴ電極１１１内において一定である。従って、縦横比ｒ＝交叉幅／対数は、交叉幅及び電極指の対数が与えられるとただちに求められる。これに対して、図４（ｃ）に示すように、交叉幅重み付けが施されているＩＤＴ電極１１３では、交叉幅は、弾性表面波伝搬方向に沿って変化している。すなわち、ＩＤＴ電極１１３では、ＩＤＴ電極１１３の中央において交叉幅がもっとも大きく、最大交叉幅となる。そして、ＩＤＴ電極１１３の中央から弾性表面波伝搬方向外側にいくにつれて、交叉幅が小さくなっている。従って、交叉幅／対数で求められる縦横比ｒをただちに求めることはできない。

そこで、ＩＤＴ電極１１３の場合には、ＩＤＴ電極１１３の交叉領域の面積をＳとした場合に、同じ交叉領域の面積Ｓ及び電極指の対数が同じである相当の正規型ＩＤＴ電極１１２を想定する。言い換えれば、ＩＤＴ電極１１３における交叉領域の面積Ｓ、すなわち包絡線Ｃ，Ｄで囲まれた部分の面積をＳとする。そして、ＩＤＴ電極１１２では、同じく交叉領域の面積はＳである。ＩＤＴ電極１１２及びＩＤＴ電極１１３の電極指の対数は、いずれもｂである。従って、ＩＤＴ電極１１２の電極指の規格化交叉幅をａとしたとき、ＩＤＴ電極１１２の縦横比ｒは、ａ／ｂで表され、ＩＤＴ電極１１３は、ａ／ｂ＝ｒで表される縦横比を有するものとする。

すなわち、ＩＤＴ電極１１３と、交叉領域の面積Ｓが等しい正規型のＩＤＴ電極１１２における縦横比を、ＩＤＴ電極１１３における縦横比ｒとする。このように、交叉領域の面積Ｓが等しく、かつ電極指の対数が等しい正規型のＩＤＴ電極１１２の縦横比をＩＤＴ電極１１３の縦横比として用いるのは、上述した通り、ＩＤＴ電極１１３では、交叉幅が、表面波伝搬方向に沿って変化し、一定ではないことによる。

いま、図５に示すように、ＩＤＴ電極１０３が、交叉領域が１つの菱形となるように交叉幅重み付けされていることを除いては、上記実施形態の弾性波共振子１と同様に構成された従来の弾性表面波共振子１０１を比較例の弾性表面波共振子として用意した。

そして、比較例の弾性表面波共振子と、第１の実施形態の弾性表面波共振子において、縦横比を変化させ、反共振周波数のＱ値をそれぞれ測定した。

図６〜図１２に、正規型ＩＤＴ電極を有する弾性表面波共振子、並びに上記比較例の弾性表面波共振子１０１及び上記実施形態の弾性表面波共振子１における縦横比を変化させた場合の共振特性を示す。図６は、上記実施形態の弾性表面波共振子と同じ交叉領域の面積Ｓを有し、各電極指の対数が等しい正規型ＩＤＴ電極を用いた弾性表面波共振子の共振特性を示す。また、図７〜図９は、それぞれ、上記のように比較のために用意した従来例の弾性表面波共振子１０１において、縦横比ｒを０．０６、０．１４及び０．２５とした場合の各共振特性を示す図である。

図１０〜図１２は、第１の実施形態の弾性表面波共振子において、縦横比を０．０６、０．１４及び０．２５とした場合の各共振特性を示す図である。

図６に示されているように、正規型ＩＤＴ電極を有する弾性表面波共振子では、矢印Ｅで示すように、共振周波数と反共振周波数との間に、横モードに起因する大きなスプリアスが現れていることがわかる。

他方、図７〜図１２に示されているように、上記従来例及び実施形態の弾性表面波共振子では、共振周波数と反共振周波数との間に現れているスプリアスが抑圧されていることがわかる。加えて、図７〜図９と、図１０〜図１２とをそれぞれ比較すれば明らかなように、縦横比が同じである場合、従来例の弾性表面波共振子に比べて、上記実施形態の弾性表面波共振子では、反共振周波数のピークが鋭くなり、反共振周波数におけるＱ値が高められていることがわかる。すなわち、同じ縦横比であれば、従来例に比べて、本実施形態の弾性表面波共振子１によれば、反共振周波数のＱ値を高め得ることがわかる。例えば、図９に示す共振特性は、従来例において縦横比を０．２５とした場合の特性があるが、この反共振周波数近傍の共振特性は、図１１に示した縦横比が０．１４である実施形態の弾性表面波共振子の共振特性と同等であることがわかる。

図２は、上記のようにして定義される縦横比と、反共振周波数のＱ値との関係を示す図である。第１の実施形態の結果と、後述する第１の実施形態の変形例の結果と、図５に示した第１の比較例の弾性表面波共振子１０１及び該弾性表面波共振子１０１の変形例である第２の比較例の弾性表面波共振子の結果を示す。図２の第１の実施形態の結果と、上記第１の比較例の弾性表面波共振子の結果を比較すれば明らかなように、第１の実施形態によれば、相当の第１の比較例の弾性表面波共振子に比べて、縦横比の如何に関わらず、反共振周波数のＱ値を高め得ることがわかる。また、図２から明らかなように、縦横比が大きくなっていくと、反共振周波数のＱ値は高くなることがわかる。

従って、本実施形態によれば、比較のために用意した従来の弾性表面波共振子１０１に比べて、同じ縦横比であれば、反共振点におけるＱ値を高めることができ、反共振周波数におけるＱ値を同等とするには、縦横比を小さくし得ることがわかる。例えば、図２により、反共振周波数のＱ値を１０００としたい場合、従来の弾性表面波共振子では、縦横比は０．２５程度とされるのに対し、本実施形態によれば、０．１５程度と小さくすることができ、交叉幅を約２０％低減し得ることがわかる。従って、縦横比ｒを小さくすることができるので、それによってもっとも長い電極指の長さをより短くすることができ、耐電力性を高め得ることがわかる。

また、図３は、第１の実施形態の弾性表面波共振子の破壊電力と、上記第１の比較例として用意した従来の弾性表面波共振子の破壊電力を示す図である。この破壊電力（Ｗ）は、弾性表面波共振子１，１０１を複数用いて構成されたラダー型フィルタの破壊電力を以下の要領で測定することにより得られた値である。なお、弾性表面波共振子１，１０１は、それぞれ、３個の直列腕共振子と、２個の並列腕共振子とを有するラダー型フィルタの並列腕共振子として用い、他の共振子は従来の菱形重み付けの共振子により構成した。

そして、上記のようにして得られた各ラダー型フィルタについて、入力側から電力を印加し、並列腕共振子のＩＤＴ電極が破損するに至った電力を破壊電力とした。

図３から明らかなように、第１の実施形態によれば、相当の従来の弾性表面波共振子１０１に比べて、破壊電力を１．７Ｗから１．９５Ｗに高めることができ、約１５％耐電力性を高め得ることがわかる。

このように耐電力性を高め得るのは、交叉領域の面積Ｓが等しい場合、最大交叉幅が小さくなることによる。すなわち、弾性表面波共振子１の交叉領域のＳと、弾性表面波共振子１０１の交叉領域の面積Ｓを等しくした場合、弾性表面波共振子１における最大交叉幅、すなわち最も長い電極指が位置している部分の交叉幅は、実際には、図５に示されている弾性表面波共振子の中央の最大交叉幅よりも短くなる。他方、投入電力は、最も長い電極指の中央、すなわち最大交叉幅を構成している電極指の中央に集中しがちである。そして、弾性表面波共振子１０１では、最も長い電極指の長さが長くなるため、上記電力集中により、破壊が生じやすい。

これに対して、上記実施形態の弾性表面波共振子１では、最も長い電極指の長さが短いだけでなく、最も長い電極指が、２つの菱形状の交叉幅重み付けに応じて、２箇所に配置されており、従って、消費電力の集中が分散される。よって、電極指の破損が生じ難く、耐電力性が効果的に高められる。

なお、上記のように、２個の菱形で囲まれた交叉領域を有するように重み付けが施されていたとしても、横モードに起因するスプリアス低減効果は十分に果されることが本願発明者により図１１、図１２によって確かめられている。

図１３は、本発明の第１の実施形態の変形例に係る弾性表面波共振子の電極構造を示す模式的平面図である。

図１３に示す変形例の弾性表面波共振子２１では、ＩＤＴ電極２３は、菱形形状の２個の交叉領域が弾性表面波伝搬方向に並べられた形状を有する点において、弾性表面波共振子１とほぼ同様とされているが、ここでは、各菱形の弾性表面波伝搬方向両側の端部において交叉幅が０とされている。すなわち、矢印Ｉ，Ｊ，Ｋで示す部分において、交叉幅はほぼ０とされている。このように、菱形形状の複数の交叉領域を弾性表面波伝搬方向に連ねる場合、弾性表面波伝搬方向両端において交叉幅をほぼ０としてもよい。

上記のように重み付けが施されていることを除いては、第１の実施形態と同様にして構成された変形例の弾性表面波共振子２１における縦横比と反共振周波数のＱ値との関係を、図２に併せて示す。また、比較のために、１つの菱形の形状の交叉領域を有するが、弾性表面波伝搬方向両端における交叉幅がほぼ０とされている弾性表面波共振子を用意した。すなわち、ほぼ正確な菱形の形状となるように交叉幅重み付けされている第２の比較例の弾性表面波共振子を用意し、その縦横比と反共振周波数のＱ値を測定した。結果を図２に併せて示す。

図２から明らかなように、菱形の形状の交叉領域を有する場合、弾性表面波伝搬方向両側において、交叉幅がほぼ０となるように重み付けされている場合においても、本発明に従って、複数の交叉領域を弾性表面波伝搬方向に配置することにより、反共振周波数のＱ値を効果的に高め得ることがわかる。

また、図２において、第１の実施形態の結果と、上記変形例の結果とを比較すれば明らかなように、上記第１の実施形態に比べて、上記変形例のように、菱形の交叉領域の弾性表面波伝搬方向両端において交叉幅を０とするように、すなわち正確な菱形形状とすることにより、反共振周波数のＱ値をより一層効果的に高め得ることがわかる。

また、図２から明らかなように、第１の実施形態及び上記変形例のいずれにおいても縦横比を０．０８λ以上とすれば、縦横比が同等の従来例に比べて、反共振周波数のＱ値を効果的に高め得ることがわかる。従って、好ましくは、縦横比ｒは０．０８以上とすることが望ましい。より好ましくは、縦横比を０．１２以上とすれば、相当の従来例では得られないＱ値を得ることができ、従って、より好ましくは、上記縦横比は０．１２以上とすることが望ましい。

なお、第１の実施形態及び変形例では、上記包絡線Ａ，Ｂは直線状であり、従って、複数の菱形の交叉領域が弾性表面波伝搬方向に沿って配置されていたが、上記包絡線は、曲線状であってもよい。図１４に示す変形例の弾性表面波共振子３１では、ＩＤＴ電極３３は、コサイン曲線状の包絡線Ｌ、Ｍを有するように交叉幅重み付けされている。ここでも、包絡線Ｌ、Ｍで囲まれた２つの交叉領域が、弾性表面波伝搬方向に沿って配置されている。

また、図１５に示す弾性表面波共振子４１では、ＩＤＴ電極４３の交叉幅重み付けは、弾性表面波伝搬方向に沿って配置された２つの交叉領域が楕円形の形状となるように、包絡線Ｎ、Ｏがそれぞれ曲線状の形状を有する。

このように、本発明においては、ＩＤＴ電極の交叉幅重み付けにおいては、包絡線の形状が直線状であってもよく、曲線状であってもよい。

また、上記実施形態及び変形例では、レイリー波を利用した弾性表面波共振子につき説明したが、ラブ波などの他の漏洩型ではない弾性表面波を利用したものであってもよく、または弾性表面波だけでなく、弾性境界波を利用した１ポート型弾性波共振子であってもよい。

そして、本発明においては、ＩＤＴ電極の重み付けにおいては、上記のように、弾性波伝搬方向において交叉幅の最大値が複数現れるように交叉幅重み付けがされておればよく、あるいは一対の包絡線の内少なくとも一方の包絡線が弾性波伝搬方向と直交する方向において、ＩＤＴ電極の中央側から外側に向かって傾斜している包絡線傾斜部分が複数設けられているようにさえ構成されていればよく、上記包絡線傾斜部分の形状や、交叉領域の平面形状については特に限定されるものではない。

Claims (8)

1. 圧電基板と、
   前記圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極とを有する１ポート型弾性波共振子であって、
   前記ＩＤＴ電極が、弾性波伝搬方向において交叉幅の極大値が複数現れるように交叉幅重み付けされていることを特徴とする、弾性波共振子。
2. 圧電基板と、
   前記圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極とを備える１ポート型の弾性波共振子であって、
   前記ＩＤＴ電極が、交叉幅重み付けされており、該交叉幅重み付けにおける弾性波伝搬方向と直交する方向の外側に位置している一対の包絡線の内少なくとも一方の包絡線が、弾性波伝搬方向と直交する方向において、弾性波伝搬方向の一方向に進むに従ってＩＤＴ電極の中央側から外側に向かって傾斜している包絡線傾斜部分が複数設けられているように交叉幅重み付けが施されていることを特徴とする、弾性波共振子。
3. 前記ＩＤＴ電極の交叉領域の面積をＳ、電極指の対数をｂとしたときに、交叉幅領域の面積がＳであり、電極指の対数がｂである相当の正規型ＩＤＴ電極の交叉幅をａλ（λは弾性波の波長）としたときに、ａ／ｂ＝ｒで示される縦横比ｒが０．０８以上とされていることを特徴とする、請求項１または２に記載の弾性波共振子。
4. 前記包絡線傾斜部分が直線状である、請求項２に記載の弾性波共振子。
5. 前記包絡線傾斜部分が曲線状である、請求項２に記載の弾性波共振子。
6. 前記ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向において、少なくとも一方の端部における交叉幅が、最大交叉幅の５０％以下とされている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性波共振子。
7. 前記弾性波として弾性表面波が用いられており、それによって弾性表面波共振子が構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性波共振子。
8. 前記弾性表面波として、レイリー波またはラブ波が用いられている、請求項７に記載の弾性波共振子。

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