JP2007074754A - 弾性表面波デバイスおよびそれを用いた移動体通信機器並びにセンサー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】漏洩表面弾性波を励起することが可能なカット角で切り出された圧電基板1上に櫛型電極や反射器を設け、従来LSAWとして利用されていたSAWの音速を低減させ、前記圧電基板を伝播する遅い横波の速度よりも遅くしたSAWを利用することにより、従来LSAWとして利用されていたSAWを伝播損失の発生しないRSAWとして利用し、従来のLSAWを利用したSAWフィルタやSAW共振子と比較し、挿入損失が少なく、かつ急峻特性が向上したSAWフィルタやSAW共振子を得る。
【選択図】図3
Description
したがって、SAWデバイスを高周波領域で使用すると共振周波数fが大きくなり、SAWの伝播速度vが一定であれば、IDT電極指間ピッチpを小さくしなければならない。これは、IDT電極のパターン幅を非常に小さくすることになるため、SAWデバイスの製造歩留まりが低下する。製造歩留まりを低下させないようにするためには、SAWの伝播速度vの大きな圧電基板が求められる。また、低損失な特性を得るには、SAWの伝播に伴う損失やIDT電極の抵抗をできるだけ小さくする必要がある。
LT)であることを特徴とする。これにより、1チップ上に従来のLSAWを利用したSAWデバイスと本発明のSAWデバイスとを同時に形成することもできる。
基板は、LiTaO3単結晶のX軸を中心に、Y軸からZ軸方向に26度以上、50度以
下の範囲の角度で回転させた方位で切り出されたカット面を有し、漏洩表面弾性波を励起することが可能な特性を有することを特徴とする。この構成により、従来のLSAWを利用したSAWデバイスと本発明のSAWデバイスとを同時に1チップ上に形成する2デバイスin1チップタイプのSAWデバイスを作成しても、両方のSAWデバイスともに損失が小さく、かつ優れた急峻特性を得ることができる。
あることを特徴とする。これにより、従来のLSAWを利用したSAWデバイスと本発明のSAWデバイスとを1チップ上に形成する2デバイスin1チップタイプのSAWデバイスとしても良好な特性を得ることができる。
基板は、LiNbO3単結晶のX軸を中心に、Y軸からZ軸方向に50度以上、80度以
下の範囲の角度で回転させた方位で切り出されたカット面を有し、漏洩表面弾性波を励起することが可能な特性を有することを特徴とする。この構成により、従来のLSAWを利用したSAWデバイスと本発明のSAWデバイスとを1チップ上に形成した2デバイスin1チップタイプのSAWデバイスを作成しても、両方のSAWデバイスともに損失の少なく、かつ優れた急峻特性を得ることができる。
図1Aは、本発明の実施例1におけるSAWデバイスの一例として作製した1portのSAW共振子を示す斜視図である。圧電基板1上にSAW共振子2が形成されている。SAW共振子2は、IDT電極3および反射器4で構成されている。図1Bは図1Aに示すt−t線に沿った断面図である。図1CはIDT電極の1周期分の拡大図であり、電極指301が圧電基板1上に一定のピッチpで形成された状態を示す。
また、挿入損失を比較する指標としては、図5に示すような方法により評価した。すなわち、図5に示すように、***振点B2での***振周波数f2よりも低域側で抑圧が10dBとなる点B3での周波数f3を求め、この周波数f3からさらに低周波数側に20MHz低い点B4での周波数f4における挿入損失を挿入損失指標とした。これにより、これらのSAW共振子を用いてラダー型のフィルタを作製した場合、必要な抑圧を確保した状態で、かつ挿入損失の指標を得ることができる。
本発明の実施例2におけるSAWデバイスの一例として、ラダー型SAWフィルタを作製した。このSAWフィルタの構成の斜視図を図7Aに示す。図7Bは、その回路構成図を示す。図7Bに示す回路構成図からわかるように、本実施例のSAWフィルタは、5個の直列腕のSAW共振子5と、2個の並列腕のSAW共振子6とで構成されている。直列腕SAW共振子5は、IDT電極7と、このIDT電極7の両側に設けられた反射器9とで構成されている。一方、並列腕SAW共振子6は、同様にIDT電極8と、この両側に設けられた反射器10とで構成されている。また、本実施例では、中心周波数が836MHz、帯域幅が25MHzとなるようにそれぞれの電極の膜厚とパターン形状を設定している。
本発明の実施例3のSAWデバイスとしては、本発明の実施例1で用いた1portのSAW共振子と同様の1−portタイプのSAW共振子を用いた。
一の共振周波数であるが、圧電基板を伝播する遅い横波を利用したSAWデバイスであり、これらのIDT電極の膜厚hrは、それぞれ0.32μm、0.24μmである。これらの結果と、さらに種々の試料を作製して測定した結果とから、hL≦hrを満たす構成とすることで、特にカット角を選ぶことなく、急峻性かつ低損失なSAW共振子が得られることが見出された。これは、質量負荷効果によりSAWの音速が圧電基板を伝播する遅い横波の音速を下回るようにできることによる。
本発明の実施例4では、SAWデバイスとして本発明の実施例1で用いた1portのSAW共振子と同様の1portのSAW共振子を用いた。本実施例で作製した実施例試料7と実施例試料8は、SAW共振子の圧電基板1上のIDT電極3および反射器4の電極にはAlを用い、また圧電基板1としてはLT36°板を用いた。この圧電基板1を伝播する遅い横波の音速vbは3350.8m/sである。
2484.20MHzであった。したがって、酸化珪素膜13の形成前のSAWの音速は2957.4m/sであり、遅い横波の音速よりも遅い。すなわち、このときには2×p≦vb/fbeforeの関係を満たしている。酸化珪素膜13を形成すると、SAWの音速は3974.7m/sとなり、遅い横波の音速3350.8m/sよりも速くなった。この結果、2×p≧vb/fafterの関係を満たした。すなわち、実施例試料8では、誘電体
膜である酸化珪素膜13の形成前後で2×p×fbefore≦vb≦2×p×fafterの関係
を満たしている。
ッチpおよび共振周波数fbeforeを設定すれば、挿入損失、急峻性の優れたSAW共振子を得ることができる。通常、SAW共振子の場合、周波数が低いほど電極間ピッチは広くなるため、この場合においても、誘電体膜の形成によるSAWの音速の上昇を利用することでSAW共振子の電極間ピッチを広くすることができるので、SAWデバイス作製面で有利となる。
様に本発明の効果を得ることができる。
本発明の実施例5ではSAWデバイスとして、同一チップ上に800MHz帯のラダー型SAWフィルタと、1.9GHz帯のラダー型SAWフィルタが存在する、いわゆる2フィルタin1チップタイプのフィルタの場合について説明する。本実施例においては、実施例試料9、実施例試料10、比較試料7および比較試料8の4種類の試料を作製した。800MHz帯のフィルタに関してはアメリカのAMPS/CDMA用の送信側フィルタ、1.9GHz帯のフィルタに関しては同じくアメリカのPCS帯のCDMA用送信側フィルタを作製した。
以下、本発明の実施例6における弾性表面波デバイスを用いたセンサーについて図面を参照しながら説明する。
2 SAW共振子
3,7,8 IDT電極
4,9,10 反射器
5 直列腕SAW共振子
6 並列腕SAW共振子
11 圧電基板
12 チッ化珪素膜
13 酸化珪素膜
21 絶縁基材
22 SAW共振子
23 線路
24 ネットワークアナライザ
301 電極指
Claims (14)
- 漏洩表面弾性波を励起することが可能なカット角で切り出された圧電基板と、前記圧電基板上に少なくとも1対の互いにかみ合わされた電極指を有するインターディジタルトランスデューサ(IDT)電極からなる電極パターンとを含む弾性表面波デバイスであって、前記弾性表面波デバイスの共振周波数をf(Hz)、前記圧電基板を伝播する遅い横波の音速をvb(m/s)、前記圧電基板上に形成された前記電極パターンの前記電極指のピッチをp(m)としたとき、前記電極指のピッチpが2×p≦vb/fの関係を満たすことを特徴とする弾性表面波デバイス。
- 前記電極パターンの前記電極指が、前記電極指のピッチpとほぼ同じピッチを有して前記圧電基板表面に設けられた段部の頂部に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の弾性表面波デバイス。
- 前記弾性表面波デバイスは、前記電極パターン上に少なくともその電極パターンを覆う誘電体膜がさらに形成されていることを特徴とする請求項1に記載の弾性表面波デバイス。
- 前記電極指がアルミニウム(Al)もしくはアルミニウム(Al)を主体とする金属からなり、かつ前記圧電基板を用いて前記漏洩表面弾性波を利用して作製されたLSAW型弾性表面波デバイスのIDT電極の膜厚をhLとし、前記LSAW型弾性表面波デバイスと同一の共振周波数としたときの前記弾性表面波デバイスの前記IDT電極の膜厚をhrとした場合、前記弾性表面波デバイスの前記IDT電極の膜厚hrがhL≦hrを満たす構成としたことを特徴とする請求項1に記載の弾性表面波デバイス。
- 前記弾性表面波デバイスの少なくとも前記電極指がアルミニウム(Al)よりも密度の大きい金属を用いたことを特徴とする請求項1に記載の弾性表面波デバイス。
- 前記弾性表面波デバイスの少なくとも前記電極指がアルミニウム(Al)よりも密度の大きい金属からなる第1の層と、アルミニウム(Al)もしくはアルミニウム(Al)を主体とする金属からなる第2の層とを有する少なくとも2層以上の多層構造の電極であることを特徴とする請求項1に記載の弾性表面波デバイス。
- 前記圧電基板がリチウム酸タンタル(LiTaO3)単結晶であることを特徴とする請求
項1に記載の弾性表面波デバイス。 - 前記リチウム酸タンタル(LiTaO3)単結晶からなる前記圧電基板は、前記リチウム
酸タンタル(LiTaO3)単結晶のX軸を中心に、Y軸からZ軸方向に26度以上、50度以下の範囲の角度で回転させた方位で切り出されたカット面を有し、漏洩表面弾性波を励起することが可能な特性を有することを特徴とする請求項1に記載の弾性表面波デバイス。 - 前記圧電基板がニオブ酸リチウム(LiNbO3)単結晶であることを特徴とする請求項1に記載の弾性表面波デバイス。
- 前記ニオブ酸リチウム(LiNbO3)単結晶からなる前記圧電基板は、前記ニオブ酸リチウム(LiNbO3)単結晶のX軸を中心に、Y軸からZ軸方向に50度以上、80度以下の範囲の角度で回転させた方位で切り出されたカット面を有し、漏洩表面弾性波を励起することが可能な特性を有することを特徴とする請求項1に記載の弾性表面波デバイス。
- 請求項1に記載の前記弾性表面波デバイスを2つ以上組み合わせて1つのチップ上に形成したことを特徴とする弾性表面波デバイス。
- 請求項1に記載の前記弾性表面波デバイスを用いた移動体通信機器。
- 請求項1に記載の前記弾性表面波デバイスを用いた移動体通信機器。
- 請求項1に記載の前記弾性表面波デバイスを用いたセンサー。
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