(57)【要約】【課題】Ｑ値の低下、フィルタの通過帯域における減衰量の増大を防止する。【解決手段】弾性表面波素子片２０は、圧電基板２２に一対の櫛型電極２６（２６ａ、２６ｂ）からなるＩＤＴ２４と、圧電基板２２に励振された弾性表面波の伝播方向に、ＩＤＴ２４を挟んで配置した反射器３６（３６ａ,３６ｂ）とを備えている。各櫛型電極２６は、他方の櫛型電極と協働して圧電基板２２に弾性表面波を励振する交差電極部２８(２８ａ、２８ｂ）と、他方の櫛型電極の交差電極部２８の先端に対向して配置したダミー電極部３０（３０ａ、３０ｂ）とを有する。各反射器３６は、開口ＢがＩＤＴ２４の電極交差部３４の交差幅Ｗ以上であって、ＩＤＴ２４の形成する導波路の幅Ｗ０より小さくなっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板に一対の櫛型電極からなるＩＤＴと、前記圧電基板に励振された弾性表面波の伝播方向に、前記ＩＤＴを挟んで配置した反射器とを備えた弾性表面波素子片であって、
前記各櫛型電極は、他方の前記櫛型電極と協働して前記圧電基板に弾性表面波を励振する交差電極部と、前記他方の櫛型電極の前記交差電極部の先端に対向して位置させたダミー電極部とを有し、
前記反射器は、開口が前記ＩＤＴの前記交差電極部により形成される電極交差部の交差幅以上であって、前記ＩＤＴの形成する導波路の幅より小さい、
ことを特徴とする弾性表面波素子片。
【請求項２】
請求項１に記載の弾性表面波素子片を備えていることを特徴とする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、圧電基板に励振した弾性表面波を利用する弾性表面波素子片に係り、特に一対の櫛型電極からなるＩＤＴ（Interdigital Transducer）を挟んで設けた反射器を備えた弾性表面波素子片および弾性表面波デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性表面波共振器や弾性表面波フィルタなどの弾性表面波デバイスを構成する弾性表面波素子片は、圧電基板に一対の櫛型電極からなるＩＤＴを設け、圧電基板に弾性表面波を励振する。そして、弾性表面波素子片は、圧電基板に励振した弾性表面波のエネルギーを効率よく閉じ込めることができる共振型とよばれるものがよく利用されている。この共振型の弾性表面波素子片は、圧電基板に励振した弾性表面波の伝播する方向に沿って、ＩＤＴを挟んで設けた反射器を備えている。従来、反射器の開口幅（ＩＤＴに対向している導体ストリップの長さ）は、ＩＤＴを構成している電極指の交差幅（電極交差幅）と等しいか、電極交差幅以上であってＩＤＴのグレーティング領域の幅（導波路の幅）と等しく形成してある。
【０００３】
図７は、従来の弾性表面波素子片の概略説明図である。ただし、図７においては、ＩＤＴと反射器とのみを示し、圧電基板は省略してある。図７において、共振型の弾性表面波素子片１０は、本図に図示しない矩形状の圧電基板の表面中央部にＩＤＴ１２が形成してある。ＩＤＴ１２は、一対の櫛型電極１４（１４ａ、１４ｂ）から形成してあり、圧電基板に弾性表面波を励振する。一対の櫛型電極１４は、櫛歯となる電極指１６が相互に噛み合うように配置ある。このため、ＩＤＴ１２は、すだれ状をなしている。
【０００４】
さらに、弾性表面波素子片１０は、圧電基板に励振された弾性表面波の伝播方向であって、ＩＤＴ１２の両側に反射器１８（１８ａ、１８ｂ）を備えている。反射器１８の開口幅（グレーティング領域の幅）Ｂは、ＩＤＴ１２の電極指１６の交差幅Ｗより広くなっていて、ＩＤＴ１２によって形成された導波路（グレーティング領域）の幅Ｗ０に等しくしてある。このため、従来の弾性表面波素子片１０は、図７に示したように、ＩＤＴ１２において励振された弾性表面波の伝播方向に直交した方向の高次横モードの形状が、ＩＤＴ１２のグレーティング領域と反射器１８のグレーティング領域とで同じになる。このため、弾性表面波素子片１０は、ＩＤＴ１２において弾性表面波を励振すると、高次横モードに基づいたスプリアスが発生する。そこで、この高次横モードに基づいたスプリアスを抑圧するために、図８に示したように、反射器１８の開口幅Ｂを電極指１６の交差幅Ｗより狭くするようにした弾性表面波素子が開発された（特許文献１、特許文献２）。
【特許文献１】特許第２５６０９９５号掲載公報
【特許文献２】特許第３４３１３３２号掲載公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２に記載のように、反射器１８の開口幅ＢをＩＤＴ１２の電極指の交差幅Ｗより狭くすることにより、高次横モードのエネルギーが反射器１８によって反射されないため、高次横モードに基づいたスプリアスを抑圧することができる。しかし、特許文献１、２に記載の弾性表面波素子片は、反射器１８の開口幅ＢがＩＤＴ１２の電極指の交差幅Ｗより狭くなっているため、ＩＤＴ１２の電極指１６の交差部において励振した弾性表面波の一部しか反射器１８で反射されない。したがって、特許文献１、２に記載の弾性表面波素子片は、ＩＤＴで励振された弾性表面波の反射効率が低下する。このため、このような弾性表面波素子片を用いて共振器を形成すると、Ｑ値が低下してしまう。また、このような弾性表面波素子片は、フィルタを形成した場合、通過帯域の減衰も大きくなり、通過帯域外の減衰量が相対的に劣化する。
【０００６】
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、Ｑ値の低下やフィルタの通過帯域における減衰量の増大を防止することを目的としている。
また、本発明は、高次横モードに基づくスプリアスを低減することを目的としている。
そして、本発明は、フィルタにおける通過帯域外の減衰量の劣化を防止することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係る弾性表面波素子片は、圧電基板に一対の櫛型電極からなるＩＤＴと、前記圧電基板に励振された弾性表面波の伝播方向に、前記ＩＤＴを挟んで配置した反射器とを備えた弾性表面波素子片であって、前記各櫛型電極は、他方の前記櫛型電極と協働して前記圧電基板に弾性表面波を励振する交差電極部と、前記他方の櫛型電極の前記交差電極部の先端に対向して位置させたダミー電極部とを有し、前記反射器は、開口が前記ＩＤＴの前記交差電極部により形成される電極交差部の交差幅以上であって、前記ＩＤＴの形成する導波路の幅より小さい、ことを特徴としている。
【０００８】
上記の如くなっている本発明は、反射器の開口幅がＩＤＴの電極指の交差部（電極交差部）以上となっているため、電極交差部において励振した弾性表面波のほとんどが反射器において反射される。このため、反射器における反射効率が向上し、共振器を形成した場合におけるＱ値の低下を避けることができる。また、フィルタを形成した場合に、通過帯域の減衰量を小さくすることができて、通過帯域外における減衰量を相対的に大きくでき、通過帯域外における減衰量の劣化を防ぐことができる。しかも、本発明は、反射器の開口幅がＩＤＴの形成する導波路（グレーティング領域）の幅より小さくなっているため、ＩＤＴのグレーティング領域において閉じ込められる高次横モードの形状と、反射器のグレーティング領域に閉じ込められる高次横モードの形状とが大きく異なる。両者で合成される高次横モードが小さくなり、高次横モードに基づいたスプリアスの抑圧を図ることができる。
本発明に係る弾性表面波デバイスは、上記の弾性表面波素子片を備えていることを特徴としている。このようになっている本発明に係る弾性表面波デバイスは、上記の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明に係る弾性表面波素子片および弾性表面波デバイスの好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る弾性表面波素子片の平面図である。図１において、弾性表面波素子片２０は、平面視矩形状をなす圧電基板２２の上面中央部にＩＤＴ２４が設けてある。圧電基板２２は、水晶、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、四ホウ酸チウム（Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7）などの圧電材料から形成してある。
【００１０】
ＩＤＴ２４は、一対の櫛型電極２６（２６ａ、２６ｂ）からなり、すだれ状に形成してある。各櫛型電極２６は、複数の交差電極部２８（２８ａ、２８ｂ）と複数のダミー電極部３０（３０ａ、３０ｂ）とバスバー３２とから構成してある。そして、一対の櫛型電極２８ａ、２８ｂは、それぞれ交差電極部２８とダミー電極部３０とが交互に形成してある。また、各櫛型電極２６は、対向するように配置してあって、相互の交差電極部２８が噛み合うように配設してある。各交差電極部２８は、一端がバスバーに接続してある。これらの交差電極部２８は、電極交差部３４を構成している。そして、一方の櫛型電極（例えば、櫛型電極２８ａ）の交差電極部２８ａは、他方の櫛型電極２６ｂの交差電極部２８ｂと協働して圧電基板２２に弾性弾性表面波を励振する。すなわち、交差電極部２８ａ、２８ｂは、バスバー３２を介して両者間に所定周波数の電圧が印加されることにより、圧電基板２２に弾性表面波を励振する。電極交差部３４において励振された弾性表面波は、ＩＤＴ２４が形成する導波路（櫛型電極２６ａのバスバー３２と櫛型電極２６ｂのバスバー３２との間のグレーティング領域）を図１の左右方向に伝播する。
【００１１】
各櫛型電極２６のダミー電極部３０は、他方の櫛型電極に設けた交差電極部２８の先端に対向して配置してある。すなわち、櫛型電極２６ａのダミー電極部３０ａは、櫛型電極２６ｂの交差電極部２８ｂの先端に対向して配置してある。また、櫛型電極２６ｂのダミー電極部３０ｂは、櫛型電極２６ａの交差電極部２８ａの先端に対向して配置してある。
【００１２】
弾性表面波素子片２０は、圧電基板２２の弾性表面波の伝播方向に沿って、ＩＤＴ２４を挟んで一対の反射器３６（３６ａ、３６ｂ）を備えている。各反射器３６は、それぞれ弾性表面波の伝播方向に直交して、櫛型電極２６の交差電極部２８に平行な複数の導体ストリップ３８からなる。各反射器３６は、それぞれの各導体ストリップ３８の両端が相互に接続されて格子状をなしている。そして、各反射器３６の開口幅Ｂは、実施形態の場合、ＩＤＴ２４の電極交差部３４の交差幅Ｗより広くしてある。また、反射器３６の開口幅（グレーティング領域の幅）Ｂは、ＩＤＴ２４が形成する導波路の幅Ｗ０より狭くしてある。
ここで、導波路の幅Ｗ０は上下バスバー３２間に配置されたグレーティング領域の幅であり、導波路領域においては、その外側にあるバスバー３２等からなる非グレーティング部と比べて弾性表面波の位相速度が低下するため、弾性表面波が閉じこもることが知られている。そして、弾性表面波の高次横モードもこの導波路領域に従って閉じこもる。電極交差部３４の交差幅Ｗ、電極交差部３４とダミー電極部３０とのギャップの長さＧ、ダミー電極部３０の各々の長さｄとすると、導波路の幅Ｗ０は、Ｗ０＝Ｗ＋２ｄ＋２Ｇとなる。
【００１３】
このように形成した実施形態に係る弾性表面波素子片２０は、反射器３６の開口幅Ｂが、ＩＤＴ２４の交差電極部２８が形成する電極交差部３４の交差幅Ｗより広くしてあるため、電極交差部３４が励振した弾性表面波のほとんどをＩＤＴ２４側に反射する。したがって、反射器３６における弾性表面波の反射効率を向上することができる。このため、弾性表面波素子片２０を用いて共振器を形成した場合に、Ｑ値が低下するのを防止することができる。また、弾性表面波素子片２０は、反射器３６の開口幅ＢがＩＤＴ２４の形成する導波路の幅Ｗ０と異なっているため、高次横モードに基づくスプリアスを低減することができる。
【００１４】
すなわち、図２に示したように、ＩＤＴ２４の導波路である交差電極部２８とダミー電極部３０とからなるグレーティング領域内に閉じ込められる２次横モードの形状と、反射器３６のグレーティング領域内に閉じ込められる２次横モードの形状とが大きく異なる。このため、両者を合成した２次横モードが低減され、２次横モードに基づくスプリアスが抑圧される。４次以上の横モードについても同様である。したがって、弾性表面波の伝播方向に複数のＩＤＴを近接して設け、これらのＩＤＴを音響的に結合させた場合や、弾性表面波の伝播方向と直交させた方向にＩＤＴを近接させて複数配置し、これらを音響的に結合させた場合など、フィルタを形成した場合に、通過帯域の減衰量を小さくすることができる。この結果、通過帯域外の領域における減衰量を相対的に大きくすることができ、通過帯域外における減衰の劣化を防ぐことができる。
【００１５】
なお、前記反射器３６の開口幅Ｂ、ＩＤＴ２４の電極交差部３４の交差幅Ｗ、導波路の幅Ｗ０、ダミー電極部３０の長さは、形成する弾性表面波デバイスの圧電基板、電極材料等の設計条件により、コンピュータによるシミュレーションや試作実験により最適となるように定める。
ここで、圧電基板に回転ＹカットＸ伝搬のリチウムタンタレート、電極材料にアルミ合金を用いた、２ＩＤＴ型の縦結合型ＳＡＷフィルタを試作結果では、反射器３６の開口長Ｂが導波路の幅Ｗ０の６０％以上８５％以下において高次横モードの抑圧がみられ、特に、７０％以上８０％以下において高い効果が得られた。更に、反射器３６の開口長Ｂを導波路の幅Ｗ０の６０％以上８５％以下に設計したとき、反射器３６の開口幅Ｂを電極交差部３４の交差幅Ｗと同一とするよりも若干広くする方が主モードの閉じ込めが良くなり、デバイスの通過帯域の減衰量が低下し、優れた結果が得られた。すなわち、反射器３６の開口幅ＢをＷ＋２Ｇと等しくするか、若干それより広くする程度が良い。
【００１６】
図３は、第２実施形態に係る弾性表面波素子片の平面図である。第２実施形態に係る弾性表面波素子片４０は、ＩＤＴ２４を挟んで配置した反射器４２（４２ａ、４２ｂ）が第１実施形態に係る弾性表面波素子片１０と異なっている。第２実施形態に係る弾性表面波素子片４０の他の構成は、第１実施形態の弾性表面波素子片１０と同じである。すなわち、弾性表面波素子片４０は、各反射器４２の幅（弾性表面波の伝播方向に直交した方向の長さ）がＩＤＴ２４の幅寸法と同じにしてある。ただし、反射器４２のグレーティング領域の幅寸法、すなわち反射器４２の開口幅Ｂは、第１実施形態の弾性表面波素子片１０と同様に、ＩＤＴ２４の電極交差部３４の交差幅Ｗより大きく、ＩＤＴ２４の導波路の幅Ｗ０より小さくしてある。このようになっている弾性表面波素子片４０は、前記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００１７】
図４は、第３実施形態に係る弾性表面波素子片の平面図である。この実施形態に係る弾性表面波素子片４４は、反射器４６（４６ａ、４６ｂ）の弾性表面波の伝播方向と直交した方向の幅がＩＤＴ２４の幅と同じにしてある。そして、弾性表面波素子片４４は、反射器４６の開口幅ＢがＩＤＴ２４の電極交差部３４の交差幅Ｗと同じにしてある。弾性表面波素子片４４の他の構成は、前記実施形態と同様である。
【００１８】
図５は、第４実施形態に弾性表面波素子片の平面図である。第４実施形態に係る弾性表面波素子片４８は、反射器５０（５０ａ、５０ｂ）の開口幅ＢがＩＤＴ２４の電極交差部３４の交差幅Ｗに等しくしてある。また、各反射器５０は、弾性表面波の伝播方向と直交した方向の幅がＩＤＴ２４のグレーティング領域となる導波路の幅Ｗ０より小さくしてある。弾性表面波素子片４８の他の構成は、前記実施形態と同様に形成してある。
【００１９】
図６は、本発明の実施形態に係る弾性表面波デバイスである弾性表面波共振器の模式的に示した断面図である。図６において、共振器５２は、弾性表面波素子片２０がパッケージ５４に収容してある。パッケージ５４は、パッケージ本体５６と蓋体５８からなっている。パッケージ本体５６は、例えばセラミックのグリーンシートを積層して焼成し、弾性表面波素子片２０を収容する収容空間６０を有する箱型に形成してある。蓋体５８は、金属板やガラス板、セラミック板などからなっており、金属ロウ材や低融点ガラスなどを介してパッケージ本体５６の上端面に接合され、収容空間６０を気密に封止している。
【００２０】
弾性表面波素子片２０は、パッケージ本体５６が形成する収容空間６０に収容され、接着剤６２などを介してパッケージ本体５６の底面に固着してある。パッケージ本体５６は、底面に複数の実装端子６４が設けてある。この実装端子６４には、金やアルミニウムなどのボンディングワイヤ６６の一端が接続してある。ボンディングワイヤ６６は、他端が弾性表面波素子片２０に設けたボンディングパッド（図示せず）に接合してある。ボンディングパッドは、ＩＤＴ２４を構成している一対の櫛型電極２６のそれぞれに対応して設けてあり、図示しない配線パターンなどを介して櫛型電極２６に電気的に接続してある。したがって、ＩＤＴ２４は、ボンディングパッドとボンディングワイヤ６６とを介して実装端子６４に電気的に接続してある。また、実装端子６４は、パッケージ本体５６に形成した図示しないスルーホールなどを介して、パッケージ本体５６の下面に設けた外部端子６８に電気的に接続してある。ＩＤＴ２４を構成している一対の櫛型電極２６は、外部端子６８を介して電子機器のマザーボードに設けた発振回路に接続される。
なお、前記実施形態は、本発明の一態様であって、上記実施形態に限定されるものではない。前記実施形態においては、ＩＤＴが一対の櫛型電極からなる場合について説明したが、二対、もしくは、三対以上のＩＤＴから構成される多重モード共振器型フィルタであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る弾性表面波素子片の平面図である。
【図２】実施の形態に係る弾性表面波素子片のＩＤＴと反射器とに閉じ込めたれる横モードの説明図である。
【図３】第２実施形態に係る弾性表面波素子片の平面図である。
【図４】第３実施形態に係る弾性表面波素子片の平面図である。
【図５】第４実施形態に弾性表面波素子片の平面図である。
【図６】実施形態に係る弾性表面波デバイスの模式的に示した断面図である。
【図７】従来の弾性表面波素子片の概略説明図である。
【図８】従来の弾性表面波素子片のＩＤＴと反射器とに閉じ込めたれる横モードの説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
２０………弾性表面波素子片、２２………圧電基板、２４………ＩＤＴ、２６ａ、２６ｂ………櫛型電極、２８ａ、２８ｂ………交差電極部、３０ａ、３０ｂ………ダミー電極部、３４………電極交差部、３６ａ、３６ｂ………反射器、４０、４４、４８………弾性表面波素子片、４２ａ、４２ｂ………反射器、４６ａ、４６ｂ………反射器、５０ａ、５０ｂ………反射器、５２………弾性表面波デバイス（共振器）、５４………パッケージ。Ｂ………開口幅、Ｗ………交差幅、Ｗ０………導波路の幅。
【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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