(57)【要約】  【課題】  精度良くＩＤＴを作製することができ、ＩＤＴ及び圧電基板における伝搬損失がほぼ０である表面波装置を提供する。  【解決手段】オイラー角（０ー，１２５ー〜１４６ー，０ーア５ー）であるＬｉＴａＯ3基板上に、規格化膜厚Ｈ／λ＝O．００１〜０．０５のＡｕによりＩＤＴを構成して伝搬損失の少ないＳＨ波を励振する。【選択図】  図１
2008278546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイラー角が（０°，１２５°〜１３７°，０°±５°）であるＬｉＴａＯ3基板と、前記ＬｉＴａＯ3基板上に形成されたＩＤＴよりなり、
前記ＩＤＴは、Ｃｕを主成分とする電極材料からなり、かつ規格化膜厚Ｈ／λ=０．００３〜０．０５にて形成されていることによりＳＨ波を励振するものであることを特徴とする表面波装置。
【請求項２】
前記ＩＤＴは、規格化膜厚Ｈ／λ=０．０４〜０．０５にて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表面波装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の表面波装置を用いたことを特徴とする通信機装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面波共振子、表面波フィルタ、共用器等の表面波装置に関し、特にＳＨ波を用いた表面波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、移動体通信機器の帯域通過フィルタ等に表面波共振子が広く用いられている。このような表面波共振子の一つとして、互いに電極指が交差するように配置された櫛形電極より成るＩＤＴ（インターディジタルトランスデューサ）を圧電基板上に形成した構造を有する表面波共振子やこの表面波共振子を用いた表面波フィルタ等の表面波装置が良く知られている。
【０００３】
このような表面波装置として、圧電基板にオイラー角が（０°，−９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板を伝搬する減衰の大きい漏洩弾性表面波を、その基板表面にＡｕやＴａ，Ｗのように質量負荷の大きい金属によって所定膜厚のＩＤＴを構成することにより、伝搬減衰の無いラブ波型の表面波に変換する技術が知られている。
【０００４】
図１１は、ＹカットＸ伝搬、すなわちオイラー角が（０°，−９０°，０°）
のＬｉＴａＯ3基板上にＡｕ電極を形成した場合、Ａｕ電極の膜厚Ｈ／λ（電極
膜厚／励振される表面波の波長）で電気機械結合係数ｋがどのように変化するかを示した図である。
【０００５】
図１１に示されているように、Ａｕ電極の膜厚がＨ／λ＝０．０３以下では漏洩弾性表面波が生じており、Ｈ／λ＝０．０４以上ではラブ波が生じていることがわかる。図１２は、図１１と同じ条件で、漏洩弾性表面波の伝搬損失（減衰定数）を示した特性図である。なお、実線は電極が電気的に短絡状態、点線は電極が電気的に開放状態における伝搬損失を示している。図１２に示すように、電気的に短絡状態ではＨ／λ＝０．０３３辺りから、電気的に開放状態ではＨ／λ＝０．０４４辺りから伝搬損失が０になっている。したがって、伝搬損失の無いＳＨ波型の表面波を用いるためには、ＩＤＴのデューティ比にもよるが、最低でも、電気的に短絡状態である場合のＡｕ電極の膜厚をＨ／λ＝０．０３３より厚くする必要があった。また、例えば、ＴａやＷ等の材料の場合はＡｕよりも密度が小さいので、Ｈ／λ=０．０３３よりさらに大きな膜厚が必要とされていた。
【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、ＩＤＴの膜厚を厚くすれば厚くする程、作製精度が低下するためあまり膜厚を厚くすることはできなかった。膜厚をある程度まで例えばＡｕであればＨ／λ=０．０３３より厚くしない場合、表面波装置を伝搬損失の点から見ると、伝搬損失は０にならないという問題があった。
【０００７】
また、ＩＤＴの膜厚として、一般的な精度でＩＤＴの電極指を形成することのできる膜厚Ｈ／λ（電極厚み／励振されるＳＨ波の波長）は０．０５以内であるとされているが、伝搬損失を０にしようとすると、Ｈ／λ=０．０３３よりさらに大きな膜厚が必要であったため、高い精度でＩＤＴの電極指を形成出来る膜厚の範囲が狭かった。
【０００８】
さらに、Ａｕより密度の小さい例えばＴａやＷ等を電極材料としてＩＤＴを形成した場合、Ａｕよりもさらに膜厚が必要となるため、作製可能な膜厚範囲において伝搬損失を０にすることはできなかった。
【０００９】
また、Ａｌ等のように一般に表面波装置のＩＤＴに使用される電極材料に比べてＡｕ等の密度の大きい材料はＩＤＴの膜厚や電極指幅や電極指ピッチのわずかなバラツキで周波数がばらつくため、ＩＤＴ作製後、このＩＤＴをトリミングして周波数を調整している。しかしながら、例えば、ＡｕでＨ／λ＝０．０３４程度のＩＤＴを形成して所望の周波数より低かった場合に、このような周波数調整を行った結果、膜厚がＨ／λ=０．０３３より小さくなってしまい、伝搬損失が０ではなくなるという問題もあった。
【００１０】
本発明は、以上の問題点に鑑みて、精度良くＩＤＴを作製することができ、ＩＤＴ及び圧電基板における伝搬損失がほぼ０で、周波数トリミングの調整幅を大きくとることのできる表面波装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る表面波装置は、オイラー角が（０°，１２５°〜１３７°，０°±５°）であるＬｉＴａＯ3基板と、前記ＬｉＴａＯ3基板上に形成されたＩＤＴよりなり、前記ＩＤＴは、Ｃｕを主成分とする電極材料からなり、かつ規格化膜厚Ｈ／λ=０．００３〜０．０５にて形成されていることによりＳＨ波を励振するものである。
【００１２】
請求項２に係る通信機装置は、請求項１記載の表面波装置を用いている。
【００１３】
以上のような構成により、漏洩弾性表面波が少なく伝搬損失の小さい表面波装置及び通信機装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、適切なオイラー角のＬｉＴａＯ3基板上に、
Ａｕ，Ａｇ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｐｔ，Ｗ等の比重の大きい電極材料を適切な膜厚でＩＤＴを構成することにより伝搬損失の少ないＳＨ波を励振するようにしたので、漏洩弾性表面波成分が少なくなるため、伝搬損失が小さい表面波装置が得られる。
【００１５】
また、膜厚が極薄い段階から伝搬損失がほぼ０となるので、周波数調整のためにＩＤＴをトリミングして膜厚が変動しても、従来技術のように伝搬損失が大幅に劣化することが無く、周波数トリミングの調整幅を大きくとることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図を用いて説明する。図１は本発明の第１の実施形態を示す表面波装置として挙げた表面波共振子の平面図である。図１に示すように、表面波共振子１は、例えば、オイラー角（０°，１２６°，０°）であるＬｉＴａＯ3単結晶からなる圧電基板２上に１つのＩＤＴ３とその両側に反射器４、４を形成することにより構成されている。
【００１７】
ＩＤＴ３は、Ａｕ，Ａｇ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｗのうち少なくともひとつを主成分とする、一組の櫛形電極がそれぞれの櫛歯部分が互
いに対向するように配置されることにより構成されている。
【００１８】
また、ＩＤＴ３の櫛歯部分を構成する電極指は、その規格化膜厚Ｈ／λが５％
以内になるように設定されている。すなわち、Ｈ／λ（電極厚み／励振されるＳＨ波の波長）≦０．０５の範囲になるように設定されている。これは、精度良く電極指を形成出来る範囲である。
【００１９】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図２は本発明の第２の実施形態を示す表面波装置として挙げた縦結合型表面波フィルタの平面図である。図２に示すように、縦結合型表面波フィルタ１１は例えば、オイラー角（０°，１２６°，０°）であるＬｉＴａＯ3単結晶からなる圧電基板１２上に２つのＩＤＴ１３ａ、１３ｂ及びその両側に反射器１４、１４を形成することにより構成されている。
【００２０】
ＩＤＴ１３は、Ａｕ，Ａｇ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｗのうち少なくともひとつを主成分とする電極材料により形成されており、一組の櫛形電極がそれぞれの櫛歯部分が互いに対向するように配置されることにより構成されている。また、ＩＤＴ１３ａ、１３ｂは表面波伝搬方向に一定の間隔を隔てて平行に並べられている。本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様にＩＤＴ１３ａ、１３ｂの櫛歯部分を構成する電極指は、その規格化膜厚Ｈ／λが５％以内になるように設定されている。すなわち、Ｈ／λ（電極厚み／励振されるＳＨ波の波長）≦０．０５の範囲になるように設定されている。これは、精度良く電極指を形成出来る範囲である。
【００２１】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図３は本発明の第３の実施形態を示す横結合型表面波フィルタの平面図である。図３に示すように、横結合型表面波フィルタ２１は、例えば、オイラー角（０°，１２６°，０°）であるＬｉＴａＯ3単結晶からなる圧電基板２２上に２つのＩＤＴ２３ａ、２３ｂ及びその両側に反射器２４ａ、２４ｂを形成することにより構成されている。
【００２２】
ＩＤＴ２３ａ、２３ｂは、Ａｕ，Ａｇ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｗのうち少なくともひとつを主成分とする電極材料により形成されており、一組の櫛形電極がそれぞれの櫛歯部分が互いに対向するように配置されることにより構成されている。また、ＩＤＴ２３ａ、２３ｂは表面波伝搬方向に垂直な方向に並べられている。本実施の形態においても、第１、第２の実施の形態と同様にＩＤＴ２３ａ、２３ｂの櫛歯部分を構成する電極指は、その規格化膜厚Ｈ／λが５％以内になるように設定されている。すなわち、Ｈ／λ（電極厚み／励振されるＳＨ波の波長）≦０．０５の範囲になるように設定されている。これは、精度良く電極指を形成出来る範囲である。
【００２３】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図４は本発明の第４の実施形態を示す表面波装置として挙げたラダー型表面波フィルタの平面図である。図４に示すように、ラダー型表面波フィルタ３１は、例えばオイラー角（０°，１２６°，０°）であるＬｉＴａＯ3単結晶からなる圧電基板３２上にＩＤＴ３３ａ、３３ｂ及びその両側に反射器３４ａ、３４ｂを形成することにより構成されている。
【００２４】
ＩＤＴ３３ａ、３３ｂは、Ａｕ，Ａｇ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｗのうち少なくともひとつを主成分とする電極材料により形成されており、一組の櫛形電極がそれぞれの櫛歯部分が互いに対向するように配置されることにより構成されている。また、ＩＤＴ３３ａは直列腕に配され、ＩＤＴ３３ｂは並列腕に配されることにより、ラダー型に構成されている。本実施の形態においても、第１〜３の実施の形態と同様にＩＤＴ３３ａ、３３ｂの櫛歯部分を構成する電極指は、その規格化膜厚Ｈ／λが５％以内になるように設定されている。すなわち、Ｈ／λ（電極厚み／励振されるＳＨ波の波長）≦０．０５の範囲になるように設定されている。これは、精度良く電極指を形成出来る範囲である。
【００２５】
次に、本発明の第５、第６の実施の形態について説明する。図５は本発明の第４の実施の形態を示す共用器及び本発明の第５の実施形態を示す通信機装置のブロック図である。
【００２６】
図５に示すように、通信機装置４１は、受信用の表面波フィルタ４２と送信用の表面波フィルタ４３を有する共用器４４のアンテナ端子がアンテナ４５に接続され、出力端子が受信回路４６に接続され、入力端子が送信回路４７に接続されることにより構成されている。このような共用器４４の受信用の表面波フィルタ４２と送信用の表面波フィルタ４３には、第２〜第４の実施の形態の表面波フィルタ１１〜２１のいずれかまたはその組み合わせを用いる。
【００２７】
次に本発明のＩＤＴの規格化膜厚Ｈ／λ（電極厚み／励振されるＳＨ波の波長）について実施例を用いて説明する。図６は、オイラー角（０°，１２６°，０°）のＬｉＴａＯ3単結晶圧電基板上に電極を形成しない場合を含めて圧電基板上の規格化膜厚Ｈ／λ（電極厚み／励振されるＳＨ波の波長）を０．００〜０．０５間で変化させて伝搬損失の変位を見た図である。なお、電極は電気的に短絡状態のものである。
【００２８】
図６に示すように、どの材料でも膜厚を厚くしていくにつれて、徐々に伝搬損失が増えていく傾向にあるが、図１２に実線で示した従来のラブ波フィルタに比べて小さい値であることは明らかである。また、図６に示すようにＡｕにおいてはＨ／λ＝０．０２５の時に最も伝搬損失が悪くなっているが、その場合であっても、伝搬損失は０．０４ｄＢ／λ程度であるため、図１２に実線で示した従来のラブ波フィルタの伝搬損失がＨ／λ＝０．０２５時に０．３２ｄＢ／λで、最大時０．７ｄＢの伝搬損失であることに比べれば、格段に伝搬損失が良くなっている。
【００２９】
次に、図７は、オイラー角（０°，１２６°，０°）のＬｉＴａＯ3単結晶圧
電基板上に電極を形成しない場合を含めて圧電基板上の規格化膜厚Ｈ／λ（電極厚み／励振されるＳＨ波の波長）を０．００〜０．０５間で変化させて伝搬損失の変位を見た図である。なお、電極は電気的に開放状態のものである。
【００３０】
図７に示すように、どの材料でも膜厚を厚くしていくにつれて、徐々に伝搬損失が増えていく傾向にあるが、図１２に点線で示した従来のラブ波フィルタに比べて小さい値であることは明らかである。また、図７に示すようにＡｕにおいてはＨ／λ＝０．０２９の時に最も伝搬損失が悪くなっているが、その場合であっても、伝搬損失は０．１４２ｄＢ／λ程度であるため、図１２に点線で示した従来のラブ波フィルタの伝搬損失がＨ／λ＝０．０２９時に０．８ｄＢ／λで、最大時１．１８ｄＢの伝搬損失であることに比べれば、格段に伝搬損失が良くなっている。
【００３１】
これらは、従来のオイラー角（０°，−９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板で
はラブ波が励振されているのに対して、本発明の表面波装置では伝搬損失が非常に小さいＳＨ波を用いているからである。ここではＡｕで説明したが、Ａｕに限らず他のＡｇ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｐｔ，Ｗ等においても同様のＳＨ波を用いることができるため、Ａｕの場合と同様に伝搬損失が改善される。
【００３２】
なお、本発明の表面波装置でＳＨ波を良好に使用出来る膜厚は、各電極材料で異なり、例えば、Ａｕの場合Ｈ／λ＝０．００１〜、Ａｇの場合Ｈ／λ＝０．００２〜、Ｔａの場合Ｈ／λ＝０．００２〜、Ｍｏの場合Ｈ／λ＝０．００５〜、Ｃｕの場合Ｈ／λ＝０．００３〜、Ｎｉの場合Ｈ／λ＝０．００６〜、Ｃｒの場合Ｈ／λ＝０．００３〜、Ｚｎの場合Ｈ／λ＝０．００３〜、Ｗの場合Ｈ／λ＝０．００２〜であり、伝搬損失や電気機械結合係数を考慮すればこれらの値以上の膜厚が適当である。
【００３３】
図８は各電極材料における電気機械結合係数の膜厚による変化を示す特性図である。なお、基板材料やカット角・伝搬方向については図６，７と同じ値のものを用いている。図８に示すように、どの金属材料を用いても比較的大きい電気機械結合係数が得られていることがわかる。また、図８に示すように、Ａｌのように比重の小さい金属材料に比べて、他の比重の大きい金属材料の方が電気機械結合係数が大きい。
【００３４】
図９及び図１０は電極膜厚と伝搬損失が０になるカット角θとを示す特性図である。図９は電極が電気的に短絡状態、図１０は電極が電気的に開放状態における伝搬損失が０になるカット角θを示している。実際のＩＤＴは電極指のある部分と無い部分が存在し、そのメタライゼーション比によって図９と図１０の間の特性となる。なお、カット角はオイラー角表示（φ，θ，ψ）で（０°，θ，０°±５°）にし、θを変化させている。ψは伝搬方向を示しており、±５°程度の誤差は伝搬損失で許容範囲内の誤差程度である。
【００３５】
図９及び図１０から、ＩＤＴ等の電極にＡｕを用いた場合、伝搬損失０が実現出来るカット角はオイラー角表示（φ，θ，ψ）で（０°，１２５°〜１４６°，０°±５°）であることがわかる。
【００３６】
また、ＩＤＴ等の電極にＡｇを用いた場合、伝搬損失０が実現出来るカット角はオイラー角表示（φ，θ，ψ）で（０°，１２５°〜１４０°，０°±５°）
であることがわかる。
【００３７】
ＩＤＴ等の電極にＴａを用いた場合は、伝搬損失０が実現出来るカット角はオイラー角表示（φ，θ，ψ）で（０°，１２５°〜１４０°，０°±５°）であることがわかる。
【００３８】
ＩＤＴ等の電極にＭｏを用いた場合は、伝搬損失０が実現出来るカット角はオイラー角表示（φ，θ，ψ）で（０°，１２５°〜１３４°，０°±５°）であることがわかる。
【００３９】
ＩＤＴ等の電極にＣｕを用いた場合は、伝搬損失０が実現出来るカット角はオイラー角表示（φ，θ，ψ）で（０°，１２５°〜１３７°，０°±５°）であることがわかる。
【００４０】
ＩＤＴ等の電極にＮｉを用いた場合は、伝搬損失０が実現出来るカット角はオイラー角表示（φ，θ，ψ）で（０°，１２５°〜１３３°，０°±５°）であることがわかる。
【００４１】
ＩＤＴ等の電極にＣｒを用いた場合は、伝搬損失０が実現出来るカット角はオイラー角表示（φ，θ，ψ）で（０°，１２５°〜１４７°，０°±５°）であることがわかる。
【００４２】
ＩＤＴ等の電極にＺｎを用いた場合は、伝搬損失０が実現出来るカット角はオイラー角表示（φ，θ，ψ）で（０°，１２５°〜１３７°，０°±５°）であることがわかる。
【００４３】
ＩＤＴ等の電極にＷを用いた場合は、伝搬損失０が実現出来るカット角はオイラー角表示（φ，θ，ψ）で（０°，１２５°〜１３８°，０°±５°）であることがわかる。
【００４４】
したがって、このような図９及び図１０に示されたカット角のＬｉＴａＯ3基
板及びこのような膜厚の電極材料を用いることにより、伝搬損失がほぼ０である表面波装置を得ることができる。
【００４５】
なお、本発明の第１〜第６の実施の形態では、反射器を有する表面波装置について説明したが、これに限るものではなく、反射器の無い表面波装置にも適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第１の実施形態を説明するための表面波共振子の平面図である。
【図２】第２の実施形態を説明するための縦結合型表面波フィルタの平面図である。
【図３】第３の実施形態を説明するための横結合型表面波フィルタの平面図である。
【図４】第４の実施形態を説明するためのラダー型表面波フィルタの平面図である。
【図５】第５、第６の実施形態を説明するための通信機装置のブロック図である。
【図６】本発明に係る表面波装置の電極が電気的に短絡状態におけるＩＤＴの規格化膜厚Ｈ／λと伝搬損失の関係を示す特性図である。
【図７】本発明に係る表面波装置の電極が電気的に開放状態におけるＩＤＴの規格化膜厚Ｈ／λと伝搬損失の関係を示す特性図である。
【図８】本発明に係る表面波装置のＩＤＴの規格化膜厚Ｈ／λと電気機械結合係数の関係を示す特性図である。
【図９】本発明に係る表面波装置の電極が短絡状態のＩＤＴの規格化膜厚Ｈ／λと伝搬損失が０になるカット角の関係を示す特性図である。
【図１０】本発明に係る表面波装置の電極が開放状態のＩＤＴの規格化膜厚Ｈ／λと電気機械結合係数の関係を示す特性図である。
【図１１】従来の表面波装置のＩＤＴの規格化膜厚Ｈ／λと電気機械結合係数ｋの関係を示す特性図である。
【図１２】従来の表面波装置のＩＤＴの規格化膜厚Ｈ／λと伝搬損失の関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  表面波共振子
２  圧電基板
３  ＩＤＴ
４  反射器
【図１】
2008278546.tif 000003
【図２】
2008278546.tif 000004
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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