JP2001136048A - 弾性表面波フィルタ - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＳＡＷフィルタのチップ上の無駄なスペースを
減らし、チップ寸法を小型にする。 【解決手段】斜め段差型反射面１４、１５を用いて、Ｓ
ＡＷの伝搬路を折り返すことで、小型のトランスバーサ
ル形ＳＡＷフィルタを実現出来る。
減らし、チップ寸法を小型にする。 【解決手段】斜め段差型反射面１４、１５を用いて、Ｓ
ＡＷの伝搬路を折り返すことで、小型のトランスバーサ
ル形ＳＡＷフィルタを実現出来る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電基板上に構成
された少なくとも１つの櫛形交差指状電極を有する弾性
表面波フィルタに関し、とくに弾性表面波の伝搬方向の
寸法を従来に比較して小型に出来る弾性表面波フィルタ
に関する。
された少なくとも１つの櫛形交差指状電極を有する弾性
表面波フィルタに関し、とくに弾性表面波の伝搬方向の
寸法を従来に比較して小型に出来る弾性表面波フィルタ
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、入出力櫛形交差指状電極（以下Ｉ
ＤＴと称す）が対向している弾性表面波（以下ＳＡＷ）
フィルタに於いては、そのＳＡＷの伝搬方向の寸法は、
入出力ＩＤＴの長さの和以上の寸法が必要であり、小型
化には限界があった。例えば、図４は従来の技術に於け
るトランスバーサル型（または伝送型）のＳＡＷフィル
タの一構成例である。この構成では、チップ２１の左右
方向、すなわちＳＡＷの伝搬方向の寸法は、必然的に入
力側ＩＤＴ２２と出力側ＩＤＴ２３の長さの和以上とな
るため、チップの小型化には限界がある。
ＤＴと称す）が対向している弾性表面波（以下ＳＡＷ）
フィルタに於いては、そのＳＡＷの伝搬方向の寸法は、
入出力ＩＤＴの長さの和以上の寸法が必要であり、小型
化には限界があった。例えば、図４は従来の技術に於け
るトランスバーサル型（または伝送型）のＳＡＷフィル
タの一構成例である。この構成では、チップ２１の左右
方向、すなわちＳＡＷの伝搬方向の寸法は、必然的に入
力側ＩＤＴ２２と出力側ＩＤＴ２３の長さの和以上とな
るため、チップの小型化には限界がある。
【０００３】また、別なる従来技術では、斜め金属グレ
ーティング反射器を利用して伝搬路を斜めに折り返すこ
とでチップの小型化を図っているものがある。図５はＳ
ＡＷの伝搬路を折り返すための、斜め金属グレーティン
グ反射器３４、斜め金属グレーティング反射器３５を設
けているトランスバーサル型のＳＡＷフィルタの従来例
である（特表平５−５０１４８６）。この構成は、伝搬
路を折り返すことで、チップの左右方向（ＳＡＷの伝搬
方向）の寸法を小さくすることが出来るが、一般に金属
反射器の反射係数の絶対値はきわめて小さいため、十分
な反射量を実現するためには、多数本の金属反射器が必
要となる場合があり、このような場合にもチップの小型
化には限界が生じる。この手法では、チップサイズの小
型化のために斜め金属グレーティング反射器の本数を少
なくした場合には、反射損失が大きくなり問題があっ
た。また、反射器の本数が多い場合にはチップ寸法を大
きくしなくてはならないという問題点があった。
ーティング反射器を利用して伝搬路を斜めに折り返すこ
とでチップの小型化を図っているものがある。図５はＳ
ＡＷの伝搬路を折り返すための、斜め金属グレーティン
グ反射器３４、斜め金属グレーティング反射器３５を設
けているトランスバーサル型のＳＡＷフィルタの従来例
である（特表平５−５０１４８６）。この構成は、伝搬
路を折り返すことで、チップの左右方向（ＳＡＷの伝搬
方向）の寸法を小さくすることが出来るが、一般に金属
反射器の反射係数の絶対値はきわめて小さいため、十分
な反射量を実現するためには、多数本の金属反射器が必
要となる場合があり、このような場合にもチップの小型
化には限界が生じる。この手法では、チップサイズの小
型化のために斜め金属グレーティング反射器の本数を少
なくした場合には、反射損失が大きくなり問題があっ
た。また、反射器の本数が多い場合にはチップ寸法を大
きくしなくてはならないという問題点があった。
【０００４】また、更に別なる従来技術では、チップ切
断面を反射端面として利用した共振子型のＳＡＷフィル
タがある。図６はチップの左右両端の切断部分の反射面
４３，反射面４４でＳＡＷが反射されることを利用し、
図中矢印の方向に定在波を立て、１ポート共振子として
機能させるものである。この構造では、反射面４３，４
４に入射するＳＡＷと反射されるＳＡＷの位相を一致さ
せることが共振子を形成するための条件であるが、位相
の一致のためには反射面（切断面）から電極４２までの
距離を高い寸法精度（ミクロンレベル）で実現する必要
があり、製造が難しいという問題があった。
断面を反射端面として利用した共振子型のＳＡＷフィル
タがある。図６はチップの左右両端の切断部分の反射面
４３，反射面４４でＳＡＷが反射されることを利用し、
図中矢印の方向に定在波を立て、１ポート共振子として
機能させるものである。この構造では、反射面４３，４
４に入射するＳＡＷと反射されるＳＡＷの位相を一致さ
せることが共振子を形成するための条件であるが、位相
の一致のためには反射面（切断面）から電極４２までの
距離を高い寸法精度（ミクロンレベル）で実現する必要
があり、製造が難しいという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ＳＡ
Ｗの励振・受信に共振現象の無いトランスバーサル型Ｉ
ＤＴを使用し、反射端面からの電極までの距離の寸法精
度を上げる必要が無く、反射面の形成加工が容易であ
り、また、従来手法に比較してチップ上の無駄なスペー
スを減らし、ＳＡＷデバイスを構成するチップ寸法を小
型に出来るＳＡＷフィルタを提供することにある。
Ｗの励振・受信に共振現象の無いトランスバーサル型Ｉ
ＤＴを使用し、反射端面からの電極までの距離の寸法精
度を上げる必要が無く、反射面の形成加工が容易であ
り、また、従来手法に比較してチップ上の無駄なスペー
スを減らし、ＳＡＷデバイスを構成するチップ寸法を小
型に出来るＳＡＷフィルタを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係わ
る発明の弾性表面波フィルタは、圧電基板に形成された
入力インターディジタルトランスジューサ（ＩＤＴ）と
該入力ＩＤＴから励振された弾性表面波の伝搬波面に対
して斜めに設けられた基板境界面と出力ＩＤＴとを備
え、前記入力及び出力のＩＤＴがＩＤＴを構成するイン
ターディジタル電極の周期配列方向を基板方位において
同一とし、前記周期配列方向と直角方向に近接して設け
られ、かつ、トランスバーサル形であることを特徴とす
る。また、本発明の請求項２に係わる発明の弾性表面波
フィルタは、前記基板境界面が段差型に形成され、前記
段差型基板境界面の段差高さｄが、前記弾性表面波の波
長をλとしたとき、λ＜ｄ＜５λであることを特徴とす
る。また、本発明の請求項３に係わる発明の弾性表面波
フィルタは、前記請求項１係わる発明の基板境界面が前
記弾性表面波の伝搬波面に対して４５度に設けられ、か
つ、前記弾性表面波が前記基板に平行な変位成分のみを
有する弾性表面波であることを特徴とする。また、本発
明の請求項４に係わる発明の弾性表面波フィルタは、前
記請求項３係わる発明の前記基板に平行な変位成分のみ
を有する弾性表面波がＢＧＳ波であることを特徴とす
る。また、本発明の請求項５に係わる発明の弾性表面波
フィルタは、前記請求項３係わる発明の前記基板に平行
な変位成分のみを有する弾性表面波がラブ波であること
を特徴とする。また、本発明の請求項６に係わる発明の
弾性表面波フィルタは、前記請求項３係わる発明の前記
基板に平行な変位成分のみを有する弾性表面波がＳＨ波
であることを特徴とする。また、本発明の請求項７に係
わる発明の弾性表面波フィルタは、前記請求項３係わる
発明の前記基板に平行な変位成分のみを有する弾性表面
波がＳＳＢＷであることを特徴とする。
る発明の弾性表面波フィルタは、圧電基板に形成された
入力インターディジタルトランスジューサ（ＩＤＴ）と
該入力ＩＤＴから励振された弾性表面波の伝搬波面に対
して斜めに設けられた基板境界面と出力ＩＤＴとを備
え、前記入力及び出力のＩＤＴがＩＤＴを構成するイン
ターディジタル電極の周期配列方向を基板方位において
同一とし、前記周期配列方向と直角方向に近接して設け
られ、かつ、トランスバーサル形であることを特徴とす
る。また、本発明の請求項２に係わる発明の弾性表面波
フィルタは、前記基板境界面が段差型に形成され、前記
段差型基板境界面の段差高さｄが、前記弾性表面波の波
長をλとしたとき、λ＜ｄ＜５λであることを特徴とす
る。また、本発明の請求項３に係わる発明の弾性表面波
フィルタは、前記請求項１係わる発明の基板境界面が前
記弾性表面波の伝搬波面に対して４５度に設けられ、か
つ、前記弾性表面波が前記基板に平行な変位成分のみを
有する弾性表面波であることを特徴とする。また、本発
明の請求項４に係わる発明の弾性表面波フィルタは、前
記請求項３係わる発明の前記基板に平行な変位成分のみ
を有する弾性表面波がＢＧＳ波であることを特徴とす
る。また、本発明の請求項５に係わる発明の弾性表面波
フィルタは、前記請求項３係わる発明の前記基板に平行
な変位成分のみを有する弾性表面波がラブ波であること
を特徴とする。また、本発明の請求項６に係わる発明の
弾性表面波フィルタは、前記請求項３係わる発明の前記
基板に平行な変位成分のみを有する弾性表面波がＳＨ波
であることを特徴とする。また、本発明の請求項７に係
わる発明の弾性表面波フィルタは、前記請求項３係わる
発明の前記基板に平行な変位成分のみを有する弾性表面
波がＳＳＢＷであることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【０００８】図１は本発明を施したＳＡＷフィルタの第
１の実施例の構成を示す。入力側ＩＤＴ１２から励振さ
れたＳＡＷは、チップ１１の右側に入射ＳＡＷ波面に対
して斜めに設けられた段差による斜め反射面１５にて反
射されたのち、チップ上を１７の様に斜めに伝搬する、
そしてチップの左側に設けられた段差による斜め反射面
１４にて再度反射されたのち、出力側ＩＤＴ１３にて受
信される。
１の実施例の構成を示す。入力側ＩＤＴ１２から励振さ
れたＳＡＷは、チップ１１の右側に入射ＳＡＷ波面に対
して斜めに設けられた段差による斜め反射面１５にて反
射されたのち、チップ上を１７の様に斜めに伝搬する、
そしてチップの左側に設けられた段差による斜め反射面
１４にて再度反射されたのち、出力側ＩＤＴ１３にて受
信される。
【０００９】次に本発明の動作について詳細に説明す
る。図１は本発明を施した、矩形の圧電基板上に形成さ
れたトランスバーサル型ＳＡＷフィルタであり、図１
（Ａ）は平面図、図１（Ｂ）は上側側面図、図１（Ｃ）
は下側側面図をそれぞれ表す。入力側ＩＤＴ１２から励
振されたＳＡＷは図１の１６と１９の両方向へ伝搬す
る。１６の方向へ伝搬するＳＡＷは、チップ右側のＳＡ
Ｗの伝搬波面に対して斜めに設けた段差型反射面１５に
て反射され、１７の方向へチップ上を斜めに伝搬する。
そして、段差型反射面１５に平行に設けたチップ左側の
斜め段差型反射面１４にて再度反射されたのち、１８の
方向へ伝搬し出力ＩＤＴ１３によって受信される。ＳＡ
Ｗの伝搬エネルギーは基板表面から数λ以内に集中して
いることから、段差高さｄは、ＳＡＷの波長をλとする
と、λ＜ｄ＜５λ程度で良い。この反射面１４、１５は
エッチング等の化学処理やダイシング等の機械加工にて
実現できる。また、本実施例では１９と２０の方向へ伝
搬するＳＡＷは不要なので、吸収帯２５をチップ表面に
設け、ＳＡＷを減衰させている。
る。図１は本発明を施した、矩形の圧電基板上に形成さ
れたトランスバーサル型ＳＡＷフィルタであり、図１
（Ａ）は平面図、図１（Ｂ）は上側側面図、図１（Ｃ）
は下側側面図をそれぞれ表す。入力側ＩＤＴ１２から励
振されたＳＡＷは図１の１６と１９の両方向へ伝搬す
る。１６の方向へ伝搬するＳＡＷは、チップ右側のＳＡ
Ｗの伝搬波面に対して斜めに設けた段差型反射面１５に
て反射され、１７の方向へチップ上を斜めに伝搬する。
そして、段差型反射面１５に平行に設けたチップ左側の
斜め段差型反射面１４にて再度反射されたのち、１８の
方向へ伝搬し出力ＩＤＴ１３によって受信される。ＳＡ
Ｗの伝搬エネルギーは基板表面から数λ以内に集中して
いることから、段差高さｄは、ＳＡＷの波長をλとする
と、λ＜ｄ＜５λ程度で良い。この反射面１４、１５は
エッチング等の化学処理やダイシング等の機械加工にて
実現できる。また、本実施例では１９と２０の方向へ伝
搬するＳＡＷは不要なので、吸収帯２５をチップ表面に
設け、ＳＡＷを減衰させている。
【００１０】本実施例に於ける、集中型の斜め段差型反
射面１４，１５は、図４の従来の斜め金属グレーティン
グで構成した分布形の反射器と比べて反射損失は小さ
い。図４の従来の方法では、斜め金属グレーティング１
本当たりの反射率は数％程度なので、グレーティングの
本数が少ない場合には斜め金属反射器部を透過し外部へ
漏れるＳＡＷエネルギーが大きく、反射損失が生じる。
反射損失を低減するためには、数十から数百本のグレー
ティングが必要であり、小型化には限界が生じる。
射面１４，１５は、図４の従来の斜め金属グレーティン
グで構成した分布形の反射器と比べて反射損失は小さ
い。図４の従来の方法では、斜め金属グレーティング１
本当たりの反射率は数％程度なので、グレーティングの
本数が少ない場合には斜め金属反射器部を透過し外部へ
漏れるＳＡＷエネルギーが大きく、反射損失が生じる。
反射損失を低減するためには、数十から数百本のグレー
ティングが必要であり、小型化には限界が生じる。
【００１１】次に、本発明の第２の実施例である、図２
について説明する。図１の第１の実施例の構成では、矩
形のチップに化学的・機械的加工を施すことで、斜め段
差型反射面を実現していたが、図２の構成では、チップ
の切断面５４、切断面５５そのものを斜め反射面として
利用している。本構成では、図１の構成よりもチップの
未使用領域がさらに少ないため、より一層の小型化が可
能である。
について説明する。図１の第１の実施例の構成では、矩
形のチップに化学的・機械的加工を施すことで、斜め段
差型反射面を実現していたが、図２の構成では、チップ
の切断面５４、切断面５５そのものを斜め反射面として
利用している。本構成では、図１の構成よりもチップの
未使用領域がさらに少ないため、より一層の小型化が可
能である。
【００１２】更に、本発明の第３の実施例である図３の
構成について説明する。図３では、チップ上下（奥と手
前）のＳＡＷの伝搬路に直面するチップの片側（図では
右側）に、反射面に対して４５度に入反射し、ＳＡＷが
直角に伝搬路を形成する様にそれぞれ１つずつ斜め段差
型反射面６４、斜め段差型反射面６５を設け、入力側Ｉ
ＤＴ６２のＳＡＷ出力側６６と反対側及び出力側ＩＤＴ
６３のＳＡＷ入力側６８とは反対の側には、ＳＡＷ吸収
帯２５を設けて構成したＳＡＷフィルタである。ここ
で、斜め段差型反射面６４、６５を形成する部分の左右
方向の寸法Ｌ１は、入出力ＩＤＴの開口長（波束の幅）
と同程度で良いため、この構成でもチップの小型化が可
能である。
構成について説明する。図３では、チップ上下（奥と手
前）のＳＡＷの伝搬路に直面するチップの片側（図では
右側）に、反射面に対して４５度に入反射し、ＳＡＷが
直角に伝搬路を形成する様にそれぞれ１つずつ斜め段差
型反射面６４、斜め段差型反射面６５を設け、入力側Ｉ
ＤＴ６２のＳＡＷ出力側６６と反対側及び出力側ＩＤＴ
６３のＳＡＷ入力側６８とは反対の側には、ＳＡＷ吸収
帯２５を設けて構成したＳＡＷフィルタである。ここ
で、斜め段差型反射面６４、６５を形成する部分の左右
方向の寸法Ｌ１は、入出力ＩＤＴの開口長（波束の幅）
と同程度で良いため、この構成でもチップの小型化が可
能である。
【００１３】とくに、この第３の実施例の構成では、反
射面６４及び６５に対して弾性波が４５度の入射角度で
入射するため、励起する波動が基板に平行に変位する成
分のみを有するＢＧＳ波やＬＯＶＥ波等の横波のＳＡＷ
やバルク波ではあるが弾性体表面に沿って進み表面電極
で受信が可能なＳＨ波やＳＳＢＷ（ＳｕｒｆａｃｅＳｋ
ｉｍｍｉｎｇ Ｂｕｌｋ Ｗａｖｅ）の場合、反射によ
って縦波成分へのモード変換が生じない。このためこれ
らの波動を用いることで低損失のフィルタを構成するこ
とができる。ただし、ＳＨ波やＳＳＢＷの場合には、波
動のエネルギは必ずしも表面に集中していないため、反
射面は図２の様に端面が切り落とされた構造の方が適す
る。
射面６４及び６５に対して弾性波が４５度の入射角度で
入射するため、励起する波動が基板に平行に変位する成
分のみを有するＢＧＳ波やＬＯＶＥ波等の横波のＳＡＷ
やバルク波ではあるが弾性体表面に沿って進み表面電極
で受信が可能なＳＨ波やＳＳＢＷ（ＳｕｒｆａｃｅＳｋ
ｉｍｍｉｎｇ Ｂｕｌｋ Ｗａｖｅ）の場合、反射によ
って縦波成分へのモード変換が生じない。このためこれ
らの波動を用いることで低損失のフィルタを構成するこ
とができる。ただし、ＳＨ波やＳＳＢＷの場合には、波
動のエネルギは必ずしも表面に集中していないため、反
射面は図２の様に端面が切り落とされた構造の方が適す
る。
【００１４】上記の波動は、以下のような基板を用いる
ことで励振できる。例えば、圧電セラミックを基板に用
いた場合、基板の分極軸をＩＤＴの電極指と平行に採る
ことによってＢＧＳ波やＳＨ波が励振される。また、例
えば、基板に水晶を用いた場合、回転Ｙ板を選ぶことで
ＢＧＳ波やＳＳＢＷが励振される。とくに切断角が７０
度のＹ板水晶ではＢＧＳ波が強く励振できる。また、Ｌ
ＯＶＥ波はＳＨ波の伝搬速度より遅い弾性体膜を基板の
表面に設けることによって伝搬可能である。
ことで励振できる。例えば、圧電セラミックを基板に用
いた場合、基板の分極軸をＩＤＴの電極指と平行に採る
ことによってＢＧＳ波やＳＨ波が励振される。また、例
えば、基板に水晶を用いた場合、回転Ｙ板を選ぶことで
ＢＧＳ波やＳＳＢＷが励振される。とくに切断角が７０
度のＹ板水晶ではＢＧＳ波が強く励振できる。また、Ｌ
ＯＶＥ波はＳＨ波の伝搬速度より遅い弾性体膜を基板の
表面に設けることによって伝搬可能である。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、圧電基板上に形成された弾性表面波フィルタにおい
て、下記のような特徴を有する。斜め段差型反射面を用
いて、ＳＡＷの伝搬路を折り返す事で、従来技術より
も、小型のＳＡＷフィルタを実現する事が出来る。集中
形の完全反射面を有しているため、従来の分布形の斜め
金属グレーティング反射器を用いた方式よりも、低損失
なフィルタを実現出来る。また、共振子形ではなくトラ
ンスバーサル形のＳＡＷフィルタであるので、反射端面
の加工精度を上げる必要がない分、形成加工が容易であ
る。
は、圧電基板上に形成された弾性表面波フィルタにおい
て、下記のような特徴を有する。斜め段差型反射面を用
いて、ＳＡＷの伝搬路を折り返す事で、従来技術より
も、小型のＳＡＷフィルタを実現する事が出来る。集中
形の完全反射面を有しているため、従来の分布形の斜め
金属グレーティング反射器を用いた方式よりも、低損失
なフィルタを実現出来る。また、共振子形ではなくトラ
ンスバーサル形のＳＡＷフィルタであるので、反射端面
の加工精度を上げる必要がない分、形成加工が容易であ
る。
【図１】本発明の第１の実施の形態の弾性表面波フィル
タの構成を示す図である。
タの構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の弾性表面波フィル
タの構成を示す図である。
タの構成を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態の弾性表面波フィル
タの構成を示す図である。
タの構成を示す図である。
【図４】従来の弾性表面波フィルタの構成を示す図であ
る。
る。
【図５】別なる従来の弾性表面波フィルタの構成を示す
図である。
図である。
【図６】別なる従来の弾性表面波フィルタの構成を示す
図である。
図である。
１１ チップ １２ 入力側ＩＤＴ １３ 出力側ＩＤＴ １４ 反射面 １５ 反射面 ２１ チップ ２２ 入力側ＩＤＴ ２３ 出力側ＩＤＴ ２５ 吸収帯 ３４ 斜め金属グレーティング反射器 ３５ 斜め金属グレーティング反射器 ４３ 反射面 ４４ 反射面 ５４ 切断面 ５５ 切断面 ６２ 入力側ＩＤＴ ６３ 出力側ＩＤＴ ６４ 反射面 ６５ 反射面 ６６ ＳＡＷ出力側 ６８ ＳＡＷ入力側
Claims (7)
- 【請求項１】 圧電基板に形成された入力インターディ
ジタルトランスジューサ（ＩＤＴ）と該入力ＩＤＴから
励振された弾性表面波の伝搬波面に対して斜めに設けら
れた基板境界面と出力ＩＤＴとを備え、前記入力及び出
力のＩＤＴがＩＤＴを構成するインターディジタル電極
の周期配列方向を基板方位において同一とし、前記周期
配列方向と直角方向に近接して設けられ、かつ、トラン
スバーサル形であることを特徴とする弾性表面波フィル
タ。 - 【請求項２】 前記基板境界面が段差型に形成され、前
記段差型基板境界面の段差高さｄが、前記弾性表面波の
波長をλとしたとき、λ＜ｄ＜５λであることを特徴と
する前記請求項１記載の弾性表面波フィルタ。 - 【請求項３】 前記基板境界面が前記弾性表面波の伝搬
波面に対して４５度に設けられ、かつ、前記弾性表面波
が前記基板に平行な変位成分のみを有する弾性表面波で
あることを特徴とする前記請求項１記載の弾性表面波フ
ィルタ。 - 【請求項４】 前記基板に平行な変位成分のみを有する
弾性表面波がＢＧＳ波であることを特徴とする前記請求
項３記載の弾性表面波フィルタ。 - 【請求項５】 前記基板に平行な変位成分のみを有する
弾性表面波がラブ波であることを特徴とする前記請求項
３記載の弾性表面波フィルタ。 - 【請求項６】 前記基板に平行な変位成分のみを有する
弾性表面波がＳＨ波であることを特徴とする前記請求項
３記載の弾性表面波フィルタ。 - 【請求項７】 前記基板に平行な変位成分のみを有する
弾性表面波がＳＳＢＷであることを特徴とする前記請求
項３記載の弾性表面波フィルタ。
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| JP31810599A JP2001136048A (ja) | 1999-11-09 | 1999-11-09 | 弾性表面波フィルタ |
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|---|---|---|---|
| JP31810599A JP2001136048A (ja) | 1999-11-09 | 1999-11-09 | 弾性表面波フィルタ |
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-
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