(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
四ほう酸リチウム単結晶基板上に、電極指を互いに組み合わせた少なくとも一対の櫛形電極を有するインタデジタル電極が形成された弾性表面波装置において、
弾性表面波の波長をλ、前記櫛形電極の膜厚をｈとして、前記櫛形電極の電極指を相互に接続する一対のショートバーの規格化ショートバー間隔ｄ／λが、
−１００（ｈ／λ）＋７≦ｄ／λ≦−１２０（ｈ／λ）＋１１．９
の範囲内であり、
前記櫛形電極が、Ａｌを主成分とする金属材料により形成され、
前記櫛形電極の規格化膜厚ｈ／λが、１．５％以上であることを特徴とする弾性表面波装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は四ほう酸リウチム単結晶基板上にインタデジタル電極が形成された弾性表面波装置、特に移動体通信等にフィルタとして使用される弾性表面波装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の弾性表面波装置では、圧電基板として、水晶基板、ＬｉＴａＯ３基板、ＬｉＮｂＯ３基板等が使用されていたが、近年、電気機械結合係数が大きく、温度特性が優れているＬｉ２Ｂ４Ｏ７基板が注目され、実用化への研究開発が盛んに行なわれている。
【０００３】
４５゜回転Ｘ板−Ｚ伝搬Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７基板上に、電極指を互いに組み合わせた櫛形電極を有するインタデジタル電極と弾性表面波を反射する反射器が形成された弾性表面波装置は、挿入損失が小さく、比帯域幅が広い優れた特性のフィルタや、共振抵抗が小さい小型の共振子を得ることができるので、厳しい特性が要求される移動体通信機等の分野のフィルタ等の部品として期待されている。
【０００４】
しかしながら、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７基板上にインタデジタル電極を形成した弾性表面波装置には、帯域外の高周波側にスプリアスが発生し、帯域外減衰量が充分得られないという問題があった。このため、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７基板を用いた弾性表面波装置は、電気機械結合係数が大きく、温度特性が優れているものの、上述のスプリアスのために実用化する際の大きな障害になっていた。
【０００５】
このような問題を解決するため、本願出願人は、四ほう酸リチウム単結晶基板上に、電極指を互いに組み合わせた一対の櫛形電極を有するインタデジタル電極が形成された弾性表面波装置において、一対の櫛形電極の電極指を相互に接続する一対のショートバーのショートバー間隔ｄを、弾性表面波の波長をλとして、６λ≦ｄ≦１２λの範囲内にしたことを特徴とする弾性表面波装置を提案している（特開平５−１１０３７１号）。
【０００６】
この提案により、高域側スプリアスが抑圧され、６０ｄＢ以上の帯域外減衰量の弾性表面波装置を実現することができた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、使用する雰囲気温度が常温以下になると、高域側スプリアスが発生し、帯域外減衰量が劣化するという問題があった。また、帯域内特性が良好となるように、櫛形電極の対数や膜厚等の構造を最適化し、櫛形電極の膜厚を厚くした場合に、大きな高域側スプリアスが発生し、帯域外減衰量が更に劣化するという問題があった。
【０００８】
例えば、Ａｌを主成分とする金属材料により形成された多数対の３個の櫛形電極からなる電極列を２段に縦続接続した弾性表面波フィルタにおいて、櫛形電極の規格化ショートバー間隔を１０．３７８とし、規格化膜厚を１．７％にした場合には、図５に示すように、大きな高域側スプリアスが発生し、雰囲気温度が２０℃では、帯域外減衰量が２２ｄＢまで劣化し、雰囲気温度が−２０℃では、帯域外減衰量が１６ｄＢにまで劣化してしまうという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、櫛形電極の膜厚を厚くしても、帯域外の高周波側におけるスプリアスを除去することができるＬｉ２Ｂ４Ｏ７基板を用いた弾性表面波装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
４５゜回転Ｘ板−Ｚ伝搬Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７基板上に、Ａｌを主成分とする金属材料により形成され、規格化膜厚ｈ／λが０．９％、１．０％、１．１５％、１．７％で、規格化ショートバー間隔ｄ／λが６．８３３、７．８７５、８．９１７、１０．３７８である、多数対の３個の櫛形電極からなる電極構造列を２段に縦続接続した弾性表面波装置を形成した。１段目の電極構造列の中央の櫛形電極を入力端子に接続し、２段目の電極構造列の左右の櫛形電極を出力端子に接続し、帯域内特性が良好になるように櫛形電極の対数を設定した。そのようにして形成した弾性表面波装置に対して、一般的な使用温度範囲の下限である−２０℃における周波数応答を測定した。高域側スプリアスが大きく周波数応答がよくないものについては、雰囲気温度を高くした場合（２０℃、６０℃）についても測定した。
【００１１】
測定結果を図１に示す。
図１から明らかなように、規格化ショートバー間隔ｄ／λが１０．３７８では、雰囲気温度が−２０℃の時、規格化膜厚が１．２７％以下のときに高域側スプリアスが４０ｄＢ以上であり、規格化ショートバー間隔ｄ／λが８．９１７では、雰囲気温度が−２０℃の時、規格化膜厚が２．５０％以下のときに高域側スプリアスが４０ｄＢ以上であることがわかった。規格化ショートバー間隔ｄ／λが７．８７５や６．８３３では、雰囲気温度−２０℃の時、規格化膜厚が厚くなっても高域側スプリアスがほとんど発生せず帯域外減衰量は６０ｄＢ以上となることがわかった。
【００１２】
そこで、弾性表面波装置の一般的な使用温度範囲の下限である−２０℃の時、移動体通信等で使用される一般的な帯域外減衰量の許容値である４０ｄＢを得るための規格化膜厚に対する規格化ショートバー間隔の範囲を図１から求めた。その結果を図２に示す。
図２から明らかなように、帯域外減衰量の許容値である４０ｄＢの場合、規格化膜厚ｈ／λに対する規格化ショートバー間隔ｄ／λは、
ｄ／λ≦−１２０（ｈ／λ）＋１１．９
であればよいことがわかった。
【００１３】
一方、帯域内特性、特に挿入損失は、規格化膜厚ｈ／λが１％のとき、規格化ショートバー間隔ｄ／λが６．０以下では、終端インピーダンスを最適にしても６ｄＢ以上に劣化したが、規格化膜厚が２％のときは、規格化ショートバー間隔ｄ／λが５．０まで挿入損失が６ｄＢ以下であり、規格化膜厚が３％のときは、規格化ショートバー間隔ｄ／λが４．０まで挿入損失は６ｄＢ以下であることがわかった。
【００１４】
このため、図２から明らかなように、規格化ショートバー間隔ｄ／λは、
−１００（ｈ／λ）＋７≦ｄ／λ
であればよいことがわかった。
したがって、規格化ショートバー間隔ｄ／λが、
−１００（ｈ／λ）＋７≦ｄ／λ≦−１２０（ｈ／λ）＋１１．９
の範囲内であればよい。
【００１５】
また、本発明では櫛形電極の規格化膜厚が１．５％以上と厚い場合を対象としているので、図２に斜線で示す範囲内であれば、櫛形電極の膜厚が厚くても、帯域外の高周波側におけるスプリアスを除去することができることがわかった。
したがって、上述した本発明の目的は、四ほう酸リチウム単結晶基板上に、電極指を互いに組み合わせたすくなくとも一対の櫛形電極を有するインタデジタル電極が形成された弾性表面波装置において、櫛形電極の電極指を相互に接続する一対のショートバーのショートバー間隔ｄが、弾性表面波の波長をλ、櫛形電極の膜厚をｈとして、
−１００（ｈ／λ）＋７≦ｄ／λ≦−１２０（ｈ／λ）＋１１．９
の範囲内であり、櫛形電極が、Ａｌを主成分とする金属材料により形成され、櫛形電極の規格化膜厚ｈ／λが、１．５％以上であることを特徴とする弾性表面波装置によって達成される。
【００１６】
これまでは、弾性表面波装置の帯域外減衰量の許容値が４０ｄＢである場合について説明したが、弾性表面波装置の帯域外減衰量の許容値が高くなった場合の規格化ショートバー間隔の範囲について検討した。
例えば、弾性表面波装置の帯域外減衰量の許容値が４５ｄＢの場合には、図１から明らかなように、規格化ショートバー間隔ｄ／λが１０．３７８では、規格化膜厚が１．２２％以下のときに高域側スプリアスが４５ｄＢ以上であり、規格化ショートバー間隔ｄ／λが８．９１７では、規格化膜厚が２．１５％以下のときに高域側スプリアスが４５ｄＢ以上である。規格化ショートバー間隔ｄ／λが７．８７５や６．８３３では、規格化膜厚が厚くなっても高域側スプリアスがほとんど発生せず帯域外減衰量は６０ｄＢ以上である。
したがって、帯域外減衰量の許容値である４５ｄＢの場合には、規格化膜厚ｈ／λに対する規格化ショートバー間隔ｄ／λが、
ｄ／λ≦−１５０（ｈ／λ）＋１２．２
であることが望ましい。
【００１７】
また、弾性表面波装置の帯域外減衰量の許容値が５０ｄＢの場合には、図１から明らかなように、規格化ショートバー間隔ｄ／λが１０．３７８では、規格化膜厚が１．１１％以下のときに高域側スプリアスが５０ｄＢ以上であり、規格化ショートバー間隔ｄ／λが８．９１７では、規格化膜厚が１．７５％以下のときに高域側スプリアスが５０ｄＢ以上である。規格化ショートバー間隔ｄ／λが７．８７５や６．８３３では、規格化膜厚が厚くなっても高域側スプリアスがほとんど発生せず帯域外減衰量は６０ｄＢ以上である。
【００１８】
したがって、帯域外減衰量の許容値である５０ｄＢの場合には、規格化膜厚ｈ／λに対する規格化ショートバー間隔ｄ／λは、
ｄ／λ≦−２２０（ｈ／λ）＋１２．８
であることが望ましい。
【００１９】
【作用】
本発明によれば、一対の櫛形電極の電極指を相互に接続する一対のショートバーのショートバー間隔ｄが、弾性表面波の波長をλ、一対の櫛形電極の膜厚をｈとして、
−１００（ｈ／λ）＋７≦ｄ／λ≦−１２０（ｈ／λ）＋１１．９
の範囲内にしたので、櫛形電極の規格化膜厚が１．５％以上と厚くても、帯域外の高周波側におけるスプリアスを除去することができる。
【００２０】
【実施例】
［実施例］
本実施例の弾性表面波装置の構造を図３に示す。
図３（ａ）に示すように、４５゜回転Ｘ板−Ｚ伝搬Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７基板１０上に、２つの電極構造列５０、６０が形成され、これら電極構造列５０、６０が縦続接続されている。
【００２１】
電極構造列５０、６０はそれぞれ同じ電極構造であり、アルミニウムを主成分とする金属材料からなる金属層により櫛形電極２２、２４からなる正規型の入力ＩＤＴ２０が形成され、入力ＩＤＴ２０の両側に、アルミニウムを主成分とする金属材料からなる金属層により櫛形電極３２、３４からなる正規型の出力ＩＤＴ３０と、櫛形電極４２、４４からなる正規型の出力ＩＤＴ４０とが形成されている。
【００２２】
各電極構造列５０、６０において、中央の入力ＩＤＴ２０の櫛形電極２２、２４の対数は６６対、左右の出力ＩＤＴ３０、４０の櫛形電極３２、３４、４２、４４の対数は４０対である。
電極構造列５０における入力ＩＤＴ２０の一方の櫛形電極２２は入力電極（図示せず）に接続され、他方の櫛形電極２４は接地されている。出力ＩＤＴ３０、４０の一方の櫛形電極３２、４２は接地され、他方の櫛形電極３４、４４は電極構造列６０の入力ＩＤＴ２０の一方の櫛形電極２２に接続されている。
【００２３】
電極構造列６０における入力ＩＤＴ２０の他方の櫛形電極２４は接地され、出力ＩＤＴ３０、４０の一方の櫛形電極３２、４２は接地され、他方の櫛形電極３４、４４は出力電極（図示せず）に接続されている。
電極構造列５０、６０における入力ＩＤＴ２０、出力ＩＤＴ３０、４０を形成する櫛形電極２２、２４、３２、３４、４２、４４の規格化膜厚ｈ／λは１．７％である。
【００２４】
図３（ｂ）は、電極構造列５０における入力ＩＤＴ２０の一部を拡大して示したものである。櫛形電極２２では、６６本の電極指２２ａがショートバー２２ｂにより相互に接続されている。櫛形電極２４では、６６本の電極指２４ａがショートバー２４ｂにより相互に接続されている。
櫛形電極２２の電極指２２ａと櫛形電極２４の電極指２４ａの間隔及び電極指２２ａ、２２ｂの幅は基本的にそれぞれ１／４λであるが、櫛形電極内で電極指がしめる割合であるメタライズ比は０．６である。また、櫛形電極２２の規格化ショートバー間隔ｄ／λは８．８７５である。
【００２５】
出力ＩＤＴ３０、４０についても、対数が異なるだけで規格化膜厚、メタライズ比、規格化ショートバー間隔については同様である。
図４に本実施例の周波数応答を示す。横軸は規格化周波数［ｆ／ｆ０］、縦軸は挿入損失［ｄＢ］である。図４からわかるように、良好な帯域内特性を示し、帯域外減衰量も５５ｄＢ以上確保されており、帯域外の周波数側のスプリアスは存在しなかった。
［比較例］
本比較例の弾性表面波装置は、基本構造は図３に示す実施例１と同じであるが、ＩＤＴの規格化ショートバー間隔ｄ／λのみが実施例と異なる。入力ＩＤＴ２０、出力ＩＤＴ３０、４０の規格化ショートバー間隔ｄ／λは１０．３７８である。
【００２６】
図５に本比較例の周波数応答を示す。横軸は規格化周波数［ｆ／ｆ０］、縦軸は挿入損失［ｄＢ］である。図５からわかるように、良好な帯域内特性を示しているが、帯域外の高周波側に最小挿入損失との相対減衰量で１９．８ｄＢ程度のスプリアスが存在している。このような周波数応答特性を示す本比較例の弾性表面波装置は、移動体通信機等のフィルタとして実用に供することができない。
【００２７】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、一対の櫛形電極の電極指を相互に接続する一対のショートバーのショートバー間隔ｄが、弾性表面波の波長をλ、一対の櫛形電極の膜厚をｈとして、所定の範囲内にしたので、櫛形電極の規格化膜厚が１．５％以上と厚くても、帯域外の高周波側におけるスプリアスを除去することができる。したがって、本発明による弾性表面波装置は、厳しい仕様値が要求される移動体通信機等のフィルタとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】弾性表面波装置の種々の規格化ショートバー間隔について規格化膜厚と高域側スプリアスレベルの関係を示すグラフである。
【図２】弾性表面波装置の規格化膜厚と規格化ショートバー間隔の関係を示すグラフである。
【図３】実施例の弾性表面波装置を示す図である。
【図４】実施例の弾性表面波装置の周波数応答特性を示すグラフである。
【図５】比較例の弾性表面波装置の周波数応答特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７基板
２０…入力ＩＤＴ
２２、２４…櫛形電極
２２ａ、２４ａ…電極指
２２ｂ、２４ｂ…ショートバー
３０、４０…出力ＩＤＴ
３２、３４、４２、４４…櫛形電極
５０、６０…電極構造列
【図１】
0003612627.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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