JP2000077967A

JP2000077967A - 弾性表面波装置

Info

Publication number: JP2000077967A
Application number: JP10244306A
Authority: JP
Inventors: Haruto Ide; 治人井手
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1998-08-31
Filing date: 1998-08-31
Publication date: 2000-03-14

Abstract

(57)【要約】【課題】容量素子の占有面積を小さく抑えて、大容量の
容量成分によって結合された弾性表面波素子を有する弾
性表面波装置の提供をする。【解決手段】本発明は、圧電基板１上に一対の櫛歯電
極指から成るインタデジタル電極２、３を被着形成して
成る少なくとも２つの弾性表面波素子Ａ、Ｂを弾性表面
波伝播方向が同一方向となるように併設するとともに、
該２つの弾性表面波素子を結合容量Ｃで容量接続して成
る弾性表面波装置において、前記結合容量Ｃは、前記２
つの弾性表面波素子Ａ、Ｂ間に配置されるとともに、一
対の櫛歯電極指５１Ａ、櫛歯電極指５２Ａが互いに噛み
合い、且つ両櫛歯電極指５１Ａ、５２Ａを被覆する誘電
体被膜６とから成る弾性表面波装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大容量の結合容量
素子が可能で、且つ小型化が可能な弾性表面波装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】圧電基板上に複数の共振子型弾性表面波
フィルタ素子（以下、弾性表面波素子という）を用いた
弾性表面波装置（例えば、弾性表面波フィルタ）におい
ては、各弾性表面波素子とグランド電位との間に、大き
な容量（結合容量）を挿入する必要がある。この結合容
量の容量値は、主にフィルタ特性の帯域幅を制御するも
のである。

【０００３】従来、圧電基板上に、弾性表面波素子に接
続する容量成分を形成した弾性表面波装置は、特開平７
−２７３５９７号などが知られている。

【０００４】特開平７−２７３５９７号には、直列側の
弾性表面波共振器と、並列側の弾性表面波共振器とがラ
ダー状に接続された共振器型弾性表面波フィルタであ
り、一対の直列弾性表面波共振器と、並列弾性表面波共
振器との間に容量素子が配置されている。これにより、
例えば直列弾性表面波共振器の共振周波数を高周波側に
若干シフトさせることにより、帯域近傍に減衰極を形成
して選択性を高めるものであった。

【０００５】この特開平７−２７３５９７号の弾性表面
波装置では、一対の直列弾性表面波共振器及び並列弾性
表面波共振器が、弾性波の伝播方向に一直線上に配置さ
れている。従って、一対の直列弾性表面波共振器と並列
弾性表面波共振器とを接続する容量素子は、一直線上に
配列された２つの表面波共振器とから外れて突出して形
成されることになる。このような構造では、基板の小型
化に障害が発生してしまう。

【０００６】また、特開平７−２７３５９７号の弾性表
面波装置の容量素子は、互いに噛み合う一対の櫛歯電極
指で構成されているに過ぎない。互いに噛み合う一対の
櫛歯電極指で構成されているに過ぎない。このような一
対の櫛歯電極指が互いに噛み合うだけの容量素子では、
例えば大容量化しようとしても、これに伴って圧電基板
が大型化してしまう。

【０００７】また、例えば特開平９−１５３７５５号公
報の弾性表面波フィルタは、入出力用インターデジタル
電極を含む圧電基板全面に、ＳｉＯ₂などの誘電体材料
から成る被膜が形成されている。これは、表面波の励振
するインターデジタル電極を構成する櫛歯電極指が、伝
播周波数に応じて電極指幅及び電極指間隔が数ミクロン
となっており、表面に微細な金属異物などが付着してし
まうと、電極指間でショートを起こして、所望のフィル
タ特性を得られないという問題を解決するものである。
そして、インターデジタル電極に外部信号や駆動信号な
どが接続される部位（接続パッド）以外の圧電基板の表
面に誘電体材料から成る被膜が形成されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の弾性表面波フィ
ルタで、複数のフィルタ素子の間に形成する結合容量を
圧電基板上に具備する場合、その容量素子分だけスペー
スが必要となり弾性表面波装置の大型化につながる。

【０００９】特に大きな容量値の容量素子を形成する必
要がある場合、容量素子の面積が大きくなり、結果とし
て圧電基板が大きくなる問題がある。ここで圧電基板上
の容量素子の面積を小さくするには、互いに噛み合う電
極指間距離を小さくすればよい。ただし電極指間距離を
小さくすることは微細なパターン形成が必要になり、歩
留まりの低下、高精度の設備を必要とするなど加工技術
上の問題がある。

【００１０】また、この電極指間に金属異物などの付着
によるショート不良が一層発生しやすくなる。

【００１１】先に示した弾性表面波素子の表面に誘電体
膜を形成する方法で容量素子部を含めたショート不良を
抑えることができるが、容量素子を小さくすると言う問
題は解決されない。また、弾性表面波を励振する弾性表
面波素子にも、誘電体膜が被膜されるため、その結果、
弾性表面波素子の電気特性を劣化させてしまう。

【００１２】本発明は上述の問題点に鑑みて案出された
ものであり、その目的は、容量素子の占有面積を小さく
抑えて、大容量の容量成分によって２つの弾性表面波素
子を結合した弾性表面波装置の提供をする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧電基
板上に一対の櫛歯電極指から成るインタデジタル電極を
被着形成してなる少なくとも２つの弾性表面波素子を、
各弾性表面波伝播方向を同一方向となるように併設する
とともに、該２つの弾性表面波素子を間に配置した結合
容量素子で結合して成る弾性表面波装置において、前記
結合容量素子は、一対の櫛歯電極指を互いに噛み合わせ
て成り、且つ両櫛歯電極指が誘電体被膜で被覆されてい
る弾性表面波装置である。

【００１４】

【作用】本発明によれば、圧電基板上に一対の櫛歯電極
指から成るインタデジタル電極を被着形成して成る少な
くとも２つの弾性表面波素子を表面波伝播方向が互いに
平行となるように併設するとともに、該２つの弾性表面
波素子を結合容量で容量結合して成る弾性表面波装置に
おいて、前記結合容量素子は、前記２つの弾性表面波素
子間に配置されている。

【００１５】従って、結合容量素子が、弾性表面波装素
子の表面弾性波発生領域の最外周から延出することがな
いため、非常に小型化の弾性表面波装置となる。

【００１６】また、結合容量素子の形状を誘電体被膜を
被着することにより、絶縁被膜を被覆した時に比較し
て、格段に小型化することができる。

【００１７】また、前記結合容量素子は、一対の櫛歯電
極指とが互いに噛み合い、且つ両櫛歯電極指を被覆する
誘電体被膜とから成っている。この櫛歯電極指が互いに
噛み合い構造でも充分に大きな容量成分が簡単に得ら
れ、通過帯域特性の制御などが非常に容易となり、櫛歯
電極指間のショートも抑えることができる。

【００１８】また、圧電基板上に、この結合容量素子の
誘電体被膜が形成されているため、弾性表面波素子の電
気特性を劣化させることがない。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の弾性表面波装置を
図面に基づいて詳説する。

【００２０】図１は、本発明の弾性表面波装置の平面図
である。尚、図では、圧電基板上に２つの弾性表面波素
子を形成して成る弾性表面波装置を例で説明する。

【００２１】図において、１は圧電基板、Ａは前段の共
振子型弾性表面波フィルタ、Ｂは後段の共振子型弾性表
面波フィルタ（以下、単に弾性表面波素子という）、Ｃ
は結合容量素子である。また、この弾性表面波素子Ａ、
Ｂ中、２Ａ、２Ｂは夫々入力側インタデジタル電極であ
り、３Ａ、３Ｂは、夫々出力側インタデジタル電極であ
り、４Ａ、４Ａ、４Ｂ、４Ｂは、反射器電極である。ま
た、結合容量素子Ｃは、容量素子用インタデジタル電極
５と誘電体被膜６とから構成されている。

【００２２】圧電基板１はチタン酸ジルコン酸鉛系（Ｐ
ＺＴ）、チタン酸鉛系（ＰＴ）などの圧電セラミック基
板やニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、四硼酸リ
チウムや水晶等の圧電単結晶基板などから成る。尚、圧
電基板１がセラミック基板の場合には、所定方向に分極
処理されており、圧電基板１が単結晶基板の場合には、
所定方向に切断処理されている。

【００２３】各共振子型弾性表面波フィルタからなる弾
性表面波素子Ａは、一対の櫛歯電極指から成る入力側イ
ンタデジタル電極２Ａと、一対の櫛歯電極指から成る出
力側インタデジタル電極３Ａとが、弾性表面波の同一伝
播方向線上に配置されており、この同一伝播方向線上に
おいて入出力インタデジタル電極２Ａ及び３Ａを挟持す
るように、２つの反射器電極４Ａ、４Ａが配置されて構
成されている。

【００２４】そして、入力側インタデジタル電極２Ａ
は、一対の櫛歯電極指２１Ａ、２２Ａとから成り、互い
に櫛歯電極指２１Ａ、２２Ａが噛み合うように構成され
ている。尚、例えば、櫛歯電極指２１Ａは、信号入力側
のホット側の電極指であり、櫛歯電極指２２Ａは、グラ
ンド側の電極指である。

【００２５】また、出力側インタデジタル電極３Ａは、
一対の櫛歯電極指３１Ａ、３２Ａとから成り、互いに櫛
歯電極指３１Ａ、３２Ａが噛み合うように構成されてい
る。尚、例えば、櫛歯電極指３１Ａは、グランド側の電
極指であり、櫛歯電極指３２Ａは、信号側の電極指であ
る。

【００２６】また、弾性表面波素子Ｂは、弾性表面波素
子Ａの伝播方向と平行となる伝播方向となるように配置
されており、弾性表面波素子Ａと同様に入力側インタデ
ジタル電極２Ｂ、出力側インタデジタル電極３Ｂ及び２
つの反射器電極４Ｂ、４Ｂとから構成されている。尚、
弾性表面波素子Ａでは、図中左側のインタデジタル電極
２Ａが入力側であり、図中右側のインタデジタル電極３
Ａが出力側であり、これにより、弾性表面波素子Ａの伝
播は、図中の左側から右側となる。これに対して、弾性
表面波素子Ｂでは、図中右側のインタデジタル電極２Ｂ
が入力側であり、図中左側のインタデジタル電極３Ｂが
出力側であり、伝播方向は、図中の右側から左側とな
る。

【００２７】上述のインタデジタル電極２Ａ、２Ｂ、３
Ａ、３Ｂは、アミルニウムやアルミナにＣｕ、Ｔｉなど
の金属材料を薄膜技法により形成し、エッチングなどに
よって所定パターンに形成される。例えば、互いに噛み
合うインタデジタル電極を構成する電極指の幅、及び噛
み合う電極の間隔は、弾性波の伝播周波数によって決定
され、例えば、夫々の幅及び間隔が、１／４波長となっ
ている。

【００２８】また、各インタデジタル電極２Ａ、２Ｂ、
３Ａ、３Ｂを構成する夫々の電極指２１Ａ、２２Ａ、３
１Ａ、３２Ａ、２１Ｂ、２２Ｂ、３１Ｂ、３２Ｂには、
信号パッドや接続バーが形成されている。弾性表面波素
子Ａの電極指２１Ａには外部回路と接続される入力信号
パッド２３Ａが形成されている。電極指２２Ａには、弾
性表面波素子Ｂの電極指３１Ｂと接続するグランド電位
の接続バー５１が形成されている。電極指３２Ａには外
部回路と接続されるグランド電位パッド３３Ａが形成さ
れている。また、弾性表面波素子Ａの電極指３１Ａに
は、弾性表面波素子Ｂの電極指２１Ｂと接続する信号側
接続バー５２が形成されている。

【００２９】弾性表面波素子Ｂの電極指２１Ｂには、上
述の弾性表面波素子Ａの電極指３１Ａと接続する信号側
接続バー５２が形成されている。電極指２２Ｂには、外
部回路と接続されるグランド電位パッド２３Ｂが形成さ
れている。また、電極指３１Ｂには、上述の弾性表面波
素子Ａの電極指２２Ａと接続するグランド側接続バー５
１が形成されている。また、電極指３２Ｂには、外部回
路と接続されるグランド電位パッド３３Ｂが形成されて
いる。

【００３０】また、２つの弾性表面波素子Ａ、Ｂの間に
は、グランド側接続バー５１と信号側接続バー５２が配
置されていることになる。そして、グランド側接続バー
５１と信号側接続バー５２の間には、結合容量を発生す
る容量素子Ｃが形成されている。

【００３１】この結合容量素子Ｃは、グランド側接続バ
ー５１と信号側接続バー５２が配置されていることにな
る。そして、グランド側接続バー５１に接続されている
電極指５１Ａと信号側接続バー５２に接続されている電
極指５２Ａは、夫々櫛歯状となっており、両電極指５１
Ａ、５２Ａは互いに噛み合って構成されている。これに
より、容量素子用インタデジタル電極５が構成されるこ
とになる。

【００３２】さらに、少なくとも容量素子用インタデジ
タル電極５を共通的に覆うように、誘電体被膜６が被着
形成されている。

【００３３】この誘電体被膜６とは、チタン酸ジルコン
酸鉛系（ＰＺＴ）、チタン酸鉛系（ＰＴ）、チタン酸バ
リウム（ＢＴ）などを主成分とする被膜であり、例えば
０．１〜１０μｍ程度の厚膜を有する。この誘電体被膜
６は上述の材料を薄膜技法や溶射などで形成したり、ま
た、上述の材料の粉体を熱硬化性や紫外線硬化性樹脂、
例えばアクリル、エポキシ樹脂などに混合した誘電体ペ
ーストを用いて、塗布硬化して形成する。

【００３４】この誘電体被膜６は、２つの弾性表面波素
子Ａ、Ｂとの間の領域の容量素子用インタデジタル電極
５上に被着されるものであり、２つの弾性表面波素子
Ａ、Ｂに被覆されないように形成する。

【００３５】容量素子Ｃは、一般に０．１〜３．０ｐＦ
程度の容量が必要であるが、例えば、３．０ｐＦの結合
容量素子Ｃを、例えば、１００μｍ×２００μｍの領域
に形成することができる。即ち、誘電体被膜６を形成し
たことにより、大容量化が可能であり、逆に、所定容量
成分に対して非常に小型化することができる。

【００３６】これは、誘電体被膜６は、通常、弾性表面
波素子Ａ、Ｂ上に不純物の付着による短絡を防止するた
めに全面に被覆する絶縁保護膜（ＳｉＯ₂やＳｉ
₃Ｎ₄：厚み１００Å程度）では、例えば３ｐＦの容量
を得るためには、１つの弾性表面波素子とほど同一の領
域、例えば、２００μｍ×７００μｍ必要となる。

【００３７】尚、膜厚みが厚く、質量が大きい誘電体被
膜６を、弾性表面波素子Ａ、Ｂ上にまで被着すると、質
量効果や電気的な回路定数の変更を伴い、弾性表面波素
子Ａ、Ｂ共振特性や温度特性が初期の設計特性と変動し
てまう。従って誘電体被膜６は、弾性表面波素子Ａ、Ｂ
に被覆されないように、容量素子用インタデジタル電極
５部分のみに設けることが重要である。

【００３８】これにより、弾性表面波素子Ａ、Ｂの共振
特性や温度特性を変動させることなく、弾性表面波素子
Ａ、Ｂとの間の限られた領域に、占有面積が小さく且つ
電極指５１Ａ、５２Ａ間に高誘電率の材料を介在させる
ことにより大きな誘電率の容量素子Ｃを達成することが
できる。これにより、電極指５１Ａ、５２Ａ間に高電圧
が印加された場合、従来はスパークが発生し、断線によ
り所望特性が得られなくなったり、ショート不良の原因
になるが、高誘電率の材料が電極指間に介在することで
電界の集中を緩和することができ、スパークの発生を抑
止し、信頼性を高めた製品を作ることができる。

【００３９】これにより、所定フィルタ特性を有する共
振器型弾性表面波フィルタである弾性表面波素子Ａと、
所定フィルタ特性を有する共振器型弾性表面波フィルタ
である弾性表面波素子Ｂとが、結合容量素子Ｃによっ
て、互いに結合されることになり、この結合容量素子Ｃ
の容量特性によって、両フィルタ特性を構成して得られ
る所定帯域幅のフィルタ特性を任意に変えることができ
る。

【００４０】尚、上述の結合容量素子Ｃの容量成分の調
整は、例えば、容量素子用インタデジタル電極５上に誘
電体被膜６を被着形成する前、また、被着形成した後に
おいて、容量素子用インタデジタル電極５を構成する電
極指５１Ａまたは５２Ａとの対向距離を例えば減少する
ように、一方の電極指５１Ａまたは両方の電極指５１
Ａ、５２Ａを所定本数だけ除去すればよい。また、誘電
体被膜６を形成した後に両方の電極指５１Ａ、５２Ａを
所定本数だけ除去してもよい。

【００４１】また、上述の実施例では、２つの弾性表面
波素子Ａ、Ｂとが結合容量を発生させる容量素子Ｃによ
って結合されている弾性表面波装置であるが、図２に示
すように、２つの弾性表面波素子Ａ、Ｂとの間に、外部
回路の信号と入出力整合を行うため、段間結合させるた
めの容量素子Ｃ２、Ｃ３を並設してもよい。

【００４２】このように２つの弾性表面波素子Ａ、Ｂと
の間に複数の容量素子Ｃ、Ｃ２、Ｃ３に共通的に誘電体
被膜６１を形成してもよい。この場合、弾性表面波の伝
播方向と平行に誘電体被膜６１が形成されるだけなの
で、弾性表面波素子Ａ、Ｂの弾性表面波の伝播特性には
何等支障を与えることがなく、また、弾性表面波素子
Ａ、Ｂに配置できるため、装置の大型化とはならない。
また、これらの容量素子Ｃ、Ｃ２、Ｃ３と外部回路との
接続や、弾性表面波素子Ａ、Ｂとの接続をボンディング
ワイヤなどを用いて弾性表面波素子を横切るようにして
接続する。

【００４３】

【発明の効果】本発明では、弾性表面波素子の電気特性
を劣化させることなく、２つの弾性表面波素子の段間を
結合する結合容量素子を小型化することができる。結合
容量の耐電圧特性を高めることができ、電極指間のスパ
ーク発生を防止させるという効果がある。

【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】本発明の他の弾性表面波装置の平面図である。

【符号の説明】

１・・・圧電基板Ａ・・・共振子型弾性表面波フィルタＢ・・・共振子型弾性表面波フィルタＣ・・・結合容量２Ａ、２Ｂ・・・入力側インタデジタル電極３Ａ、３Ｂ・・・出力側インタデジタル電極４Ａ、４Ｂ・・・反射器電極５・・・・結合容量用インタデジタル電極６・・・誘電体被膜６１・・誘電体被膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電基板上に一対の櫛歯電極指から成る
インタデジタル電極を被着形成してなる少なくとも２つ
の弾性表面波素子を、各弾性表面波伝播方向を同一方向
となるように併設するとともに、該２つの弾性表面波素
子を間に配置した結合容量素子で結合して成る弾性表面
波装置において、前記結合容量素子は、一対の櫛歯電極指を互いに噛み合
わせて成り、且つ両櫛歯電極指が誘電体被膜で被覆され
ていることを特徴とする弾性表面波装置。