WO2007108269A1 - 弾性波共振子 - Google Patents

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WO2007108269A1
WO2007108269A1 PCT/JP2007/053058 JP2007053058W WO2007108269A1 WO 2007108269 A1 WO2007108269 A1 WO 2007108269A1 JP 2007053058 W JP2007053058 W JP 2007053058W WO 2007108269 A1 WO2007108269 A1 WO 2007108269A1
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acoustic wave
surface acoustic
wave resonator
idt electrode
elastic wave
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PCT/JP2007/053058
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Takeshi Nakao
Yasuharu Nakai
Michio Kadota
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Murata Manufacturing Co., Ltd.
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    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
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    • H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
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    • H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • H03H9/14517—Means for weighting
    • H03H9/1452—Means for weighting by finger overlap length, apodisation

Definitions

  • the present invention relates to an acoustic wave resonator using a surface acoustic wave or a boundary acoustic wave, and more particularly to a 1-port type acoustic wave resonator in which IDT electrodes are weighted with cross width.
  • Patent Document 1 discloses a surface acoustic wave resonator shown in FIGS.
  • a surface acoustic wave resonator 501 shown in FIG. 16 is a surface acoustic wave resonator using a Love wave shown in Patent Document 1 as a conventional example.
  • an IDT electrode 503 is formed on a piezoelectric substrate 502.
  • the IDT electrode 503 is a regular IDT electrode.
  • the surface acoustic wave resonator 501 has a problem in that spurious due to the transverse force mode that uses the resonance characteristic of the Love wave occurs.
  • Patent Document 1 discloses a one-port surface acoustic wave resonator 511 having an electrode structure shown in FIG. 17 as a structure capable of suppressing spurious due to a transverse mode.
  • reflectors 513 and 514 are arranged on both sides of the IDT electrode 512 in the surface acoustic wave propagation direction.
  • the 10-electrode 512 is subjected to cross width weighting so that the cross width is reduced by applying a force to the end of the surface acoustic wave propagation direction where the cross width is large at the central portion of the surface acoustic wave propagation direction. It has been.
  • the IDT electrode 513 Since the maximum crossing width is increased, the IDT electrode 513 has to have a large dimension in a direction perpendicular to the surface acoustic wave propagation direction.
  • the surface acoustic wave resonator 511 has a problem that the Q value at the antiresonance frequency is not sufficiently high.
  • the surface acoustic wave resonator 511 described in Patent Document 1 uses a Love wave.
  • the transverse speed is likely to occur because the waves are confined within the IDT, where the sound speed is relatively slow, or immediately.
  • surface acoustic waves such as Love waves and Rayleigh waves, which are not leaky types with relatively slow sound speeds, it was difficult to suppress transverse modes that become spurious by adjusting the crystal orientation of the piezoelectric substrate. .
  • An object of the present invention is to use elastic waves other than leaky elastic waves such as Love waves and Rayleigh waves in view of the above-described current state of the prior art, and to reduce the effects of spurious due to transverse modes and the like.
  • An object of the present invention is to provide an elastic wave resonator that can increase the Q at an anti-resonance frequency that is difficult to receive and can obtain good resonance characteristics.
  • a one-port elastic wave resonator having a piezoelectric substrate and an IDT electrode formed on the piezoelectric substrate, wherein the IDT electrode has an elastic wave propagation direction.
  • an elastic wave resonator characterized in that the cross width is weighted so that a plurality of maximum values of the cross width appear.
  • a one-port type acoustic wave resonator comprising a piezoelectric substrate and an IDT electrode formed on the piezoelectric substrate, wherein the IDT electrode has a cross width weighting. At least one of the pair of envelopes positioned outside the direction orthogonal to the elastic wave propagation direction in the cross width weighting is orthogonal to the elastic wave propagation direction. In the direction where the elastic wave propagates, the cross width is weighted so that there are a plurality of sloped envelope portions that are inclined outward from the center side of the IDT electrode as it proceeds in one direction of the elastic wave propagation.
  • An elastic wave resonator is provided, which is characterized by being provided.
  • the area of the crossover region of the IDT electrode is S and the number of pairs of electrode fingers is b
  • the area of the crossover width region is S
  • the electrode When the cross width of a corresponding regular IDT electrode with a logarithm of the finger b is a ⁇ (where ⁇ is the wavelength of the elastic wave), a
  • the shape of the envelope inclined portion is not particularly limited. However, in another specific aspect of the present invention, the shape is linear, and yet another specific station. The surface is curved.
  • the cross width at at least one end is 50% or less of the maximum cross width.
  • a surface acoustic wave is used as the acoustic wave, thereby forming a surface acoustic wave resonator.
  • the surface acoustic wave is not particularly limited, but a surface acoustic wave, such as a Rayleigh wave or a Love wave, that is liable to generate transverse mode spurious in the regular IDT, other than a leaky surface acoustic wave, is preferably used. It is done.
  • cross width weighting is performed so that a plurality of maximum values of the cross width appear in the IDT electrode in the elastic wave propagation direction. Therefore, it is possible to reduce the loss due to the scattering and diffraction of elastic waves at the electrode finger tip, thereby increasing the Q value at the antiresonance frequency.
  • the area of the crossover region is constant, the maximum crossover width of the IDT electrode can be shortened, that is, the aspect ratio can be reduced, compared to a conventional surface acoustic wave resonator weighted with crossover width. Therefore, power concentration at the center of the IDT electrode can be mitigated. Therefore, the power durability can be improved.
  • the IDT electrode is weighted with a cross width
  • the elastic wave propagation method is In the direction perpendicular to the elastic wave propagation direction, at least one of the pair of envelopes located outside the direction orthogonal to the direction is inclined with the central force of the IDT electrode also directed outward! / There are multiple sloped envelopes! / Cross width weighting is applied so as to speak. Therefore, the loss due to scattering / diffraction at the electrode finger tip of the elastic wave can be reduced, and the Q value at the antiresonance frequency can be increased.
  • crossover width area is constant, the maximum crossover width can be reduced as compared with the case of using a conventional IDT electrode with crossover weighting.
  • the power concentration at the center of the electrode finger can be alleviated and the power durability can be improved.
  • the ripple due to the transverse mode or the like can be reduced by the cross width weighting.
  • the cross width weighting it is possible to increase the Q value of the anti-resonance frequency and improve the power durability.
  • the Q value at the antiresonance frequency can be effectively increased.
  • the upper limit of the aspect ratio r is determined by the chip size. If the aspect ratio becomes too large, the size of the elastic wave resonator becomes undesirably large. With respect to the effect of increasing the Q value at the anti-resonance frequency, the aspect ratio is desirably 0.08 or more, more preferably 0.12 or more. Note that the power durability is enhanced by repeating the weighting by cross width weighting in the elastic wave propagation direction, so if the aspect ratio is 0.08 or higher, the power durability Does not decrease so much. In other words, when the aspect ratio is set to 0.08 or more, the Q value at the anti-resonance frequency without significantly reducing the power durability can be increased.
  • FIG. 1 (a) is a schematic plan view showing electrode fingers of a surface acoustic wave resonator according to a first embodiment of the present invention, and (b) shows the surface acoustic wave. It is a typical front sectional view of a resonator.
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the aspect ratio in the surface acoustic wave devices of the first embodiment, the modified example, the first comparative example, and the second comparative example, and the Q value at the antiresonance frequency It is. 3]
  • FIG. 3 is a diagram showing the power durability of the surface acoustic wave devices of the first embodiment and the conventional example.
  • Fig. 4 is a plan view schematically showing a normal IDT electrode, and (b) is a normal IDT electrode obtained by increasing the aspect ratio from the IDT electrode shown in (a).
  • (C) is a schematic plan view showing a conventional IDT electrode subjected to cross width weighting to improve transverse mode ripple in the IDT electrode shown in (b). .
  • FIG. 5 is a schematic plan view showing an electrode structure of a conventional surface acoustic wave resonator prepared for comparison with the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing resonance characteristics of a conventional surface acoustic wave resonator having a regular IDT electrode.
  • FIG. 7 is a diagram showing the resonance characteristics of a conventional surface acoustic wave resonator that is weighted so as to have one almost complete rhombus crossover region and that has an aspect ratio of 0.06.
  • FIG. 8 is a diagram showing the resonance characteristics of a conventional surface acoustic wave resonator that is weighted so as to have one almost perfect rhombus crossover region and that has an aspect ratio of 0.14.
  • FIG. 9 is a diagram showing the resonance characteristics of a conventional surface acoustic wave resonator that is weighted so as to have one almost perfect rhombus crossover region and that has an aspect ratio of 0.25.
  • Fig. 10 shows that the crossover width at the both ends of the surface acoustic wave propagation direction is the maximum crossover width.
  • FIG. 6 is a diagram showing the resonance characteristics of the surface acoustic wave resonator according to the first embodiment with% and aspect ratio of 0.06.
  • Fig. 11 shows the resonance characteristics of the surface acoustic wave resonator according to the first embodiment in which the cross width at both ends of the surface acoustic wave propagation direction is 20% of the maximum cross width and the aspect ratio is 0.14.
  • FIG. 12 shows the resonance characteristics of the surface acoustic wave resonator according to the first embodiment in which the cross width at both ends of the surface acoustic wave propagation direction is 20% of the maximum cross width and the aspect ratio is 0.25.
  • FIG. 13 shows an electrode structure of a surface acoustic wave resonator according to a modification of the first embodiment.
  • the crossed regions of the two rhombuses have crossover widths at both ends of the surface acoustic wave propagation direction.
  • the surface acoustic wave resonator electrode is weighted so as to have a complete rhombus shape to be 0. It is a schematic plan view which shows a structure.
  • FIG. 14 is a schematic plan view for explaining another example of the IDT electrode of the surface acoustic wave resonator according to the present invention.
  • FIG. 15 is a schematic plan view for explaining still another example of the IDT electrode of the surface acoustic wave resonator according to the present invention.
  • FIG. 16 is a schematic plan view showing an example of an electrode structure of a conventional surface acoustic wave resonator.
  • FIG. 17 is a schematic plan view showing another example of an electrode structure of a conventional surface acoustic wave resonator.
  • the surface acoustic wave resonator 1 has a piezoelectric substrate 2.
  • the piezoelectric substrate 2 is 126 ° Y cut. It consists of an X-propagating LiNbO substrate.
  • the piezoelectric substrate 2 is a LiNbO substrate with other crystal orientation.
  • the substrate 2 may have a piezoelectric ceramic force, or may have a structure in which a piezoelectric thin film is laminated on an insulator.
  • An IDT electrode 3 is formed on the piezoelectric substrate 2. Reflectors 4 and 5 are disposed on both sides of the IDT electrode 3 in the surface acoustic wave propagation direction.
  • IDT electrode 3 has a pair of comb-shaped electrodes and is weighted so that a plurality of maximum values of the crossing width appear in the surface acoustic wave propagation direction. Being! In other words, the IDT electrode 3 is cross-weighted and has the first envelope A and the second envelope B outside the direction orthogonal to the surface acoustic wave propagation direction.
  • An envelope is an imaginary line formed by connecting the tips of a plurality of electrode fingers connected to one potential.
  • the envelopes A and B are inclined in the direction perpendicular to the surface acoustic wave propagation direction and outward from the center side of the IDT electrode 3 as they proceed in one direction of the acoustic wave propagation direction.
  • the envelope has sloped portions Al, A2, Bl, B2. That is, in the envelope slope portion A1, the envelope A moves in the direction orthogonal to the surface acoustic wave propagation direction of the IDT electrode as it moves from the end of the IDT electrode 3 on the reflector 4 side to the reflector 5 side. It is moving from the center to the outside.
  • the envelope slope portion A2 Therefore, the envelope A has a plurality of envelope slope portions.
  • the envelope B also has a plurality of envelope inclined portions Bl, B2.
  • the crossing region surrounded by the envelopes A and B is formed to have two rhombus regions.
  • the two sides of the rhombus are not completely in contact at the end of the rhombus, and cross width weighting is applied so that two approximately rhombus shapes are connected. ing. More specifically, in the portion indicated by arrows F, G, and H in FIG. 1 (a), that is, in one rhombus region, the crossing width is not 0 at both ends of the surface acoustic wave propagation direction, Cross width weighting is applied so that the cross width is 20% of the maximum cross width.
  • the crossover width at this end should be small enough to reduce the transverse mode spurious, and is preferably 50% or less of the maximum crossover width, and more preferably 25% or less of the maximum crossover width.
  • the reflectors 4 and 5 have a structure in which a plurality of electrode fingers extending in a direction perpendicular to the surface acoustic wave propagation direction are short-circuited at both ends.
  • the IDT electrode 3 and the reflectors 4 and 5 are formed of a Cu film having a thickness of 0.05 ⁇ when the surface acoustic wave has a wavelength ⁇ .
  • the IDT electrode 3 and the reflectors 4 and 5 may be formed of other metals or alloys such as Al and Ag.
  • the IDT electrode 3 and the reflectors 4 and 5 may be formed of a laminated metal film formed by laminating a plurality of metal films.
  • an insulating film 6 for improving temperature characteristics is laminated so as to cover the IDT electrode 3.
  • the insulating film 6 is made of a SiO film having a thickness of 0.27. SiO
  • the film has a positive frequency temperature coefficient, while the LiNbO substrate has a negative frequency temperature coefficient.
  • the surface acoustic wave resonator 1 by laminating the insulating film 6 made of SiO film, the surface acoustic wave resonator 1
  • the insulating film 6 for improving temperature characteristics is not necessarily provided, and other than SiO.
  • An insulating film 6 for improving temperature characteristics may be formed of an insulating material.
  • the surface acoustic wave resonator 1 of the present embodiment is characterized in that the IDT electrode 3 is weighted with a cross width as described above.
  • the Q value of the anti-resonance frequency can be increased, the power durability can be improved, and the degree of design freedom of the surface acoustic wave resonator 1 can be increased. This will be described in more detail.
  • the IDT electrode 3 has a shape in which two rhombuses are arranged along the cross region force elastic surface wave propagation direction surrounded by envelopes A and B. Cross width weighting is applied. Therefore, the maximum value of the crossover width appears in two places in the surface acoustic wave propagation direction.In other words, in at least one of the envelopes A and B, the two envelope inclined portions Al, A2, Bl and B2 are Is provided.
  • the envelopes A and B are a plurality of envelopes. It can be considered that since the inclined portions Al, A2, Bl, and B2 are provided, this inclination can be suppressed, thereby reducing the diffraction loss and increasing the Q value at the antiresonance frequency.
  • the aspect ratio of the IDT electrode 111 is 0.
  • the IDT electrode 112 has a crossover width of 20 ⁇ and an aspect ratio of 0.25, as shown in Fig. 4 (b). do it. Then, in order to suppress the transverse mode spurious, as shown in Fig. 4 (c), when weighting is performed so that the crossing region surrounded by the envelope becomes a diamond shape, the aspect ratio is kept constant at 0.25. In this case, the maximum crossover width becomes very large at 40 mm. As a result, although the anti-resonance Q value is improved, the crossover width becomes very large, so that the degree of freedom in design is extremely reduced and the power durability is reduced.
  • the antiresonance frequency Q can be raised, the transverse mode spur can be reduced, the aspect ratio can be reduced, and the power durability can be improved. Since the aspect ratio can be reduced, the chip size in the direction orthogonal to the surface acoustic wave propagation direction can be reduced, and the degree of freedom in design can be increased.
  • the meaning of the aspect ratio r will be described with reference to Figs. 4 (a) to (c).
  • the aspect ratio is expressed by the standard ⁇ cross width Z logarithm.
  • the cross width changes along the surface acoustic wave propagation direction.
  • the IDT electrode 113 has the maximum crossing width with the largest crossing width force at the center of the IDT electrode 113. Then, as the central force of the IDT electrode 113 goes outward in the direction of the surface acoustic wave propagation, the crossing width becomes smaller. Therefore, the aspect ratio r obtained from the crossover logarithm Z cannot be obtained immediately. Therefore, in the case of the IDT electrode 113, when the area of the crossover region of the IDT electrode 113 is S, the corresponding normal IDT electrode 1 having the same crossover region area S and the same number of pairs of electrode fingers 1 Assume 12.
  • the area S of the crossing region in the IDT electrode 113 that is, the area of the portion surrounded by the envelopes C and D is S.
  • the area of the crossover region is S as well.
  • the aspect ratio of the IDT electrode 113 and the regular IDT electrode 112 having the same cross-sectional area S is defined as the aspect ratio r of the IDT electrode 113.
  • the IDT electrode 113 uses the aspect ratio of the regular IDT electrode 112 as the aspect ratio of the IDT electrode 113, as described above.
  • the crossover width changes along the surface wave propagation direction and is not constant.
  • the IDT electrode 103 is the same as the elastic wave resonator 1 of the above embodiment except that the crossing width is weighted so that the crossing region is one rhombus.
  • the conventional surface acoustic wave resonator 101 configured as described above was prepared as a surface acoustic wave resonator for comparison.
  • the Q ratio of the antiresonance frequency was measured by changing the aspect ratio.
  • FIG. 6 shows the resonance characteristics of a surface acoustic wave resonator using a normal IDT electrode having the same cross-sectional area S as that of the surface acoustic wave resonator of the above-described embodiment and having the same number of pairs of electrode fingers.
  • FIGS. 7 to 9 show the aspect ratio r of 0.06, 0.14, and 0.25 in the conventional surface acoustic wave resonator 101 prepared for comparison as described above. It is a figure which shows each resonance characteristic in a case.
  • FIGS. 10 to 12 are diagrams showing respective resonance characteristics when the aspect ratio is set to 0.06, 0.14, and 0.25 in the surface acoustic wave resonator according to the first embodiment.
  • FIG. 6 in a surface acoustic wave resonator having a regular IDT electrode, as shown by an arrow E, there is a large difference due to the transverse mode between the resonance frequency and the antiresonance frequency. Spurious will appear and it will be powerful.
  • the spurious appearing between the resonance frequency and the anti-resonance frequency is suppressed.
  • the above implementation is performed compared to the conventional surface acoustic wave resonator.
  • the peak of the antiresonance frequency becomes sharp, and it can be seen that the Q value at the antiresonance frequency is increased.
  • the Q value of the antiresonance frequency can be increased according to the surface acoustic wave resonator 1 of the present embodiment as compared with the conventional example if the aspect ratio is the same.
  • the resonance characteristic shown in FIG. 9 has a characteristic when the aspect ratio is 0.25 in the conventional example, but the resonance characteristic near this anti-resonance frequency is 0.14 in the aspect ratio shown in FIG.
  • the resonance characteristic of the surface acoustic wave resonator according to an embodiment is equivalent to that.
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the aspect ratio defined as described above and the Q value of the antiresonance frequency.
  • the result of the first embodiment, the result of a modified example of the first embodiment to be described later, the surface acoustic wave resonator 101 of the first comparative example shown in FIG. 5, and the deformation of the surface acoustic wave resonator 101 The result of the surface acoustic wave resonator of the 2nd comparative example which is an example is shown.
  • a considerable first comparison is made.
  • the Q value of the antiresonance frequency can be increased regardless of the aspect ratio.
  • the Q value of the anti-resonance frequency increases as the aspect ratio increases.
  • the Q value at the antiresonance point can be increased with the same aspect ratio as compared with the conventional surface acoustic wave resonator 110 prepared for comparison, It can be seen that the aspect ratio can be reduced to achieve the same Q value at the anti-resonance frequency.
  • the aspect ratio is about 0.25, but according to this embodiment, About 15 and small It can be seen that the crossover width can be reduced by about 20%. Therefore, it can be seen that the aspect ratio r can be reduced, whereby the length of the longest electrode finger can be further shortened and the power durability can be improved.
  • FIG. 3 is a diagram showing the breakdown power of the surface acoustic wave resonator according to the first embodiment and the breakdown power of the conventional surface acoustic wave resonator prepared as the first comparative example.
  • This breakdown power (W) is a value obtained by measuring the breakdown power of a ladder filter composed of a plurality of surface acoustic wave resonators 1, 101 in the following manner.
  • Each of the surface acoustic wave resonators 1 and 101 is used as a parallel arm resonator of a ladder filter having three series arm resonators and two parallel arm resonators, and the other resonators are It consists of a conventional rhombus-weighted pendulum.
  • the breakdown power can be increased from 1.7 W to 1.95 W as compared with a considerable conventional surface acoustic wave resonator 101. It can be seen that the power resistance can be improved by about 15%.
  • the reason why the power durability can be improved in this way is that when the cross-sectional area S is equal, the maximum cross-sectional width force becomes small. That is, when the S of the crossover region of the surface acoustic wave resonator 1 is equal to the area S of the crossover region of the surface acoustic wave resonator 101, the maximum crossing width in the surface acoustic wave resonator 1, that is, the longest electrode finger is positioned. In practice, the crossover width of the portion is shorter than the maximum crossover width at the center of the surface acoustic wave resonator shown in FIG. On the other hand, the input power tends to concentrate at the center of the longest electrode finger, that is, the center of the electrode finger constituting the maximum crossing width. In the surface acoustic wave resonator 101, since the length of the longest electrode finger is increased, the electric power concentration easily causes destruction.
  • the longest electrode finger not only having the shortest electrode finger length is short, depending on the cross width weighting of the two rhombus shapes. It is arranged in two places, so the power consumption concentration is distributed. Therefore, the electric power resistance that hardly causes the electrode finger breakage is effectively enhanced.
  • weighting is performed so as to have a crossing region surrounded by two diamonds. Even if this is the case, it has been confirmed by the inventors of the present invention with reference to FIGS. 11 and 12 that the spurious reduction effect due to the transverse mode is sufficiently achieved.
  • FIG. 13 is a schematic plan view showing an electrode structure of a surface acoustic wave resonator according to a modification of the first embodiment of the present invention.
  • the IDT electrode 23 has a shape in which two rhombus-shaped crossing regions are arranged in the surface acoustic wave propagation direction.
  • the cross width is set to 0 at both ends of each rhombus in the surface acoustic wave propagation direction.
  • the crossover width is almost zero in the portions indicated by arrows I, J, and K.
  • the crossing widths at both ends of the surface acoustic wave propagation direction may be almost zero.
  • the aspect ratio and antiresonance frequency Q value of the surface acoustic wave resonator 21 of the modified example configured in the same manner as in the first embodiment Figure 2 shows the relationship between and.
  • a surface acoustic wave resonator that has one rhombus-shaped crossover region and the crossover width at both ends of the surface acoustic wave propagation direction is almost zero.
  • the surface acoustic wave resonator of the second comparative example weighted with a cross width weight so as to obtain an almost accurate rhombus shape was prepared, and the aspect ratio and the Q value of the antiresonance frequency were measured. The results are also shown in FIG.
  • the Q value of the antiresonance frequency can be effectively increased by arranging a plurality of crossing regions in the surface acoustic wave propagation direction.
  • the aspect ratio r is 0.08 or more. More preferably, if the aspect ratio is 0.12 or more, it is possible to obtain a Q value that cannot be obtained by a considerable conventional example. Therefore, it is more preferable that the aspect ratio is 0.12 or more. .
  • the envelopes A and B are linear, and thus, a plurality of rhombus crossing regions are arranged along the surface acoustic wave propagation direction.
  • the envelope may be curved.
  • the IDT electrode 33 is weighted with a cross width so as to have envelopes L and M having cosine curves. Again, the two crossing regions surrounded by the envelopes L and M are arranged along the surface acoustic wave propagation direction.
  • the cross width weighting of the IDT electrode 43 is performed so that the two crossing regions arranged along the surface acoustic wave propagation direction have an elliptical shape.
  • the envelopes N and O each have a curved shape.
  • the shape of the envelope in the IDT electrode cross width weighting, may be linear or curved.
  • the surface acoustic wave resonator using the Rayleigh wave has been described.
  • another non-leaky surface acoustic wave such as a love wave may be used.
  • it may be a one-port type elastic wave resonator using a boundary acoustic wave formed only by a surface acoustic wave.
  • the weighting of the IDT electrode! As described above, the crossing is performed so that a plurality of maximum values of the crossing width appear in the elastic wave propagation direction. It is better if the width is weighted!
  • the at least one of the pair of envelopes extends in the direction perpendicular to the elastic wave propagation direction, and extends outward from the center side of the IDT electrode. Envelopes that incline and sag Envelopes that are configured to have multiple sloped parts As long as they are configured, the shape of the above-mentioned envelope sloped parts and the planar shape of the crossing region are particularly limited. is not.

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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

明 細 書
弾性波共振子
技術分野
[0001] 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。 背景技術
[0002] 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 る力 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。
[0003] 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、 10丁電極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ぐ弾性表面波伝搬方向の端部に向力つて交叉 幅が小さくなるように交叉幅重み付けが施されて 、る。
[0004] 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 特許文献 1：特許第 2645674号公報
発明の開示
[0005] 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 ァスを抑圧することが一応可能である。し力しながら、上記交叉幅重み付けでは、 ID T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 50 3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、耐電力性が悪ィ匕しがちであった
[0006] カロえて、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力つた。
[0007] 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 ヽと 、う問題もあった。
[0008] 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ぐ IDT内に波が閉じこもりやすぐそ 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。
[0009] 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 を受け難ぐ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。
[0010] 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!、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 、ることを特徴と する、弾性波共振子が提供される。
[0011] 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 外側に向カゝつて傾斜して ヽる包絡線傾斜部分が複数設けられて ヽるように交叉幅重 み付けが施されて 、ることを特徴とする、弾性波共振子が提供される。
[0012] 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 a λ ( 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。
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 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、それによつて弾性表面波共振子が構成されている。
[0016] 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）
[0017] 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、それによつて反 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。カロえて、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。
[0018] 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電極の中央側力も外側に向力つて 傾斜して！/ヽる包絡線傾斜部分が複数設けられて！/ヽ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。
[0019] カロえて、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 I DT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。
[0020] 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 一ト型弹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 減し得るだけでなぐ反共振周波数の 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。
[0021] 本発明において、上記縦横比!: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。し力しながら、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ぐ反共振周波数に おける Q値を高めることができる。
図面の簡単な説明
[0022] [図 1]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]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。 圆 3]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。
圆 4]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。
圆 5]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]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]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]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]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]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]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]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]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 、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]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]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]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]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
発明を実施するための最良の形態
[0024] 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。
[0025] 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基板からなる。もっとも、圧電基板 2は、他の結晶方位の LiNbO基
3 3 板、あるいは LiTaO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
3
基板 2は、圧電セラミックス力 なるものであってもよぐさらに、絶縁体に圧電薄膜を 積層した構造を有して 、てもよ 、。
[0026] 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。
[0027] 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 、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!、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 ぉ 、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 Al, A2, Bl, 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 外側に向カゝつて移動している。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。
[0028] 本実施形態では、包絡線 Bもまた、複数の包絡線傾斜部分 Bl, B2を有する。
[0029] 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 、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ぐ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。 [0030] 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。
[0031] 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. 05 λ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。
[0032] 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. 27えの SiO膜からなる。 SiO
2 2 膜は、正の周波数温度係数を有し、他方、 LiNbO基板は負の周波数温度係数を有
3
する。従って、 SiO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
2
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 、る。
[0033] 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ぐまた SiO以外の
2 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。
[0034] 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。それによつて、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。
[0035] 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力 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 Al, A2, Bl, B2が設けられている。
[0036] 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。
[0037] 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 波やバルタ波に回折され、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 Al, A2, Bl, 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 つ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。
[0038] 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 10えの場合に、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 20 λ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 40えと非常に大きくなる。これによつて、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。
[0039] 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を等しぐ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ぐ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。
[0040] 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、規格ィ匕 交叉幅 Z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 ( = LZ )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 Z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力もっとも大きぐ最大交叉幅と なる。そして、 IDT電極 113の中央力ゝら弹性表面波伝搬方向外側にいくにつれて、 交叉幅が小さくなつている。従って、交叉幅 Z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。 [0041] 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 1 12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、 aZbで表され、 IDT電極 113は、 aZb=rで表される縦横比を 有するものとする。
[0042] 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 、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 、ことによる。
[0043] 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。
[0044] 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。
[0045] 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. 0 6、 0. 14及び 0. 25とした場合の各共振特性を示す図である。
[0046] 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。 [0047] 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 、ることがわ力る。
[0048] 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 ることがゎカゝる。
[0049] 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 ベて、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、縦横比が大きくなつていくと、反共振周波数の Q値は高くな ることがゎカゝる。
[0050] 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 1 01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、それによつ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。
[0051] 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。
[0052] 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。
[0053] 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。
[0054] 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 力 、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。
[0055] 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 が短いだけでなぐ最も長い電極指が、 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 損が生じ難ぐ耐電力性が効果的に高められる。
[0056] 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 、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。
[0057] 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。
[0058] 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弹 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。
[0059] 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 有する力 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。
[0060] 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 、て、交叉幅がほぼ 0となるように重み付けされて 、る場合にぉ 、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力る。
[0061] 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。
[0062] 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. 08 λ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。
[0063] 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。
[0064] 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。
[0065] 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ぐ曲線状であってもよい。
[0066] 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 つてもよく、または弾性表面波だけでなぐ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。
[0067] そして、本発明にお!/、ては、 IDT電極の重み付けにお!、ては、上記のように、弾性 波伝搬方向にぉ 、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 おればよぐある!ヽ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 と直交する方向にぉ 、て、 IDT電極の中央側カゝら外側に向カゝつて傾斜して ヽる包絡 線傾斜部分が複数設けられて ヽるようにさえ構成されて ヽればよぐ上記包絡線傾斜 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

請求の範囲
[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つ て、
前記 IDT電極が、弾性波伝搬方向にお!ヽ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 、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 つて、
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電極の中央側カゝら外側に向カゝつて傾斜して ヽる包絡線傾斜部分 が複数設けられて 、るように交叉幅重み付けが施されて 、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、電極指の対数力 ¾である相当の正規型 IDT電極の交叉幅を a λ ( λは弾性波の波長）としたときに、 aZb=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 、て、少なくとも一方の端部における交叉幅 1S 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項に記載の弹 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、それによつ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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