(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の線状電極を有する一対の反射器と、
該一対の反射器の間に配置され、一対の共通電極とこの一対の共通電極のそれぞれに接続される複数の交差電極を有するすだれ変換子と、
前記反射器における前記複数の線状電極の間及び前記すだれ変換子における前記複数の交差電極の間に形成される無機層と、
前記一対の反射器、前記すだれ変換子及び前記無機層の上に配置され、ポリアミド、パリレン、レジスト材の少なくともいずれかである有機層と、を有し、かつ、
前記有機層の厚さは、前記すだれ変換子の交差電極間の距離の半分以下である弾性表面波装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の通信システムでは、限られた周波数資源の中で高信頼性かつ高速な情報伝達を実現するために高選択性フィルタの利用を前提としており、このような用途に対して弾性表面波装置が多く利用されており、いまや通信機器の性能を支配する必要不可欠なものとなっているといっても過言ではない。【０００３】
一般的に弾性表面波装置は、一対の反射器と、この一対の反射器の間に配置されるすだれ変換子が圧電基板上に形成されたものであり、このすだれ変換子によって弾性表面波（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ、以下「ＳＡＷ」という。）を励起し、このＳＡＷを一対の反射器の間で反射させて所望の周波数の共振波を発生させることができる。なおこの共振波は、圧電基板表面に対し平行な方向に発生するＳＡＷである（Ｓｈｅａｒ  Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ型のＳＡＷ、以下「ＳＨ型ＳＡＷ」という。）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような弾性表面波装置では所望の周波数の共振波を発生させることができるが、不要な応答がその特性を阻害してしまう場合がある。この不要な応答として、レーリー型のＳＡＷ（以下「レーリー型ＳＡＷ」という。）がある。レーリー型のＳＡＷとは、圧電基板表面に対し垂直な方向に発生、振動するＳＡＷである。【０００５】
レーリー型のＳＡＷについては、圧電基板を切り出す際の向き、圧電基板上に形成する電極の厚さ等を適切に選択することで不要応答を抑圧することができる場合もある。しかしながら、フィルタ特性のために様々な共振周波数の弾性表面共振子を配置する場合、これらだけでは同時にレーリー型ＳＡＷを抑制することは困難である。また、弾性表面波装置の性能は利用する基板によって支配されるため、レーリー型ＳＡＷの抑制を目的のみで切り出す向きを決定してしまうと、ＳＨ型ＳＡＷに対して得られる性能が低下してしまうといった問題も生じさせてしまう場合がある。【０００６】
そこで、本発明は、上記課題を解決し、ＳＨ型ＳＡＷに対する影響を抑える一方、レーリー型ＳＡＷを効率よく抑制する弾性表面波装置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】
【０００７】
本発明者らは、上記課題について鋭意検討を行ったところ、弾性表面共振子の上に有機層を配置することでレーリー型ＳＡＷを抑制することができることに想到して本発明を完成するに至った。【０００８】
すなわち、課題を解決する一手段としての弾性表面波装置は、複数の線状電極を有する一対の反射器と、一対の反射器の間に配置され、一対の共通電極とこの一対の共通電極のそれぞれに接続される複数の交差電極を有するすだれ変換子と、一対の反射器及びすだれ変換子の少なくともいずれかの上に配置される有機層と、を有することを特徴とする。【０００９】
またこの手段において、有機層の厚さはすだれ変換子の交差電極間の距離の半分以下であることが望ましく、また有機層の粘性は、０より大きく４０ｃｐ以下の範囲にあることも望ましい。【００１０】
また、上記課題を解決する他の手段としての弾性表面波装置は、複数の線状電極を有する一対の反射器と、この一対の反射器の間に配置され、一対の共通電極とこの一対の共通電極のそれぞれに接続される複数の交差電極を有するすだれ変換子と、反射器における複数の線状電極の間及びすだれ変換子における複数の交差電極の間に形成される無機層と、一対の反射器、すだれ変換子及び無機層の上に形成される有機層と、を有することを特徴とする。【００１１】
またこの手段において有機層の厚さは、すだれ変換子の交差電極間の距離の半分以下であることが望ましく、また、有機層の粘性は、０より大きく４０ｃｐ以下の範囲にあることも望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
以上、本発明により、ＳＨ型ＳＡＷに対する影響を抑える一方、レーリー型ＳＡＷを効率よく抑制する弾性表面波装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。ただし、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書においては同一又は同様の機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。【００１４】
（実施形態１）
図１は、本実施形態に係る弾性表面波装置（以下「本弾性表面波装置」）１の上面図であり、図２は図１における弾性表面波装置のＡ−Ａ線断面図である。【００１５】
図１に示すとおり、本弾性表面波装置１は、圧電基板２上に一対の反射器３、この一対の反射器３の間に配置されるすだれ変換子（以下「ＩＤＴ」という。）４を有し、さらに、図２で示されるとおり、反射器３及びＩＤＴ４の上に有機層５を有している。本弾性表面波装置１は、ＩＤＴ４に電圧を印加して弾性表面波（以下「ＳＡＷ」という。）を発生させ、一対の反射器３でこれら発生するＳＡＷを反射させることで特定の周波数の波を共振波として取り出すことができる。【００１６】
本弾性表面波装置１における圧電基板２は、弾性表面波を発生させることができる限りにおいて特段限定されるわけではないが、圧電性が大きく温度安定性が良好な材料が好ましく、例えばＬｉＮｂＯ３基板、ＬｉＴａＯ基板等を好適に用いることができる。【００１７】
ＩＤＴ４は、それぞれ複数の交差電極４１が櫛歯状に接続された一対の共通電極４２を有しており、これら一対の共通電極４２は、接続される複数の交差電極４１が他方の共通電極４２の交差電極とかみ合うように配置されている。なお、隣り合う交差電極４１同士の距離（電極の中心線間の距離をいい、以下「電極間距離」ともいう。図１中のｄ参照）がこの弾性表面波共振子から取り出される共振波の半波長に相当し、この距離は適宜調整が可能であって限定されるわけではないが、概ね０．５μｍ〜１００μｍが望ましい。またＩＤＴ４の共通電極には、対向する共通電極の交差電極４１に向かい合うようにダミー電極４３が形成されている。【００１８】
一対の反射器３は、二つの反射器３が圧電基板上で対をなすように形成されており、各反射器３の構造は図１に示すとおりであって、略平行に配置された複数の線状電極３１とこれら線状電極３１を共通に接続する共通電極３２を有しており、矩形状に形成されている。なお、これら複数の線状電極３１は、他方の反射器３における複数の線状電極３１とも略平行に配置されている。【００１９】
一対の反射器３及びＩＤＴ４は上記のとおり圧電基板２上に形成されるものであって、導電性の材質によって形成される。この導電性の材質としては特に制限なく様々採用することができ、例えばＡｌ、Ｃｕ等の金属又はこれらの合金等を好適に用いることができる。一対の反射器３及びＩＤＴ４は、材料となる導電性の材質からなる薄膜を圧電基板２上に形成した後フォトリソグラフィーやエッチング等周知の方法を用いて作成できる。【００２０】
また本弾性表面波装置は、図２で示すとおり、反射器３及びＩＤＴ４を覆う有機物を含む有機層５を有しており、これにより本弾性表面波装置はＳＨ型ＳＡＷへの影響を抑えつつレーリー型ＳＡＷを抑制することができる。より具体的に説明すると、有機層５に含まれる有機物は一般に粘弾性を有するため、この粘弾性により圧電基板２の表面に対して垂直な方向の不要なＳＡＷを減衰させることができる。一方、ＳＨ型ＳＡＷはレーリー型ＳＡＷに比べて表面の汚染の影響を受けにくく、有機層５を配置していても大きく減衰させられることはない。【００２１】
有機層５としては、粘弾性を有することが必要である限り特段に制限はなく、例えばポリアミド、パリレン、レジスト材等を好適に用いることができる。有機層５の厚さの望ましい範囲としては、レーリー型ＳＡＷを減衰できる程度あれば特段に制限はないが、０より厚く電極間距離の１／２以下であることが望ましく、より望ましくは０より大きく１／４以下であり、さらに望ましくは１／８以下である。１／２より厚いとレーリー型ＳＡＷだけでなくＳＨ型ＳＡＷをも減衰させてしまう虞がある。【００２２】
また、有機層５の粘性の望ましい範囲は、有機層５の厚さにも依存するが、例えば０より大きく４０ｃＰ以下の範囲内にあることが望ましく、より望ましくは２０ｃＰ以下である。粘性が４０ｃＰよりも高い場合はやはりＳＨ型ＳＡＷが必要以上に大きく減衰してしまう虞があるためである。【００２３】
なお、有機層５の形成は、反射器３、ＩＤＴ４上に均一に形成することができる限りにおいて種々の公知な方法を用いることができ、例えばスピンコート等をあげることができる。【００２４】
以上のとおり、本弾性表面波装置によると、反射器３及びＩＤＴ４の上に粘弾性を有する有機層５を配置することで基板水平方向に進行するＳＨ型ＳＡＷに対する影響を抑えることができる一方、基板垂直方向に発生するレーリー型ＳＡＷを効率よく抑制することができるようになる。【００２５】
（実施例）
ここで上記実施形態１に係る弾性表面波装置を実際に作成して効果を確認した。以下に示す。【００２６】
本実施例に係る弾性表面波装置は、圧電基板としてＬｉＮｂＯ３を用い、反射器３及びＩＤＴ４には銅を用いた。また、この例において電極間距離は２μｍとした。そして更に、スピンコートを用いてレジスト材（ＺＥＰ５２０、日本ゼオン株式会社製）からなる有機層５を０．２μｍ形成した。【００２７】
この弾性表面波装置を作成後、ＩＤＴ４の一対の交差電極間に５ｄＢｍ、０．５ＧＨｚ〜１．５ＧＨｚの交流電圧を印加し、共振波の特性を評価した。この結果を図３に示す。なお、図４に、有機層５を形成していない以外はほぼ本実施例の弾性表面波装置と同じ構成の弾性表面波装置（比較例）について行った特性評価の結果を示す。【００２８】
図３に示すとおり本弾性表面波装置は、図４における９２０ＭＨｚ付近と１１２０ＭＨｚ付近に観測されるレーリー型ＳＡＷによる非常に鋭いディップを抑制することができていることを確認した。なお、本弾性表面波装置は、有機層５による影響により２５ＭＨｚ程周波数特性全体が移動しているが、周波数帯域幅や損失に殆ど変化はなかった。この周波数低下については電極周期や膜圧の調節により補正を行うことができる。【００２９】
（実施形態２）
本実施形態は、ほぼ実施形態１と同様であるが、有機層５の構成が異なる。具体的には、反射器３の線状電極間、ＩＤＴ４における交差電極４１間に無機物からなる無機層６を配置し、その上に有機層５を配置している点が異なる。図５に本実施形態に係る弾性表面波装置（以下「本弾性表面波装置」という。）の断面図を示す（本弾性表面波装置の上面図はほぼ図１と同様であり、省略する。）。【００３０】
本弾性表面波装置では、反射器３及びＩＤＴ４の上部に有機層５を配置して圧電基板に垂直な方向に発生するレーリー型ＳＡＷを抑制することができる一方で、反射器３の線状電極間、ＩＤＴ４における交差電極間に無機層６を配置し、ＳＨ型ＳＡＷの減衰を抑えることができ、実施形態１よりも更に効果を高めることができる。なお、本弾性表面波装置では線状電極間等に無機層６を設けているため、線状電極等と圧電基板との段差を解消し、有機層５の厚さ制御の精度を向上させることができるという利点もある。【００３１】
なお、本実施形態に用いる無機層６としては、有機物の混入を抑え、ＳＨ型ＳＡＷの減衰を抑えることができる限りにおいて特段に制限されるものではないが、例えばＳｉＮ、ＳｉＯ２等の無機絶縁膜などを好適に用いることができ、また、これら無機層はスパッタリングやＣＶＤ等の種々の方法で形成できる。【００３２】
（実施形態３）
本実施形態は、ほぼ実施形態１と同様であるが、有機層５の構成が異なる。具体的には、反射器３、ＩＤＴ４の上部のみに有機層５を配置している点が異なる。図６に本実施形態に係る弾性表面波装置（以下「本弾性表面波装置」という。）の断面図を示す（本弾性表面波装置の上面図はほぼ図１と同様であり、省略する。）。【００３３】
本弾性表面波装置では、反射器３の線状電極、ＩＤＴ４の交差電極の上にのみ有機層５を設けているため、レーリー型ＳＡＷを効率よく減衰することができるとともにＳＨ型ＳＡＷの減衰を抑制することができ、より効率のよい弾性表面波装置を提供することができる。【００３４】
（実施形態４）
本実施形態は、ほぼ実施形態１と同様であるが、ＩＤＴ４の構成が異なる。図７に本実施形態に係る弾性表面波装置の上面図を示す（断面図については図２と同様である。）。具体的に説明すると、本弾性表面波装置におけるＩＤＴ４は複数の交差電極４１が櫛歯状となるよう接続された一対の共通電極４２を有しており、これら一対の共通電極４２は、接続される複数の交差電極４１が他方の共通電極４２の交差電極とかみ合うように配置されている。またＩＤＴ４の共通電極には、対向する共通電極の交差電極４１に向かい合うように形成されたダミー電極４３が形成されている。そして更に、ＩＤＴ４のダミー電極４３の長さは、隣に配置されるダミー電極の長さと異なっている。【００３５】
本実施形態は、このようにダミー電極４３の長さを異ならせることにより、いわゆる横モードの共振による不要応答を抑えることができるようになる（例えば図４において８９０Ｈｚ〜１１２０Ｈｚの範囲に現れる不要応答を抑えることができるようになる。）。特に、本実施形態に係る有機層５は、基板垂直方向の不要応答と水平方向の不要応答とを独立して抑制することが可能となるため、様々な不要応答手段とを同時に用いることが可能となる。したがって、より不要応答を抑制することができる弾性表面波装置とすることができるようになる。【００３６】
なお、本実施形態の弾性表面波装置を用いて実施例１と同様の方法にて形成し、同様の測定を行った場合の結果を図８に示す。図８によると、上記実施例１の場合と同様に、９２０ＭＨｚ付近と１１２０ＭＨｚ（点線）の不要応答を抑えることができるとともに、横モードの不要応答も抑えることができることが確認できた。【００３７】
以上、本弾性表面波装置により、ＳＨ型ＳＡＷに対する影響を抑えつつも、レーリー型ＳＡＷを効率よく抑制することを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施形態１に係る弾性表面波装置の上面図
【図２】実施形態１に係る弾性表面波装置のＡ−Ａ断面図
【図３】実施例１に係る弾性表面波装置の周波数に対する挿入損失を示す図
【図４】比較例に係る弾性表面波装置の周波数に対する挿入損失を示す図
【図５】実施形態２に係る弾性表面波装置の断面図
【図６】実施形態３に係る弾性表面波装置の断面図
【図７】実施形態４に係る弾性表面波装置の上面図
【図８】実施形態４の一例に係る弾性表面装置の周波数に対する挿入損失を示す図
【符号の説明】
【００３９】
１…弾性表面波装置、２…圧電基板、３…反射器、４…すだれ変換子、５…有機層、６…無機層、３１…線状電極、４１…交差電極、４２…共通電極、４３…ダミー電極
【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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