(57)【要約】【課題】高次横振動モードによるスプリアスを抑圧して阻止域内での高減衰を実現することができる弾性表面波装置を提供する。【解決手段】圧電基板１の一主面に、一列状に配された多数の電極指を有する一対の櫛歯状電極を、双方の櫛歯状電極の電極指が電極指の配列方向に一部交叉し、且つ一方の櫛歯状電極の電極指が他方の櫛歯状電極の電極指間に位置するように、対向させて配置してなる弾性表面波装置において、前記一対の櫛歯状電極の電極指は、交叉領域内の電極長さが略一定で、かつ非交叉領域内の電極長さを個々に、もしくは複数個ずつ異なる長さに設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板の一主面に、一列状に配された多数の電極指を有する一対の櫛歯状電極を、双方の櫛歯状電極の電極指が電極指の配列方向に一部交叉し、且つ一方の櫛歯状電極の電極指が他方の櫛歯状電極の電極指間に位置するように対向させて配置してなる弾性表面波装置において、
前記一対の櫛歯状電極の電極指は、交叉領域内の電極長さが略一定で、かつ非交叉領域内の電極長さが個々に、もしくは複数個ずつ異なる長さに設定されていることを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項２】
前記交叉領域内で隣接する一方の櫛歯状電極の電極指と他方の櫛歯状電極の電極指とが非交叉領域内でも略同一長さに設定されていることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波装置。
【請求項３】
前記多数の電極指の電極長さが、非交叉領域内で、櫛歯状電極の両端部から中央部に向かって漸次長く、または漸次短くなるように設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の弾性表面波装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電基板上に入力用電極と出力用電極を形成した２ポート共振子型の弾性表面波装置に関し、特に櫛歯状の入出力電極を用いた弾性表面波装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の２ポート共振子型の弾性表面波装置は、例えば、図５に示すような電極構造を有している。即ち、圧電基板１０の表面に、入力用電極２０と、出力用電極３０と、入出力用電極２０，３０の弾性表面波伝播方向両端に弾性表面波のエネルギーを閉じこめるグレーティング反射器４０，５０とがそれぞれ配設されている。
入力用電極２０は、入力用櫛歯状電極２１及びグランド用櫛歯状電極２２から成り、この２つの櫛歯状電極２１，２２は所定の間隔を隔てて対向配置された一対のバスバー２１３ａ，２２４ａと各バスバー２１３ａ，２２４ａに対し垂直に形成された複数の電極指２１ａ，２２ａとで構成され、両櫛歯状電極２１，２２の電極指２１ａ，２２ａを、電極指２１ａ，２２ａの配列方向に一部交叉させ、且つ一方の櫛歯状電極２１の電極指２１ａが他方の櫛歯状電極２２の電極指間２２ａ−２２ａに位置するように対向させて配置させている。
【０００３】
一方、出力用電極３０は、出力用櫛歯状電極３１及びグランド用櫛歯状電極３２から成り、この２つの櫛歯状電極３１，３２も所定の間隔を隔てて対向配置された一対のバスバー３１３ａ，３２４ａと各バスバー３１３ａ，３２４ａに対し垂直に形成された複数の電極指３１ａ，３２ａとで構成され、両櫛歯状電極３１，３２の電極指３１ａ，３２ａを、電極指３１ａ，３２ａの配列方向に一部交叉させ、且つ一方の櫛歯状電極３１の電極指３１ａが他方の櫛歯状電極３２の電極指間３２ａ−３２ａに位置するように対向させて配置させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の弾性表面波装置においては、図６に示すように弾性表面波の伝播方向に対し垂直方向に１次の横振動モードのみならず２次以上の高次横振動モードの振動エネルギーが閉じ込められており、基本モードが主応答のモードとなるのに対し、２次以上はスプリアスとなる。この高次横振動モードの偶数次の振動モードにおける電荷は、入出力用電極２０，３０内で相殺されるものの、奇数次の振動モードによる電荷は相殺されることなくフィルタ特性にスプリアスとして現れてしまい、通過帯域の挿入損失が著しく低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は上述の問題点に鑑み案出されたもので、その目的は、高次横振動モードによるスプリアスを良好に抑圧して通過帯域の挿入損失の低下を有効に防止することが可能な高性能の弾性表面波装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の弾性表面波装置は、圧電基板の一主面に、一列状に配された多数の電極指を有する一対の櫛歯状電極を、双方の櫛歯状電極の電極指が電極指の配列方向に一部交叉し、且つ一方の櫛歯状電極の電極指が他方の櫛歯状電極の電極指間に位置するように対向させて配置してなる弾性表面波装置において、前記一対の櫛歯状電極の電極指は、交叉領域内の電極長さが略一定で、かつ非交叉領域内の電極長さが個々に、もしくは複数個ずつ異なる長さに設定されていることを特徴とするものである。
【０００７】
また本発明の弾性表面波装置は、前記交叉領域内で隣接する一方の櫛歯状電極の電極指と他方の櫛歯状電極の電極指とが非交叉領域内でも略同一長さに設定されていることを特徴とするものである。
【０００８】
更に本発明の弾性表面波装置は、前記多数の電極指の電極長さが、非交叉領域内で、櫛歯状電極の両端部から中央部に向かって漸次長く、または漸次短くなるように設定されていることを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】
高次横振動モードスプリアスは、弾性表面波伝搬方向に垂直な方向の両端に存在するバスバー間で弾性表面波が多重反射して定在波が生じることによって発生し、定在波の振幅分布によって発生するスプリアス周波数が変化するので例えば３次横振動モードスプリアスは基本モードより高周波側に発生し、５次横振動モードスプリアスは更に高周波側に発生する。また、同じ３次横振動モードスプリアスでも、櫛歯状電極の電極指の交叉領域や、非交叉領域の長さを変化させることにより、高次横振動モードの定在波の振幅分布が変化しスプリアスの発生周波数が変化する。
【００１０】
従って本発明では、櫛歯状電極の弾性表面波伝搬方向の伝搬距離の変化に伴って、電極指の非交叉領域の電極長さを変化させることで、高次横振動モードの定在波の振幅分布をそれぞれの電極で変化させ、これにより高次横振動モードの発生する周波数を変化させて、高次横振動モードスプリアスの発生する周波数を分散させ、高次横振動モードスプリアスによるスプリアスレベルを良好に抑制することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の弾性表面波装置を２ポート共振子型弾性表面波装置に適用した実施形態を示す平面図であり、同図に示す弾性表面波装置Ａは、圧電基板１の一主面上に、入力用電極２及び出力用電極３を併設し、その両側にグレーティング反射器４，５を配設した構造を有している。
【００１２】
前記圧電基板１は、例えば、水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、四ホウ酸リチウム等の圧電材料から成り、所定カット角，所定伝播方向となるように切断処理されている。
【００１３】
また前記圧電基板１上の入力用電極２は、入力用櫛歯状電極２３とグランド用櫛歯状電極２４とを互いに対向させて配置している。
【００１４】
前記入力用櫛歯状電極２３は、バスバー２３ａと該バスバー２３ａの長手方向に配列する多数の電極指２ａとで構成されており、前記バスバー２３ａは弾性表面波の伝播方向に沿って長尺状に形成され、前記電極指２ａは弾性表面波の伝播方向に対し略垂直な方向に形成されている。
【００１５】
また、グランド用櫛歯状電極２４は、上述した入力用櫛歯状電極２３のバスバー２３ａに対して略平行に配置されたバスバー２４ａと該バスバー２４ａの長手方向に配列する多数の電極指２ｃとで構成されており、前記バスバー２４ａは弾性表面波の伝播方向に沿って長尺状に形成され、前記電極指２ｃは弾性表面波の伝播方向に対し略垂直な方向に形成されている。
【００１６】
このような入力用櫛歯状電極２３及びグランド用櫛歯状電極２４は、バスバー２３ａ，２４ａ間で、双方の櫛歯状電極２３，２４の電極指２ａ，２ｃが電極指２ａ，２ｃの配列方向（弾性表面波伝播方向）に一部交叉し、且つ入力用櫛歯状電極２３の電極指２ａがグランド用櫛歯状電極２４の電極指間２ｃ−２ｃに位置するように対向した状態で配置されており、入力用櫛歯状電極２３側で外部回路ｓに接続され、グランド用櫛歯状電極２４側で接地電位ｔに接続される。
【００１７】
尚、本実施形態においては、入力用電極指２ａとグランド用電極指２ｃが弾性表面波の伝播方向で互いに噛み合う交叉領域をＷ１で、その両側に位置する非交叉領域をＷ２で示し、開口長をＷ０で示している。
【００１８】
一方、前記出力用電極３も、先に述べた入力用電極２と同様の構造、即ち、出力用櫛歯状電極３３とグランド用櫛歯状電極３４とを互いに対向させて配置している。
【００１９】
前記出力用櫛歯状電極３３は、弾性表面波伝播方向に沿って配されたバスバー３３ａと、その長手方向に沿って配列された複数の出力用電極指３ａとで構成されており、該出力用電極指３ａを弾性表面波伝播方向に対し略垂直な方向に配設させている。
【００２０】
また、グランド用櫛歯状電極３４は、バスバー３４ａと該バスバー３４ａの長手方向に配列する多数の電極指３ｃとで構成されており、前記バスバー３４ａは弾性表面波の伝播方向に沿って長尺状に形成され、前記電極指３ｃは弾性表面波の伝播方向に対し略垂直な方向に形成されている。
【００２１】
このような出力用櫛歯状電極３３及びグランド用櫛歯状電極３４も、入力用電極２と同様に、バスバー３３ａ，３４ａ間で、双方の櫛歯状電極３３，３４の電極指３ａ，３ｃが電極指３ａ，３ｃの配列方向（弾性表面波伝播方向）に一部交叉し、且つ出力用櫛歯状電極３３の電極指３ａがグランド用櫛歯状電極３４の電極指間３ｃ−３ｃに位置するように対向した状態で配置されており、出力用櫛歯状電極３３側で外部回路ｖに接続され、グランド用櫛歯状電極３４側で接地電位ｔに接続される。
【００２２】
そして本実施形態の弾性表面波装置において最も特徴的な点は、図２に示す如く、入力用電極２を構成する一対の櫛歯状電極２３，２４と、出力用電極３を構成する一対の櫛歯状電極３３，３４の各電極指２ａ，２ｃ、３ａ，３ｃの長さ（以下、電極長さという）を、交叉領域Ｗ１内で略一定とし、かつ非交叉領域Ｗ２内で個々に、もしくは複数個ずつ異なる長さに設定するようにした点である。
【００２３】
本実施形態においては、非交叉領域Ｗ２における電極指の電極長さがＤ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎと個々に異なる長さとなるように設定しており、このような電極指の電極長さは、一対の櫛歯状電極間で同期させてある。即ち、交叉領域内で隣接する一方の櫛歯状電極の電極指と他方の櫛歯状電極の電極指とが非交叉領域内でも略同一長さとなるように設定している。
【００２４】
このような非交叉領域Ｗ２における電極指の電極長さは、電極指の配列方向（弾性表面波伝播方向）に漸次変化させておくのが好ましく、例えば、非交叉領域Ｗ２における電極指の電極長さＤ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎを、各櫛歯状電極の両端の電極指（電極長さ：Ｄ１）が最も長く、中央の電極指（電極長さ：Ｄｎ）が最も短くなるように設定し、その間に位置する電極指の電極長さは両端部から中央部に向かって漸次短くなるように設定する。
【００２５】
尚、前記入出力用電極２，３は、圧電基板１の一主面にアルミニウム等の金属を従来周知の薄膜手法や厚膜手法等を採用し、所定厚み、所定パターンに被着させることによって形成される。
【００２６】
そして、上述した入出力用電極２，３の両側に配されるグレーティング反射器４，５は、両反射器間４−５で弾性表面波のエネルギーを閉じこめるためのものであり、その形成には、入出力用電極２，３のパターン形成と同様の手法、即ち、薄膜手法や厚膜手法等が用いられる。またここで、各入出力用電極指２ａ、２ｃ、３ａ、３ｃの弾性表面波伝搬方向の電極長さ及び間隔は、例えば、弾性表面波の波長λに対してλ／４に設定される。
【００２７】
次に上述した弾性表面波装置Ａの動作について図１及び図２を用いて説明する。
弾性表面波装置Ａは、外部回路ｓを通じて入力用電極２に入力された信号が圧電作用により入力用電極指２ａとグランド用電極指２ｃの交叉間で励振された弾性表面波が図上、左右方向に伝播し、グレーティング反射器４，５間で多重反射して振動エネルギーが外部に漏れずに閉じこめられるようになっている。
【００２８】
出力用電極３に弾性表面波が入射すると、その弾性表面波の振幅に比例した電圧が出力用電極指に発生し、所定のフィルタ特性に応じた信号が出力用櫛歯状電極３３から抽出されて外部回路ｖへ出力される。
【００２９】
入出力用電極２，３の少なくとも一方で、好ましくは両方で非交叉領域Ｗ２内の電極長さを変化させることにより奇数次の横振動モードによるスプリアスを良好に分散させることができる。従って、阻止域内で高減衰を実現することが可能な高性能の弾性表面波装置を得ることが可能となる。
【００３０】
また本実施形態では、非交叉領域の電極指の電極長さのみを調整することで高次横振動モードの周波数を分散させるようにしているため、通過帯域内の挿入損失が劣化することは殆どなく、通過帯域内で低損失の弾性表面波装置を得ることができる利点もある。
【００３１】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更・改良等が可能である。
【００３２】
例えば、上述の実施形態においては非交叉領域Ｗ２における電極指の電極長さを櫛歯状電極の両端部から中央部に向かって漸次短くなるように設定したが、これに代えて非交叉領域Ｗ２における電極指の電極長さを櫛歯状電極の両端部から中央部に向かって漸次長くなるように設定しても良いし、或いは、電極指の電極長さを弾性表面波の伝搬方向に不規則に変化させるようにしても良い。
【００３３】
また上述の実施形態においては非交叉領域Ｗ２における電極指の電極長さを個々に異なる長さに設定するようにしたが、これに代えて、非交叉領域Ｗ２における電極指の電極長さを複数個ずつ同一の長さとするようにしても構わない。
【００３４】
【実施例】
次に本発明の作用効果を実施例に基づいて説明する。
圧電基板としては２７．５ーＳＴカットの水晶基板を用い、図１に示す構造に従って、圧電基板の表面に入力用電極、出力用電極、グレーティング反射器をそれぞれ弾性表面波伝播方向に沿って形成し、これによって中心周波数３６０ＭＨｚの２ポート共振子型の弾性表面波装置を製作した。
【００３５】
入力用電極、出力用電極、グレーティング反射器は、電極材料であるアルミニウムを従来周知の真空蒸着法により圧電基板の上面に０．３６μｍの厚みに形成し、しかる後、これを従来周知のフォトプロセス、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）法によって所定パターンに加工することにより入出力用電極を形成した。かかる実験サンプルにおいては、電極指周期を８．５４μｍとし、入出力用電極の交叉領域幅（Ｗ１の長さ）は１２７μｍ（１５λ）とした。また、入出力用電極の開口長Ｗ０は１７１μｍ（２０λ）とした。
【００３６】
また、図１に示すように入出力用電極の非交叉領域Ｗ２における電極指の電極長さを入出力用電極の伝播方向の中央部（図２ではＬ／２）に近づくに従って短く、入出力用電極の両端に近いところほど長くなるように形成した。
【００３７】
以上のように構成した２ポート共振子型の弾性表面波装置を２素子並列接続したものを２段縦続接続した実験サンプル（本発明品）を作製し、その特性について調べた。その実験結果を図３に示す。
【００３８】
この実験結果によれば、非交叉領域Ｗ２に位置する電極指の電極長さを異ならせた本発明品では、通過帯域外の高周波側における阻止域で高次横振動モードによる不要なスプリアスａ（３次のスプリアス）、ｂ（５次のスプリアス）を有効に抑制でき、良好な特性が得られていることが判る。
【００３９】
また、比較例として図５に示すような非交叉領域の電極長さを弾性表面波の伝播方向に対して同一にした実験サンプル（従来品）を作製し、同様の特性調査を行なった。その結果を図４に示す。
【００４０】
この実験結果によれば、非交叉領域に位置する電極指の電極長さを全て同一長さとした従来品では、高次横振動モードによる３次のスプリアスｃ、５次のスプリアスｄが生じ、実用には不適な特性であった。
【００４１】
以上のような２つの実験結果から、使用時の高次横振動モードを良好に抑制して通過帯域の挿入損失が低下するのを有効に防止するには、非交叉領域Ｗ２に位置する電極指の電極長さを異ならせた本発明品の実験サンプルのほうが、電極指の電極長さを全て同一長さとした従来品の実験サンプルに比し著しく優れた特性を示すことが判る。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、一対の櫛歯状電極の電極指の電極長さを、交叉領域内で略一定とし、非交叉領域内で個々に、もしくは複数個ずつ異なる長さとなるように設定することにより、１次以外の高次横振動モードの発生する周波数（スプリアス）を変化させて、高次横振動モードの周波数を良好に分散させることができるようになる。従って、阻止域内で高減衰を実現することが可能な高性能の弾性表面波装置を得ることが可能となる。
【００４３】
また本発明によれば、非交叉領域の電極指の電極長さのみを調整することで高次横振動モードの周波数を分散させるようにしているため、通過帯域内の挿入損失が劣化することは殆どなく、通過帯域内で低損失の弾性表面波装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る弾性表面波装置の平面図である。
【図２】図１の弾性表面波装置における横振動モードを説明するための図である。
【図３】本発明品のフィルタ特性を示す特性図である。
【図４】従来品のフィルタ特性を示す特性図である。
【図５】従来の弾性表面波装置を示す平面図である。
【図６】従来の弾性表面波装置における横振動モードを説明するための図である。
【符号の説明】
Ａ・・・弾性表面波装置
１・・・圧電基板
２・・・入力用電極
２３・・・入力用櫛歯状電極
２４・・・グランド用櫛歯状電極
２ａ，２ｃ・・・電極指
２３ａ，２４ａ・・・バスバー
３・・・出力用電極
３３・・・出力用櫛歯状電極
３４・・・グランド用櫛歯状電極
３ａ，３ｃ・・・電極指
３３ａ，３４ａ・・・バスバー
４、５・・・グレーティング反射器
Ｗ１・・・交叉領域
Ｗ２・・・非交叉領域
【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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