(57)【要約】【課題】スプリアスの悪影響を抑制し、低損失の弾性表面波（SAW)共振子を提供する。【解決手段】IDT１４と左側の反射器１５l の距離dl に比べて、IDT１４と右側の反射器１５r の距離dr を長く設定している。そのため、左側反射器１５l のスプリアスと右側反射器１５r のスプリアスの発生する周波数帯域が異なり、そのスプリアスのレベルが加算されずに２個の独立したスプリアスになる。従って、従来の１個のスプリアスが、例えばこれより半分の大きさ程度の２個のスプリアスに分散される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面を有する圧電基板と、
前記圧電基板の前記表面上に設けられる第１の反射器と、
前記圧電基板の前記表面上に設けられる第２の反射器と、
前記圧電基板の前記表面上であって、前記第１の反射器と前記第２の反射器との間に位置し、前記第１の反射器とは第１の距離をおき、且つ、前記第２の反射器とは前記第１の距離よりも長い第２の距離をおいて設けられるトランスデューサとを備えたことを特徴とする弾性表面波共振子。
【請求項２】
前記圧電基板の前記表面の外縁部に設けられる接地されたボンディングパッドを備えたことを特徴とする請求項１記載の弾性表面波共振子。
【請求項３】
前記第１及び第２の距離は、それぞれ、λ/2以上λ未満（λは弾性表面波波長）の範囲内であることを特徴とする請求項１記載の弾性表面波共振子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波共振子、特に共振器型弾性表面波フィルタ等の構成に必要不可欠な弾性表面波共振子のスプリアス抑制設計方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、弾性表面波装置は弾性表面波（Surface Acoustic Wave 、以下「SAW」という）を励振するためのすだれ状トランスデューサ（Interdigital Transducer 、以下「IDT」という）を有し、このIDTを加工することによってSAW装置にいろいろな特性や機能をもたせることができる。従来、SAW装置といえば主にSAWフィルタを指すことが多く、そしてこのSAWフィルタの中では多電極型SAWフィルタが主として用いられていた。近年、多電極型SAWフィルタの他に共振器型SAWフィルタの研究開発も盛んになり、SAWフィルタといえば必ずしも多電極型SAWフィルタを意味しなくなってきている。
【０００３】
図２は、従来の一般的なSAW共振子の平面図である。
このSAW共振子は、圧電基板１を有している。圧電基板１上には、入力端子２と、出力端子３と、アルミニウム薄膜等からなる複数の電極指を有するSAW励振用IDT４と、該IDT４の左右から漏洩したSAWを該IDT４に戻すために音響的に反射するアルミニウム薄膜等からなる複数の電極指を有する左側の反射器５l 及び右側の反射器５r と、アースのボンディングパッド６とが形成されている。このSAW共振子は、構造上、入力側と出力側が対称になっているので、入力端子２を出力端子に、出力端子３を入力端子にしてもよい。通常、隣接しているIDT４の電極指と、反射器５l ，５r の電極指のピッチ（即ち、隣接している２本の電極指中心間隔）は、該IDT４の電極指のピッチと同じく、励振SAWの半波長になるように設計される。
【０００４】
一方、ボンディングパッド６もIDT４と同じ厚みなので、該IDT４の膜厚が４０００Å以上あれば、その上に金のボンディングパッドを設ける必要なく、そのままボンディング可能である。反射器５l ，５r はIDT４と同時に形成されるので、該反射器５l ，５r の材質（Ａｌ）と膜厚はIDT４と同じであるが、用途によって不要になる場合もある。同様に、IDT４にも使用目的によって多少のバリエーションがある。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５７−５４１８号公報
【特許文献２】特開平８−３２４００号公報
【特許文献３】特開平８−２３７０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のSAW共振子では、次のような問題があり、これを解決することが困難であった。
【０００７】
反射器５l ，５r がない場合とある場合では、SAW共振子の特性が大きく異なってくる。即ち、反射器５l ，５r がない場合では、IDT４の左右から漏洩したSAWはそのまま損失となり、SAW共振子の伝送損失が大きくなる。逆に、反射器５l ，５r がある場合では、IDT４の左右に漏洩したSAWのエネルギーの大部分が該反射器５l ，５r に反射されてIDT４に戻るため、伝送損失が低いが、反射作用によって特性にスプリアスが発生し、SAW共振子の利用範囲を狭めてしまう。
【０００８】
図３（ａ），（ｂ）は従来の課題を説明するための図であって反射器５l ，５r をもたないSAW共振子の特性図であり、同図（ａ）はインピーダンス特性図、及び同図（ｂ）は挿入損失特性図である。各特性には、測定回路の略図も示されている。
【０００９】
図３（ａ）のインピーダンス特性と図３（ｂ）のスルー状態の挿入損失特性は、一般的なＬＣ共振子のインピーダンス特性と挿入損失特性と同じ振る舞いをするが、反射器５l ，５r がないので、IDT４の左右に漏洩するSAWのエネルギーが損失となり、伝送損失を大きくしてしまう。
【００１０】
図４（ａ），（ｂ）は従来の課題を説明するための図であって反射器５l ，５r を有するSAW共振子の特性図であり、同図（ａ）はインピーダンス特性図、及び同図（ｂ）は挿入損失特性図である。
【００１１】
図４（ａ）のインピーダンス特性中の７ａはインピーダンス特性のスプリアスであり、さらに同図（ｂ）の挿入損失特性中の７ｂはその挿入損失特性に現われるスプリアスである。反射器５l ，５r を有しているので、図４（ｂ）に示すスルー状態の伝送損失は、図３（ｂ）に比べて大きく改善される代わりに、中心周波数より高域においてスプリアス７ｂが発生する。
【００１２】
一方、SAW共振子を用いてSAW装置の１つである共振器型SAWフィルタを構成する場合、スプリアス７ａ，７ｂの存在は一般的に好ましくない。即ち、利用する周波数帯域内にスプリアス７ａ，７ｂが存在すると、挿入損失特性にリップルや吸収帯域が発生し、フィルタ特性に重大な悪影響を与えかねない。従来、これを抑制するためには、SAW共振子のIDT４及び反射器５l ，５r の膜厚を厚くしたり、材料をＡｕのような重金属に変えたりする方法があるが、うまく調整できなければ、スプリアス７ａ，７ｂの悪影響だけでなく、中心周波数の調整問題や、伝送損失の問題等も加わってしまうため、技術的に未だ充分に満足のゆくものが得られなかった。
【００１３】
本発明は、前記従来技術がもっていた課題を解決し、反射器とIDTの設計を工夫することにより、スプリアスの悪影響を抑制し、低損失のSAW共振子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
図５は、本発明の原理を説明するためのSAW共振子のIDTと反射器付近の拡大図である。
本発明のSAW共振子では、複数の電極指を有するIDT１４を備え、このIDT１４の両側に複数の電極指を有する反射器１５が設けられている。通常、IDT１４のピッチ及び隣接している反射器１５と該IDT１４の電極指同士の中心間の距離ｄは、励振SAWの波長λの半波長（＝λ／２）に等しいように設計される。この場合、スプリアスがある周波数帯域内に発生するが、距離ｄの値を変えるとスプリアスの発生する周波数帯域もこれに従って変わり、距離ｄが半波長増減するごとにスプリアスがもとの周波数帯域に戻る。理論的及び実験的に確認したところ、距離ｄをλ／２から増加させるとスプリアスが周波数の低域に移動し、距離ｄの増加分がλ／２に達するとスプリアスがもとの位置に戻る。そのため、距離ｄの値がスプリアスの発生する周波数帯域を決める重要な要因と言える。以下、断りがない限り、次の条件が常に成立しているとする。
λ／２≦ｄ＜λ
【００１５】
一方、SAW共振子の左右の反射器のうちの片側（１５）だけを残しても、スプリアスが従来の周波数帯域に発生するが、レベルは例えばインピーダンス特性内のループの大きさが従来のスプリアスループの半分であることがわかった。そのため、左右の反射器の反射で発生するスプリアスが完全に独立していると言える。
【００１６】
以上のような原理に基づき、本発明のSAW共振子では、表面を有する圧電基板と、前記圧電基板の前記表面上に設けられる第１の反射器と、前記圧電基板の前記表面上に設けられる第２の反射器と、前記圧電基板の前記表面上であって、前記第１の反射器と前記第２の反射器との間に位置し、前記第１の反射器とは第１の距離をおき、且つ、前記第２の反射器とは前記第１の距離よりも長い第２の距離をおいて設けられるIDTとを備えている。
【発明の効果】
【００１７】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、IDTと第１の反射器との距離に比べて、IDTと第２の反射器との距離が長いため、２つの小さいスプリアスを得ることができ、スプリアスの悪影響を抑制し、低損失のSAW共振子を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
SAW共振子は、表面を有する圧電基板と、前記圧電基板の前記表面上に設けられる第１の反射器と、前記圧電基板の前記表面上に設けられる第２の反射器と、IDTとを備えている。前記IDTは、前記圧電基板の前記表面上であって、前記第１の反射器と前記第２の反射器との間に位置し、前記第１の反射器とは第１の距離をおき、且つ、前記第２の反射器とは前記第１の距離よりも長い第２の距離をおいて設けられている。
【実施例１】
【００１９】
本発明の実施例１であるSAW共振子の（１）構成、（２）動作、及び（３）利点を説明する。
【００２０】
（１）  構成
図１は、本発明の実施例１を示すSAW共振子の平面図である。
このSAW共振子は、従来の図２と同様に、圧電基板１１を有し、この圧電基板１１上に、入力端子１２と、出力端子１３と、複数の電極指を有する励振用IDT１４と、SAWをIDT１４に反射するための複数の電極指を有する左側の第１の反射器１５l 及び右側の第２の反射器１５r と、アースのボンディングパッド１６とが形成されている。入力端子１２及び出力端子１３は、IDT１４に接続されているが、構造上、入力端子１２を出力端子に、出力端子１３を入力端子にしてもよい。IDT１４、左側の第１の反射器１５l 、及び右側の第２の反射器１５r は、ボンディングパッド１６で囲まれており、これらのIDT１４、反射器１５l ，１５r 及びボンディングパッド１６が、例えば膜厚が４０００Å以上のＡｌ等の薄膜で形成されている。
【００２１】
本実施例のＳＷＡ共振子の構成は、基本的には従来のものと同じであるが、従来と異なる点は、左側の反射器１５l とIDT１４との距離ｄl と、右側の反射器１５r とIDT１４との距離ｄr とが、異なる値に設定されていることである。前述したように、各反射器１５l ，１５r の反射で発生するスプリアスは互いに独立しているので、例えば、左側の距離ｄl をλ／２＋λ／８とし、右側の距離ｄr を従来と同一の距離に設定する。
【００２２】
（２）  動作
例えば、数ＭＨｚ以上の高周波信号が入力端子１２（または出力端子１３）に入力されると、この入力端子１２と電気的に接続するIDT１４の電極指に高周波電圧がかかる。高周波電圧がかかると、隣接する出力端子１３（または入力端子１２）と電気的に接続するIDT１４の電極指に、誘導的に高周波電圧が発生するが、位相的に遅れているため、入力端子１２及び出力端子１３間に電位差が生じる結果になる。これにより、IDT１４の電極指下の圧電基板１１の表面が歪み、入力された高周波信号と同じ周波数のSAWが励振する。励振したSAWは、IDT１４の左右に伝搬し、該IDT１４の外側に向かって行くが、左右の反射器１５l ，１５r に達すると、ここで反射が起こり、IDT１４の両側から反射されたSAWが該IDT１４の中心に向かうようになる。
【００２３】
この結果、両反射器１５l ，１５r 間の領域にSAWの定在波が発生し、入力端子１２側の電極指と出力端子１３側の電極指の結合が一層強くなり、該出力端子１３からある帯域の高周波信号が出力される。ここでは、反射器１５l ，１５r からの反射波があるので、スプリアスの発生は避けられないが、次のような利点がある。
【００２４】
（３）  利点
例えば、距離ｄl とｄr が等しい場合、左側の反射器１５l のスプリアスと右側の反射器１５r のスプリアスが同じ周波数帯域に発生するので、そのレベルが加算されて１個の大きなスプリアスになる。ところが、本実施例では左側の距離ｄl と右側の距離ｄr が異なるため、左側反射器１５l のスプリアスと右側反射器１５r のスプリアスの発生する周波数の帯域が異なり、この結果、それらのレベルが加算されずに２個の独立したスプリアスになる。この状態を図６（ａ），（ｂ）に示す。
【００２５】
図６（ａ），（ｂ）は図１のSAW共振子の特性図であり、同図（ａ）はインピーダンス特性図、及び同図（ｂ）は挿入損失特性図である。図６（ａ）中の１７al，１７arは、インピーダンス特性に現われるスプリアスである。また、図６（ｂ）中の１７bl，１７brは、挿入損失特性に現われるスプリアスである。
【００２６】
図１のような反射器１５l ，１５r の配置で従来発生する１個の大きなスプリアスが、図６（ａ），（ｂ）に示すような２個の小さいスプリアス１７al，１７ar，１７bl，１７brに分散される。距離ｄl とｄr を前記のようにうまく調整することにより、スプリアス１７al，１７ar，１７bl，１７brの発生する周波数帯域を不要な周波数帯域に導き出すことができ、その上、該スプリアス１７al，１７ar，１７bl，１７brのレベルを低く抑えることができる。
【実施例２】
【００２７】
本発明の実施例２であるSAW共振子の（１）構成、（２）動作、及び（３）利点を説明する。
【００２８】
（１）  構成
図７は、本発明の実施例２を示すSAW共振子の平面図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００２９】
この実施例２のSAW共振子は、基本的には実施例１と同じであるが、該実施例１をさらに発展させ、図１のIDT１４の左側の反射器１５l を分割（例えば、２等分した２個の反射器１５l1，１５l2）すると共に、右側の反射器１５r を分割（例えば、２等分した２個の反射器１５r1，１５r2）し、各部のIDT１４との距離を次のようにそれぞれ異なる値に設定している。
【００３０】
左側の２等分された反射器１５l1，１５l2とIDT１４との距離をｄl1，ｄl2とし、右側の２等分された反射器１５r1，１５r2とIDT１４との距離をｄr1，ｄr2とする。そして例えば、距離ｄl1をλ／２＋（２／８）λ、距離ｄl2をλ／２＋（３／８）λ、距離ｄr1を従来と同一のλ／２、及び距離ｄr2をλ／２＋λ／８にそれぞれ設定している。
【００３１】
（２）  動作
本実施例のSAW共振子の動作原理は、実施例１の動作原理とほぼ同じなので、説明を簡略化する。高周波信号が入力端子１２に入力されると、IDT１４でSAWが励振し、この励振したSAWがIDT１４の左右に伝搬し、該IDT１４までの距離ｄl1，ｄl2，ｄr1，ｄr2が異なった４つの反射器１５l1，１５l2，１５r1，１５r2に反射されてIDT１４に戻る。これにより、従来の反射器を有するSAW共振器と同じように定在波が発生し、出力端子１３から通過帯域の信号が強く出力される。反射器１５l1，１５l2，１５r1，１５r2があるため、漏洩SAWエネルギーはほとんどなく、その出力信号レベルは従来のものと同じであるが、次のような利点を有している。
【００３２】
（３）  利点
本実施例では、IDT１４の両側から漏洩したSAWエネルギーはそれぞれの反射器１５l1，１５l2，１５r1，１５r2に反射されて該IDT１４に戻るが、それぞれの反射器１５l1，１５l2，１５r1，１５r2とIDT１４との距離ｄl1，ｄl2，ｄr1，ｄr2が異なるので、４つの反射波が生じる。漏洩したSAWエネルギーがIDT１４に戻ることで、損失の面において本実施例のSAW共振子は従来のSAW共振子と比べて同じである。また、各反射波は１つのスプリアスを発生させるので、本実施例のSAW共振子の特性には４つのスプリアスがある。
【００３３】
図８（ａ），（ｂ）は図７のSAW共振子の特性図を示すもので、同図（ａ）はインピーダンス特性図、及び同図（ｂ）は挿入損失特性図である。図８（ａ）中の１８al1 ，１８al2，１８ar1 ，１８ar2 は、反射器１５l1，１５l2，１５r1，１５r2のインピーダンス特性によるスプリアスである。また、図８（ｂ）中の１８bl1 ，１８bl2 ，１８br1 ，１８br2 は、反射器１５l1，１５l2，１５r1，１５r2による挿入損失特性のスプリアスである。
【００３４】
反射器１５r1によるスプリアス１８ar1 または１８br1 の周波数帯域は、従来のSAW共振子のスプリアスの周波数帯域で、反射器１５r2，１５l1，１５l2によるスプリアス１８ar2 ，１８al1 ，１８al2 または１８br2 ，１８bl1 ，１８bl2 の周波数帯域は、従来のスプリアスの周波数帯域より低域に移動する。
【００３５】
このように反射器１５l1，１５l2，１５r1，１５r2を分割すると、スプリアス１８al1 ，１８al2 ，１８ar1 ，１８ar2 ，１８bl1 ，１８bl2 ，１８br1 ，１８br2 も分散し、その数は分割された反射器１５l1，１５l2，１５r1，１５r2の数と同じになるが、大きさがその分だけ小さくなる。
【実施例３】
【００３６】
従来のSAW共振子や上記実施例のSAW共振子は、水晶共振子やセラミック共振子等と同様に、図９に示すような集中定数等価回路図で表すことができる。
【００３７】
この等価回路は、直列に接続したインダクタＬ、キャパシタｃ1 及び抵抗ｒと、これと並列に接続したキャパシタＣ0 とで構成されている。このようなSAW共振子は、共振周波数と反共振周波数をもっており、これを用いたSAW装置である帯域フィルタを構成する理論は古くから知られているので、これについての詳細な説明は省略するが、実施例１である図１のSAW共振子を用いた帯域フィルタの構成例を図１０に示す。
【００３８】
図１０は、本発明の実施例３を示す４段はしご型フィルタの構成図である。
この４段はしご型フィルタは、図１のSAW共振子を用いて構成したもので、２個の直列腕共振子２２，２４と、３個の並列腕共振子２１，２３，２５とで構成されている。
【００３９】
図１１（ａ），（ｂ）は従来のSAW共振子を用いて構成したはしご型フィルタと図１０のはしご型フィルタの特性図を示すもので、同図（ａ）は従来のSAW共振子を用いて構成したはしご型フィルタの挿入損失特性図、及び同図（ｂ）は図１０のはしご型フィルタの挿入損失特性図である。
【００４０】
従来、SAW共振子を用いてはしご型フィルタを構成するとき、直列腕共振子の共振周波数と並列腕共振子の反共振周波数がなるべく一致するように調整する必要がある。例えば、このような条件が満たされれば、はしご型フィルタの挿入損失特性は図１１（ａ）のような特性になる。この図１１（ａ）中の３１は通過帯域、３２はスプリアスを示す。従来のはしご型フィルタでは、挿入損失の低い周波数帯域が通過帯域３１になり、これ以外が禁止帯域になる。また、従来の反射器を有するSAW共振子を用いてはしご型フィルタを構成すると、スプリアス３２も発生する。図１１（ａ）から明らかなように、直列腕SAW共振子が１個の大きいスプリアスをもっているので、はしご型フィルタも１個の大きいスプリアス３２をもつことになる。
【００４１】
これに対し、実施例１のSAW共振子を用いて図１０のようなはしご型フィルタを構成すれば、その挿入損失特性が図１１（ｂ）のようになる。このはしご型フィルタでは、直列腕共振子２２，２４が２個の小さいスプリアスをもっているので、該はしご型フィルタも２個の小さいスプリアス４１（ここで、２個のスプリアスを１つの名称にまとめる）をもつことになる。このような実施例１のSAW共振子を用いることによって、従来のSAW共振子で構成されたはしご型フィルタの悪影響の強い１個のスプリアス３２を、２個の悪影響の弱いスプリアス４１に分散させ、さらに各反射器１５l ，１５r の配置の調整で、それぞれのスプリアスを不要な周波数帯域に導き出すことができる。
【実施例４】
【００４２】
本発明の実施例４では、実施例２を示す図７のSAW共振子を用いて図１０のようなはしご型フィルタを構成している。
【００４３】
図１２は、実施例２を示す図７のSAW共振子を用いて構成した本発明の実施例４のはしご型フィルタの挿入損失特性図である。
【００４４】
図１２に示すように、直列腕共振子（図１０の２２，２４に相当）が４個の小さいスプリアスをもっているので、本実施例のはしご型フィルタも４個の小さいスプリアス５１（ここで４個のスプリアスを１つの名称にまとめる）をもつことになる。また、各スプリアス５１の大きさも、従来のSAW共振子を用いたはしご型フィルタの１／４になり、さらに実施例１のSAW共振子を用いた実施例３のはしご型フィルタの１／２になる。このように、スプリアス５１を分散させると、スプリアスの悪影響がさらに低下し、フィルタ特性がより向上する。
【００４５】
（変形例）
なお、本発明は上記実施例に限定されず、種々の変形が可能である。
【００４６】
例えば、上記実施例では、左右の反射器１５l ，１５r とIDT１４との距離ｄl ，ｄr を異なった値にしたり、左右の反射器１５l1，１５l2，１５r1，１５r2をそれぞれ２等分割し、得られた４つの反射器１５l1，１５l2，１５r1，１５r2をIDT１４からすべて異なった値の距離ｄl1，ｄl2，ｄr1，ｄr2に配置したりしているが、これらの反射器の分割の仕方や配置の仕方は図示のものに限定されず、種々の変形が可能である。また、これらのSAW共振子を用いて構成したSAW装置は、図１０のような４段はしご型フィルタに限定されず、他の構成の装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施例１を示すSAW共振子の平面図である。
【図２】従来のSAW共振子の平面図である。
【図３】反射器をもたないSAW共振子の特性図である。
【図４】反射器を有するSAW共振子の特性図である。
【図５】本発明の原理を説明するためのSAW共振子のIDTと反射器付近の拡大図である。
【図６】図１のSAW共振子の特性図である。
【図７】本発明の実施例２を示すSAW共振子の平面図である。
【図８】図７のSAW共振子の特性図である。
【図９】SAW共振子の集中定数等価回路図である。
【図１０】本発明の実施例３を示す４段はしご型フィルタの構成図である。
【図１１】従来と図１０のはしご型フィルタの特性図である。
【図１２】図７のSAW共振子を用いて構成した本発明の実施例４のはしご型フィルタの挿入損失特性図である。
【符号の説明】
【００４８】
１１                            圧電基板
１２                            入力端子
１３                            出力端子
１４                            IDT
１５                            反射器
１５l ，１５l1，１５l2            左側反射器
１５r ，１５r1，１５r2            右側反射器
２１，２３，２５                並列腕共振子
２２，２４                      直列腕共振子
【図１】
2006254496.tif 000003
【図２】
2006254496.tif 000004
【図３】
2006254496.tif 000005
【図４】
2006254496.tif 000006
【図５】
2006254496.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006254496.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006254496.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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