WO2001035528A1

WO2001035528A1 - Dispositif a ondes acoustiques de surface

Info

Publication number: WO2001035528A1
Application number: PCT/JP2000/007616
Authority: WO
Inventors: Akihiro Bungo; Ryohei Kimura; Koji Hasegawa; Masanori Koshiba
Original assignee: Mitsubishi Materials Corporation
Priority date: 1999-11-11
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2001-05-17
Also published as: DE60016964D1; US7075390B1; DE60016964T2; EP1229645B1; AU7963000A; EP1229645A4; EP1229645A1

Description

明細書

表面弾性波素子技術分野

本発明は、移動体通信機器等に用いられる表面弾性波素子に関する。背景技術

近年、携帯電話 ·携帯端末等の移動体通信機器が飛躍的に普及しているが、' これら端末に用いられるフィル夕には低損失、広帯域、小型等の特性が求められ、これらの特性を満たすデバイスとして単相一方向性変換器をもつ伝送型表面弾性波（SAW) フィル夕が実用化されている。単相一方向性フィルタにおいては、励振波と反射波との位相差が、前方（順方向）には同相となり 2つの波が強め合い、反対方向（逆方向）では 2つの波が打ち消しあうため前方方向のみに表面弾性波が強く励振される。これにより、送信電極と受信電極の一方向性の向きを向かい合わせる事により、理論的には 1 d B以下の低損失フィルタを実現する事が可能となる。

一方向性変換器を実現する手法としては、非対称な電極構造を用いた EWC- S JD T、 DART— SPUDTが考案されている。電極構造の非対称性を利用したこれらのフィル夕のほかに、自然一方向性フィル夕（NSPUDT： Natural Single Phase Unidire citonal Transducer) というものがある。自然一方向性フィル夕は、基板結晶の非対称性を利用し一方向性を実現する。このため、正規型インターディジタルトランスジユーザ（ I DT) 構造と呼ばれる、電極幅及び電極間隔がともに λ/4 となる正負電極指が周期的に複数連続的に配置された構造の変換器で一方向性が実現できる。

S Τ— X水晶基板上に、正規型 I DTを形成しても正規型 I DTを励振駆動することにより発生する弾性表面波は ST— X水晶基板上において正規型 I DTの双方向に伝搬してしまい、一方向性を実現できない。つまり、自然一方向性とは、圧電基板表面に正規型 I DTを形成したときに一方向に弾性表面波が強く励振される基板の特性を示すものである。この自然一方向性基板を用いる弾性表面波変換器では、基板自体の異方性を利用しているため送信側変換器と受信側変換器の順方向を向かい合わせる事が出来ない。送受信電極間で一方向性を向かい合わせる事ができなけれは低損失なフィルタを作製することは不可能である。

この問題を解決する手段として、竹内氏らによって自然一方向性の方向を反転させる電極構造として、特開平 8— 125484号公報において、幅がほぼ λ/ 8で λのピッチで配列された正および負の電極指と、この電極指の間にほぼ λΖ 8のエッジ間隔で配置された電極幅が 3 8 λの浮き電極によって構成された表面弾性波変換器が提案されている。

自然一方向性の方向を反転させる電極構造を用いて、一方向性を向かい合せる低損失のフィル夕が竹内氏等によって特開平 8— 204492号公報において提案されている。竹内氏等によって提案された自然一方向性の方向を反転させる電極構造は、表面弾性波の波長を λとしたときに、正電極指および負電極指がそれぞれ、 λのピッチで配列され、正電極と負電極の中心間距離は λΖ2であり、正電極指と負電極指との間に幅が λΖ4の浮き電極を形成しており、正電極指または負電極指と、浮き電極とのエッジ間距離は λ/1 6となるように形成されている。そして少なくとも、隣接する一組の浮き電極は短絡しており（上記公報における図 5) 、すべての浮き電極が短絡する場合（上記公報における図 6) も含まれている。

表面弾性波デバイスの特性は、基板として用いられる圧電結晶の特性に依存している。この圧電結晶の特性として電気機械結合係数が大きいということと、周波数温度特性が良好であることが重要となる。現在、この 2つの特性を同時に満足する結晶としてランガサイトが注目されている。オイラー角表示で（φ， Θ, ゆ）とした時に一 5° ≤φ≤5° , 1 35° ≤0≤ 145° , 20° ≤ ≤30 。の範囲内にあるランガサイトは電気機械結合係数が 0. 3%〜0. 4%であり、周波数温度特性は 2次の依存性を示し、室温付近に頂点温度が存在する。電気機械結合係数は S Τ水晶の約 3倍であり、周波数温度特性における 2次温度係数は水晶の 2倍程度と非常に良好な特性をもち、低損失な表面弾性波フィル夕への応用が期待される結晶である。

オイラー角表示で前記範囲内にあるランガサイト単結晶は NSPUDT特性をもち、この基板を用いて低損失フィル夕を実現するには、送受信電極で一方向性の向きが対向するような電極構造を構成しなければならない。そのために、送信電極に電極幅及び電極間隔がともに久 4となる正負電極指が周期的に複数連続的に配置された正規型 I DTを用いた場合には、受信電極には一方向性が反転した構造を用いなければならないが、竹内氏らより提案されている電極構造では、ランガサイト基板で最適な一方向性反転が実現できておらず、フィル夕の低損失化という要求にこたえることが出来ない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、より低損失な伝送型表面弾性波（SAW) フィルタを構成することを可能とした、表面弾性波素子を提供することを目的とする。発明の開示

請求の範囲第 1項に記載の発明は、自然一方向性を有するように基板方位及び表面弾性波伝搬方向が選択されたランガサイト単結晶基板表面に形成される、正電極指と負電極指とその間に配置される浮き電極からなる表面弾性波変換器を有する表面弾性波素子であって、前記表面弾性波変換器は自然一方向性が反転するように表面弾性波の伝搬方向に沿って、前記各電極が形成されていることを特徴とする。

請求の範囲第 2項に記載の発明は、請求の範囲第 1項に記載の表面弾性波素子において、前記ランガサイト単結晶基板は、基板方位および基板方位及び表面弾性波伝搬方向をオイラー角表示で（Φ， Θ, ゆ）とした時に— 5 ° ≤φ≤ 5 ° ， 1 3 5 ° ≤0≤ 1 45 ° ， 2 0 ° ≤ ≤3 0。の範囲内にあること、またはこれと結晶学的に等価な方位であることを特徴とする。

請求の範囲第 3項に記載の発明は、請求の範囲第 2項に記載の表面弾性波素子において、前記表面弾性波変換器における前記正電極指、負電極指および浮き電極の距離関係は、表面弾性波の波長を λとしたときに、前記正電極指および負電極指の幅がおよそ λΖ 8で両者の電極指の中心間隔がおよそ 6ノ 8 λとなり、正電極指の中心と浮き電極の中心間距離 gが 1 3 40 λ≤ g≤ 1 4/40 λとなり、且つ浮き電極の幅 Wが 1 1ノ40 λ≤Ψ≤ 1 3/40 λとなることを特徴とする。

請求の範囲第 4項に記載の発明は、自然一方向性を有するように基板方位及び表面弾性波伝搬方向が選択されたランガサイト単結晶基板表面に形成される、正電極指と負電極指とこれらの間に配置される浮き電極からなり、該浮き電極は隣接する一対の電極指が前記負電極指を跨いで短絡するように形成された表面弾性波変換器を有する表面弾性波素子であって、前記弾性表面波変換器は自然一方向性が反転するように表面弾性波の伝搬方向に沿って、前記各電極が形成されていることを特徴とする。

請求の範囲第 5項に記載の発明は、請求の範囲第 4項に記載の表面弾性波素子において、前記ランガサイト単結晶基板は、基板方位および表面弾性波伝搬方向をオイラー角表示で（Φ， θ , Φ) とした時に一 5 ° ≤φ≤ 5° , 135 ° ≤ 145° ， 20° ≤ゅ≤30° の範囲内にあること、またはこれと等価な方位であることを特徴とする。

請求の範囲第 6項に記載の発明は、請求の範囲第 5項に記載の表面弾性波素子において、前記弾性表面波変換器における前記正電極指、負電極指および浮き電極の距離関係は、表面弾性波の波長を λとしたときに、前記正電極指および負電極指の中心間隔がおよそ λΖ2、両者の電極指の幅 dが λΖ20≤d≤A/ 1 0 、前記浮き電極の電極指の幅 Wがおよそ λΖ4、前記正電極指の中心と、前記浮き電極を構成する一対の電極指のうち該正電極指に前記表面弾性波伝搬方向において隣接する前記浮き電極の電極指の中心との距離 gが 48 λ/240≤g≤ 5 6 λΖ240となり、前記浮き電極は、前記一対の電極指の各々が隣接する左側に位置する正電極指または負電極指に接近するように偏倚して形成されていることを特徴とする。

請求の範囲第 7項に記載の発明は、自然一方向性を有するように基板方位及び表面弾性波伝搬方向が選択されたランガサイ卜単結晶基板表面に形成され、表面弾性波の波長 λの周期内に配設される正電極指と、該正電極指の片側に配設される第 1の負電極指及び第 2の負電極指とからなる表面弾性波変換器を有する表面弾性波素子であって、前記弾性表面波変換器は自然一方向性が反転するように表面弾性波の伝搬方向に沿って、前記各電極が形成されていることを特徴とする。請求の範囲第 8項に記載の発明は、請求の範囲第 7項に記載の表面弾性波素子において、前記ランガサイト単結晶基板は、基板方位及び弾性表面波伝搬方向をオイラー角表示で（Ψ, θ , ）とした時に一 5° ≤Φ≤ 5° ， 1 35° 145° , 20° ≤ゅ≤30° の範囲内にあること、またはこれと等価な方位であることを特徴とする。

請求の範囲第 9項に記載の発明は、請求の範囲第 8項に記載の表面弾性波素子において、前記表面弾性波変換器における前記正電極指に対する第 1及び第 2の負電極指の位置関係とこれら電極指の幅は、表面弾性波の波長を λとしたときに、前記正電極指の幅がおよそ λΖ8で、該正電極指の中心から電極幅 W1 が 1 8 /80 A≤W1 ≤ 20Z80 λの範囲にある第 1の負電極指の中心までの距離 d 1 が 23Ζ80 λ≤ά1 ≤25ノ 80 λとなり、さらに電極幅 W2 が 20/80 λ≤W2 ≤26/80 λの範囲にある第 2の負電極指と前記正電極指の中心との距離 d2 が 54/80 λ≤<12 ≤ 5 5 /80 λとなることを特徴とする。図面の簡単な説明

図 1は、正規型 I DTの電極構造を示す平面図である。

図 2は、図 1に示す正規型 I DTにより一方向性を実現するための励振中心と反射中心の位置関係を示す説明図である。

図 3は、従来の TCS-RDT 構造の I DTを示す平面図である。

図 4は、本発明の実施の形態に係る表面弾性波素子に用いられる I DTの電極構造を示す平面図である。

図 5は、モ一ド間結合係数 c！ ₂の位相項の電極膜厚依存性を示す特性図である図 6は、励振係数 ζの位相項の電極膜厚依存性を示す特性図である。

図 7は、モード間結合係数と励振係数の位相差（ひ一 ) 3) の電極膜厚依存性を示す特性図である。

図 8は、 TCS- RDT 構造の I DTにおける励振中心と反射中心の位置の電極膜厚依存性を示す特性図である。

図 9は、本発明の実施の形態に係る表面弾性波素子に用いられる I DTにおける励振中心と反射中心の位置の電極膜厚依存性を示す特性図である。図 1 0は、本発明を適用した伝送型表面弾性波フィル夕の構成を示す平面図である。

図 1 1は、本発明を適用した伝送型表面弾性波フィル夕と、 TCS-RDT 構造の I D Tを受信電極とした伝送型表面弾性波フィル夕の周波数特性を示す特性図である。

図 1 2は、図 1 1に示す周波数特性おいてフィル夕の通過域付近を、拡大した特性図である。

図 1 3は、従来の EWD-RDT 構造の I D Tを示す平面図である。

図 1 4は、本発明の実施の形態に係る表面弾性波素子に用いられる I D Tの電極構造を示す平面図である。

図 1 5は、モード間結合係数と励振係数の位相差 ( α — β ) の電極膜厚依存性を示す特性図である。

図 1 6は、 EWD-RDT 構造の I D Τにおける励振中心と反射中心の位置の電極膜厚依存性を示す特性図である。

図 1 7は、本発明の実施の形態に係る表面弾性波素子に用いられる I D Tにおける励振中心と反射中心の位置の電極膜厚依存性を示す特性図である。

図 1 8は、本発明を適用した伝送型表面弾性波フィルタの構成を示す平面図である。

図 1 9は、本発明を適用した伝送型表面弾性波フィルタと、 EWD-RDT 構造の I D Tを受信電極とした伝送型表面弾性波フィル夕の周波数特性を示す特性図である。

図 2 0は、図 1 9に示す周波数特性おいてフィル夕の通過域付近を、拡大した特性図である。

図 2 1は、モード間結合係数と励振係数の位相差 — ]3 ) の、表面弾性波の波長 λと、表面弾性波変換器における正電極指と浮き電極の電極指との中心間隔 gとの比 g / λに対する依存性を示す特性図である。

図 2 2は、本発明の実施の形態に係る表面弾性波素子に用いられる I D Tの電極構造を示す平面図である。図 2 3は、励振係数 ζとモード間結合係数 κ , ₂の位相差（ひ— 3 ) の電極膜厚依存性を示す特性図である。

図 2 4は、規格化励振係数の電極膜厚依存性を示す特性図である。

図 2 5は、本発明の実施の形態に係る表面弾性波素子に用いられる I D Tにおける励振中心と反射中心の位置の電極膜厚依存性を示す特性図である。

図 2 6は、本発明を適用した伝送型表面弾性波フィル夕の構成を示す平面図である。

図 2 7は、本発明を適用した伝送型表面弾性波フィル夕と、 TCS-RDT 構造の I D Tを受信電極とした伝送型表面弾性波フィル夕の周波数特性を示す特性図である。発明を実施するための最良の形態

<第 1の実施の形態 >

以下、本発明の第 1の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。まずランガサイト圧電基板上に、電極幅及び電極間隔がともに λ Ζ 4となる正負電極指が周期的に複数連続的に配置された、いわゆる正規型電極（正規型 I D T ) を形成し、これを励振駆動したときに、自然一方向性を有する原理について図 1 を参照して説明する。図 1に正規型電極の模式図を示す。同図において、この正規型電極は、正電極 1および負電極 2からなり、正電極 1を構成する正電極指 1 Αと、この正電極指 1 Aの左右に配置された負電極 2を構成する負電極指 2 A及び 2 Bとの間に電界が発生する。このときに、この電界によって励振されることによりランガサイト圧電基板に発生した弾性表面波の励振中心は正電極指 1 Aのほぼ中心 Aとなる。

また、この電極構造において、周期的に配置されている電極幅 λ Ζ 4の電極指が表面弾性波の反射源となる。反射は音響インピーダンスの不連続に起因することから、それぞれの電極指の端部で表面弾性波が反射する。このように電極指の両端部の 2箇所で表面弾性波が反射するだが、等価的に電極指の中心で反射すると考えて支障がない。このとき、反射波の位相が変化する。この変化量は、圧電基板の種類とその切断面と表面弾性波の伝搬方向、さらに電極材料とその厚さに O

8

依存する。例えば圧電基板に STカット X伝搬水晶、金属材料として A 1を用いたときには反射波の位相が 90 ° 遅れる、すなわち位相変化量が 90 ° となる。これに対して圧電結晶として基板方位及び表面弾性波伝搬方向をオイラー角表示で（φ， θ , φ) とした時に— 5° ≤φ≤ 5° , 1 35° ≤0≤ 145° ， 2 0 ° ≤ ≤30 ° の範囲内にある、またはこれと結晶学的に等価な方位であるランガサイト単結晶を基板として用い、更に電極材料として A 1を用いて正規型 I DTを形成したときに、電極指によって反射される表面弾性波の位相変化量は— 90 + 2 αとなる。この 2 αを反射時の位相ずれと考えたときに、この 2 αに相当する分だけ反射中心が電極指の中心からずれたとして反射中心を定義すると、反射中心のずれ δは δ= -^ζ- λ (1)

κ

となる。（5が正のときには電極指の中心から右側に、負のときは左側に反射中心がずれる。

反射中心と電極指の中心のずれの大きさが久ノ 8のときに、正電極指 1 Αで励振された波と、隣接する負電極指 2 Aの反射中心 B、正電極指 1 Aの端部 Cで反射された波の点 Aでの位相を図 1を用いて考えると、 A→B→Aの経路で反射する波の A点での位相は、

-2 X X =- 27T (2)

O 人

となり、励振波と同位相である。これに対して、 A→C→Aの経路で反射する波の A点での位相は

- 2 X - =- π (3) となり、励振波と逆位相である。このために、図 1の右方向に表面弾性波が強く励振されることになり、一方向性が実現される。

以上のことから、図 2に示すように励振中心と反射中心の距離が、 λ + - ^- (η = 0, 1, 2 ）（4)

8 2

となったときに、励振中心から反射中心の向きに一方向性を実現することが可能となる。つまり、任意の結晶に、表面弾性波が励振可能な周期電極構造（ I D T) を形成したときに、その表面弾性波変換器が一方性を有するか否かは、励振中心と反射中心の位置が特定できれば断定できる。この励振中心と反射中心の位置はモ一ド結合理論を用いたときのモード結合パラメ一夕によって記述される。モード結合パラメ一夕は自己結合係数 A n、モード間結合係数/ ₁₂、励振係数 ζ、静電容量 Cからなる。ここで、モード間結合係数 κ ₁₂は

Κ ΐ 2 = I κ 12 I e ( 5

と表現され、 K！ ₂の位相分が基準面からの反射中心のずれに相当し、そのずれの大きさが（1) 式で表される。また、励振係数 ζは

ζ = I ζ I e ^{j e} (6)

となり、基準面から ^ ^{λ (7)}

だけ、離れたところに励振中心があると考えてよい。よって、反射中心と励振中心の差が（4) 式を満たすためには、モード間結合係数 C ₁₂と励振係数 ζとの位相の間に a— β = - + η π (n = 0 , 1 , 2 -) (8) という関係があればよい。

ここで、竹内氏より特開平 8— 1 2 5484号公報において提案された一方向性反転電極構造（TCS-RDT： Tranduction Center Shift type Reversal of Direc tivity Transducer 構造と呼ぶ）と本発明の実施の形態に係る表面弾性波素子の電極構造における励振中心と反射中心の位置について、モード結合理論より解析した結果を示す。ここで示すランガサイト基板の切断面 ·伝搬方向はオイラー角表示で（0。， 140 ° ， 24° ) である。また、電極材料として A 1を用いている。図 3に TCS-RDT構造を、図 4に本発明の実施の形態に係る表面弾性波素子の電極構造を示す。

図 3において TCS- RDT構造の電極は、正電極 1 0と、負電極 2 0とからなり、正 . 0を構成する正電極指 1 2、 1 4と、負電極 2 0を構成する負電極指 22 、 2 4は、共に電極幅が λノ 8であり、正電極指 1 2と負電極指 2 4との中心間隔は 6 λ/ 8である。また正電極指 1 2と負電極指 2 4との間に設けられた浮き電極 3 0は、電極幅が 3 λ/8であり、正電極指 1 2と浮き電極 3 0との中心間隔 gは 3 λΖ8である。

これに対し、本発明の実施の形態に係る表面弾性波素子に用いられる表面弾性波変換器の電極は、図 4に示すように正電極 1 0 0と、負電極 2 0 0とからなり、正電極 1 0 0を構成する正電極指 1 0 2、 1 0 4と、負電極 2 0 0を構成する負電極指 2 0 2、 2 0 4は、共に電極幅が 8であり、正電極指 1 0 2と負電極指 2 0 4との中心間隔は 6 λΖ8である。また正電極指 1 0 2と負電極指 2 0 4との間に設けられた浮き電極 3 0 0は、電極幅が 1 1 λΖ4 0であり、正電極指 1 0 2と浮き電極 3 0 0との中心間隔 gは 1 3 λΖ4 0である。

また図 3、図 4において励振係数 ζとモード間結合係数 κ ₁₂の位相の基準面はともに、 λΖ 8幅の負電極指 2 4、 2 0 4の中心である。

また、図 5に TCS-RDT構造及び本発明の実施の形態に係る表面弾性波素子に用いられる表面弾性波変換器の電極構造のモード間結合係数 κ , ₂の位相項 2 aの電極膜厚依存性を、図 6に TCS- RDT構造及び本発明の電極構造の励振係数 ζの位相項 j3 の電極膜厚依存性を、それぞれ示す。図 7に、励振係数 ζとモード間結合係数/ ！ ₂の位相差（α— )3) の電極膜厚依存性を示す。位相差（ひー /3) の符号が負となるのは、 TCS-RDT構造の一方向性の向きが自然一方向性の向きと逆になることを意味する。この結果から、 TCS- RDT構造では規格化電極膜厚 ΗΖλ (Ηは電極膜厚 ) が 0から 0. 0 5の間で、の大きさが、 0 ° 付近から— 3 0 ° の間で推移し、式（8) から明らかなように一方向性を最適化する角度である— 4 5 ° まで達しない。これに対し、本発明の実施の形態に係る電極構造を用いることにより、規格化膜厚が約 0. 0 1 3のときに位相差（α— ] 3) の値が、一方向性を最適化する一 4 5 ° となることが判る。

図 3及び図 4の結果をもとに TCS- RDT構造（図 3) に対して励振中心と反射中心の位置についての電極膜厚依存性を図 8に、本発明の実施の形態に係る表面弾性波素子に用いられる表面弾性波変換器の電極構造（図 4) に対して励振中心と反射中心の位置についての電極膜厚依存性を図 9に示す。図 8、図 9の各図において上部には電極構造の平面図が、下部のグラフ中には表面弾性波の伝搬方向の位置関係を明確にするために電極構造の断面図を示してある。またこれらの図において、反射中心は〇で、励振中心は Xで示してある。

図 9に示すように、本発明の実施の形態に係る表面弾性波素子に用いられる表面弾性波変換器の電極構造では、反射中心は励振中心に対して左側に存在し、両者の距離の差は、およそ 8になるとなるために一方向性の向きは紙面左側となり、自然一方向性の向きに対して一方向性が反転することが分かる。

なお、弾性表面波変換器における前記正電極指、負電極指および浮き電極の距離関係は、弾性表面波の波長を λとしたときに、前記正電極指および負電極指の幅がおよそ λ/ 8で両者の電極指の中心間隔がおよそ 6ノ 8 λとなり、正電極指の中心と浮き電極の中心間距離 gが 13ノ 40 λ≤^≤14Ζ40 λとなり、且つ浮き電極の幅 Wが 1 1 40 λ≤W≤ 13/40 λであれば自然一方向性の向きに対して一方向性を反転させることができる。

次に、本発明の実施の形態に係る表面弾性波素子に用いられる表面弾性波変換器の電極構造を用いて構成した伝送型表面弾性波フィルタを 2種類試作し、その特性を評価した結果を示す。用いたランガサイト基板の切断面 ·伝搬方向はオイラ一角表示で（0° ， 140° ， 24° ) である。また、電極材料として、 A 1 を用いた。供試品としての第 1の伝送型表面弾性波フィル夕（フィルタ # 1と記す。）の構成を図 10に示す。同図において、ランガサイト基板 300上には表面弾性波の伝搬方向（+ X方向）に沿って、送信電極としての正規型 I DT 31 0と、受信電極としての I DT 320とが設けられている。正規型 I DT 310 は、正電極 312と負電極 314からなり、電極幅及び電極間隔がともに人 4 となる正電極指 313と負電極指 315が周期的に複数連続的に配置されるように形成され、 NPUDT特性を利用して一方向性を実現している。

また受信電極としての I DT 320は本発明の電極構造を用いており、正電極 322、負電極 324及び浮き電極 330からなる。ここで正電極指 323及び負電極指 325の電極幅が λ 8で両者の電極指 323、 325の中心間隔が 6 λΖ8となり、正電極指 323の中心と浮き電極 330の中心間距離 gが 13 λ /40となり、且つ浮き電極 330の幅 Wが 1 1 λΖ40である。この受信電極の構造は図 4に示す構造と同一である。

供試品としての第 2の伝送型表面弾性波フィルタ（フィル夕 # 2と記す。）は、送信電極には前記第 1の伝送型表面弾性波フィル夕と同じ正規型 I D Tを用い、受信電極には図 4に示した TCS- RDT構造の I DTを用いた。両フィル夕は、図 1 0に示されるように送受信電極の一方向性が対向するように配置されている。またランガサイト基板 300の両端には、端部での弾性表面波の反射を吸収するためのダンパー剤 340が塗布されている。フィルタ # 1、 2の電極指の周期長 λ は、 32. 1 5 mで電極 A 1膜厚は 500 nm (5000 A) である。送受信電極には間引き重み付けを施している。

フィルタ # 1及びフィルタ # 2の周波数特性の測定結果を図 1 1および図 1 2 に示す。図 1 2は図 1 1に示す周波数特性おいてフィルタの通過域付近を、拡大した図である。図 1 1及び図 1 2から本発明フィル夕の通過帯域挿入損失、帯域内リップル、帯域内遅延リップルともに改善されていることが判る。具体的には表 1に示すように、通過帯域挿入損失はフィル夕 # 1が— 8. O dBであるのに対して、フィルタ # 2は一 9. O dBであり、帯域内リップルはフィル夕 # 1が 0. 24 d Bであるのに対して、フィルタ # 2では 0. 58である。また帯域内遅延リップルはフィルタ # 1が 69. 5 n s e cであるのに対して、フィルタ # 2では 80. 0 n s e cである。

表 1. フィルタ # 1及び # 2の特性の比較フィルタ # 1 フィル夕 # 2

(本発明） (TCS-RDT) 通過域最小挿入損失（dB) -8.0 -9.0 帯域内リップル（dB) 0.24 0.58 遅延リップル（nsec) 69.5 80.0 <第 2の実施の形態 >

以下、本発明の第 2の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。まずランガサイト圧電基板上に、電極幅及び電極間隔がともに λ Ζ 4となる正負電極指が周期的に複数連続的に配置された、いわゆる正規型電極（正規型 I D T ) を形成し、これを励振駆動したときに、自然一方向性を有する原理について図 1 を参照して説明する。図 1に正規型電極の模式図を示す。同図において、この正規型電極は、正電極 1および負電極 2からなり、正電極 1を構成する正電極指 1 Αと、この正電極指 1 Aの左右に配置された負電極 2を構成する負電極指 2 A及び 2 Bとの間に電界が発生する。このときに、この電界によって励振されることにより.ランガサイト圧電基板に発生した表面弾性波の励振中心は正電極指 1 Aのほぼ中心 Aとなる。

また、この電極構造において、周期的に配置されている電極幅 λ Ζ 4の電極指が表面弾性波の反射源となる。反射は音響インピーダンスの不連続に起因することから、それぞれの電極指の端部で表面弾性波が反射する。このように電極指の両端部の 2箇所で表面弾性波が反射するだが、等価的に電極指の中心で反射すると考えて支障がない。このとき、反射波の位相が変化する。この変化量は、圧電基板の種類とその切断面と表面弾性波の伝搬方向、さらに電極材料とその厚さに依存する。例えば圧電基板に S Tカット X伝搬水晶、金属材料として A 1を用いたときには反射波の位相が 9 0 ° 遅れる、すなわち位相変化量が 9 0 ° となる。これに対して圧電結晶として基板方位および表面弾性波伝搬方向をオイラー角表示で（Φ， Θ，）とした時に一 5 ° ≤φ≤ 5。， 1 3 5 ° ≤0≤ 1 4 5 ° ， 2 0。 ≤ゅ≤ 3 0 ° の範囲内にある、またはこれと等価な方位であるランガサイト単結晶を基板として用い、更に電極材料として A 1を用いて正規型 I D Tを形成したときに、電極指によって反射される表面弾性波の位相変化量は— 9 0 ° + 2 αとなる。この 2 αを反射時の位相ずれと考えたときに、この 2 αに相当する分だけ反射中心が電極指の中心からずれたとして反射中心を定義すると、反射中心のずれ <5は、となる。 δが正のときには電極指の中心から右側に、負のときは左側に反射中心がずれる。

反射中心と電極指の中心のずれの大きさが λΖ 8のときに、正電極指 1 Αで励振された波と、隣接する負電極指 2 Aの反射中心 B、正電極指 1 Aの端部 Cで反射された波の点 Aでの位相を図 1を用いて考えると、 A→B→Aの経路で反射する波の A点での位相は、

- X 年 - " f =- ² (^{2 )}

- ^2XK - +… （³⁾

となり、励振波と逆位相である。このために、図 1の右方向に表面弾性波が強く励振されることになり、一方向性が実現される。

以上のことから、図 2に示すように励振中心と反射中心の距離が、

λ + ^- (n = 0, 1 , 2〜）（4)

8 2

となったときに、励振中心から反射中心の向きに一方向性を実現することが可能となる。つまり、任意の結晶に、表面弾性波が励振可能な周期電極構造（ I D T) を形成したときに、その表面弾性波変換器が一方向性を有するか否かは、励振中心と反射中心の位置が特定できれぱ断定できる。この励振中心と反射中心の位置はモード結合理論を用いたときのモード結合パラメ一夕によって記述されるモード結合パラメ一夕は自己結合係数、モード間結合係数、励振係数、静電容量 Cからなる。ここで、モード間結合係数は、

κ i 2 = I A 1 2 I e ^{i 2}° (5)

と表現され、 κ ₁₂の位相分が基準面からの反射中心のずれに相当し、そのずれの大きさが（1) 式で表される。また、励振係数 ζは

ζ = \ ζ \ e ^{i B} (6)

となり、基準面から、 r= -^— λ (7) だけ、離れたところに励振中心があると考えてよい。よって、反射中心と励振中心の差が（4) 式を満たすためには、モード間結合係数 κ ₁₂と励振係数 ζとの位相の間に、 α - β = - + η π (η = 0 , 1 , 2···) (8) という関係があればよい。

ここで、竹内氏より特開平 8— 2 0449 2号公報において提案された一方向性反転電極構造（以下、 EWD-RDT 構造と呼ぶ）と本発明の実施の形態に係る表面弾性波素子の電極構造における励振中心と反射中心の位置について、モード結合理論より解析した結果を示す。ここで示すランガサイト基板の切断面，伝搬方向はオイラー角表示で（0 ° , 140 ° ， 24° ) である。また、電極材料として A 1を用いている。図 1 3に EWD-RDT構造を、図 14に本発明の実施の形態に係る表面弾性波素子の電極構造を示す。

図 1 3において ETO- RDT構造の電極は、正電極 4 1 0と、負電極 42 0と、浮き電極 43 0とからなり、正電極 4 1 0を構成する正電極指 4 1 2、 4 14と、負電極 42 0を構成する負電極指 422は、共に電極幅が λΖ 8であり、正電極指 4 1 2と負電極指 42 2との中心間隔はぇ 2である。また、正電極指と負電極指との間に幅が λΖ4の電極指を有し、例えば、隣接する一組の電極指 432、 434が短絡された浮き電極 43 0が形成されており、正電極指 4 1 2、 4 14 または負電極指 42 2と、浮き電極 43 0とのエッジ間距離は λΖΐ 6となるように形成されている。

これに対し、本発明の実施の形態に係る表面弾性波素子に用いられる表面弾性波変換器の電極は、図 14に示すように正電極 1 5 0と、負電極 2 5 0と、浮き電極 3 5 0とからなり、正電極 1 5 0を構成する正電極指 1 52、 1 54と、負電極 2 5 0を構成する負電極指 2 5 2は、共に電極幅が λΖΐ 6であり、正電極指 1 52と負電極指 2 52との中心間隔は λΖ2である。また正電極指 1 52と正電極指 1 54との間に、一対の電極指 3 5 2、 3 54が負電極指 2 52を跨いで短絡するように形成された浮き電極 350は、電極指 3 52、 3 54の幅が λ 4であり、正電極指 1 52の中心と、浮き電極 350を構成する一対の電極指 3 52, 354のうち正電極指 1 52に表面弾性波伝搬方向において隣接する電極指 352の中心との間隔 gは 7 λ/32である。

また図 13、図 14において励振係数 ζとモード間結合係数の位相の基準面は、それぞれ、 λΖ8幅の正電極指 414、 1 6幅の正電極指 1 54の中心である。

次に、図 1 5に、励振 ζとモード間結合係数の位相差（α— /3) の電極膜厚依存性を示す。位相差（ひー )3) の符号が負となるのは、 EWD- RDT構造の一方向性の向きが自然一方向性の向きと逆になることを意味する。この結果から、 EWD-RDT構造では規格化電極膜厚 ΗΖλ (Ηは電極膜厚）が 0から 0. 0 5の間で、の大きさが、一 37. 5° 付近から一 32° の間で推移し、式（8) から明らかなように一方向性を最適化する角度である一 45 ° まで達しない。これに対し、本発明の実施の形態に係る電極構造を用いることにより、規格化膜厚が約 0. 0 12のときに位相差（α— /3) の値が、一方向性を最適化する一 45° となることが判る。

図 1 3及び図 14の結果をもとに EWD- RDT構造（図 1 3) に対して励振中心と反射中心の位置についての電極膜厚依存性を図 1 6に、本発明の実施の形態に係る表面弾性波素子に用いられる表面弾性波変換器の電極構造（図 14) に対して励振中心と反射中心の位置についての電極膜厚依存性を図 1 7に示す。図 1 6、図 1 7の各図において上部には電極構造の平面図が、下部のグラフ中には表面弾性波の伝搬方向の位置関係を明確にするために電極構造の断面図を示してある。またこれらの図において、反射中心は〇で、励振中心は Xで示してある。

図 1 7に示すように、本発明の実施の形態に係る表面弾性波素子に用いられる表面弾性波変換器の電極構造では、反射中心は励振中心に対して左側に存在し、両者の距離の差は、およそ λΖ8になるとなるために一方向性の向きは紙面左側となり、自然一方向性の向きに対して一方向性が反転することが判る。

また図 2 1に励振 ζとモード間結合係数の位相差 - β) の、弾性表面波変換器における正電極指の中心と、浮き電極を構成する一対の電極指のうち前記正電極指に表面弾性波伝搬方向において隣接する前記浮き電極の電極指の中心との距離 gと表面弾性波の波長 λとの比に対する依存性についての特性を示す。同図に示すように、位相差 — β) がー方向性を反転する最適化する角度である一 45 ° となるのは、 48Ζ24 O^gZA 5 6 24 0の範囲内においてであることが判る。

なお、弾性表面波変換器における前記正電極指、負電極指および浮き電極の距離関係は、表面弾性波の波長を λとしたときに、前記正電極指および負電極指の中心間隔がおよそ λΖ2、両者の電極指の幅 dが λノ 2 0≤d≤AZl 0、前記浮き電極の電極指の幅 Wがおよそ λ/4、前記正電極指の中心と、前記浮き電極を構成する一対の電極指のうち該正電極指に前記表面弾性波伝搬方向において隣接する前記浮き電極の電極指の中心との距離 gが 48 λ/24 0≤ g≤ 5 6 λ/ 240となり、前記浮き電極は、前記一対の電極指の各々が隣接する左側に位置する正電極指または負電極指に接近するように偏倚して形成すれば、自然一方向性の向きに対して一方向性を反転させることができる。

次に、本発明の実施の形態に係る表面弾性波素子に用いられる表面弾性波変換器の電極構造を用いて構成した伝送型表面弾性波フィルタを 2種類試作し、その特性を評価した結果を示す。用いたランガサイ卜基板の切断面 ·伝搬方向はオイラ一角表示で（0 ° ， 140 ° ， 24° ) である。また、電極材料として、 A 1 を用いた。供試品としての第 1の伝送型表面弾性波フィル夕（フィルタ # 1と記す。）の構成を図 1 8に示す。同図において、ランガサイト基板 5 00上には表面弾性波の伝搬方向（+X方向）に沿って、送信電極としての正規型 I DT 5 1 0と、受信電極としての I DT 5 2 0とが設けられている。正規型 I DT 5 1 0 は、正電極 5 1 2と負電極 5 14からなり、電極幅及び電極間隔がともに λΖ4 となる正電極指 5 1 3と負電極指 5 1 5が周期的に複数連続的に配置されるように形成され、 NSPUDT特性を利用して一方向性を実現している。

また受信電極としての I DT 5 2 0は本発明の電極構造を用いており、正電極 522、負電極 524及び浮き電極 5 30からなる。ここで正電極指 52 3及び負電極指 52 5の電極幅が久 1 6で両者の電極指 5 2 3, 5 2 5の中心間隔が λΖ2となり、正電極指 5 2 3の中心と、隣接する浮き電極 5 3 0を構成する電極指 532の中心間距離 gが 7 λノ 32となり、且つ浮き電極 530の電極指の幅 Wが λΖ4である。この受信電極の構造は図 4に示す構造と同一である。

供試品としての第 2の伝送型表面弾性波フィル夕（フィル夕 # 2と記す。）は、送信電極には前記第 1の伝送型表面弾性波フィル夕と同じ正規型 I DTを用い、受信電極には図 1 3に示した EWD- RDT構造の I DTを用いた。両フィル夕は、図 1 8に示されるように送受信電極の一方向性が対向するように配置されている。またランガサイト基板 500の両端には、端部での弾性表面波の反射を吸収するためのダンパー剤 540が塗布されている。フィルタ # 1、 2の電極指の周期長 λは、 32. 1 5 mで電極 A 1膜厚は 300 nm ( 3000 A) である。送受信電極には間引き重み付けを施している。

フィル夕 # 1及びフィル夕 # 2の周波数特性の測定結果を図 1 9および図 20 に示す。図 20は図 1 9に示す周波数特性おいてフィルタの通過域付近を、拡大した図である。図 1 9及び図 20から本発明フィル夕の通過帯域挿入損失、帯域内リップルともに改善されていることが判る。具体的には表 2に示すように、通過帯域挿入損失はフィル夕 # 1が— 8. 84 d Bであるのに対して、フィル夕 # 2は— 1 0. 68 dBであり、帯域内リップルはフィルタ # 1が 0. 33 d Bであるのに対して、フィル夕 # 2では 0. 46 dBである。

表 2. フィル夕 # 1及び # 2の特性の比較

ぐ発明の実施の形態 3 >

以下、本発明の第 3の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。まずランガサイト圧電基板上に、電極幅及び電極間隔がともに λΖ4となる正負電極指が周期的に複数連続的に配置された、いわゆる正規型電極（正規型 I DT) を形成し、これを励振駆動したときに、自然一方向性を有する原理について図 1 を参照して説明する。図 1に正規型電極の模式図を示す。同図において、この正規型電極は、正電極 1および負電極 2からなり、正電極 1を構成する正電極指 1 Aと、この正電極指 1 Aの左右に配置された負電極 2を構成する負電極指 2 A及び 2 Bとの間に電界が発生する。このときに、この電界によって励振されることによりランガサイト圧電基板に発生した弾性表面波の励振中心は正電極指 1 Aのほぼ中心 Aとなる。

また、この電極構造において、周期的に配置されている電極幅 λノ 4の電極指が表面弾性波の反射源となる。反射は音響インピーダンスの不連続に起因することから、それぞれの電極指の端部で表面弾性波が反射する。このように電極指の両端部の 2箇所で表面弾性波が反射するだが、等価的に電極指の中心で反射すると考えて支障がない。このとき、反射波の位相が変化する。この変化量は、圧電基板の種類とその切断面と表面弾性波の伝搬方向、さらに電極材料とその厚さに依存する。例えば圧電基板に STカット X伝搬水晶、金属材料として A 1を用いたときには反射波の位相が 90 ° 遅れる、すなわち位相変化量が 90° となる。これに対して圧電結晶として基板方位及び表面弾性波伝搬方向をオイラー角表示で（φ, θ , φ) とした時に一 5 ° ≤φ≤ 5° ， 1 35° ≤0≤ 145° , 2 0° ≤ゅ≤30° の範囲内にある、またはこれと結晶学的に等価な方位であるランガサイト単結晶を基板として用い、更に電極材料として A 1を用いて正規型 I DTを形成したときに、電極指によって反射される表面弾性波の位相変化量は一 90 + 2 αとなる。この 2 αを反射時の位相ずれと考えたときに、この 2ひに相当する分だけ反射中心が電極指の中心からずれたとして反射中心を定義すると、反射中心のずれ (5は

<5= λ (1) となる。 δが正のときには電極指の中心から右側に、負のときは左側に反射中心がずれる。

反射中心と電極指の中心のずれの大きさが λΖ8のときに、正電極指 1 Αで励振された波と、隣接する負電極指 2 A、 2 Bのそれぞれの反射中心 B、 Cで反射された波の点 Aでの位相を図 1を用いて考える。まず、 A→B→Aの経路で反射する波の A点での位相は、

- 2 X - - X ~ - =- 2 ττ (2) となり、励振波と同位相である。これに対して、 A→C→Aの経路で反射する波の A点での位相は

- ^2X + ^X年 - +=- ^{π (3)}

以上のことから、図 2に示すように励振中心と反射中心の距離が、 λ 8 + -^ 2 - (η = 0, 1， 2···) (4) となったときに、励振中心から反射中心の向きに一方向性を実現することが可能となる。つまり、任意の結晶に、表面弾性波が励振可能な周期電極構造（ I D T) を形成したときに、その表面弾性波変換器が一方向性を有するか否かは、励振中心と反射中心の位置が特定できれば断定できる。この励振中心と反射中心の位置はモ一ド結合理論を用いたときのモード結合パラメ一夕によって記述されるモード結合パラメータは自己結合係数/ 、モード間結合係数 AC ₁₂、励振係数 ζ、静電容量 Cからなる。ここで、モード間結合係数/ c ₁₂は

κ ΐ 2= I κ 12 \ e ^>2α (5)

と表現され、モード間結合係数 κ ₁₂の位相分が基準面からの反射中心のずれに相当し、そのずれの大きさが（1) 式で表される。また、励振係数 ζは

ζ = I ζ I e ^{J e} (6)

となり、基準面から

"= - ^ ^{λ ( 7 )}

だけ、離れたところに励振中心があると考えてよい。よって、反射中心と励振中心の差が（4) 式を満たすためには、モード間結合係数/ ₁₂と励振係数 ζとの位相の間に - β = - + η π (η = 0, 1 , 2 -) (8) という関係があればよい。

ここで、竹内氏より特開平 8 - 1 2 5 4 8 4号公報において提案された一方向性反転電極構造（TCS- RDT： Tranduction Center Shift type Reversal of Direct ivity Transducer 構造と呼ぶ）と本発明の実施の形態に係る表面弾性波素子の電極構造における励振中心と反射中心の位置について、モード結合理論より解析した結果を示す。ここで示すランガサイト基板の切断面 ·伝搬方向はオイラー角表示で（0 ° ， 1 4 0 ° , 2 4° ) である。また、電極材料として A 1を用いている。図 3に TCS- RDT構造を、図 2 2に本発明の実施の形態に係る表面弾性波素子の電極構造を示す。

図 3において TCS-RDT構造の電極は、正電極 1 0と、負電極 2 0とからなり、表面弾性波の波長を λとしたときに、正電極 1 0を構成する正電極指 1 2、 1 4と、負電極 2 0を構成する負電極指 2 2、 2 4は、共に電極幅が λΖ 8であり、正電極指 1 2と負電極指 2 4との中心間隔は 6 λΖ8である。また正電極指 1 2と負電極指 2 4との間に設けられた浮き電極 3 0は、電極幅が 3 λ 8であり、正電極指 1 2と浮き電極 3 0との中心間隔 gは 3 λΖ8である。

これに対し、本発明の実施の形態に係る表面弾性波素子に用いられる表面弾性波変換器の電極は、図 2 2に示すように正電極 1 6 0と、負電極 2 6 0とからなり、表面弾性波の波長を λとしたときに、正電極 1 6 0を構成する正電極指 1 6 2、 1 64の幅がおよそ λΖ8で、 1つの正電極指 1 6 2の片側（図 2 2では右側）に第 1の負電極指 2 6 2と第 2の負電極指 2 6 4が配設されている。ここで正電極指 1 6 2の中心から電極幅 W1 が 1 8/8 0 A≤W1 ≤ 2 0 "8 0 λの範囲にある負電極指 2 6 2の中心までの距離 d l が 2 3 8 0 A≤dl ≤ 2 5/8 0 λであり、さらに電極幅 W2 が 2 0/8 0 λ≤Ψ2 ≤ 2 6/8 0 λの範囲にある負電極指 2 6 4と正電極指 1 6 2の中心との距離 d 2 は 5 4ノ8 0 ^ 2 ≤ 5 5 /8 0 λである。図 2 3に、 TCS-RDT構造及び本発明の実施の形態に係る表面弾性波素子に用いられる表面弾性波変換器の電極構造における励振係数 ζとモード間結合係数/ , ₂ の位相差 ( a — 13 ) の電極膜厚依存性を示す。この受信側電極の電極構造パラメ一夕は、第 1の正極指の幅がおよそ ΛΖ8であり、電極幅 W1 が 2 0ノ 8 0入である第 1の負電極指の中心と第 1の正電極指の中心との距離 d l が 2 3/8 0 λ である。さらに、電極幅 W2 が 2 6 Ζ8 0 λである第 2の負電極指の中心と第 1 の正電極指の中心との距離 d 2 が 5 4 8 0 λとなる。

この結果から、 TCS- RDT構造では規格化電極膜厚 ΗΖλ (Ηは電極膜厚）が 0から 0. 0 5の間で、 α— β ) の大きさが、 0 ° 付近から一 3 0 ° の間で推移し、式（8) から明らかなように一方向性を最適化する角度である一 4 5 ° まで達しない。これに対し、本発明の実施の形態に係る電極構造を用いることにより、規格化膜厚が約 0. 0 1から 0. 0 5の間のときに位相差（α— /3) の値が、一方向性を最適化する一 4 5 ° となることが判る。

また、図 2 4に本発明の実施の形態に係る表面弾性波素子電極構造と、 TCS- RD Τ構造における規格化励振係数 ζ · λΖ2 （ω · C) の電極膜厚依存性を示す。本発明の実施の形態に係る表面弾性波素子の電極構造は、 TCS-RDT構造と比較して規格化励振係数の大きさが約 1 0 %増加する。励振係数は電気音響変換の変換効率に相当するために、大きな値が得られるほど低損失なデバイスの作製が可能となる。

本発明の実施の形態に係る表面弾性波素子の電極構造に対して励振中心と反射中心の位置についての電極膜厚依存性を図 2 5に示す。図 2 5において上部には図 2 2に示した表面弾性波素子の電極構造の平面図が、下部のグラフ中には表面弾性波の伝搬方向の位置関係を明確にするために上記表面弾性波素子の電極構造の断面図を平面図に対応させて示している。また、これらの図において、反射中心は〇で、励振中心は Xで示'してある。

同図に示すように、本発明の実施の形態に係る表面弾性波素子の電極構造において、反射中心は励振中心に対して左側に存在し、両者の距離の差はおよそ λΖ 8となるために一方向性の向きは紙面左側となり、自然一方向性の向きに対して一方向性が反転することが判る。次に、本発明の実施の形態に係る表面弾性波素子に用いられる表面弾性波変換器の電極構造を用いて構成した伝送型表面弾性波フィル夕を 2種類試作し、その特性を評価した結果を示す。用いたランガサイト基板の切断面 ·伝搬方向はオイラー角表示で（0° ， 140° , 25° ) である。また、電極材料として、 A 1 を用いた。供試品としての第 1の伝送型表面弾性波フィル夕（フィル夕 # 1と記す。）の構成を図 26に示す。同図において、ランガサイト基板 600上には表面弾性波の伝搬方向（+X方向）に沿って、送信電極としての正規型 I DT 6 1 0と、受信電極としての I DT 620とが設けられている。正規型 I DT 6 1 0 は、正電極 6 1 2と負電極 6 14からなり、電極幅及び電極間隔がともに久ノ4 となる正電極指 6 1 3と負電極指 6 1 5が周期的に複数連続的に配置されるように形成され、 NPUDT特性を利用して一方向性を実現している。

また、受信電極としての I DT 620は本発明の実施の形態に係る表面弾性波素子の電極構造を用いており、正電極 622及び負電極 624からなる。この受信側電極の電極構造パラメ一夕は、正電極指 623の幅がおよそ λΖ8で、この正電極指 623の中心から、電極幅 W1 が 20 80 λである第 1の負電極指 6 25の中心までの距離 dl が 23 80 λである。さらに、電極幅 W2 が 26 80 λである第 2の負電極指 624の中心と第 1の正電極指 623の中心との距離 d2 が 54 80 λである。

一方、供試品としての第 2の伝送型表面弾性波フィル夕（フィル夕 # 2と記す。）は、送信電極には前記第 1の伝送型表面弾性波フィル夕と同じ正規型 I DT を用い、受信電極には図 3に示した TCS-RDT構造の I DTを用いた。両フィル夕は、図 26に示されるように送受信電極の一方向性が対向するように配置されている。

またランガサイト基板 600の両端には、端部での弾性表面波の反射を吸収するためのダンパ一剤 640が塗布されている。フィル夕 # 1、 2の電極指の周期長 λは、 32. 1 5 で電極 A 1膜厚は 500 nm ( 5000 Α) である。送受信電極には間引き重み付けを施している。

フィルタ # 1及びフィルタ # 2の周波数特性の測定結果を図 27に示す。図 2 7から本発明フィルタの通過帯域最小挿入損失、帯域内リップル、帯域内遅延リップルともに改善されていることが判る。具体的には表 3に示すように、通過帯域最小挿入損失はフィル夕 # 1がー 7. 8 d Bであるのに対して、フィルタ # 2 は一 9. 0 dBであり、帯域内リップルはフィルタ # 1が 0. 2 1 d Bであるのに対して、フィルタ # 2では 0. 5 8 d Bである。また帯域内遅延リップルはフィル夕 # 1が 6 7. 3 n s e cであるのに対して、フィル夕 # 2では 8 0. O n s e cである。

表 3. フィルタ # 1及び # 2の特性の比較

産業上の利用可能性

本発明によれば、自然一方向性を有するように基板方位及び表面弾性波伝搬方向が選択されたランガサイ卜単結晶基板表面に形成される、正電極指と負電極指とその間に配置される浮き電極からなる表面弾性波変換器を有する表面弾性波素子であって、前記弾性表面波変換器は自然一方向性が反転するように表面弾性波の伝搬方向に沿って、前記各電極を形成するようにしたので、電極構造を特定するためのパラメータ、すなわち前記正電極指と負電極指の幅、前記正電極指と負電極指の中心間隔、前記正電極指と浮き電極の中心間隔、前記浮き電極の幅を適切に選択することにより、低損失の伝送型表面弾性波フィルタを構成することが可能となる。

本発明によれば、自然一方向性を有するように基板方位および表面弾性波伝搬方向が選択されたランガサイト単結晶基板表面に形成される、正電極指と負電極指とこれらの間に配置される浮き電極からなり、該浮き電極は隣接する一対の電極指が前記負電極指を跨いで短絡するように形成された表面弾性波変換器を有する表面弾性波素子であって、前記弾性表面波変換器は自然一方向性が反転するように表面弾性波の伝搬方向に沿って、前記各電極を形成するようにしたので、電極構造を特定するためのパラメ一夕、すなわち前記正電極指と負電極指の幅、前記正電極指と負電極指の中心間隔、前記正電極指と浮き電極の中心間隔、前記浮き電極の幅を適切に選択することにより、低損失の伝送型表面弾性波フィルタを構成することが可能となる。

さらに、本発明によれば、自然一方向性を有するように基板方位及び表面弾性波伝搬方向が選択されたランガサイト単結晶基板表面に形成され、表面弾性波の波長 λの周期内に配設される正電極指と、該正電極指の片側に配設される第 1の負電極指及び第 2の負電極指とからなる表面弾性波変換器を有する表面弾性波素子であって、前記弾性表面波変換器は自然一方向性が反転するように表面弾性波の伝搬方向に沿って、前記各電極を形成するようにしたので、電極構造を特定するためのパラメ一夕、すなわち前記第 1、第 2の正電極指及び第 1、第 2の負電極指の幅、前記第 1の正電極指と第 1、第 2の負電極指との中心間距離を適切に選択することにより、低損失の伝送型表面弾性波フィル夕を構成することが可能となる。

Claims

請求の範囲

1. 自然一方向性を有するように基板方位及び表面弾性波伝搬方向が選択されたランガサイト単結晶基板表面に形成される、正電極指と負電極指とその間に配置される浮き電極からなる表面弾性波変換器を有する表面弾性波素子であって前記弾性表面波変換器は自然一方向性が反転するように表面弾性波の伝搬方向に沿って、前記各電極が形成されていることを特徴とする表面弾性波素子。

2. 前記ランガサイ卜単結晶基板は、基板方位および基板方位及び弾性表面波伝搬方向をオイラー角表示で（Φ， θ , ゆ）とした時に一 5° ≤φ≤ 5° , 1 35° ≤0≤ 145° , 20° ≤ゅ≤ 30° の範囲内にあること、またはこれと等価な方位であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の表面弾性波素子。

3. 前記弾性表面波変換器における前記正電極指、負電極指および浮き電極の距離関係は、弾性表面波の波長を λとしたときに、前記正電極指および負電極指の幅がおよそ λΖ8で両者の電極指の中心間隔がおよそ 6 Ζ8 λとなり、正電極指の中心と浮き電極の中心間距離 gが 1 3Ζ40 λ≤^≤ 14Ζ40 λとなり、且つ浮き電極の幅 Wが 1 1Z40 λ≤ ≤ 1 3/40 λとなることを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の表面弾性波素子。

4. 自然一方向性を有するように基板方位および表面弾性波伝搬方向が選択されたランガサイ卜単結晶基板表面に形成される、正電極指と負電極指とこれらの間に配置される浮き電極からなり、該浮き電極は隣接する一対の電極指が前記負電極指を跨いで短絡するように形成された表面弾性波変換器を有する表面弾性波素子であって、

前記弾性表面波変換器は自然一方向性が反転するように表面弾性波の伝搬方向に沿って、前記各電極が形成されていることを特徴とする表面弾性波素子。

5. 前記ランガサイト単結晶基板は、基板方位および弾性表面波伝搬方向をオイラー角表示で（Φ, Θ, ）とした時に一 5 ° ≤^≤5。， 1 35°

145° ， 20 ° ≤ゅ≤ 30。の範囲内にあること、またはこれと等価な方位であることを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の表面弾性波素子。

6. 前記弾性表面波変換器における前記正電極指、負電極指および浮き電極の距離関係は、表面弾性波の波長を λとしたときに、前記正電極指および負電極指の中心間隔がおよそ λノ 2、両者の電極指の幅 dが 2 0≤ά≤λ/ 1 0、前記浮き電極の電極指の幅 Wがおよそ λΖ4、前記正電極指の中心と、前記浮き電極を構成する一対の電極指のうち該正電極指に前記表面弾性波伝搬方向において隣接する前記浮き電極の電極指の中心との距離 gが 48 λ/240≤ g≤ 56 240となり、

前記浮き電極は、前記一対の電極指の各々が隣接する左側に位置する正電極指または負電極指に接近するように偏倚して形成されていることを特徴とする請求の範囲第 5項に記載の表面弾性波素子。

7. 自然一方向性を有するように基板方位及び表面弾性波伝搬方向が選択されたランガサイト単結晶基板表面に形成され、表面弾性波の波長 λの周期内に配設される正電極指と、該正電極指の片側に配設される第 1の負電極指及び第 2の負電極指とからなる表面弾性波変換器を有する表面弾性波素子であって、前記弾性表面波変換器は自然一方向性が反転するように表面弾性波の伝搬方向に沿って、前記各電極が形成されていることを特徴とする表面弾性波素子。

8. 前記ランガサイト単結晶基板は、基板方位及び弾性表面波伝搬方向をォイラ一角表示で（Φ， θ , φ) とした時に一 5 ° ≤φ≤ 5 ° ， 1 3 5 ° ≤ 0≤ 1 45 ° ， 20 ° ≤ ≤ 3 0 ° の範囲内にあること、またはこれと等価な方位であることを特徴とする請求の範囲第 7項に記載の表面弾性波素子。

9. 前記表面弾性波変換器における前記正電極指に対する第 1及び第 2の負電極指の位置関係とこれら電極指の幅は、表面弾性波の波長を λとしたときに、前記正電極指の幅がおよそ λ/8で、該正電極指の中心から電極幅 W1 が 1 8/ 80 A≤W1 ≤ 2 0/8 0 λの範囲にある第 1の負電極指の中心までの距離 d 1 が 23Ζ8 0 λ≤ά1 ≤2 5Ζ8 0 λとなり、さらに電極幅 W2 が 2 0ノ 8 0 λ ≤W2 ≤ 26/8 0 λの範囲にある第 2の負電極指と前記正電極指の中心との距離 d2 が 54Ζ8 0 λ≤(12 ≤ 5 5/80 λとなることを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の表面弾性波素子。