(57)【要約】【課題】シングル電極の櫛型電極内の内部反射を抑圧するＳＡＷトランスバーサルフィルタとして利用可能な弾性表面波装置を提供する。【解決手段】ＳＡＷトランスバーサルフィルタ１は、タンタル酸リチウム単結晶からなる圧電基板と、圧電基板の表面に形成され、アルミニウムを主成分とする膜厚ＨｍのＩＤＴ２とを備えている。ＩＤＴ２は、アルミニウムを主成分とする極性が正である正極２−１と、アルミニウムを主成分とする極性が負である負極２−２と、から構成されており、正極２−１と、負極２−２とが弾性表面波の１波長内に配置されている。誘電膜３は、正極２−１と負極２−２の間の圧電基板の表面に形成され、二酸化ケイ素を主成分とし、誘電膜３の膜厚Ｈｄは、弾性表面波の波長で規格化した膜厚Ｈｄが弾性表面波の波長で規格化した膜厚Ｈｍより略３％厚くして設けられている。【選択図】    図１
2006157557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンタル酸リチウム単結晶からなる圧電基板と、前記圧電基板の表面に形成され、アルミニウムを主成分とする膜厚Ｈｍの金属電極とを備え、弾性表面波を一方向に伝搬させる弾性表面波装置であって、
前記金属電極は、
アルミニウムを主成分とする極性が正である第１の電極と、
アルミニウムを主成分とする極性が負である第２の電極と、
から構成され、
前記第１の電極と、前記第２の電極とが前記弾性表面波の１波長内に配置され、
前記第１の電極と前記第２の電極間の前記圧電基板の表面に形成され、二酸化ケイ素を主成分とする膜厚Ｈｄの誘電膜を、前記弾性表面波の波長で規格化した膜厚Ｈｄが前記弾性表面波の波長で規格化した膜厚Ｈｍより、前記弾性表面波の波長で規格化した膜厚で略３％厚くして設けることを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項２】
前記圧電基板は、タンタル酸リチウム単結晶を、X軸を中心に、Y軸からZ軸方向に３０〜５０°の範囲の角度で回転させた方位を有し、前記弾性表面波の伝搬方向がＸ軸方向であるように、前記金属電極が形成されていることを特徴とする請求項第1項に記載の弾性表面波装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にＳＡＷトランスバーサルフィルタに利用される弾性表面波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術では、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）通信システムなどの３〜１０ＧＨｚというＧＨｚ帯で送信あるいは受信信号に対して直接信号処理するデバイスとして、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ：弾性表面波）を用いたトランスバーサルフィルタが存在する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ＳＡＷトランスバーサルフィルタを実現するためには、圧電基板上に弾性表面波を送受信させる櫛型電極、即ちインターディジタルトランスデューサ（以下、ＩＤＴ：Ｉｎｔｅｒ−ｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒと呼ぶ）を形成する必要がある。このとき、ＳＡＷトランスバーサルフィルタを用いて所望の伝達特性を実現するためには、ＩＤＴ内で生じ、波形を歪ませる反射波を極力抑圧させる必要がある。ＩＤＴの電極構造としては、図５に示すように通常、１波長内に正負１本ずつ電極を配置させたシングル電極が用いられる。
【０００４】
しかし、シングル電極構造では、各電極での反射波が互いに同相で足し合わされるため、全体としては強い反射が生じてしまうことになる。図６は、この反射による影響をしめしたＳＡＷトランスバーサルフィルタの周波数特性を示したグラフである。当該グラフを得るために用いたＳＡＷトランスバーサルフィルタは、圧電基板に高周波用として最も多く使用されている４２°Ｙカット−Ｘ軸伝搬タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）基板、（以下、４２°ＬＴと呼ぶ）を用い、その上に波長で規格化した膜厚が５％のアルミニウム（Ａｌ）からなるシングル電極を設け、４ＧＨｚの周波数特性を有するように構成されている。このとき、反射が無ければ、図６の実線で示す周波数特性となるが、反射が発生するため、実際には図６の破線で示された周波数特性を有し、周波数特性が低周波側に歪んでしまうことになり、かつ入出力間の反射により多数のリップルが発生し、目的とする周波数特性を得ることができない。
【０００５】
この問題を解決する一手段として、図７に示すように、弾性表面波の１波長内に設けられる正負それぞれの電極を２つに分割したスプリットフィンガ電極（以下、ダブル電極）というものがある。ダブル電極では、各電極での反射が逆相となるため、全体として反射が起こらない。したがって、比較的、周波数の低い用途に対しては広く用いられている。
【特許文献１】特許第３４６１８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＵＷＢ通信システムなど、ＧＨｚ帯の通信システムでは、４ＧＨｚという高い周波数領域での周波数特性を有するＳＡＷトランスバーサルフィルタが必要となるため、シングル電極を用いる場合には、波長に対応する０．２５μｍ程度の線幅で構成することになる。しかしながら、ダブル電極を用いる場合には、更に細い０．１２μｍという線幅で構成することになり、このような非常に細い構造の電極を製造することは非常に困難であるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、その目的は、シングル電極の櫛型電極（ＩＤＴ）内の内部反射を抑圧するＳＡＷトランスバーサルフィルタとして利用可能な弾性表面波装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明は、タンタル酸リチウム単結晶からなる圧電基板と、前記圧電基板の表面に形成され、アルミニウムを主成分とする膜厚Ｈｍの金属電極とを備え、弾性表面波を一方向に伝搬させる弾性表面波装置であって、前記金属電極は、アルミニウムを主成分とする極性が正である第１の電極と、アルミニウムを主成分とする極性が負である第２の電極と、から構成され、前記第１の電極と、前記第２の電極とが前記弾性表面波の１波長内に配置され、前記第１の電極と前記第２の電極間の前記圧電基板の表面に形成され、二酸化ケイ素を主成分とする膜厚Ｈｄの誘電膜を、前記弾性表面波の波長で規格化した膜厚Ｈｄが前記弾性表面波の波長で規格化した膜厚Ｈｍより、波長で規格化した膜厚で略３％厚くして設けることを特徴とする弾性表面波装置である。
【０００９】
本発明は、上記の発明において、前記圧電基板は、タンタル酸リチウム単結晶を、X軸を中心に、Y軸からZ軸方向に３０〜５０°の範囲の角度で回転させた方位を有し、前記弾性表面波の伝搬方向がＸ軸方向であるように、前記金属電極が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、弾性表面波装置は、タンタル酸リチウム単結晶からなる圧電基板と、前記圧電基板の表面に形成され、アルミニウムを主成分とする膜厚Ｈｍの金属電極とを備えている。また、上記金属電極は、アルミニウムを主成分とする極性が正である第１の電極と、アルミニウムを主成分とする極性が負である第２の電極と、から構成され、第１の電極と、第２の電極とが前記弾性表面波の１波長内に配置される。また、第１の電極と第２の電極間の圧電基板の表面に形成され、二酸化ケイ素を主成分とする膜厚Ｈｄの誘電膜を、弾性表面波の波長で規格化した膜厚Ｈｄが弾性表面波の波長で規格化した膜厚Ｈｍより、弾性表面波の波長で規格化した膜厚で略３％厚くして設ける構成としている。そのため、弾性表面波の１波長内で正と負極を設けるシングル電極の金属電極の構成で、反射係数を略０％、即ち反射量の小さなシングル電極の弾性表面波装置が得られる。それによって、製造が容易でかつ、伝達特性が良好なＳＡＷトランスバーサルフィルタを実現することが可能となる。
【００１１】
また、この発明によれば、圧電基板は、タンタル酸リチウム単結晶を、Ｘ軸を中心に、Ｙ軸からＺ軸方向に３０〜５０°の範囲の角度で回転させた方位を有し、弾性表面波の伝搬方向がＸ軸方向であるように、金属電極が形成されている。そのため、圧電基板にタンタル酸リチウム単結晶を利用して、弾性表面波装置を構成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態による弾性表面波装置、即ちＳＡＷトランスバーサルフィルタを図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態によるＳＡＷトランスバーサルフィルタ１を上面から見た電極構造図である。また、図２は、ＳＡＷトランスバーサルフィルタ１の電極構造を示す側面から見た断面図である。
図１に示すように本実施形態のＳＡＷトランスバーサルフィルタ１は、シングル電極型のＳＡＷトランスバーサルフィルタである。ＳＡＷトランスバーサルフィルタ１において、１波長（Ｌ）内に１つずつの正極１と負極２が設けられており、従来のシングル電極と同じ電極幅、即ち周波数（λ）を４ＧＨｚとした場合に、弾性表面波の波長（Ｌ＝１／λ）に相当する０．２５μｍ以内の幅で設けられることになる。正極２−１と負極２−２から構成される櫛形電極２、即ちＩＤＴ２は、アルミニウム（Ａｌ）を主成分として構成されており、例えば、負極２−２がグランドに接続されている状態にて、正極２−１に電気信号が入力されると、電気信号が弾性表面波に変換され、一方向に弾性表面波が伝搬されることとなる。
【００１３】
誘電膜３は、図２に示すように圧電基板４の上に設けられ、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）を主成分として構成されている。
圧電基板４は、４２°カット−Ｘ軸伝搬タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３，ＬＴ）（＝４２°ＬＴ）から構成されている。
図２において、Ｈｄは誘電膜３の膜厚であり、Ｈｍは、ＩＤＴ２の膜厚を示している。
【００１４】
次に、図３及び図４を参照して、ＳＡＷトランスバーサルフィルタ１の特性のシミュレーション結果について説明する。
図３は、波長で規格化されたＩＤＴ２の膜厚、即ちＨｍ／Ｌ（％）で得られる値が５％及び７％であるＩＤＴ２に対して、誘電膜３の膜厚を変化させたときの反射係数（％）の変化を示したグラフである。図３において破線が５％の場合の結果であり、実線が７％の場合の結果である。また、横軸が波長で規格化された誘電膜３の膜厚、即ちＨｄ／Ｌ（％）である。
【００１５】
図３に示すように、波長で規格化されたＩＤＴ２の膜厚が５％の場合（破線）には、波長で規格化された誘電膜３の膜厚が８％付近で反射係数が０％になることが示されている。
また、波長で規格化されたＩＤＴ２の膜厚が７％の場合（実線）には、波長で規格化された誘電膜３の膜厚が１０％付近で反射係数が０％になることが示されている。
つまり、この結果によって、ＩＤＴ２の膜厚に関わらず、誘電膜３の波長で規格化された膜厚がＩＤＴ２の波長で規格化された膜厚より３％程度厚い場合に、反射係数がほぼ０％になることが示されている。
【００１６】
図４は、ＳＡＷトランスバーサルフィルタ１において、圧電基板４のタンタル酸リチウムのカット角を変化させた場合の反射係数（％）の変化を示したグラフである。図４に示すように、カット角を３０°〜５０°に変化させても特性には影響せず、反射係数はほぼ０％となることが示されている。
【００１７】
つまり、上記の構成によって、シングル電極のＳＡＷトランスバーサルフィルタと同じ電極幅で、ＵＷＢ通信などの高周波であっても反射波を抑制することができ、周波数特性の良いＳＡＷトランスバーサルフィルタ１を得ることが可能となる。
【００１８】
なお、上記の実施形態において、ＩＤＴ２の上面に、誘電膜３の主成分と同じ二酸化ケイ素膜があってもよく、ＩＤＴ２の上面の二酸化ケイ素膜を含むＩＤＴ２の膜厚であるＨｍと、誘電膜３の膜厚Ｈｄとの関係において、波長で規格化されたＨｄ／Ｌ（％）が、同じく波長で規格化されたＨｍ／Ｌ（％）より３％程度厚くなるように設けることとなる。その場合にも、上記の実施形態と同様に反射係数がほぼ０となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態によるＳＡＷトランスバーサルフィルタの上面から見た電極構造図である。
【図２】同実施形態におけるＳＡＷトランスバーサルフィルタの側面から見た断面図である。
【図３】同実施形態における波長で規格化されたＩＤＴの膜厚に対して波長で規格化された誘電体の膜厚とを変化させた場合の反射係数の変化を示したグラフである。
【図４】同実施形態における圧電基板のＹカット角を変化させた場合の反射係数の変化を示したグラフである。
【図５】従来の技術におけるシングル電極のＳＡＷトランスバーサルフィルタの上面から見た電極構成図である。
【図６】従来の技術におけるシングル電極のＳＡＷトランスバーサルフィルタの周波数特性を示したグラフである。
【図７】従来の技術におけるダブル電極のＳＡＷトランスバーサルフィルタの上面から見た電極構成図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  ＳＡＷトランスバーサルフィルタ
２−１  正極
２−２  負極
２  ＩＤＴ
３  誘電膜
【図１】
2006157557.tif 000003
【図２】
2006157557.tif 000004
【図３】
2006157557.tif 000005
【図４】
2006157557.tif 000006
【図５】
2006157557.tif 000007
【図６】
2006157557.tif 000008
【図７】
2006157557.tif 000009