(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
櫛歯状に形成された複数の入出力用電極指に対して櫛歯状に形成された複数のグランド用電極指が互いに交叉して対向すると共に、前記入出力用電極指及び前記グランド用電極指のそれぞれに、前記入出力用電極指及び前記グランド用電極指に対向したダミー電極指を形成してなる弾性表面波装置において、
前記入出力用電極指と前記グランド用電極指とが弾性表面波伝搬方向において一定の交叉長を有し、前記ダミー電極指が互いに異なる長さを有することを特徴とする弾性表面波装置。
【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交叉指電極（ＩＤＴ）を用いた弾性表面波装置に関する。
【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においては、例えば、図５のような電極構造となっている。即ち、圧電基板１０の表面に、櫛歯状の入力用交叉指電極２１が櫛歯状のグランド用交叉指電極２２に対向して配置された入力用交叉指電極２０と、櫛歯状の出力用交叉指電極３１が櫛歯状のグランド用交叉指電極３２に対向して配置された出力用交叉指電極３０とからなり、入力用交叉指電極２０と出力用交叉指電極３０とが弾性表面波伝搬方向に向けて配設されてなる。
【０００３】
また、入出力用交叉指電極２０、３０は、入出力用電極指２１ａ、３１ａ及び振動に寄与しない入出力用のダミー電極指２１ｂ、３１ｂが弾性表面波伝搬方向に対して略垂直に形成されている。
【０００４】
一方、グランド用交叉指電極２２、３２は、グランド用電極指２２ａ、３２ａ及び振動に寄与しないグランド用のダミー電極指２２ｂ、３２ｂが弾性表面波伝搬方向に対して略垂直に形成されている。
【０００５】
そして、入出力用電極指２１ａに対向してグランド用のダミー電極指２２ｂが、また、入出力用のダミー電極指２１ｂに対向してグランド用電極指２２ａがそれぞれ配設されてなる。なお、入出力用交叉指電極２０，３０の弾性表面波伝搬方向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を各々配設している。
【０００６】
従来の弾性表面波装置においては、図５，６に示すように弾性表面波の伝搬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、入出力用交叉指電極２０，３０内で相殺されるが、奇数次の振動モードによる電荷は相殺されることがなく、フィルタ特性にスプリアスとして現れるものである。
【０００７】
一方、従来の弾性表面波装置において、ダミー電極指２１ｂ、２２ｂ、３１ｂ、３２ｂは弾性表面波の伝搬速度を均一にするために配設している。即ち、もしもダミー電極２１ｂ、２２ｂ、３１ｂ、３２ｂを設けない場合には、入出力用電極指２１ａ、３１ａ及びグランド用電極指２２ａ、３２ａの交叉部と非交叉部で伝播速度が異なり弾性表面波の伝播する位相差が交叉部と非交叉部で生じ所望の電気特性を再現できないためである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示すように奇数次の振動モード（例えば、３次の振動モード）においては、励振領域２３０が正負の両領域で存在することになり、この正の領域の振幅分布がダミー電極２１ｂ1、２２ｂ1の部分にあたることになる。
【０００９】
ここで、従来の弾性表面波装置の電極構造においては、入出力用交叉指電極２０，３０のダミー電極２１ｂ1〜3、２２ｂ1〜3の長さは等しく形成されているため、ダミー電極２１ｂ1、２２ｂ1による励振領域２１０，２２０が、他のダミー電極２１ｂ2〜3、２２ｂ2〜3でも振幅と位相が一致して現れる。従って、弾性表面波がダミー電極２１ｂ1、２２ｂ1から２１ｂ3、２２ｂ3まで伝搬するまでに振動成分２１０，２２０が加算されることになり、これにより、不要なスプリアスとして現れるという問題を有していた。
【００１０】
本発明は上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、高次横振動モードによるスプリアスを抑圧して通過帯域の挿入損失の低下を防止した弾性表面波装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため本発明の弾性表面波装置は、櫛歯状に形成された複数の入出力用電極指に対して櫛歯状に形成された複数のグランド用電極指が互いに交叉して対向すると共に、前記入出力用電極指及び前記グランド用電極指のそれぞれに、前記入出力用電極指及び前記グランド用電極指に対向したダミー電極指を形成してなる弾性表面波装置において、前記入出力用電極指と前記グランド用電極指とが弾性表面波伝搬方向において一定の交叉長を有し、前記ダミー電極指が互いに異なる長さを有することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の構成によれば、ダミー電極指の長さを互いに異ならすことで、ダミー電極指のない部分での伝搬速度を変化させ、各ダミー電極指で生じる奇数次の高次横振動モードの振幅と位相をずらすことができ、これにより、１次以外の高次横振動モードの周波数を分散させることができ、その結果、スプリアスを抑制することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態における２ポート共振子型の弾性表面波装置を説明する平面図である。
図１において弾性表面波装置Ａは、圧電基板１の主面に、入力用電極２及び出力用電極３が、また、入出力用電極２，３の両側にはグレーティング反射器４，５が弾性表面波の伝搬方向に配設されている。
【００１４】
圧電基板１は所定カット角、所定伝搬方向となるように切断処理された水晶、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、さらに、所定伝搬方向となるように分極処理されたＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、ＰＺ（ジルコン酸鉛）等から成る。
【００１５】
入力用電極２は、櫛歯状の入力用交叉指電極２３と櫛歯状のグランド用交叉指電極２４とが互いに対向して配置されている。入力用交叉指電極２３は、入力用電極指２ａ及び振動に寄与しない入力用のダミー電極指２ｂが弾性表面波伝搬方向に対して略垂直に形成されている。さらに、グランド用交叉指電極２４は、グランド用電極指２ｃ及び振動に寄与しないグランド用のダミー電極指２ｄが弾性表面波伝搬方向に対して略垂直に形成されている。そして、入力用電極指２ａに対向してグランド用のダミー電極指２ｄが、また、入力用のダミー電極指２ｂに対向してグランド用電極指２ｃがそれぞれ配設されてなる。また、一方の入力用交叉指電極２３は外部回路ｓと接続し、ここより入力信号を励振している。また、他方のグランド用交叉指電極２４は外部回路の接地電位ｔと接続されている。なお、入力用電極指２ａとグランド用電極指２ｃとが弾性表面波伝搬方向で互いに噛み合う交叉長をＷ1としている。
【００１６】
出力用電極３は、櫛歯状の出力用交叉指電極３３と櫛歯状のグランド用交叉指電極３４とが互いに対向して配置されている。出力用交叉指電極３３は、出力用電極指３ｂ及び振動に寄与しない出力用のダミー電極指３ａが弾性表面波伝搬方向に対して略垂直に形成されている。さらに、グランド用交叉指電極３４は、グランド用電極指３ｄ及び振動に寄与しないグランド用のダミー電極指３ｃが弾性表面波伝搬方向に対して略垂直に形成されている。そして、出力用のダミー電極指３ａに対向してグランド用電極指３ｄが、また、出力用電極指３ｂに対向してグランド用のダミー電極指３ｃがそれぞれ配設されてなる。また、一方の出力用交叉指電極３３は外部回路ｕと接続し、ここから出力信号を抽出している。また、他方のグランド用交叉指電極３４は外部回路の接地電位ｔと接続されている。
【００１７】
ここで、入出力用電極２，３のダミー電極指２ｂ、２ｄ、３ａ、３ｃは、少なくとも１つが他のダミー電極指２ｂ、２ｄ、３ａ、３ｃと異なる長さを有しており、例えば、図２に示すようにダミー電極指２ｂ1〜3、２ｄ1〜3の内でダミー電極２ｂ1、２ｄ1を一番長く形成し、弾性表面波の伝搬方向に伝わるに従って短くなるように形成されて重み付けを施している。
【００１８】
少なくとも１つのダミー電極指２ｂ、２ｄ、３ａ、３ｃであるから数は特に限定されるものではない。また、本発明のダミー電極指２ｂ、２ｄ、３ａ、３ｃの長さの電極構造はこれに限定されるものではなく、図１に示すように入力電極２と出力電極３の境界線Ｌを中心にダミー電極指２ｂ、２ｄ、３ａ、３ｃの電極構造が左右対称の電極構造とするとさらに好ましい。この理由は、入力用電極２で励振された振幅と位相の等しい高次横振動モードが出力電極でも同じように受信できるから高周波の伝搬損失を少なくすることができるからである。
その他のダミー電極の重み付けとしては、曲線関数状に重み付けしても良く、三角形状、曲線関数形状の重みつけを周期的に繰り返す構造にしてもよい。これらによっても１次以外の高次横振動モードの周波数を分散することができ、スプリアスを抑制することができる。
【００１９】
なお、入出力用電極２，３及びグレーティング反射器４，５は、例えば、アルミニウム薄膜からなり、その厚みは０．１〜１μmで所定のパターンに被着形成されている。また、各一対の入出力用電極指２ａ、２ｃ、３ｂ、３ｄ及びダミー電極指２ｂ、２ｄ、３ａ、３ｃの電極指幅及び間隔は、例えば、弾性表面波の波長λに対してλ／４となっている。
【００２０】
次に本発明の弾性表面波装置Ａにおける動作について図１，２を用いて説明する。本発明の弾性表面波装置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とグランド用のダミー電極指２ｄの交叉間で励振された弾性表面波が図上、右方向に伝搬され、出力用電極３の出力用交叉指電極３３まで伝搬される。これにより生じた弾性表面波は、グレーティング反射器４，５間で振動エネルギーが外部に漏れずに閉じこめられることになる。
【００２１】
そして、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交叉指電極３３に発生し、所定のフィルタ特性に応じた信号が出力用交叉指電極３３から抽出されて外部回路ｖより出力される。
【００２２】
この場合、図２に示すように、入出力用電極２，３のダミー電極２ｂ、２ｄ、３ａ、３ｄを重み付けした場合、１次の横振動モードの分布における励振領域２００は振幅分布の端となるため、重み付けの影響を受けにくい。しかし、高次横振動モード（例えば３次）の奇数次横振動モードの分布においては励振領域２０１が正負の両領域で存在し、正の領域の振幅分布がダミー電極２ｂ、２ｄ、３ａ、３ｄの重み付け部分にあたるため、重みつけの影響を受けることになる。即ちダミー電極２ｂ、２ｄ、３ａ、３ｄの長さが長い領域（左）では正の領域が広く、短い領域（右）では正の領域の狭い振幅分布となる。
【００２３】
このことは奇数次の横振動モードの振動周波数が分散していることを意味しており、このように、少なくとも１つのダミー電極２ｂ、２ｄ、３ａ、３ｄ、好ましくは全てのダミー電極の長さを変え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分散させることができる。また、ダミー電極２ｂ、２ｄ、３ａ、３ｄが入出力用電極２，３で重み付けを、境界線Ｌに対して弾性表面波の伝播方向で左右対称に形成しているので、入力用電極２で発生した同一周波数の高次横振動モードを出力用電極３で受信できるので、さらに挿入損失の劣化を抑制できる。
【００２４】
【実施例】
次に本発明の作用効果を確認するために本発明の実施例を示す。
圧電基板としては２７．５°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搬方向に沿って形成した。これにより、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。
入力用電極、出力用電極、グレーティング反射器は、具体的には圧電基板に電極材料であるアルミニウムを真空蒸着で膜厚０．３６μｍで形成した後、フォトプロセスで所定パターンを形成しＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法で不要部を除去しレジスト剥離して電極を形成した。
この場合、電極指周期を８．５４μｍとし、入出力用電極指の交叉長Ｗ1はＷ1＝１２８μｍとした。また、入出力電極の開口長Ｗ０をＷ０＝１８０μｍとし、また、入出力電極の延長上の交叉に寄与しないダミー電極を伝搬方向に向かうに従って短くなるように重み付けを施した。
以上の構成で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段縦続接続して実験した結果を図３に示す。
【００２５】
これより、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、ｂを抑制でき良好な特性が得られた。
【００２６】
比較例としてダミー電極の長さを弾性表面波の伝搬方向に対して同じにして重み付けを施さない以外は実施例と同じ構成で実験した。その結果を図４に示す。
【００２７】
図に示すように、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、７次のスプリアスｅが生じ、実用には不適な特性であった。これは入出力間で高次横振動モードが同一振幅と同一位相で振動するため、弾性表面波がダミー電極間で加算され不要なスプリアスｃ、ｄ、ｅとして現れたものと考えられる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の構成によれば、少なくとも前記ダミー電極指の内の１つが他のダミー電極指より異なる長さに形成したために、１次以外の高次横振動モードの伝搬速度を変化させることができ、これにより、高次横振動モードの周波数を分散させ、その結果、通過阻止域内では高減衰の弾性表面波装置が提供できる。
【００２９】
また、ダミー電極のみの長さを調整するために、通過帯域内の挿入損失を劣化させないため、通過帯域内で低損失の弾性表面波装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の弾性表面波装置の平面図である。
【図２】本発明の弾性表面波装置において発生する横振動モードを説明する図である。
【図３】本発明のフィルタ特性を示す特性図である。
【図４】本発明の比較例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】本発明の弾性表面波装置において発生する横振動モードを説明する図である。
【符号の説明】
Ａ：弾性表面波装置
１：圧電基板
２：入力用電極
３：出力用電極
４、５：グレーティング反射器
２ａ：入力用電極指（入出力用電極指）
３ｄ：出力用電極指（入出力用電極指）
２ｃ、３ｂ：グランド用電極指
２ｂ、２ｓ、３ａ、３ｃ：ダミー電極指
Ｗ1：交叉長
【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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