(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定距離を隔てて平行に配置された第１，第２の反射端面と、上面と、下面と、前記第１，第２の反射端面の下端から外側に延びる第１，第２の圧電基板部分とを有し、第１，第２の反射端面と第１，第２の圧電基板部分とにより、それぞれ、第１，第２の溝または外側に開いた第１，第２の凹部が形成されている圧電基板と、
前記圧電基板の上面において前記第１，第２の溝または凹部間の領域に形成された複数のインターデジタルトランスデューサとを備え、前記圧電基板の前記第１，第２の反射端面で表面波が反射される端面反射型表面波フィルタにおいて、
前記圧電基板の上面において少なくとも前記インターデジタルトランスデューサ及び第１，第２の溝または凹部が形成されている領域を覆うように設けられており、かつ柔軟性を有する樹脂からなる樹脂被覆層をさらに備え、
第１，第２の溝または凹部の少なくとも一方において前記樹脂被覆層が溝または凹部内に部分的に入り込んでおり、
前記柔軟性樹脂が、ゲル状またはショア硬さが３０以下の樹脂であり、硬化後の密度が１．０ｇ／ｃｍ３以下、硬化後のヤング率が１ＭＰａ以下、硬化後の線膨張係数が２．３×１０−４（１／℃）以上の樹脂であることを特徴とする、端面反射型表面波フィルタ。
【請求項２】
前記柔軟性樹脂が、シリコーンゴム、エポキシ樹脂、ウレタンゴムのいずれかであることを特徴とする、請求項１に記載の端面反射型表面波フィルタ。
【請求項３】
前記柔軟性樹脂が、シリコーンゴムであることを特徴とする、請求項２に記載の端面反射型表面波フィルタ。
【請求項４】
溝または凹部の深さが、利用しようとするＳＨタイプの表面波の１波長以上の深さを有する、請求項１〜３のいずれかに記載の端面反射型フィルタ。
【請求項５】
端面反射共振子を利用したラダー型フィルタであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の端面反射型フィルタ。
【請求項６】
縦結合型共振子フィルタであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の端面反射型フィルタ。
【請求項７】
横結合型共振子フィルタであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の端面反射型フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯域フィルタとして用いられる表面波フィルタに関し、より詳細には、ＢＧＳ波やラブ波のようなＳＨタイプの表面波を利用した端面反射型の表面波フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＢＧＳ波やラブ波などのＳＨタイプの表面波を利用した端面反射型の表面波装置として、縦結合共振子型弾性表面波フィルタなどが知られている。端面反射型の表面波装置では、対向２端面間で表面波が反射される。従って、反射器を必要としないので、表面波フィルタなどの表面波装置の小型化を図ることができる。
【０００３】
図１２は、従来の端面反射型の縦結合共振子型表面波フィルタを示す。縦結合共振子型表面波フィルタ１０１は、圧電基板１０２を有する。圧電基板１０２の上面には、所定距離を隔てられ互いに平行に第１，第２の溝１０２ａ，１０２ｂが形成されている。溝１０２ａ，１０２ｂ間に、縦結合共振子型弾性表面波フィルタを構成するために２個のＩＤＴ１０３，１０４が形成されている。
【０００４】
なお、第１，第２の溝１０２ａ，１０２ｂのＩＤＴ１０３，１０４が構成されている側の側面がＳＨタイプの表面波を反射させる反射端面を構成している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１０１では、反射器を必要としないため小型化を図り得るが、帯域外減衰量のより一層の拡大が求められている。
【０００６】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、端面反射型の表面波フィルタであって、通過帯域外減衰量を大きくすることができ、選択度を高め得る端面反射型表面波フィルタを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、所定距離を隔てて平行に配置された第１，第２の反射端面と、上面と、下面と、前記第１，第２の反射端面の下端から外側に延びる第１，第２の圧電基板部分とを有し、第１，第２の反射端面と第１，第２の圧電基板部分とにより、それぞれ、第１，第２の溝または外側に開いた第１，第２の凹部が形成されている圧電基板と、前記圧電基板の上面において前記第１，第２の溝または凹部間の領域に形成された複数のインターデジタルトランスデューサとを備え、前記圧電基板の前記第１，第２の反射端面で表面波が反射される端面反射型表面波フィルタにおいて、前記圧電基板の上面において少なくとも前記インターデジタルトランスデューサ及び第１，第２の溝または凹部が形成されている領域を覆うように設けられており、かつ柔軟性を有する樹脂からなる樹脂被覆層をさらに備え、第１，第２の溝または凹部の少なくとも一方において前記樹脂被覆層が溝または凹部内に部分的に入り込んでおり、前記柔軟性樹脂が、ゲル状またはショア硬さが３０以下の樹脂であり、硬化後の密度が１．０ｇ／ｃｍ３以下、硬化後のヤング率が１ＭＰａ以下、硬化後の線膨張係数が２．３×１０−４（１／℃）以上の樹脂である、端面反射型表面波フィルタが提供される。
【０００９】
本発明のある特定の局面では、上記柔軟性樹脂として、ショア硬さ３０以下の樹脂が用いられる。ショア硬さ３０以下の樹脂を用いることにより、密度、ヤング率、線膨張係数と同様、挿入損失の悪化を抑制しつつ、所望でないスプリアスを効果的に抑圧することができる。
【００１０】
本発明の別の特定の局面では、上記柔軟性樹脂として、ゲル状樹脂が用いられ、それによって密度、ヤング率、線膨張係数と同様、挿入損失の悪化を抑制しつつ、所望でないスプリアスを効果的に抑圧することができる。
【００１１】
また、本発明においては、上記柔軟性樹脂として、硬化後の密度が１．０ｇ／ｃｍ３以下の樹脂が用いられ、それによって、挿入損失の悪化を抑制しつつ、所望でないスプリアスを効果的に抑圧することができる。
【００１２】
本発明では、上記柔軟性樹脂として、硬化後のヤング率が１ＭＰａ以下の樹脂が用いられ、それによって、挿入損失の悪化を抑制しつつ、所望でないスプリアスを効果的に抑圧することができる。
【００１３】
また、本発明では、上記柔軟性樹脂として硬化後の線膨張係数が２．３×１０−４（／℃）以上の樹脂が用いられ、それによって、挿入損失の悪化を抑制しつつ、所望でないスプリアスを効果的に抑圧することができる。
【００１５】
上記柔軟性樹脂としては、例えば、シリコーンゴム、エポキシ樹脂またはウレタンゴムが用いられ、より好ましくはシリコーンゴムが用いられる。
【００１７】
また、本発明に係る端面反射型表面波フィルタでは、好ましくは、上記溝または凹部の深さは、利用しようとするＳＨタイプの表面波の１波長以上の深さを有するように構成される。ＳＨタイプの表面波は、圧電基板面から１波長以下の深さの部分を中心に伝搬する。従って、溝または凹部の深さを上記範囲とすることにより、利用しようとするＳＨタイプの表面波が確実に端面により反射され、良好な特性を有する表面波フィルタを構成することができる。
【００１８】
本発明に係る端面反射型表面波フィルタの具体的な構造は特に限定されず、端面反射共振子を利用したラダー型フィルタであってもよく、縦結合型共振子フィルタであってもよく、横結合型共振子フィルタであってもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明をより詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係る端面反射型縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１を示す斜視図である。縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１では、矩形板状の圧電基板２が用いられている。圧電基板２は、ＬｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3，などの圧電単結晶、またはチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスなどの圧電セラミックスにより構成される。もっとも、圧電基板２は、サファイアなどの絶縁性基板上にＺｎＯ薄膜などの圧電薄膜を積層したものであってもよい。
【００２１】
図２は、縦結合共振子型フィルタ１において、圧電基板２の上面を被覆している柔軟性樹脂層３を除去した状態を示す斜視図である。図２に示すように、圧電基板２の上面２ａにおいては、所定距離を隔てて、第１，第２の溝２ｂ，２ｃが互いに平行に形成されている。溝２ｂ，２ｃは下面２ｄには至らない深さとされている。溝２ｂ，２ｃの内側の側面が第１，第２の反射端面２ｂ1，２ｃ1として機能する。第１，第２の溝２ｂ，２ｃの深さは、利用しようとする表面波の１波長以上の深さとされている。
【００２２】
なお、図１１に示すように、第１，第２の溝２ｂ，２ｃに代えて、第１，第２の凹部２ｘ，２ｙが形成されてもよい。すなわち、図１１に示す圧電基板２Ａ  では、第１，第２の反射端面２ｂ1，２ｃ1が所定距離を隔てて平行に配置されており、該反射端面２ｂ1，２ｃ1の下端から外側に延びる圧電基板部分２ｘ1，２ｙ1が設けられており、それによって外側に開いた第１，第２の凹部２ｘ，２ｙが形成されている。本発明においては、上記のように、第１，第２の溝に代えて、外側に向かって開いた第１，第２の凹部が形成されている圧電基板２Ａを用いてもよい。
【００２３】
第１，第２の溝２ｂ，２ｃ間には、縦結合共振子型フィルタ部が構成されている。縦結合共振子型表面波フィルタ部は、それぞれ、表面波伝搬方向に沿って一対のＩＤＴ５，６を配置した構造を有する。
【００２４】
もっとも、本発明に係る縦結合共振子型表面波フィルタは、このような１段構成のものに限らず、２段以上の縦結合共振子型表面波フィルタであってもよく、目的とする表面波フィルタの構成に応じた複数のＩＤＴが圧電基板２の上面に形成される。
【００２５】
本実施形態の縦結合共振子型表面波フィルタ１の特徴は、上記圧電基板２の上面２ａを覆うように、図１に示す柔軟性樹脂被覆層３が形成されていることである。柔軟性樹脂被覆層３は、上記ＩＤＴ５，６及び第１，第２の溝２ｂ，２ｃを覆うように形成されている。また、本実施例では、第１，第２の溝２ｂ，２ｃの外側の圧電基板部分の上面をも覆うように構成されているが、第１，第２の溝２ｂ，２ｃの外側の圧電基板部分の上面は必ずしも柔軟性樹脂被覆層３により被覆されずともよい。
【００２６】
上記柔軟性樹脂被覆層３は、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１を動作させた場合に励振される表面波の伝搬を抑圧しないような柔軟性を有するような樹脂により構成される。このような樹脂としては、様々な樹脂を用いることができるが、ゲル状樹脂が好適に用いられる。また、上記柔軟性樹脂としては、シリコーンゴム、エポキシ樹脂またはウレタンゴムなどからなるものが好ましく用いられ、より好ましくはシリコーンゴムが用いられる。なお、柔軟性樹脂のより好ましい特性等については、後ほど実験例に基づきより具体的に説明する。
【００２７】
また、図３に示すように、上記第１の溝２ｂにおいて、樹脂被覆層３が溝内に入り込むように形成されている。
また、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１では、上記のように、ＩＤＴ５，６が形成されている領域と、溝２ｂ，２ｃとを被覆するように、かつ溝２ｂに入り込むように柔軟性樹脂被覆層３が形成されているため、帯域外減衰量の拡大を図ることができる。これを具体的な実験例に基づき説明する。
【００２８】
上記実施形態の縦結合共振子型弾性表面波フィルタとして、ＬｉＴａＯ3からなり、外形寸法が０．９ｍｍ×１．７ｍｍ×厚み０．３８ｍｍの圧電基板を用意し、該圧電基板の上面において、ＩＤＴ５，６を形成した。ＩＤＴ５，６は、それぞれ、電極指のトータル対数は３０対、波長は２１．８μｍである。また、ＩＤＴ５，６を形成した後、幅０．１７ｍｍ×深さ０．１ｍｍの第１，第２の溝２ａ，２ｂを形成した。このようにして用意された縦結合共振子型弾性表面波フィルタを従来例とし、該縦結合共振子型弾性表面波フィルタの上面に、ゲル状シリコーン樹脂からなる柔軟性樹脂被覆層３を形成したものを実施例の縦結合共振子型弾性表面波フィルタとした。
【００２９】
上記従来例及び実施例の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの減衰量−周波数特性を測定した。結果を図４に示す。図４の実線は実施例の特性を、破線は従来例の特性を示す。また、図４の中央に示されている実線Ｐ及び破線Ｑは、実施例及び従来例の特性を縦軸の右側のスケールで拡大して示した特性である。
【００３０】
図４から明らかなように、柔軟性樹脂被覆層３が設けられている実施例の縦結合共振子型表面波フィルタでは、通過帯域内において若干損失が増加するものの、通過帯域外減衰量を大幅に改善し得ることがわかる。これは、柔軟性樹脂被覆層３が第１の溝２ｂ内に入り込むように形成されているため、反射端面での不要波の反射を抑圧しているものによるものと考えられる。
【００３１】
本願発明者は、このような結果をもとに、柔軟性樹脂被覆層３の塗布面積を圧電基板２の上面において種々変更し、図４の矢印Ａ１，Ａ２で示すスプリアスがどの程度抑圧されるかを調べた。結果を図５に示す。
【００３２】
なお、図５の横軸の塗布面積の割合（％）とは、圧電基板２の上面の全面に対する樹脂被覆層３の塗布面積の割合を言うものとする。
図５から明らかなように、絶縁性樹脂被覆層の塗布面積が大きくなるにつれて、矢印Ａ１，Ａ２で示されるスプリアスが抑圧され、それによって通過帯域外減衰量の拡大を図り得ることがわかる。
【００３３】
また、上記柔軟性樹脂被覆層３の第１，第２の溝内への浸入量と、帯域内の挿入損失及び前述した通過帯域外におけるスプリアスのレベルを測定した。結果を図６及び図７に示す。
【００３４】
なお、図６及び図７における溝への浸入量における０とは、柔軟性樹脂被覆層がＩＤＴ５，６の設けられている領域にのみ付与されている場合を示し、０〜１００％の範囲は、溝２ｂの断面積に対し、溝２ｂに対して浸入している柔軟性樹脂被覆層の対応の断面積の割合を示すものとする。
【００３５】
図６から明らかなように、溝への柔軟性樹脂被覆層の浸入量が大きくなるにつれて、挿入損失は低下するものの、一方の溝２ｂへの柔軟性樹脂被覆層３の浸入量が５０％以下であれば、挿入損失の悪化が２ｄＢ以下に抑制され得ることがわかる。従って、一方の溝２ｂへの柔軟性樹脂被覆層の割合を５０％以下とすれば、挿入損失の悪化をさほど招くことなく、図７に示すように、通過帯域近傍におけるスプリアスを抑圧することができ、それによって帯域外減衰量の拡大を図り得ることがわかる。
【００３６】
従って、好ましくは、第１，第２の溝２ｂ，２ｃの一方の溝内において、柔軟性樹脂被覆層が５０％以下の割合で入り込むように柔軟性樹脂被覆層が形成される。
【００３７】
次に、本願発明者は、上記実験例において、柔軟性樹脂被覆層を構成する材料を種々変更し、挿入損失の変化と上述した矢印Ａ１，Ａ２で示すスプリアスの抑圧度の変化を調べた。結果を図８に示す。図８の横軸は、柔軟性樹脂被覆層の密度であり、この場合柔軟性樹脂被覆層の塗布面積は１００％とした。また、図８において、●は、エポキシ樹脂からなる樹脂被覆層を用いた場合の挿入損失の結果を示し、＋は、スプリアス抑圧度の結果を示し、〇は、シリコン樹脂を用いた場合の挿入損失の結果を、×は、シリコン樹脂を用いた場合のスプリアス抑圧度の結果を示す。
【００３８】
さらに、柔軟性樹脂被覆層を構成する材料のヤング率と、上記挿入損失の変化及びスプリアス抑圧度の変化を図９に示す。図９における●、＋、〇及び×は、図８の場合と同じ意味を表す。
【００３９】
さらに、図１０に、上記樹脂被覆層の線膨張係数（×１０-4／℃）と、挿入損失の変化及びスプリアス抑圧度の変化を示す。図１０における●、＋、〇及び×は、図８の場合と同じ意味を表す。
【００４０】
図８から明らかなように、柔軟性樹脂被覆層の硬化後の密度が１．２ｇ／ｃｍ3以下、より好ましくは１．０ｇ／ｃｍ3以下の場合、挿入損失の劣化を抑制しつつ、スプリアスを効果的に抑圧し得ることがわかる。
【００４１】
同様に、図９から明らかなように、柔軟性樹脂被覆層の硬化後のヤング率が１ＭＰａ以下の場合、同様に挿入損失の悪化を抑制しつつ、上記スプリアスを効果的に抑圧し得ることがわかる。
【００４２】
また、図１０の結果から柔軟性樹脂被覆層の硬化後の線膨張係数が１．９×１０-4（／℃）以上、より好ましくは２．３×１０-4（／℃）以上である場合、挿入損失の悪化を抑制しつつ、スプリアスを効果的に抑圧し得ることがわかる。従って、好ましくは、上記柔軟性樹脂被覆層を構成する樹脂としては、ゲル状樹脂であり、硬化後の密度が１．０ｇ／ｃｍ3以下、硬化後のヤング率が１ＭＰａ以下、硬化後の線膨張係数が２．３×１０-4（／℃）以上であるものが好適に用いられる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明に係る端面反射型弾性表面波フィルタでは、圧電基板上に形成された第１，第２の溝または凹部のＩＤＴ側の側面がＳＨタイプの表面波を反射させる反射端面として用いられているが、少なくともＩＤＴが形成されている領域と、第１，第２の溝または凹部の少なくとも一方を覆うように柔軟性樹脂被覆層が形成され、一方の溝または凹部において柔軟性樹脂被覆層が反射端面に付着しないように入り込んでいるため、挿入損失の悪化をさほど招くことなく、通過帯域外減衰量の拡大を図ることができる。従って、選択度に優れ、反射器を必要としない小型の表面波フィルタを提供することが可能となる。
【００５１】
第１，第２の溝または凹部の深さが、利用しようとするＳＨタイプの表面波の１波長以上の深さを有する場合には、第１，第２の溝のＩＤＴが形成されている側の側面において利用しようとするＳＨタイプの表面波が確実に反射され、良好な特性を有する端面反射型表面波フィルタ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端面反射型の縦結合共振子型表面波フィルタを示す斜視図。
【図２】  図１に示した縦結合共振子型表面波フィルタにおいて柔軟性を有する樹脂からなる樹脂被覆層を除去した状態を示す斜視図。
【図３】  図１に示した実施形態の縦結合共振子型表面波フィルタの要部を説明するための部分切欠断面図。
【図４】  実施例及び従来例縦結合共振子型弾性表面波フィルタの減衰量−周波数特性を示す図。
【図５】  樹脂被覆層の塗布面積と、樹脂被覆層の形成によるスプリアスとの抑圧度との関係を示す図。
【図６】  第１の溝への樹脂被覆層の浸入量と挿入損失との関係を示す図。
【図７】  第１の溝への樹脂被覆層の浸入量と帯域外スプリアスの改善度との関係を示す図。
【図８】  樹脂被覆層の硬化後の密度と、挿入損失の変化及びスプリアス抑圧度の変化との関係を示す図。
【図９】  樹脂被覆層の硬化後のヤング率と、挿入損失の変化及びスプリアス抑圧度の変化との関係を示す図。
【図１０】  樹脂被覆層の硬化後の線膨張係数と、挿入損失の変化及びスプリアス抑圧度の変化との関係を示す図。
【図１１】  本発明の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの変形例を示す斜視図。
【図１２】  従来の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを示す斜視図。
【符号の説明】
１…縦結合共振子型表面波フィルタ
２…圧電基板
２ａ…上面
２ｂ，２ｃ…第１，第２の溝
２ｂ1，２ｂ2…側面
２ｄ…下面
２ｘ，２ｙ…第１，第２の凹部
３…樹脂被覆層
５，６…ＩＤＴ
【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】
0004063000.tif 000008
【図８】
0004063000.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0004063000.tif 000011
【図１１】
0004063000.tif 000012
【図１２】
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