(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイラー角（０°，θ，９０°±５°）においてθが１１９°≦θ≦１３６°である水晶基板と、
前記水晶基板上に形成され、Ａｇを主成分とし、密度が７ｇ／ｃｍ３以上の電極材料で構成されることによりＳＨ波を励振するＩＤＴを備え、前記ＩＤＴの膜厚を減衰定数が実質的に０となるように、前記ＩＤＴの規格化膜厚をＨ／λ＝０．０２１〜０．０５０に設定したことを特徴とする表面波装置。
【請求項２】
オイラー角（０°，θ，９０°±５°）においてθが１１９°≦θ≦１３６°である水晶基板と、
前記水晶基板上に形成され、Ｍｏを主成分とし、密度が７ｇ／ｃｍ３以上の電極材料で構成されることによりＳＨ波を励振するＩＤＴを備え、前記ＩＤＴの膜厚を減衰定数が実質的に０となるように、前記ＩＤＴの規格化膜厚をＨ／λ＝０．０１６〜０．０５０に設定したことを特徴とする表面波装置。
【請求項３】
オイラー角（０°，θ，９０°±５°）においてθが１１９°≦θ≦１３６°である水晶基板と、
前記水晶基板上に形成され、Ｎｉを主成分とし、密度が７ｇ／ｃｍ３以上の電極材料で構成されることによりＳＨ波を励振するＩＤＴを備え、前記ＩＤＴの膜厚を減衰定数が実質的に０となるように、前記ＩＤＴの規格化膜厚をＨ／λ＝０．０１９〜０．０５０に設定したことを特徴とする表面波装置。
【請求項４】
オイラー角（０°，θ，９０°±５°）においてθが１１９°≦θ≦１３６°である水晶基板と、
前記水晶基板上に形成され、Ｃｒを主成分とし、密度が７ｇ／ｃｍ３以上の電極材料で構成されることによりＳＨ波を励振するＩＤＴを備え、前記ＩＤＴの膜厚を減衰定数が実質的に０となるように、前記ＩＤＴの規格化膜厚をＨ／λ＝０．０１４〜０．０５０に設定したことを特徴とする表面波装置。
【請求項５】
オイラー角（０°，θ，９０°±５°）においてθが１１９°≦θ≦１３６°である水晶基板と、
前記水晶基板上に形成され、Ｚｎを主成分とし、密度が７ｇ／ｃｍ３以上の電極材料で構成されることによりＳＨ波を励振するＩＤＴを備え、前記ＩＤＴの膜厚を減衰定数が実質的に０となるように、前記ＩＤＴの規格化膜厚をＨ／λ＝０．０２８〜０．０５０に設定したことを特徴とする表面波装置。
【請求項６】
請求項１〜５記載の表面波装置を用いたことを特徴とする通信機装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面波共振子、表面波フィルタ、共用器等の表面波装置に関し、特にＳＨ波を用いた表面波装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、移動体通信機器の帯域通過フィルタ等に表面波共振子が広く用いられている。このような表面波共振子の一つとして、互いに電極指が交差するように配置された櫛形電極より成るＩＤＴ（インターディジタルトランスデューサ）を圧電基板上に形成した構造を有する表面波共振子やこの表面波共振子を用いた表面波フィルタ等の表面波装置が良く知られている。
【０００３】
表面波装置の圧電基板としてオイラー角が（０°，１１９°〜１３６°，８５〜９５°）の水晶基板を用い、その表面にＴａやＷ、Ａｕのように質量負荷の大きい金属によってＩＤＴを構成しＳＨ波型の表面波を用いて小型化を行う技術が開発されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらのＴａやＷ、Ａｕを用いてＩＤＴを形成した場合、ＩＤＴをパターン化するためのエッチングの精度によって、電極指幅や膜厚がウエハ毎に異なるという問題があった。また、同一ウエハ内でも電極指幅や膜厚にバラツキが生じるという問題があった。これらの電極指幅や膜厚のバラツキが周波数のバラツキとなっていた。
【０００５】
しかしながら、Ａｌ等の電極材料と異なり、ＴａやＷ、Ａｕのように質量負荷の大きい金属によってＩＤＴを構成した場合、電極指幅や膜厚のバラツキによる周波数のバラツキが大きく不良率が高くなるという問題点があった。すなわち、ＡｌでＩＤＴを形成した場合には、周波数にバラツキが生じてもウエハレベルで周波数調整をすることで対応できる程度のものであったが、ＴａやＷ、Ａｕのような質量負荷の大きい金属によってＩＤＴを構成した場合は、ウエハレベルで周波数調整をすることでは対応できない程大きなバラツキが生じていた。これは、ＴａやＷ、Ａｕのように質量負荷が大きければ大きい程、質量負荷の小さいＡｌに比べて、膜厚に対する音速の変化が急になり、質量負荷の小さいＡｌと同じ程度の電極指幅や膜厚のバラツキでも、周波数ではより大きなバラツキとなるからである。
【０００６】
そこで、周波数のバラツキを抑えるために、質量負荷の小さいＡｌをＳＨ波が励振される程度まで膜厚を厚くすることが考えられるが、現在の薄膜形成技術では、レジスト膜の厚みの限界や熱によるレジスト膜の歪み等の原因により、電極指幅方向にバラツキが生じるという問題があった。そのため、ＡｌでＩＤＴを形成する場合、ＳＨ波が励振される程度までＩＤＴの膜厚を厚くすることは困難であった。
【０００７】
さらに、一般に高い精度でＩＤＴの電極指を形成することのできる膜厚Ｈ／λ（電極厚み／励振されるＳＨ波の波長）は５％以内であるとされているが、この膜厚において、ＡｌでＩＤＴを形成した表面波装置を減衰定数の点から見た場合、減衰定数は０にはならないという問題もあった。
【０００８】
本発明は、以上の問題点に鑑みて、膜厚に対して音速の変化が少なく圧電基板上に電極を形成した段階で減衰定数が０に近い表面波装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項１に係る表面波装置は、オイラー角（０°，θ，９０°±５°）において、θが１１９°≦θ≦１３６°である水晶基板と、前記水晶基板上に形成され、Ａｇを主成分とし、密度が７ｇ／ｃｍ３以上の電極材料で構成されることによりＳＨ波を励振するＩＤＴを備え、前記ＩＤＴの膜厚を減衰定数が実質的に０となるように、前記ＩＤＴの規格化膜厚をＨ／λ＝０．０２１〜０．０５０に設定している。
【００１０】
請求項２に係る表面波装置は、オイラー角（０°，θ，９０°±５°）においてθが１１９°≦θ≦１３６°である水晶基板と、前記水晶基板上に形成され、Ｍｏを主成分とし、密度が７ｇ／ｃｍ３以上の電極材料で構成されることによりＳＨ波を励振するＩＤＴを備え、前記ＩＤＴの膜厚を減衰定数が実質的に０となるように、前記ＩＤＴの規格化膜厚をＨ／λ＝０．０１６〜０．０５０に設定している。
【００１２】
請求項３に係る表面波装置は、オイラー角（０°，θ，９０°±５°）においてθが１１９°≦θ≦１３６°である水晶基板と、前記水晶基板上に形成され、Ｎｉを主成分とし、密度が７ｇ／ｃｍ３以上の電極材料で構成されることによりＳＨ波を励振するＩＤＴを備え、前記ＩＤＴの膜厚を減衰定数が実質的に０となるように、前記ＩＤＴの規格化膜厚をＨ／λ＝０．０１９〜０．０５０に設定している。
【００１３】
請求項４に係る表面波装置は、オイラー角（０°，θ，９０°±５°）においてθが１１９°≦θ≦１３６°である水晶基板と、前記水晶基板上に形成され、Ｃｒを主成分とし、密度が７ｇ／ｃｍ３以上の電極材料で構成されることによりＳＨ波を励振するＩＤＴを備え、前記ＩＤＴの膜厚を減衰定数が実質的に０となるように、前記ＩＤＴの規格化膜厚をＨ／λ＝０．０１４〜０．０５０に設定している。
【００１４】
請求項５に係る表面波装置は、オイラー角（０°，θ，９０°±５°）においてθが１１９°≦θ≦１３６°である水晶基板と、前記水晶基板上に形成され、Ｚｎを主成分とし、密度が７ｇ／ｃｍ３以上の電極材料で構成されることによりＳＨ波を励振するＩＤＴを備え、前記ＩＤＴの膜厚を減衰定数が実質的に０となるように、前記ＩＤＴの規格化膜厚をＨ／λ＝０．０２８〜０．０５０に設定している。
【００１５】
請求項６に係る通信機装置は、請求項１〜５記載の表面波装置を用いている。以上のような構成により、周波数バラツキが小さい表面波装置及び通信機装置を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を用いて説明する。
図１は本発明の第１の実施形態を示す表面波装置として挙げた表面波共振子の平面図である。
図１に示すように、表面波共振子１は、オイラー角（０°，１１９°≦θ≦１３６°，９０°±５°）である水晶からなる圧電基板２上に１つのＩＤＴ３とその両側に反射器４、４を形成することにより構成されている。
【００１８】
ＩＤＴ３は、Ａｇ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｚｎのうち少なくともひとつを主成分とし、密度が７ｇ／ｃｍ３以上の電極材料により形成されており、一組の櫛形電極がそれぞれの櫛歯部分が互いに対向するように配置されることにより構成されている。
【００１９】
また、ＩＤＴ３の櫛歯部分を構成する電極指は、その規格化膜厚Ｈ／λが５％以内になるように設定されている。すなわち、Ｈ／λ（電極厚み／励振されるＳＨ波の波長）≦０．０５０の範囲になるように設定されている。
【００２０】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図２は本発明の第２の実施形態を示す表面波装置として挙げた縦結合型表面波フィルタの平面図である。
図２に示すように、縦結合型表面波フィルタ１１はオイラー角（０°，１１９°≦θ≦１３６°，９０°±５°）である水晶からなる圧電基板１２上に２つのＩＤＴ１３ａ、１３ｂ及びその両側に反射器１４、１４を形成することにより構成されている。
【００２１】
ＩＤＴ１３は、Ａｇ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｚｎのうち少なくともひとつを主成分とし、密度が７ｇ／ｃｍ３以上の電極材料により形成されており、一組の櫛形電極がそれぞれの櫛歯部分が互いに対向するように配置されることにより構成されている。また、ＩＤＴ１３ａ、１３ｂは表面波伝搬方向に一定の間隔を隔てて平行に並べられている。本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様にＩＤＴ１３ａ、１３ｂの櫛歯部分を構成する電極指は、その規格化膜厚Ｈ／λが５％以内になるように設定されている。すなわち、Ｈ／λ（電極厚み／励振されるＳＨ波の波長）≦０．０５０の範囲になるように設定されている。
【００２２】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図３は本発明の第３の実施形態を示す横結合型表面波フィルタの平面図である。
図３に示すように、横結合型表面波フィルタ２１はオイラー角（０°，１１９°≦θ≦１３６°，９０°±５°）である水晶からなる圧電基板２２上に２つのＩＤＴ２３ａ、２３ｂ及びその両側に反射器２４ａ、２４ｂを形成することにより構成されている。
【００２３】
ＩＤＴ２３ａ、２３ｂは、Ａｇ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｚｎのうち少なくともひとつを主成分とし、密度が７ｇ／ｃｍ３以上の電極材料により形成されており、一組の櫛形電極がそれぞれの櫛歯部分が互いに対向するように配置されることにより構成されている。また、ＩＤＴ２３ａ、２３ｂは表面波伝搬方向に垂直な方向に並べられている。本実施の形態においても、第１、第２の実施の形態と同様にＩＤＴ２３ａ、２３ｂの櫛歯部分を構成する電極指は、その規格化膜厚Ｈ／λが５％以内になるように設定されている。すなわち、Ｈ／λ（電極厚み／励振されるＳＨ波の波長）≦０．０５０の範囲になるように設定されている。
【００２４】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図４は本発明の第４の実施形態を示す表面波装置として挙げたラダー型表面波フィルタの平面図である。
図４に示すように、ラダー型表面波フィルタ３１はオイラー角（０°，１１９°≦θ≦１３６°，９０°±５°）である水晶からなる圧電基板３２上にＩＤＴ３３ａ、３３ｂ及びその両側に反射器３４ａ、３４ｂを形成することにより構成されている。
【００２５】
ＩＤＴ３３ａ、３３ｂは、Ａｇ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｚｎのうち少なくともひとつを主成分とし、密度が７ｇ／ｃｍ３以上の電極材料により形成されており、一組の櫛形電極がそれぞれの櫛歯部分が互いに対向するように配置されることにより構成されている。また、ＩＤＴ３３ａは直列腕に配され、ＩＤＴ３３ｂは並列腕に配されることにより、ラダー型に構成されている。本実施の形態においても、第１〜３の実施の形態と同様にＩＤＴ３３ａ、３３ｂの櫛歯部分を構成する電極指は、その規格化膜厚Ｈ／λが５％以内になるように設定されている。すなわち、Ｈ／λ（電極厚み／励振されるＳＨ波の波長）≦０．０５０の範囲になるように設定されている。
【００２６】
次に、本発明の第５、第６の実施の形態について説明する。図５は本発明の第４の実施の形態を示す共用器及び本発明の第５の実施形態を示す通信機装置のブロック図である。
【００２７】
図５に示すように、通信機装置４１は、受信用の表面波フィルタ４２と送信用の表面波フィルタ４３を有する共用器４４のアンテナ端子がアンテナ４５に接続され、出力端子が受信回路４６に接続され、入力端子が送信回路４７に接続されることにより構成されている。このような共用器４４の受信用の表面波フィルタ４２と送信用の表面波フィルタ４３には、第２〜第４の実施の形態の表面波フィルタ１１〜２１のいずれかまたはその組み合わせを用いる。
【００２８】
次に本発明のＩＤＴの規格化膜厚Ｈ／λ（電極厚み／励振されるＳＨ波の波長）について実施例を用いて説明する。
図６は、圧電基板上に電極を形成しない場合を含めて圧電基板上の規格化膜厚Ｈ／λ（電極厚み／励振されるＳＨ波の波長）を０．０００〜０．０５０間で変化させて圧電基板を伝搬するＳＨ波の音速の変位を見た図である。
【００２９】
図６に示すように、Ａｕに比べてＡｇ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｚｎは、規格化膜厚Ｈ／λによるＳＨ波の音速の変化が緩やかであることが分かる。したがって、これらを電極材料としてＩＤＴを形成すればＩＤＴの膜厚に対して音速の変化がＡｕ等に比べて少ない、つまり周波数のバラツキが少ない表面波装置が得られることは明らかである。
【００３０】
図７は、圧電基板上に電極を形成しない場合を含めて圧電基板上の規格化膜厚Ｈ／λ（電極厚み／励振されるＳＨ波の波長）を０．０００〜０．０５０間で変化させて減衰定数の変位を見た図である。なお、この時、圧電基板としてオイラー角（０°，１２７°，８９°）のものを用いて測定している。また、減衰定数とは、ＳＨ波が伝搬するときに減衰するλ当りの値である。
【００３１】
図７に示すように、どの材料でも膜厚を厚くしていくにつれて、一旦減衰定数が劣化してから徐々に減衰定数が良くなっていることがわかる。但し、Ａｌに関しては、図７に示すように、規格化膜厚Ｈ／λが０．０４０を越えてからもほとんど減衰定数の改善は見られない。
【００３２】
これに対して、図７に示すように、ＡｇではＨ／λ＝０．０１９、ＭｏではＨ／λ＝０．０１６、ＣｕではＨ／λ＝０．０２７、ＮｉではＨ／λ＝０．０１９、ＣｒではＨ／λ＝０．０１４、ＺｎではＨ／λ＝０．０２８以上において減衰定数がほぼ０となっている。
【００３３】
以上のようにＡｇ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｚｎのうち少なくともひとつを主成分とする電極をＩＤＴとして、オイラー角（０°，θ，９０°±５°）においてθが１１９°≦θ≦１３６°である水晶基板上に形成すれば、膜厚に対して音速の変化が少なく圧電基板上に電極を形成した段階で減衰定数が０に近い表面波装置が得られる。
【００３４】
なお、本実施例ではＡｇ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｚｎについて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、これらの合金、例えば、アドバンス（密度８．９ｇ／ｃｍ３），アルクロム（密度７．１ｇ／ｃｍ３），アルメル（密度８．７ｇ／ｃｍ３），真鍮（密度８．４３ｇ／ｃｍ３），セラマワイヤ（密度８．９２ｇ／ｃｍ３），クロメル（密度８．５ｇ／ｃｍ３），コンスタンタン（密度８．９ｇ／ｃｍ３），ベリリウム銅（密度８．２３ｇ／ｃｍ３），銅タングステン（密度１３．８ｇ／ｃｍ３），デュメット（密度８ｇ／ｃｍ３），ギルディングメタル（密度８．７５ｇ／ｃｍ３），ハステロイ（密度８．９ｇ／ｃｍ３），ハーバー（密度８．３ｇ／ｃｍ３），インコネル６００（密度８．４２ｇ／ｃｍ３），インコネル６０１（密度８．１１ｇ／ｃｍ３），インコネル６２５（密度８．４４ｇ／ｃｍ３），インコネル６９０（密度８．１９ｇ／ｃｍ３），インコネルＸ−７５０（密度８．２５ｇ／ｃｍ３），インコロイ８００（密度７．９５ｇ／ｃｍ３），インコロイ８２５（密度８．１４ｇ／ｃｍ３），３６インバー（密度８．１５ｇ／ｃｍ３），４２インバー（密度８．２ｇ／ｃｍ３），スーパーインバー（密度８．２ｇ／ｃｍ３），鉄クロム１０（密度７．７８ｇ／ｃｍ３），鉄クロム３０（密度７．２ｇ／ｃｍ３），カンタル（密度８．５ｇ／ｃｍ３），マンガニン（密度８．４ｇ／ｃｍ３），モレキュロイ（密度８．１１ｇ／ｃｍ３），モネル（密度８．８３ｇ／ｃｍ３），ミューメタル（密度８．８ｇ／ｃｍ３），ニッケルベリリウム（密度８．７４ｇ／ｃｍ３），ニッケルクロム（密度８．４１ｇ／ｃｍ３），ニッケルシルバー（密度８．７２ｇ／ｃｍ３），４５パーマロイ（密度８．２５ｇ／ｃｍ３），７８パーマロイ（密度８．６ｇ／ｃｍ３），リン青銅（密度８．９ｇ／ｃｍ３），シルバーカッパー（密度１０．１ｇ／ｃｍ３），ステンレスＳＵＳ−３０１（密度７．９ｇ／ｃｍ３），ステンレスＳＵＳ−３０２（密度７．９ｇ／ｃｍ３），ステンレスＳＵＳ−３０４（密度７．９ｇ／ｃｍ３），スズ鉛（密度８．４２ｇ／ｃｍ３），モリブデン合金（密度１０．１８ｇ／ｃｍ３），ワスパロイ（密度８．１８ｇ／ｃｍ３）等の密度７．１ｇ／ｃｍ３以上の合金、実質的には密度７ｇ／ｃｍ３以上の合金であれば、同様の傾向が得られる。
【００３５】
また、本発明の第１〜第６の実施の形態では、反射器を有する表面波装置について説明したが、これに限るものではなく、反射器の無い表面波装置にも適用できるものである。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、オイラー角（０°，１１９°≦θ≦１３６°，９０°±５°）である水晶基板上に、Ａｇ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｚｎのうち少なくともひとつを主成分とし、密度が７ｇ／ｃｍ３以上の電極材料によりＩＤＴを形成したので、膜厚に対して音速の変化が少なく周波数バラツキの少ない表面波装置が得られる。
【００３７】
また、Ａｇ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｚｎのうち少なくともひとつを主成分とし、密度が７ｇ／ｃｍ３以上の電極材料からなるＩＤＴの規格化膜厚をそれぞれの材料に対して適切な膜厚にすることにより、圧電基板上に電極を形成した段階で減衰定数が０に近い表面波装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態を説明するための表面波共振子の平面図である。
【図２】第２の実施形態を説明するための縦結合型表面波フィルタの平面図である。
【図３】第３の実施形態を説明するための横結合型表面波フィルタの平面図である。
【図４】第４の実施形態を説明するためのラダー型表面波フィルタの平面図である。
【図５】第５、第６の実施形態を説明するための通信機装置のブロック図である。
【図６】ＩＤＴの規格化膜厚Ｈ／λとＳＨ波の音速の変位の関係を示す特性図である。
【図７】ＩＤＴの規格化膜厚Ｈ／λと減衰定数の関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１  表面波共振子
２  圧電基板
３  ＩＤＴ
４  反射器
【図１】
0003568025.tif 000002
【図２】
0003568025.tif 000003
【図３】
0003568025.tif 000004
【図４】
0003568025.tif 000005
【図５】
0003568025.tif 000006
【図６】
0003568025.tif 000007
【図７】
0003568025.tif 000008