WO2007088788A1 - 弾性表面波装置 - Google Patents

Abstract

ＳＨ型ＳＡＷに対する影響を抑える一方、レーリー型ＳＡＷを効率よく抑制する弾性表面波装置を提供すること。 複数の線状電極を有する一対の反射器と、該一対の反射器の間に配置され、一対の共通電極とこの一対の共通電極のそれぞれに接続される複数の交差電極を有するすだれ変換子と、一対の反射器及びすだれ変換子の少なくともいずれかの上に配置される有機層と、を有する弾性表面波装置とする。

Description

弾性表面波装置

技術分野

[0001] 本発明は、弾性表面波装置に関する。

背景技術

[0002] 現在の通信システムでは、限られた周波数資源の中で高信頼性かつ高速な情報 伝達を実現するために高選択性フィルタの利用を前提としており、このような用途に 対して弾性表面波装置が多く利用されており、いまや通信機器の性能を支配する必 要不可欠なものとなって 、ると 、つても過言ではな 、。

[0003] 一般的に弾性表面波装置は、一対の反射器と、この一対の反射器の間に配置され るすだれ変換子が圧電基板上に形成されたものであり、このすだれ変換子によって 弾性表面波（Surface Acoustic Wave,以下「SAW」と!ヽぅ。）を励起し、この SA Wを一対の反射器の間で反射させて所望の周波数の共振波を発生させることができ る。なおこの共振波は、圧電基板表面に対し平行な方向に発生する SAWである（Sh ear Horizontal型の SAW、以下「SH型 SAW」と!、う。 )。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] しかし、このような弾性表面波装置では所望の周波数の共振波を発生させることが できるが、不要な応答がその特性を阻害してしまう場合がある。この不要な応答として 、レーリー型の SAW (以下「レーリー型 SAW」という。）がある。レーリー型の SAWと は、圧電基板表面に対し垂直な方向に発生、振動する SAWである。

[0005] レーリー型の SAWについては、圧電基板を切り出す際の向き、圧電基板上に形成 する電極の厚さ等を適切に選択することで不要応答を抑圧することができる場合もあ る。し力しながら、フィルタ特性のために様々な共振周波数の弾性表面共振子を配 置する場合、これらだけでは同時にレーリー型 SAWを抑制することは困難である。ま た、弾性表面波装置の性能は利用する基板によって支配されるため、レーリー型 SA Wの抑制を目的のみで切り出す向きを決定してしまうと、 SH型 SAWに対して得られ る性能が低下してしまうといった問題も生じさせてしまう場合がある。

[0006] そこで、本発明は、上記課題を解決し、 SH型 SAWに対する影響を抑える一方、レ 一リー型 SAWを効率よく抑制する弾性表面波装置を提供することを目的とする。 課題を解決するための手段

[0007] 本発明者らは、上記課題につ!ヽて鋭意検討を行ったところ、弾性表面共振子の上 に有機層を配置することでレーリー型 SAWを抑制することができることに想到して本 発明を完成するに至った。

[0008] すなわち、課題を解決する一手段としての弾性表面波装置は、複数の線状電極を 有する一対の反射器と、一対の反射器の間に配置され、一対の共通電極とこの一対 の共通電極のそれぞれに接続される複数の交差電極を有するすだれ変換子と、一 対の反射器及びすだれ変換子の少なくともいずれかの上に配置される有機層と、を 有することを特徴とする。

[0009] またこの手段において、有機層の厚さはすだれ変換子の交差電極間の距離の半 分以下であることが望ましぐまた有機層の粘性は、 0より大きく 40cp以下の範囲にあ ることも望まし 、。

[0010] また、上記課題を解決する他の手段としての弾性表面波装置は、複数の線状電極 を有する一対の反射器と、この一対の反射器の間に配置され、一対の共通電極とこ の一対の共通電極のそれぞれに接続される複数の交差電極を有するすだれ変換子 と、反射器における複数の線状電極の間及びすだれ変換子における複数の交差電 極の間に形成される無機層と、一対の反射器、すだれ変換子及び無機層の上に形 成される有機層と、を有することを特徴とする。

[0011] またこの手段において有機層の厚さは、すだれ変換子の交差電極間の距離の半 分以下であることが望ましぐまた、有機層の粘性は、 0より大きく 40cp以下の範囲に あることも望まし 、。

発明の効果

[0012] 以上、本発明により、 SH型 SAWに対する影響を抑える一方、レーリー型 SAWを 効率よく抑制する弾性表面波装置を提供することができる。

発明を実施するための最良の形態 [0013] 以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。ただし、本発明は 多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施形態に限定されるも のではない。なお、本明細書においては同一又は同様の機能を有する部分には同 一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

[0014] (実施形態 1)

図 1は、本実施形態に係る弾性表面波装置 (以下「本弾性表面波装置」） 1の上面 図であり、図 2は図 1における弾性表面波装置の A— A線断面図である。

[0015] 図 1に示すとおり、本弾性表面波装置 1は、圧電基板 2上に一対の反射器 3、この 一対の反射器 3の間に配置されるすだれ変換子（以下「IDT」という。）4を有し、さら に、図 2で示されるとおり、反射器 3及び IDT4の上に有機層 5を有している。本弾性 表面波装置 1は、 IDT4に電圧を印加して弾性表面波（以下「SAW」という。）を発生 させ、一対の反射器 3でこれら発生する SAWを反射させることで特定の周波数の波 を共振波として取り出すことができる。

[0016] 本弾性表面波装置 1における圧電基板 2は、弾性表面波を発生させることができる 限りにお 、て特段限定されるわけではな 、が、圧電性が大きく温度安定性が良好な 材料が好ましぐ例えば LiNbO基板、 LiTaO基板等を好適に用いることができる。

3

[0017] IDT4は、それぞれ複数の交差電極 41が櫛歯状に接続された一対の共通電極 42 を有しており、これら一対の共通電極 42は、接続される複数の交差電極 41が他方の 共通電極 42の交差電極とかみ合うように配置されている。なお、隣り合う交差電極 41 同士の距離 (電極の中心線間の距離をいい、以下「電極間距離」ともいう。図 1中の d 参照）がこの弾性表面波共振子力 取り出される共振波の半波長に相当し、この距 離は適宜調整が可能であって限定されるわけではないが、概ね 0. 5 /z m〜： LOO /z m が望ましい。また IDT4の共通電極には、対向する共通電極の交差電極 41に向かい 合うようにダミー電極 43が形成されている。

[0018] 一対の反射器 3は、二つの反射器 3が圧電基板上で対をなすように形成されており 、各反射器 3の構造は図 1に示すとおりであって、略平行に配置された複数の線状電 極 31とこれら線状電極 31を共通に接続する共通電極 32を有しており、矩形状に形 成されている。なお、これら複数の線状電極 31は、他方の反射器 3における複数の 線状電極 31とも略平行に配置されている。

[0019] 一対の反射器 3及び IDT4は上記のとおり圧電基板 2上に形成されるものであって 、導電性の材質によって形成される。この導電性の材質としては特に制限なく様々採 用することができ、例えば Al、 Cu等の金属又はこれらの合金等を好適に用いることが できる。一対の反射器 3及び IDT4は、材料となる導電性の材質カゝらなる薄膜を圧電 基板 2上に形成した後フォトリソグラフィーゃエッチング等周知の方法を用いて作成 できる。

[0020] また本弾性表面波装置は、図 2で示すとおり、反射器 3及び IDT4を覆う有機物を 含む有機層 5を有しており、これにより本弾性表面波装置は SH型 SAWへの影響を 抑えつつレーリー型 SAWを抑制することができる。より具体的に説明すると、有機層 5に含まれる有機物は一般に粘弾性を有するため、この粘弾性により圧電基板 2の表 面に対して垂直な方向の不要な SAWを減衰させることができる。一方、 SH型 SAW はレーリー型 SAWに比べて表面の汚染の影響を受けにくぐ有機層 5を配置してい ても大きく減衰させられることはな 、。

[0021] 有機層 5としては、粘弾性を有することが必要である限り特段に制限はなぐ例えば ポリアミド、ノ リレン、レジスト材等を好適に用いることができる。有機層 5の厚さの望ま しい範囲としては、レーリー型 SAWを減衰できる程度あれば特段に制限はないが、 0 より厚く電極間距離の 1Z2以下であることが望ましぐより望ましくは 0より大きく 1Z4 以下であり、さらに望ましくは 1Z8以下である。 1Z2より厚いとレーリー型 SAWだけ でなく SH型 SAWをも減衰させてしまう虞がある。

[0022] また、有機層 5の粘性の望ましい範囲は、有機層 5の厚さにも依存するが、例えば 0 より大きく 40cP以下の範囲内にあることが望ましぐより望ましくは 20cP以下である。 粘性力 OcPよりも高い場合はやはり SH型 SAWが必要以上に大きく減衰してしまう 虞があるためである。

[0023] なお、有機層 5の形成は、反射器 3、 IDT4上に均一に形成することができる限りに おいて種々の公知な方法を用いることができ、例えばスピンコート等をあげることがで きる。

[0024] 以上のとおり、本弾性表面波装置によると、反射器 3及び IDT4の上に粘弾性を有 する有機層 5を配置することで基板水平方向に進行する SH型 SAWに対する影響を 抑えることができる一方、基板垂直方向に発生するレーリー型 SAWを効率よく抑制 することがでさるよう〖こなる。

[0025] (実施例）

ここで上記実施形態 1に係る弾性表面波装置を実際に作成して効果を確認した。 以下に示す。

[0026] 本実施例に係る弾性表面波装置は、圧電基板として LiNbOを用い、反射器 3及

3

び IDT4には銅を用いた。また、この例において電極間距離は 2 mとした。そして更 に、スピンコートを用いてレジスト材 (ZEP520、日本ゼオン株式会社製)からなる有 機層 5を 0. 2 m形成した。

[0027] この弾性表面波装置を作成後、 IDT4の一対の交差電極間に 5dBm、0. 5GHz〜 1. 5GHzの交流電圧を印加し、共振波の特性を評価した。この結果を図 3に示す。 なお、図 4に、有機層 5を形成していない以外はほぼ本実施例の弾性表面波装置と 同じ構成の弾性表面波装置 (比較例）につ ヽて行った特性評価の結果を示す。

[0028] 図 3に示すとおり本弾性表面波装置は、図 4における 920MHz付近と 1120MHz 付近に観測されるレーリー型 SAWによる非常に鋭いディップを抑制することができて いることを確認した。なお、本弾性表面波装置は、有機層 5による影響により 25MHz 程周波数特性全体が移動しているが、周波数帯域幅や損失に殆ど変化はな力つた 。この周波数低下については電極周期や膜圧の調節により補正を行うことができる。

[0029] (実施形態 2)

本実施形態は、ほぼ実施形態 1と同様であるが、有機層 5の構成が異なる。具体的 には、反射器 3の線状電極間、 IDT4における交差電極 41間に無機物カゝらなる無機 層 6を配置し、その上に有機層 5を配置している点が異なる。図 5に本実施形態に係 る弾性表面波装置 (以下「本弾性表面波装置」 t ヽぅ。 )の断面図を示す (本弾性表 面波装置の上面図はほぼ図 1と同様であり、省略する。 ) o

[0030] 本弾性表面波装置では、反射器 3及び IDT4の上部に有機層 5を配置して圧電基 板に垂直な方向に発生するレーリー型 SAWを抑制することができる一方で、反射器 3の線状電極間、 IDT4における交差電極間に無機層 6を配置し、 SH型 SAWの減 衰を抑えることができ、実施形態 1よりも更に効果を高めることができる。なお、本弾性 表面波装置では線状電極間等に無機層 6を設けているため、線状電極等と圧電基 板との段差を解消し、有機層 5の厚さ制御の精度を向上させることができるという利点 もめる。

[0031] なお、本実施形態に用いる無機層 6としては、有機物の混入を抑え、 SH型 SAWの 減衰を抑えることができる限りにおいて特段に制限されるものではないが、例えば Si N、 SiO等の無機絶縁膜などを好適に用いることができ、また、これら無機層はスパ

2

ッタリングや CVD等の種々の方法で形成できる。

[0032] (実施形態 3)

本実施形態は、ほぼ実施形態 1と同様であるが、有機層 5の構成が異なる。具体的 には、反射器 3、 IDT4の上部のみに有機層 5を配置している点が異なる。図 6に本 実施形態に係る弾性表面波装置 (以下「本弾性表面波装置」 ヽぅ。 )の断面図を示 す (本弾性表面波装置の上面図はほぼ図 1と同様であり、省略する。 )₀

[0033] 本弾性表面波装置では、反射器 3の線状電極、 IDT4の交差電極の上にのみ有機 層 5を設けているため、レーリー型 SAWを効率よく減衰することができるとともに SH 型 SAWの減衰を抑制することができ、より効率のょ 、弾性表面波装置を提供するこ とがでさる。

[0034] (実施形態 4)

本実施形態は、ほぼ実施形態 1と同様であるが、 IDT4の構成が異なる。図 7に本 実施形態に係る弾性表面波装置の上面図を示す (断面図については図 2と同様で ある。 ) o具体的に説明すると、本弾性表面波装置における IDT4は複数の交差電極 41が櫛歯状となるよう接続された一対の共通電極 42を有しており、これら一対の共 通電極 42は、接続される複数の交差電極 41が他方の共通電極 42の交差電極とか み合うように配置されている。また IDT4の共通電極には、対向する共通電極の交差 電極 41に向力 、合うように形成されたダミー電極 43が形成されて 、る。そして更に、 IDT4のダミー電極 43の長さは、隣に配置されるダミー電極の長さと異なっている。

[0035] 本実施形態は、このようにダミー電極 43の長さを異ならせることにより、いわゆる横 モードの共振による不要応答を抑えることができるようになる（例えば図 4において 89 0Hz〜 1120Hzの範囲に現れる不要応答を抑えることができるようになる。 ) o特に、 本実施形態に係る有機層 5は、基板垂直方向の不要応答と水平方向の不要応答と を独立して抑制することが可能となるため、様々な不要応答手段とを同時に用いるこ とが可能となる。したがって、より不要応答を抑制することができる弾性表面波装置と することがでさるよう〖こなる。

[0036] なお、本実施形態の弾性表面波装置を用いて実施例 1と同様の方法にて形成し、 同様の測定を行った場合の結果を図 8に示す。図 8によると、上記実施例 1の場合と 同様に、 920MHz付近と 1120MHz (点線）の不要応答を抑えることができるとともに 、横モードの不要応答も抑えることができることが確認できた。

[0037] 以上、本弾性表面波装置により、 SH型 SAWに対する影響を抑えつつも、レーリー 型 SAWを効率よく抑制することを確認した。

図面の簡単な説明

[0038] [図 1]実施形態 1に係る弾性表面波装置の上面図

[図 2]実施形態 1に係る弾性表面波装置の A— A断面図

[図 3]実施例 1に係る弾性表面波装置の周波数に対する挿入損失を示す図 圆 4]比較例に係る弾性表面波装置の周波数に対する挿入損失を示す図

[図 5]実施形態 2に係る弾性表面波装置の断面図

[図 6]実施形態 3に係る弾性表面波装置の断面図

[図 7]実施形態 4に係る弾性表面波装置の上面図

[図 8]実施形態 4の一例に係る弾性表面装置の周波数に対する挿入損失を示す図 符号の説明

[0039] 1…弾性表面波装置、 2…圧電基板、 3…反射器、 4…すだれ変換子、 5…有機層、 6· ··無機層、 31· ··線状電極、 41· ··交差電極、 42· ··共通電極、 43· ··ダミー電極

Claims

請求の範囲

[1] 複数の線状電極を有する一対の反射器と、

該一対の反射器の間に配置され、一対の共通電極とこの一対の共通電極のそれ ぞれに接続される複数の交差電極を有するすだれ変換子と、

前記一対の反射器及び前記すだれ変換子の少なくとも 、ずれかの上に配置される 有機層と、を有する弾性表面波装置。

[2] 前記有機層の厚さは、前記すだれ変換子の交差電極間の距離の半分以下である ことを特徴とする請求項 1記載の弾性表面波装置。

[3] 前記有機層の粘性は、 0より大きく 40cP以下の範囲にあることを特徴とする請求項

1記載の弾性表面波装置。

[4] 複数の線状電極を有する一対の反射器と、

該一対の反射器の間に配置され、一対の共通電極とこの一対の共通電極のそれ ぞれに接続される複数の交差電極を有するすだれ変換子と、

前記反射器における前記複数の線状電極の間及び前記すだれ変換子における前 記複数の交差電極の間に形成される無機層と、

前記一対の反射器、前記すだれ変換子及び前記無機層の上に形成される有機層 と、を有する弾性表面波装置。

[5] 前記有機層の厚さは、前記すだれ変換子の交差電極間の距離の半分以下である ことを特徴とする請求項 4記載の弾性表面波装置。

[6] 前記有機層の粘性は、 0より大きく 40cP以下の範囲にあることを特徴とする請求項 4記載の弾性表面波装置。