(57)【要約】【課題】  ＩＤＴのメタライゼーションレシオや規格化膜厚の制約を受けることなく、所定の周波数範囲内における横モードによるスプリアスを除去できるようにする。【解決手段】  弾性表面波素子３０は、圧電基板３２の表面中央部に一対のＩＤＴ３４、３６を有する。各ＩＤＴ３４、３６は、それぞれ一対の櫛型電極３８ａ、３８ｂ、４０ａ、４０ｂによってすだれ状に形成してある。弾性表面波素子３０は、ＩＤＴ３４、３６を挟んで反射器５０が設けてある。すだれ状電極３８ａの電極指４２は、表面横波の伝搬方向に直交した複数の直線部４２ａ、４２ｂと、各直線部４２ａ、４２ｂ間に斜めに折り曲げて形成した接続部４２ｃとを有する。他の櫛型電極の電極指も同様に形成してある。これらの直線部が形成する交差幅ｂ１１、ｂ１２は、同じ長さに形成してある。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板に設けられて前記圧電基板に表面横波を生成する一対の櫛型電極からなるすだれ状電極を備えた弾性表面波素子であって、
前記各櫛型電極の各電極指は、前記表面横波の伝搬方向に直交した複数の直線部と、前記各直線部間に斜めに折り曲げて形成されて前記各直線部を相互に接続する接続部とを有し、
前記各直線部により形成した複数の交差幅の長さが同じである、
ことを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項２】
請求項１に記載の弾性表面波素子において、
前記圧電基板は、ＳＴカット水晶板であり、
前記櫛型電極は、水晶のＸ軸と直交した方向に形成してある、
ことを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の弾性表面波素子において、
同一の前記電極指に形成した前記各直線部は、隣接した前記直線部の前記表面横波の伝搬方向の位置が、両者間の距離をＬ１、前記櫛型電極の電極指の形成ピッチをλとしたときに、３λ／８≦Ｌ１≦５λ／８ずれていることを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の弾性表面波素子において、
同一の前記電極指に形成した複数の前記直線部は、隣接する直線部間の前記表面横波と直交する方向の間隔が、前記各櫛型電極の電極指の形成ピッチをλとしたときに、３λ以下であることを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の弾性表面波素子において、
前記すだれ状電極は、前記表面横波の伝搬方向に複数設けてあることを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の弾性表面波素子において、
同一の前記電極指に形成した複数の前記直線部は、千鳥状に配置してあることを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の弾性表面波素子を備えていることを特徴とする弾性表面波装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波素子に係り、特に表面横波（Surface Transverse Wave：ＳＴＷ）を利用した弾性表面波素子および弾性表面波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性表面波（Surface Acoustic Wave：ＳＡＷ）を利用した弾性表面波フィルタは、高周波領域のフィルタとして通信装置をはじめ、各種電子機器に広く用いられている。弾性表面波フィルタは、水晶などの圧電基板にすだれ状電極からなるＩＤＴ（Interdigital Transducer）を形成した弾性表面波素子を備えている。
【０００３】
従来、圧電基板として水晶板を用いた弾性表面波素子は、ＳＴカットと呼ばれるカット角の水晶板を用いて形成するのが一般的である。このＳＴカット水晶板は、図７に模式的に示したように、水晶の光軸であるＺ軸に直交したＸＹ面に平行な平面を持つＺ板１０において、Ｙ軸（機械軸）を電気軸であるＸ軸まわりにθ＝１２５度前後回転させてＹ´軸とし、直行するＸ軸とＹ´軸とのなす面に平行な面を有する水晶板である。そして、ＳＴカット水晶板１２のＸ軸とＹ´軸とに直行した厚み方向がＺ´軸となる。
【０００４】
従来のＳＴカット水晶板１２を用いた弾性表面波素子は、一般に弾性表面波であるレイリー波を利用していた。すなわち、図７に示したように、レイリー波を利用した弾性表面波素子１４は、例えば一対のＩＤＴ１６、１８がＸ軸に沿って形成してあり、レイリー波がＸ軸に沿って伝搬するようになっている。この弾性表面波素子１４は、優れた周波数温度特性を有しており、高精度な弾性表面波フィルタを得ることができる。
【０００５】
一方、近年、弾性表面波の伝搬方向に垂直な横波に相当するすべりであるＳＨ（Shear Horizontal）成分を基板表面に閉じ込めた表面横波（Surface Transverse Wave：ＳＴＷ）を利用した弾性表面波素子が注目されている。ＳＴＷは、位相の伝搬速度が約５０００ｍ／ｓとレイリー波より速く、弾性表面波素子の高周波数化に適しており、実用化への研究が盛んに行なわれている。図７に示したように、ＳＴＷを利用した弾性表面波素子（ＳＴＷ型弾性表面波素子）２０は、ＳＴカット水晶板１２を用いた場合、例えば一対のＩＤＴ１６、１８がＹ´軸に沿って形成される。したがって、このＳＴＷ型の弾性表面波素子２０は、表面波の伝搬方向がＳＴカット水晶の９０°伝搬方向となっている。
【０００６】
この弾性表面波素子２０は、一方のＩＤＴ、例えばＩＤＴ１６が入力電極、ＩＤＴ１８が出力電極であって、図８に示したように、それぞれが一対の櫛型電極２１（２１ａ、２１ｂ）、２２（２２ａ、２２ｂ）によってすだれ状に形成してある。そして、ＳＴＷ型の弾性表面波素子２０は、一対のＩＤＴ１６、１８を挟んで両側に格子状の反射器２４が設けてある。このような弾性表面波素子２０を用いたフィルタは、一般にインピーダンスが高く、５０Ωに整合するためにはできるだけ負荷インピーダンスを小さくすることが要求される。負荷インピーダンスを小さくするためには、ＩＤＴ１６、１８の電極指の交差幅（一対の櫛型電極２１、２２の櫛歯の対向する部分の長さ）Ｗを大きくすればよいことが知られている。
【０００７】
ところが、交差幅Ｗを大きくすると、表面波の伝搬方向と垂直にエネルギーが分布するモード（横モード）の共振を生ずる。すなわち、図８に示したような構造では、交差幅Ｗの方向に１次の横モードのみならず、２次以上の高次横モードの振動エネルギーが閉じ込められる（図８には、１次から３次まで示してある）。１次の横モードは主応答となるのに対して、２次以上はスプリアスとなる。高次横モードの中で２次横モードにおける圧電基板に生ずる電荷は、入出力のＩＤＴ１６、１８内で相殺される。しかし、３次横モードによる電荷は相殺されず、フィルタ特性においてスプリアスとして現れる。すなわち、偶数次の横モードは相殺され、奇数次の横モードはスプリアスとしてフィルタの通過帯域に現れ、フィルタの特性を劣化させる。
【０００８】
そこで、特許文献１には、弾性表面波フィルタ（弾性表面波素子）の電極材料としてアルミニウム（Ａｌ）より質量効果が大きなタンタル（Ｔａ）を用い、ＩＤＴのメタライゼーションレシオ（電極指ピッチに対する電極指幅の比）ｄと、ＩＤＴの規格化膜厚ｈ／λ（ｈは膜厚、λは表面波の波長）とを適宜の値に選択して、横モードによるリップルが０．５ｄＢ以下となるようにしている。
【特許文献１】特開２００２−１３５０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１に記載の弾性表面波フィルタにおいては、ＩＤＴのメタライゼーションレシオｄとＩＤＴの規格化膜厚ｈ／λの値を適宜に設定することにより、フィルタの通過帯域における横モードスプリアスを低減することができる。しかし、特許文献１に記載の弾性表面波フィルタは、水晶基板に形成するＩＤＴのメタライゼーションレシオｄと規格化膜厚ｈ／λとの値のとりうる範囲が極めて狭く、設計の自由度が大幅に制限される。
【００１０】
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、ＩＤＴのメタライゼーションレシオや規格化膜厚の制約を受けることなく、所定の周波数範囲における横モードによるスプリアスを除去できるようにすることを目的としている。
また、本発明は、負荷インピーダンスを容易に低下させることができるようにすることなどを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願の発明者らは、ＳＴＷ型の弾性表面波素子に付いて鋭意研究し、種々検討した結果、ＩＤＴの電極指の交差幅を小さくしていくと、横モードによるスプリアスが目標周波数（設計周波数）に対して低周波数側に移動する現象を見いだした。本発明は、上記の知見に基づいてなされたもので、圧電基板に設けられて前記圧電基板に表面横波を生成する一対の櫛型電極からなるすだれ状電極を備えた弾性表面波素子であって、前記各櫛型電極の各電極指は、前記表面横波の伝搬方向に直交した複数の直線部と、前記各直線部間に斜めに折り曲げて形成されて前記各直線部を相互に接続する接続部とを有し、前記各直線部により形成した複数の交差幅の長さが同じである、ことを特徴としている。
【００１２】
このようになっている本発明は、ＩＤＴを構成している櫛型電極の各電極指を複数の直線部に分割し、これらを斜めに折り曲げて形成した接続部によって相互に接続する。このため、本発明は、電極指の交差幅の小さい複数のすだれ状電極を横方向（表面横波の伝搬方向と直交した方向）に複数並列に配置したと同様の効果を生じ、横モードに基づくスプリアスを目標周波数（設計周波数）から低周波数側に遠ざけることができる。したがって、本発明に係る弾性表面波素子を用いてフィルタを形成した場合、通過帯域内に横モードによるスプリアスをなくすことができ、高精度なフィルタとすることができる。また、共振子とした場合にも、横モードによるスプリアスの影響のない高精度な共振子を得ることができる。
【００１３】
圧電基板は、ＳＴカット水晶板であってよい。この場合、すだれ状電極を形成する櫛型電極は、水晶のＸ軸と直交した方向に形成するとよい。これにより、周波数温度特性の優れたＳＴＷ型弾性表面波素子を得ることができ、高周波数の弾性表面波素子を容易に得ることができる。
【００１４】
同一の前記電極指に形成した前記各直線部は、隣接した前記直線部の前記表面横波の伝搬方向の位置が、両者間の距離をＬ１、前記櫛型電極の電極指の形成ピッチをλとしたときに、３λ／８≦Ｌ１≦５λ／８ずらすとよい。このようにすると、各直線部（トラック）から生ずる横モードが隣接するトラック間において滑らかに結合された状態となり、不要なスプリアスの発生を防ぐことができる。また、同一の前記電極指に形成した複数の前記直線部は、隣接する直線部間の前記表面横波と直交する方向の間隔が、前記各櫛型電極の電極指の形成ピッチをλとしたときに、３λ以下にする。この間隔が大きすぎると横モードが滑らかに結合せず、スプリアスの原因となる。したがって、各直線部間の表面横波と直交する方向の間隔は、できるだけ小さいほうがよく、３λ以下、望ましくは１λ以下にする。
【００１５】
すだれ状電極は、表面横波の伝搬方向に複数設けることができる。すだれ状電極を表面横波の伝搬方向に複数設けることにより、縦結合型のフィルタを得ることができる。さらに、同一の電極指に形成した複数の直線部は、千鳥状に配置するとよい。これにより、すだれ状電極の表面横波の伝搬方向における寸法を小さくすることができ、弾性表面波素子の小型化が図れる。
そして、本発明に係る弾性表面波装置は、上記いずれかの弾性表面波素子を備えていることを特徴としている。これにより、上記と同様の作用効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る弾性表面波素子および弾性表面波装置の好ましい実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る弾性表面波素子の平面図である。図１において、弾性表面波素子３０は、圧電基板３２の表面中央部に一対のＩＤＴ３４、３６が設けてある。圧電基板３２は、実施形態の場合、カット角がオイラー表示で（０°，１２０°〜１３５°，０°）のＳＴカット水晶板からなっている。そして、ＳＴカット水晶板からなる圧電基板３２は、平面視矩形状に形成してあって、幅方向が水晶のＸ軸方向、長手方向がＹ´軸方向、図１の紙面に直交した方向がＺ´軸方向となっている（図７参照）。なお、圧電基板は、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）などの他の圧電体であってもよい。
【００１７】
一対のＩＤＴ３４、３６は、Ｘ軸に直行したＹ´軸に沿って形成してある。各ＩＤＴ３４、３６は、それぞれが一対の櫛型電極３８（３８ａ、３８ｂ）、４０（４０ａ、４０ｂ）からなりなっている。各櫛型電極３８、４０は、それぞれの一端がバスバー４１、４３、４５、４７によって相互に接続された複数の電極指４２、４４、４６、４８を備えている。そして、ＩＤＴ３４は、一対の櫛型電極３８の電極指４２、４４が互いにかみ合うように、かつ等間隔に配置され、すだれ状をなしている。同様に、ＩＤＴ３６は、一対の櫛型電極４０の各電極指４６、４８が互いにかみ合うように、かつ等間隔に配置され、すだれ状をなしている。
【００１８】
また、弾性表面波素子３０は、一対のＩＤＴ３４、３６の両側に反射器５０を有している。各反射器５０は、それぞれ両端が相互に接続された複数の導体ストリップ５２を備えた格子状に形成してある。反射器５０および各櫛型電極３８、４０は、実施形態の場合、アルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム合金から形成してある。すなわち、反射器５０および櫛型電極３８、４０は、圧電基板３２の表面にＡｌまたはＡｌ合金をスパッタリングや蒸着によって成膜し、それを所定の形状にフォトエッチングして形成してある。各櫛型電極３８、４０の電極指４２、４４、４６、４８、および反射器５０の導体ストリップ５２の形成間隔は、λとなっている。
【００１９】
ＩＤＴ３４は入力電極であって、一対の櫛型電極３８ａ、３８ｂ間に電気信号が入力すると、圧電基板３２の面と平行な変位成分を持つ波長λのＳＨ波（弾性表面波）を圧電基板３２に生成する。ＳＨ波は、Ｘ軸に直行したＹ´軸方向に沿って伝搬する。そして、ＳＨ波は、一対の反射器５０によって反射され、ＳＨ成分のエネルギーが圧電基板３２の表面に閉じ込められた表面横波（ＳＴＷ）となる。すなわち、弾性表面波素子３０は、表面波の伝搬方向がＳＴカット水晶の９０°伝播方向となっている。
【００２０】
櫛型電極３８ａの各電極指４２は、それぞれが複数（この実施形態の場合２つ）の直線部４２ａ、４２ｂと、これら直線部４２ａ、４２ｂを相互に接続する接続部４２ｃとからなっている。すなわち、電極指４２は、接続部４２ｃによって分割されたＳＴＷの伝搬方向と直交した方向に延在する２つの直線部４２ａ、４２ｂを有する。そして、接続部４２ｃは、斜めに折り曲げて形成してあって、実施形態の場合、直線部４２ａ、４２ｂの形成位置がＳＴＷの伝搬方向にλ／２ずれている。また、接続部４２ｃによって分割された２つの直線部４２ａ、４２ｂは、ＳＴＷの伝搬方向と直交した方向における間隔ｇ１が実施形態の場合、３λ以下にしてある。この間隔ｇは、後述するように、各直線部４２ａ、４２ｂの励振によって生ずる横モードの結合状態を確保するため、できるだけ小さくすることが好ましく、１λ以下が望ましい。
【００２１】
他の櫛型電極３８ｂ、４０ａ、４０ｂの各電極指４４、４６、４８は、電極指４２と同様に、折り曲げて形成した接続部（符号ｃを付して示した）と、接続部によって接続された一対の直線部（符号ａ、ｂを付して示した）とから形成してある。そして、各電極指のａ、ｂを付して示したそれぞれの直線部は、接続部によってＳＴＷの伝搬方向においてλ／２だけ相互に位置がずれている。このため、櫛型電極３８ｂの電極指４４のバスバー４３側（基端側）の直線部４４ａは、ＳＴＷの伝搬方向において、櫛型電極３８ａの電極指４２の基端側直線部４２ａと対応した位置に形成され、電極指４４の先端側の直線部４４ｂが電極指４２の先端側の直線部４２ｂと対応した位置に形成してある。
【００２２】
なお、実施形態においては、電極指４２の直線部４２ａと、電極指４４の直線部４４ｂとのＳＴＷの伝搬方向における重なり部（第１トラック５４）の長さ（第１交差幅ｂ１１）と、電極指４２の直線部４２ｂと電極指４４の直線部４４ａとのＳＴＷの伝搬方向における重なり部（第２トラック５６）の長さ（第２交差幅ｂ１２）とは同じ（ｂ１１＝ｂ１２）にしてある。したがって、ＩＤＴ３４における電極指のトータルの交差幅Ｗは、第１交差幅ｂ１１と第２交差幅ｂ１２との和となる。ＩＤＴ３６の一対の櫛型電極４０ａ、４０ｂ間においても、ＩＤＴ３４と同様である。すなわち、弾性表面波素子３０は、ＩＤＴ３４、３６がＳＴＷの伝搬方向と直交した方向に電極指の直線部を有する第１トラック５４と第２トラック５６とによって形成してある。
【００２３】
さらに、各反射器５０を構成している導体ストリップ５２は、電極指４２、４４、４６、４８と同様に形成してある。すなわち、導体ストリップ５２は、電極指の接続部と対応した位置に、斜めに折り曲げて形成した導体接続部５２ｃを有し、この導体接続部５２ｃよって、一対の直線部５２ａ、５２ｂに分割されている。
【００２４】
このようになっている弾性表面波素子３０においては、入力電極であるＩＤＴ３４に電気信号が供給されると、圧電効果により、圧電基板３２の表面と平行な変位成分を有する弾性表面波（ＳＨ波）が生成される。この弾性表面波は、電極指４２、４４の長手方向に直交したＹ´軸に沿って伝搬し、ＩＤＴ３６に達するる。また、弾性表面波は、一対の反射器５０によって反射され、ＳＨ成分のエネルギーが閉じ込められて表面横波（ＳＴＷ）と呼ばれる波長λのＳＨ型弾性表面波となる。一方、出力電極であるＩＤＴ３６は、ＳＴＷが伝搬してくると、ＳＴＷの振幅に応じた電圧が電極指４６、４８間に発生し、所定のフィルタ特性に応じた信号として抽出することができる。
【００２５】
そして、第１実施形態の弾性表面波素子３０は、ＩＤＴ３４、３６が第１トラック５４と第２トラック５６とを有するように形成してあるため、各トラック５４、５６の交差幅ｂ１１、ｂ１２を従来の交差幅より小さくすることができる。したがって、詳細を後述するように、各トラック５４、５６において発生する横モードによるスプリアスをＳＴＷの目標周波数（設計周波数）の低周波数側に遠ざけることができる。このため、ＩＤＴ３４、３６を構成しているすだれ状電極のメタライゼーションレシオや電極膜厚の制約を受けることなく、必要とする周波数の範囲における横モードによるスプリアスをなくすことができる。したがって、弾性表面波装置の１つである弾性表面波フィルタを形成した場合に、通過帯域内に横モードによるスプリアスのないフィルタ特性の優れた高精度な弾性表面波フィルタを得ることができる。また、弾性表面波装置である共振器とした場合に、共振周波数の近傍に横モードによるスプリアスのない高精度な共振器が得られる。しかも、各トラック５４、５６の交差幅の和ｂ１１＋ｂ１２を図８に示した従来の弾性表面波素子２０の交差幅Ｗと同じにすることにより、第１交差幅ｂ１１または第２交差幅ｂ１２のみを有する弾性表面波素子より低インピーダンス化することが可能となる。
【００２６】
そして、実施形態の弾性表面波素子３０は、各電極指に形成した一対の直線部がＳＴＷの伝搬方向において相互にλ／２ずれて配置してある。このため、第１トラック５４において生じた横モードと第２トラック５６において生じた横モードとの位相が反転し、両者が滑らかに結合された状態となり、１次〜３次の横モードが図１の右側に示したような波形になる。なお、発明者の実験によると、同一の電極指に形成した一対の直線部間におけるＳＴＷの伝搬方向のずれは、両者間の距離をＬ１としたときに、３λ／８≦Ｌ１≦５λ／８の範囲にあればフィルタ特性に大きな影響を与えないことが確認された。
【００２７】
この場合、各電極指の各直線部分の１次横モードは、主応答となるのに対して、２次横モード以上はスプリアスとなる。そして、直線部分の２次横モードによる電荷は、ＩＤＴ３４、３６内で相殺される。一方、各直線部の３次の横モードによる電荷は、相殺されることなくスプリアスとして現れる。すなわち、各直線分における偶数次の横モードによる電荷は相殺され、奇数次の横モードによる電荷はスプリアスとして現れる。しかし、実施形態の弾性表面波素子３０は、トータルの交差幅を小さくすることなく、各直線部の交差幅ｂ１１、ｂ１２を小さくすることができるため、奇数次の横モードによるスプリアスを所定の周波数範囲から遠ざけることができる。なお、一対の直線部（例えば４２ａ、４２ｂ）のＳＴＷの伝搬方向と直交する方向の間隔ｇが３λより大きくなると、第１トラック５４と第２トラック５６とで発生した横モードが滑らかな結合状態にならず、スプリアスの原因となるおそれがある。したがって、間隔ｇは、できるだけ小さくする方がよく、望ましくは１λ以下にする。
【００２８】
図２は、第２実施の形態に係る弾性表面波素子の平面図である。この実施形態に係る弾性表面波素子６０は、入力電極であるＩＤＴ３４と、出力電極であるＩＤＴ３６とがＳＴＷの伝搬方向に形成してある。ＩＤＴ３４、３６は、それぞれ一対の櫛型電極６２（６２ａ、６２ｂ）、６４（６４ａ、６４ｂ）によってすだれ状に形成してある。各櫛型電極６２、６４の電極指６６、６８、７０、７２は、それぞれＳＴＷの伝搬方向と直交した方向、すなわち圧電基板３２のＸ軸に沿って５つの直線部を有している。これらの直線部は、千鳥状に配置してあり、隣接した直線部同士が斜めに折り曲げて形成した接続部によって接続してある点が第１実施形態の電極指と異なっている。したがって、ＩＤＴ３４、３６は、交差幅ｂ２１〜ｂ２５を有する５つのトラックが形成してある。これらの交差幅ｂ２１〜ｂ２５は、同じに形成してある。ＩＤＴ３４、３６の他の点は、第１実施形態と同様である。また、一対の反射器５０は、それぞれの導体ストリップ７４が各電極指の接続部と対応した位置に、斜めに折り曲げて形成した導体接続部が設けてある。これらの導体接続部は、同一の導体ストリップ７４に形成された５つの直線部の隣接する直線部同士を相互に接続している。反射器５０の他の点は、第１実施形態と同様である。
【００２９】
このようになっている第２実施形態の弾性表面波素子６０は、直線部の数を５つにすることによって、各トラックの交差幅の総和（ｂ２１＋ｂ２２＋ｂ２３＋ｂ２４＋ｂ２５）からなるトータル交差幅を大きくすることができ、負荷インピーダンスをより小さくすることができる。また、トータル交差幅を第１実施形態と同じにした場合に、各トラックの交差幅ｂ２１〜ｂ２５を第１実施形態の各交差幅ｂ１１、ｂ１２より小さくすることができ、横モードによるスプリアスを設計周波数からさらに遠ざけることができる。しかも、弾性表面波素子６０は、同一の電極指に形成した５つの直線部が千鳥状に配置してあるため、ＩＤＴ３４、３６のＳＴＷの伝搬方向における幅を小さくすることができ、素子の小型化を図ることができる。なお、直線部は、千鳥状に配置しなくともよい。
【００３０】
発明者らは、ＩＤＴの電極指のトータル交差幅を同じにして、電極指の直線部の数、すなわち各トラックの交差幅ｂを変えたときの横モードによるスプリアスの主周波数に対する位置がどのように変化するかを調べた。図３、図４は、その結果を示す図である。
【００３１】
図３は、共振周波数が８７０ＭＨｚ帯のＳＴＷ型弾性表面波素子の周波数特性を示しており、横軸がＭＨｚを単位とした周波数、縦軸がｄＢによって表した減衰量である。この周波数特性を有する弾性表面波素子は、電極指の各トラックの交差幅ｂがＳＴＷの波長λの約１４倍に形成してある。この弾性表面波素子は、主周波数ｆｓに対して８６４ＭＨｚ近辺に横モードによるスプリアス成分の周波数（スプリアス周波数）ｆ１が生じる。
【００３２】
そこで、トラックの交差幅ｂを種々に変えた弾性表面波素子を作成し、周波数特性を測定して主周波数ｆｓと、上記のスプリアス周波数ｆ１に相当するスプリアス成分の周波数を求めたところ、図４のような結果が得られた。図４は、横軸が電極指のトラックの交差幅ｂと目標共振周波数のＳＴＷの波長λとの比を示し、縦軸が図３のスプリアス周波数ｆ１に対応したスプリアス周波数の、図３に示した主共振周波数ｆｓ対応した主共振周波数からの周波数偏差ΔＦをｐｐｍで示したものである。図４に示したように、スプリアス周波数は、電極指のトラックの交差幅ｂが小さくなるほど、主共振周波数に対して周波数の低い方に遠ざかる。すなわち、トラックの交差幅ｂが１０λぐらいになると、スプリアス周波数が主周波数に対して１２０００ｐｐｍ程度低くなる。なお、図４のいずれの場合も、ＩＤＴのトータル交差幅Ｗが、約１２０λとなるように形成した。
【００３３】
図５は、第３実施形態に係る弾性表面波素子の平面図である。この第３実施形態に係る弾性表面波素子８０は、１ポート弾性共振子片として構成した例を示したものである。弾性表面波素子８０は、ＳＴカット水晶板からなる矩形状の圧電基板３２の中央部に形成したＩＤＴ８２と、このＩＤＴ８２の両側に設けた一対の反射器８４とを有している。これらＩＤＴ８２と反射器８４とは、図７に示したＳＴカット水晶板１２のＹ´軸に沿って形成してあり、ＩＤＴ８２によって励振されたＳＴＷがＹ´軸に沿って伝搬する。
【００３４】
ＩＤＴ８２は、一対の櫛型電極８６（８６ａ、８６ｂ）によって構成してある。各櫛型電極８６は、一端がバスバー８７、８９によって相互に接続された櫛歯状の複数の電極指８８、９０を備えている。ＩＤＴ８２は、各櫛型電極８６の電極指８８、９０がかみ合うように交互に、かつ等間隔に配置され、すだれ状に形成してある。櫛型電極８６ａの複数の電極指８８は、形成ピッチがλとなっている。そして、電極指８８は、それぞれＳＹＷの伝搬方向と直交する長手方向中央部に斜めに折り曲げて形成した接続部８８ｃと、この接続部８８ｃの両側に位置する直線部８８ａ、８８ｂとからなる。そして、各直線部８８ａ、８８ｂは、接続部８８ｃによって相互に接続してある。櫛型電極８６ｂの電極指９０も、電極指８８と同様に形成してある。
【００３５】
また、各反射器８４は、両端を相互に接続した複数の導体ストリップ９２によって格子状に形成してある。導体ストリップ９２は、長手方向がＳＴＷの伝搬方向と直交する方向となっていて、形成ピッチが電極指８８、９０と同様にλとなっている。そして、各導体ストリップ９２は、電極指８８、９０の接続部８８ｃ、９０ｃと対応した位置に導体接続部９２ｃが斜めに折り曲げて形成してある。また、導体ストリップ９２は、導体接続部９２ｃの両側が導体接続部９２ｃと一体に形成され、ＳＴＷの伝搬方向に直交している直線部９２ａ、９２ｂとなっている。
【００３６】
電極指８８の直線部８８ａと直線部８８ｂとは、相互の位置が接続部８８ｃによってＳＴＷの伝搬方向にλ／２だけずらされている。電極指９０も電極指８８と同様となっている。このため、電極指９０の基端側の直線部９０ａは、ＳＴＷの伝搬方向において電極指８８の基端側の直線部８８ａと対応した位置に形成され、先端側の直線部９０ｂが電極指８８の先端側の直線部８８ｂと対応した位置に形成されている。また、反射器８４の導体ストリップ９２も同様であって、直線部９２ａと直線部９２ｂとの位置が導体接続部９２ｃによって、ＳＴＷの伝搬方向にλ／２だけずれている。このため、導体ストリップ９２は、ＩＤＴ８２の電極指８８、９０と平行に形成してある。
【００３７】
ＩＤＴ８２は、電極指８８と電極指９０とのＳＴＷの伝搬方向における重なり部によって第トラック９４と第２トラック９６とが形成される。すなわち、電極指８８の直線部８８ａと電極指９０の直線部９０ｂとのＳＴＷの伝搬方向における重なり部は、交差幅（第１交差幅）がｂ３１である第１トラック９４を構成する。同様に、電極指８８の直線部８８ｂと電極指９０の直線部９０ａとは、交差幅（第２交差幅）がｂ３２の第２トラック９６を構成する。交差幅ｂ３１と交差幅ｂ３２とは同じ長さにしてある、また、各トラック９４、９６間の間隔ｇ３は、前記実施形態と同様に、３λ以下、望ましくは１λ以下に形成する。
【００３８】
このようになっている弾性表面波素子８０は、ＩＤＴ８２を構成している一対の櫛型電極８６に電気信号が供給されると、圧電効果により圧電基板３２に波長λのＳＨ波が生成される。このＳＨ波は、圧電基板３２のＹ´軸に比沿った方向に伝搬し、ＩＤＴ８２の両側に設けた反射器８４によってＩＤＴ８２側に反射され、ＳＴＷとなる。なお、圧電基板３２に発生する横モードは、図１と同様である。
【００３９】
この第３実施形態の弾性表面波素子８０は、ＩＤＴ８２が交差幅の小さな第１トラック９４と第２トラック９６とから構成してあるため、横モードによるスプリアスを共振周波数から遠ざけることができ、特性の優れた高精度の共振器を得ることができる。しかも、第１トラック９４と第２トラック９６とが接続部を介して接続されているため、負荷インピーダンスを低下させることができる。
【００４０】
図６は、第４実施形態に係る弾性表面波素子の平面図である。この実施形態に係る弾性表面波素子１００は、圧電基板３２の中央部にＩＤＴ８２を有し、その両側に反射器８４が設けてある。ＩＤＴ８２は、一対の櫛型電極１０２ａ、１０２ｂからなっている。櫛型電極１０２ａは、複数の電極指１０４を備えていて、各電極指１０４に弾性表面波の伝搬方向と直交した方向に長い５つの直線部が設けてある。この同一の電極指１０４に設けた５つの直線部は、隣接するもの同士が斜めに折り曲げて形成した接続部によって相互に接続してある。櫛型電極１０２ｂの電極指１０６も同様に形成してある。また、反射器８４は、導体ストリップ１０８が電極指１０４、１０６の接続部と対応した位置に導体接続部を有し、電極指１０４、１０６の直線部と対応した位置が直線部となっている。すなわち、弾性表面波素子１００は、交差幅がｂ４１〜ｂ４５の５つのトラックを有するように形成してあり、他は第３実施形態と同様となっている。なお、各交差幅ｂ４１〜ｂ４５は、実施形態の場合、等しくしてある。
【００４１】
このようになっている弾性表面波素子１００は、トータル交差幅を大きくすることができ、負荷インピーダンスをより小さくすることができる。また、トータル交差幅を第３実施形態と同じくした場合に、各トラックの交差幅ｂ４１〜ｂ４５と小さくすることができ、横モードによるスプリアスを共振周波数からより遠ざけることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１実施形態に係る弾性表面波素子の平面図である。
【図２】第２実施形態に係る弾性表面波素子の平面図である。
【図３】実施形態に係る８７０ＭＨｚ帯の弾性表面波素子の周波数特性を示す図である。
【図４】実施形態に係る弾性表面波素子のトラックの交差幅と横モードによるスプリアス周波数との関係を示す図である。
【図５】第３実施形態に係る弾性表面波素子の平面図である。
【図６】第４実施形態に係る弾性表面波素子の平面図である。
【図７】ＳＴカット水晶板のカット角を説明する図である。
【図８】従来の弾性表面波素子の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１２………ＳＴカット水晶板、３０………弾性表面波素子、３２………圧電基板、３４、３６………ＩＤＴ、３８ａ、３８ｂ、４０ａ、４０ｂ………櫛型電極、４２、４４、４６、４８………電極指、４２ａ、４２ｂ、４４ａ、４４ｂ………直線部、４２ｃ、４４ｃ………接続部、４６ａ、４６ｂ、４８ａ、４８ｂ………直線部、４６ｃ、４８ｃ………接続部、５０………反射器、５２、７４………導体ストリップ、５２ｃ………導体接続部、６０………弾性表面波素子、６２ａ、６２ｂ、６４ａ、６４ｂ………櫛型電極、６６、６８、７０、７２………電極指、８０、１００………弾性表面波素子、８２………ＩＤＴ、８４………反射器、８６ａ、８６ｂ、１０２ａ、１０２ｂ………櫛型電極、８８、９０、１０４、１０６………電極指、８８ａ、８８ｂ、９０ａ、９０ｂ………直線部、８８ｃ、９０ｃ………接続部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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