(57)【要約】【課題】    ＳＨ型弾性表面波デバイスの周波数温度特性をレイリー波を用いた弾性表面波デバイスと同等程度にする手段を得る。【解決手段】  オイラー角（０°，１１０°〜１５０°，９０°±２°）の水晶基板上に少なくともの１つのアルミニウムを主とした合金のＩＤＴ電極を配置すると共に、該ＩＤＴ電極を覆うようにＳｉＯ２膜を付着して構成したＳＨ型弾性表面波デバイスであって、 前記ＳｉＯ２膜の規格化膜厚を１．７％から３．０％に範囲に設定してＳＨ型弾性表面波デバイスを構成する。【選択図】      図１
2006148279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイラー角（０°，１１０°〜１５０°，９０°±２°）の水晶基板上に少なくともの１つのアルミニウムを主とした合金のＩＤＴ電極を配置すると共に、該ＩＤＴ電極を覆うようにＳｉＯ２膜を付着して構成したＳＨ型弾性表面波デバイスであって、
前記ＳｉＯ２膜の規格化膜厚を１．７％から３．０％に範囲に設定することを特徴とするＳＨ型弾性表面波デバイス。
【請求項２】
オイラー角（０°，１１０°〜１５０°，９０°±２°）の水晶基板上に２つのアルミニウムを主とした合金のＩＤＴ電極を近接配置すると共に、該ＩＤＴ電極の両側にグレーティング反射器を配設し、これらの電極を覆うようにＳｉＯ２膜を付着して構成したＳＨ型弾性表面波デバイスであって、
前記ＳｉＯ２膜の規格化膜厚を１．７％から３．０％に範囲に設定することを特徴とするＳＨ型弾性表面波デバイス。
【請求項３】
オイラー角（０°，１１０°〜１５０°，９０°±２°）の水晶基板上に３つのアルミニウムを主とした合金のＩＤＴ電極を近接配置すると共に、該ＩＤＴ電極の両側にグレーティング反射器を配設し、これらの電極を覆うようにＳｉＯ２膜を付着して構成したＳＨ型弾性表面波デバイスであって、
前記ＳｉＯ２膜の規格化膜厚を１．７％から３．０％に範囲に設定することを特徴とするＳＨ型弾性表面波デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＨ型弾性表面波を用いた弾性表面波デバイスに関し、特にＳＴカット水晶基板上をＺ’軸方向に伝搬するＳＨ型弾性表面波を用いて構成した弾性表面波デバイスにおいて、電極パターン上に付着したＳｉＯ２膜を適切に設定することにより、周波数温度特性を改善した弾性表面波デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、弾性表面波デバイスは通信分野で広く利用され、高性能、小型、量産性等の優れた特徴を有することから特に携帯電話機等に多く用いられている。
ＳＴカット水晶基板上をＸ軸方向に伝搬する弾性表面波（レイリー波）を用いて構成した狭帯域の共振器型フィルタが以前から使用されていた。図３は１次モードと２次モードとを用いた横結合型二重モードＳＡＷフィルタの構成を示す平面図であって、ＳＴカット水晶基板１１の主表面上に２つのＩＤＴ電極１２、１３をこれらが励起する弾性表面波の伝搬方向と直交する方向に近接配置すると共に、併置したＩＤＴ電極１２、１３の両側にグレーティング反射器（以下、反射器と称す）１４ａ、１４ｂを配設して、横結合二重モードＳＡＷフィルタを構成する。
【０００３】
ＩＤＴ電極１２、１３はそれぞれ互いに間挿し合う複数本の電極指を有する一対の櫛形電極により形成され、ＩＤＴ電極１２の一方の櫛形電極は入力端子ＩＮ１に接続すると共に、他方の櫛形電極は入力端子ＩＮ２に接続する。さらに、ＩＤＴ電極１３の一方の櫛形電極は出力端子ＯＵＴ１に接続すると共に、他方の櫛形電極はＯＵＴ２に接続して横結合二重モードＳＡＷフィルタを構成する。
【０００４】
ＩＤＴ電極１２、１３で励起された弾性表面波は反射器１４ａ、１４ｂの間で音響結合が生じ、その内ＩＤＴ電極パターンにより表面波の伝搬方向と直交する方向に、振動変位分布が対称な１次モード（共振周波数ｆ１）と、反対称な２次モード（共振周波数ｆ２）とが強勢に励振され、適当な終端を施すことにより横結合型二重モードＳＡＷフィルタとして動作し、その帯域幅は（f2−f1）に比例することがよく知られている。
【０００５】
しかし、ＳＴカット水晶基板に励起されるレイリー波を用いたＳＡＷデバイスの電気機械結合係数は小さく、例えばＳＡＷフィルタを構成すると帯域幅が制限されるという問題と、反射係数が小さいため反射器の本数を多く必要とするという問題があった。これを解決するためにＳＴカット水晶基板上をＺ’軸方向に伝搬するＳＨ波を用いた弾性表面波デバイス（ＳＨ型弾性表面波デバイス）が発明された。ＳＨ型弾性表面波の伝搬速度は、レイリー波のそれよりも約１．６倍と速く、高周波化に適している。特開２００２−３３００５１号公報には、オイラー角(０°,１１０°〜１５０°，９０°±２°)、ＳＴカット９０°Ｘ軸伝搬の水晶基板（回転角では２０〜６０°回転Ｙ板）に電極材料としてアルミニウムを用いた場合、電極の膜厚の変化に対する伝搬速度の変化の割合が小さいこと、電気機械結合係数がレイリー波のそれに比べて１．５倍以上大きいこと、反射器１本当たりの反射係数が３０％を超えるようになり、数本の反射器で十分な反射率を確保できると記されている。
【０００６】
図４は上記公報に開示されている縦結合共振子フィルタの構成を示す図で、オイラー角(０°,１１０°〜１５０°，９０°±２°)、ＳＴカット９０°Ｘ軸伝搬の水晶基板（回転角では２０〜６０°回転Ｙ板）２１上にＳＨ波を励振する２つのＩＤＴ電極２２、２３を近接して配置し、これらの両側にＳＨ波を反射する２つの反射器２４ａ、２４ｂを配設して縦結合共振子フィルタ（縦結合二重モードＳＡＷフィルタ）を構成している。電極パターンにはアルミニウムを主とした電極材料を用い、その規格化膜厚Ｈ／λ（Ｈは電極膜厚、λはＳＨ型弾性表面波の波長）は０．０２５から０．１３５となるように構成すると記されている。
【０００７】
図４に示した電極パターンを用い、オイラー角(０°,１２６°，９０°)のＳＴカット水晶基板上にＩＤＴ電極２２、２３の対数をそれぞれ７０対、反射器２４ａ、２４ｂの本数をそれぞれ３６０本、ライン占有率（ライン幅ＬとスペースＳとの和に対するライン幅の比）を５０％、交差幅を１００λ、電極材料はアルミニウムを主成分とし、その規格化膜厚（Ｈ／λ）を２．２％に設定したＳＨ型縦結合二重モードＳＡＷフィルタを構成し、そのＳＡＷフィルタの周波数温度特性を測定した。その結果、ＳＡＷフィルタの周波数温度特性は負の２次曲線を呈し、２次温度係数βは約−５×１０−８／℃２であった。
【特許文献１】特開２００２−３３００５１号公報
【特許文献２】特開２００４−４０６３６号公報
【特許文献３】特開平７−２１２１７４  号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、オイラー角(０°,１２６°，９０°)のＳＴカット水晶基板上に形成されるＳＨ型縦結合二重モードＳＡＷフィルタは高周波に適しており、電気機械結合係数も大きく、広い帯域幅が得られるという特徴は有するものの、レイリー波を用いたＳＡＷフィルタの周波数温度特性の２次温度係数が約−３×１０−８／℃２であるのに比し、ＳＨ型縦結合二重モードＳＡＷフィルタのそれは約−５×１０−８／℃２と大きく、レイリー波を用いたフィルタに比べ劣るという問題があった。
特開２００４−４０６３６号公報には、３６°回転Ｙ板ＬｉＴａＯ３基板上にＩＤＴ電極及び反射器を配して弾性表面波フィルタを構成し、ＩＤＴ電極及び反射器を保護するため、あるいは弾性表面波フィルタの周波数温度特性を改善するため、電極パターンの全面にＳｉＯ２膜を付着した例が開示されており、ＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈｓが０．１５から０．４の範囲であれば、温度特性ＴＣＦを±１５ｐｐｍ以内とし得ると記されている。そして、規格化膜厚Ｈｓを０．１５より薄くすると温度特性ＴＣＦが大幅に劣化することが記述されている。
また、特開平７−２１２１７４号公報には、圧電基板（回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム）上に十分に厚い非金属膜を形成することにより、圧電基板と非金属膜との境界近傍に発生する弾性境界波を用いたデバイスが開示されている。これによると非金属膜としてＳｉＯ２膜を用いた場合、その規格化膜厚ｈ／λは１以上とすることにより良好な温度特性が達成できると記している。
しかし、特開２００４−４０６３６号公報に記された、ＬｉＴａＯ３基板上に形成された弾性表面波フィルタの周波数温度特性は１次特性であり、本願出願者が改善を図るＳＨ型縦結合二重モードＳＡＷフィルタの温度特性は負の２次特性であり、本質的の異なるという問題があった。また、特開平７−２１２１７４号公報の弾性境界波は圧電基板上に規格化膜厚ｈ／λの値が１を越す厚い非金属膜を付着して構成するため、ＳＨ型縦結合二重モードＳＡＷフィルタの挿入損失を低下させるおそれがあり、利用できないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る弾性表面波デバイスの請求項１の発明は、オイラー角（０°，１１０°〜１５０°，９０°±２°）の水晶基板上に少なくともの１つのアルミニウムを主とした合金のＩＤＴ電極を配置すると共に、該ＩＤＴ電極を覆うようにＳｉＯ２膜を付着して構成したＳＨ型弾性表面波デバイスであって、 前記ＳｉＯ２膜の規格化膜厚を１．７％から３．０％に範囲に設定してＳＨ型弾性表面波デバイスを構成する。
請求項２の発明は、オイラー角（０°，１１０°〜１５０°，９０°±２°）の水晶基板上に２つのアルミニウムを主とした合金のＩＤＴ電極を近接配置すると共に、該ＩＤＴ電極の両側にグレーティング反射器を配設し、これらの電極を覆うようにＳｉＯ２膜を付着して構成したＳＨ型弾性表面波デバイスであって、前記ＳｉＯ２膜の規格化膜厚を１．７％から３．０％に範囲に設定してＳＨ型弾性表面波デバイスを構成する。
請求項３の発明は、オイラー角（０°，１１０°〜１５０°，９０°±２°）の水晶基板上に３つのアルミニウムを主とした合金のＩＤＴ電極を近接配置すると共に、該ＩＤＴ電極の両側にグレーティング反射器を配設し、これらの電極を覆うようにＳｉＯ２膜を付着して構成したＳＨ型弾性表面波デバイスであって、前記ＳｉＯ２膜の規格化膜厚を１．７％から３．０％に範囲に設定してＳＨ型弾性表面波デバイスを構成する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るＳＨ型縦結合二重モードＳＡＷフィルタは、ＳＨ型弾性表面を用いるので、高周波に適すると共に広帯域のパスバンドが得られるのみならず、電極パターン上に付着するＳｉＯ２膜を適切に設定することにより、レイリー波とほぼ同等な２次温度係数が得られるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明に係るＳＨ型弾性表面波を用いた縦結合二重モードＳＡＷフィルタの実施の形態を示す平面図であって、オイラー角(０°,１２６°，９０°)のＳＴカット水晶基板１の主表面上にＳＨ型弾性表面波の伝搬方向（Ｚ’軸）に沿って２つのＩＤＴ電極２、３を近接配置すると共に、該ＩＤＴ電極２、３の両側に反射器４ａ、４ｂを配設して縦結合二重モードＳＡＷフィルタを形成する。ＩＤＴ電極２、３はそれぞれ互いに間挿し合う複数本の電極指を有する一対の櫛形電極により形成され、ＩＤＴ電極２の一方の櫛形電極は入力端子ＩＮに接続すると共に、他方の櫛形電極は接地する。さらに、ＩＤＴ電極３の一方の櫛形電極は出力端子ＯＵＴに接続すると共に、他方の櫛形電極は接地する。そして、該ＩＤＴ電極２、３及び反射器４ａ、４ｂの全面を覆うようにＳｉＯ２膜を付着して、ＳＨ波型縦結合二重モードＳＡＷフィルタを構成する。
【００１２】
図１に示した電極パターンを用い、オイラー角(０°,１２６°，９０°)のＳＴカット水晶基板１上に、ＩＤＴ電極２、３の対数をそれぞれ７０対、反射器４ａ、４ｂの本数をそれぞれ３６０本、ライン占有率（ライン幅ＬとスペースＳとの和に対するライン幅の比）を５０％、交差幅を１００λ、電極材料はアルミニウムを主成分とし、その規格化膜厚（Ｈ／λ）を２．２％とし、電極パターン上全面にＳｉＯ２膜５を付着してＳＨ波型縦結合二重モードＳＡＷフィルタを構成した。
図２は、このＳＨ波型縦結合二重モードＳＡＷフィルタの周波数温度特性を測定し、ＳｉＯ２膜の膜厚ｈ（％λ）と、周波数温度特性（負の２次曲線）の２次温度係数β（×１０−８／℃２）との関係を示す曲線である。図２から明らかなように、ＳｉＯ２膜の膜厚ｈ（％λ）が厚くなるに応じて２次温度係数βの絶対値が小さくなり、膜厚ｈ（％λ）が２．０近傍でほぼ一定値（約−３×１０−８／℃２）になり、膜厚ｈ（％λ）が３．０辺りまでほぼ同じ値となる。このように、電極パターン上にＳｉＯ２膜を付着して構成したＳＨ型縦結合二重モードＳＡＷフィルタは、高周波、広帯域のＳＡＷフィルタが実現できると共に、ＳｉＯ２膜を適切に設定すればレイリーはとほぼ同等な２次温度係数が得られることが判明した。
なお、ＳｉＯ２膜の膜厚ｈ（％λ）を３％より厚くすると、ＳＨ波型縦結合二重モードＳＡＷフィルタの損失が次第に大きくなるため、２次温度係数としては良好であるものの上限値としては３％程度が適当である。
【００１３】
以上ではＳＨ型縦結合二重モードＳＡＷフィルタのみを説明したが、１次と３次モードを用いたＳＨ型１次−３次縦結合二重モードＳＡＷフィルタ、ＩＤＴ電極と２つの反射器とで構成するＳＨ型共振子等に適用できることは説明するまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るＳＨ型縦結合二重モードＳＡＷフィルタの構成を示した概略平面図である。
【図２】ＳｉＯ２膜の膜厚ｈと、周波数温度特性の２次温度係数βとの関係を示す曲線である。
【図３】従来の横結合二重モードＳＡＷフィルタの構成を示す平面図である。
【図４】従来の縦結合二重モードＳＡＷフィルタの構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【００１５】
１  圧電基板
２、３  ＩＤＴ電極
４ａ、４ｂ  グレーティング反射器
５  ＳｉＯ２膜
【図１】
2006148279.tif 000003
【図２】
2006148279.tif 000004
【図３】
2006148279.tif 000005
【図４】
2006148279.tif 000006