JP3155639B2 - 弾性表面波共振子およびその製造方法 - Google Patents
弾性表面波共振子およびその製造方法Info
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- JP3155639B2 JP3155639B2 JP01385693A JP1385693A JP3155639B2 JP 3155639 B2 JP3155639 B2 JP 3155639B2 JP 01385693 A JP01385693 A JP 01385693A JP 1385693 A JP1385693 A JP 1385693A JP 3155639 B2 JP3155639 B2 JP 3155639B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、フィルタ装置の構成に
好適な弾性表面波共振子および該弾性表面波共振子で構
成したフィルタ装置に関する。
好適な弾性表面波共振子および該弾性表面波共振子で構
成したフィルタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】弾性表面波装置は極めて大量に生産され
ているＬＳＩと同様に、フォトリソグラフィ技術を使用
して製造可能であるため、量産性に優れ、ＶＨＦ帯、Ｕ
ＨＦ帯等において、好適な高周波信号処理装置として、
例えば、テレビジョン受信機の中間周波数フィルタ、Ｖ
ＴＲの局部発振器等の分野において広範に使用されてい
る。
ているＬＳＩと同様に、フォトリソグラフィ技術を使用
して製造可能であるため、量産性に優れ、ＶＨＦ帯、Ｕ
ＨＦ帯等において、好適な高周波信号処理装置として、
例えば、テレビジョン受信機の中間周波数フィルタ、Ｖ
ＴＲの局部発振器等の分野において広範に使用されてい
る。
【０００３】また、最近では弾性表面波装置の有する小
形、軽量という特徴から、ポケットベル、携帯電話等の
移動体通信分野で、高周波用フィルタとして応用されて
いる。 例えば、携帯電話機では、単一のアンテナで送
信と受信を行なうため、送信信号と受信信号を分波せし
めるアンテナ分波器に、弾性表面波装置で構成したフィ
ルタ装置が多く使用されている。
形、軽量という特徴から、ポケットベル、携帯電話等の
移動体通信分野で、高周波用フィルタとして応用されて
いる。 例えば、携帯電話機では、単一のアンテナで送
信と受信を行なうため、送信信号と受信信号を分波せし
めるアンテナ分波器に、弾性表面波装置で構成したフィ
ルタ装置が多く使用されている。
【０００４】かかるフィルタ装置の特性としては、低損
失かつ帯域外抑圧度の大きなことが要求される。このよ
うな要求に対する弾性表面波装置として、例えばＩＤＴ
型フィルタや弾性表面波共振子を使用して構成したフィ
ルタ装置がある。
失かつ帯域外抑圧度の大きなことが要求される。このよ
うな要求に対する弾性表面波装置として、例えばＩＤＴ
型フィルタや弾性表面波共振子を使用して構成したフィ
ルタ装置がある。
【０００５】例えば、図３に示すように、圧電性基板３
上にボンディングパット６を備えたすだれ状電極４を配
置した構成である。
上にボンディングパット６を備えたすだれ状電極４を配
置した構成である。
【０００６】これらの弾性表面波装置は、例えば特開昭
６２−１１６００８号公報に記載されているような、一
対の入、出力すだれ状電極で構成されたトランスバーサ
ル型のフィルタ装置に較べ、非常に低損失化を図ること
ができる長所がある。
６２−１１６００８号公報に記載されているような、一
対の入、出力すだれ状電極で構成されたトランスバーサ
ル型のフィルタ装置に較べ、非常に低損失化を図ること
ができる長所がある。
【０００７】本発明の対象とするのは、弾性表面波共振
子およびそれを使用したフィルタ装置である。
子およびそれを使用したフィルタ装置である。
【０００８】弾性表面波共振子は、従来の水晶振動子と
同様に、リアクタンス素子を使用して、ＵＨＦ帯、ある
いは、準マイクロ波帯のフィルタ装置を構成することが
可能である。
同様に、リアクタンス素子を使用して、ＵＨＦ帯、ある
いは、準マイクロ波帯のフィルタ装置を構成することが
可能である。
【０００９】上記のような弾性表面波装置に関しては、
例えば、特開昭５８−１３１８１０号公報、特開昭５８
−１００５２１号公報等に開示された技術がある。
例えば、特開昭５８−１３１８１０号公報、特開昭５８
−１００５２１号公報等に開示された技術がある。
【００１０】また、「米国電気電子学会１９７５年、ウ
ルトラソニックス・シンポジウム、プロシーディング
ス、第３８１〜３８４頁（ＩＥＥＥ，１９７５，ＵＬＴ
ＲＡＳＯＮＩＣＳ ＳＹＭＰＯＳＩＵＭ ＰＲＯＣＥＥ
ＤＩＮＧＳ，ｐｐ．３８１〜３８４）」記載の技術、ま
た、「エレクトロニクス レター １９８５年、２１
巻、２５／２６号、第１２１１〜１２１２頁（ＥＬＥＣ
ＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ ５ｔｈ Ｄｅｃｅｍ
ｂｅｒ １９８５，Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２５／２６，
ｐｐ．１２１１〜１２１２）」記載の技術がある。
ルトラソニックス・シンポジウム、プロシーディング
ス、第３８１〜３８４頁（ＩＥＥＥ，１９７５，ＵＬＴ
ＲＡＳＯＮＩＣＳ ＳＹＭＰＯＳＩＵＭ ＰＲＯＣＥＥ
ＤＩＮＧＳ，ｐｐ．３８１〜３８４）」記載の技術、ま
た、「エレクトロニクス レター １９８５年、２１
巻、２５／２６号、第１２１１〜１２１２頁（ＥＬＥＣ
ＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ ５ｔｈ Ｄｅｃｅｍ
ｂｅｒ １９８５，Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２５／２６，
ｐｐ．１２１１〜１２１２）」記載の技術がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】さて、弾性表面波共振
子とリアクタンス素子とでフィルタ装置を構成する場
合、共振子の共振特性だけでなく、共振子の有する制動
容量、コンダクタンス等が問題になる。
子とリアクタンス素子とでフィルタ装置を構成する場
合、共振子の共振特性だけでなく、共振子の有する制動
容量、コンダクタンス等が問題になる。
【００１２】低域通過型フィルタとして、直列接続した
インダクタンス素子と、各接続点に接続した弾性表面共
振子で、いわゆる梯子型フィルタ装置を構成した場合、
外部回路との整合をとるために、弾性表面波共振子の制
動容量は、制限される。
インダクタンス素子と、各接続点に接続した弾性表面共
振子で、いわゆる梯子型フィルタ装置を構成した場合、
外部回路との整合をとるために、弾性表面波共振子の制
動容量は、制限される。
【００１３】また、フィルタ装置自体の損失を小さくす
るためには、弾性表面波装置のコンダクタンス、およ
び、制動容量は小さいことが必要である。
るためには、弾性表面波装置のコンダクタンス、およ
び、制動容量は小さいことが必要である。
【００１４】一方、上記フィルタの高域でのカットオフ
周波数は、弾性表面波共振子の制動容量とインダクタン
ス素子の素子値で決まるため、所望の周波数特性を得る
ためには、容量は所望の値であることが必要である。
周波数は、弾性表面波共振子の制動容量とインダクタン
ス素子の素子値で決まるため、所望の周波数特性を得る
ためには、容量は所望の値であることが必要である。
【００１５】さらに、上記フィルタ装置においては、使
用している弾性表面波共振子の共振周波数で阻止特性を
得ることができ、この阻止特性における抑圧度を充分大
きくするためには、弾性表面波共振子のコンダクタンス
を大きくすることが必要である。
用している弾性表面波共振子の共振周波数で阻止特性を
得ることができ、この阻止特性における抑圧度を充分大
きくするためには、弾性表面波共振子のコンダクタンス
を大きくすることが必要である。
【００１６】以上のように、上記フィルタ装置を構成す
る場合、弾性表面波共振子の有する電気的特性値は、種
々の制限を受けることになる。
る場合、弾性表面波共振子の有する電気的特性値は、種
々の制限を受けることになる。
【００１７】従来の弾性表面波共振子を使用して上記フ
ィルタ装置を構成した場合、全ての条件を満足すること
は困難であり、フィルタ装置の低損失化には限界があっ
た。
ィルタ装置を構成した場合、全ての条件を満足すること
は困難であり、フィルタ装置の低損失化には限界があっ
た。
【００１８】そこで、本発明は、上記従来装置の問題を
解決し、フィルタ装置の構成に好適な弾性表面波共振子
とこれを使用したフィルタ装置および弾性表面波共振子
の製造方法を提供することを目的とする。
解決し、フィルタ装置の構成に好適な弾性表面波共振子
とこれを使用したフィルタ装置および弾性表面波共振子
の製造方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、 基板と、すだれ状電極を少なくとも２以
上直列接続した電極群と、該電極群に対し並列に接続し
た容量素子とを有する弾性表面波共振子、および、直列
に接続された複数のインダクタンス素子を有し、前記弾
性表面波共振子を、直列に接続された複数のインダクタ
ンス素子の接続点に接続することを特徴とする。
め、本発明は、 基板と、すだれ状電極を少なくとも２以
上直列接続した電極群と、該電極群に対し並列に接続し
た容量素子とを有する弾性表面波共振子、および、直列
に接続された複数のインダクタンス素子を有し、前記弾
性表面波共振子を、直列に接続された複数のインダクタ
ンス素子の接続点に接続することを特徴とする。
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】また、本発明によれば、次の弾性表面波共
振子が提供される。すなわち、基板と、すだれ状電極を
少なくとも２以上直列接続した電極群と、該電極群に対
し並列に接続した容量素子を有して構成した弾性表面波
共振子において、前記すだれ状電極を少なくとも２以上
直列接続した電極群の容量値をＣ0、前記電極群に対し
並列に接続した容量素子の容量値をＣ1、該弾性表面共
振子の有する容量値をＣとし、次式を満足することを条
件として、
振子が提供される。すなわち、基板と、すだれ状電極を
少なくとも２以上直列接続した電極群と、該電極群に対
し並列に接続した容量素子を有して構成した弾性表面波
共振子において、前記すだれ状電極を少なくとも２以上
直列接続した電極群の容量値をＣ0、前記電極群に対し
並列に接続した容量素子の容量値をＣ1、該弾性表面共
振子の有する容量値をＣとし、次式を満足することを条
件として、
【００２５】
【数５】
【００２６】
【数６】
【００２７】
【数７】
【００２８】
【数８】
【００２９】（ただし、ｆrは、弾性表面波共振子の共
振周波数、ｆtは、フィルタ装置の通過域の中心周波
数、ｆcは、弾性表面波共振子の容量値とインダクタン
ス素子値で決まるフィルタ装置のカットオフ周波数、ｋ
2は、電気機械結合係数、Ｃsは、すだれ状電極１対当た
りの容量、lsは、フィルタ装置の通過域の損失、ｕは、
圧電材料で決まる定数、Ｎは、電極対数、Ｗは、電極開
口長）前記電極群、並列容量を設けた弾性表面波共振子
である。
振周波数、ｆtは、フィルタ装置の通過域の中心周波
数、ｆcは、弾性表面波共振子の容量値とインダクタン
ス素子値で決まるフィルタ装置のカットオフ周波数、ｋ
2は、電気機械結合係数、Ｃsは、すだれ状電極１対当た
りの容量、lsは、フィルタ装置の通過域の損失、ｕは、
圧電材料で決まる定数、Ｎは、電極対数、Ｗは、電極開
口長）前記電極群、並列容量を設けた弾性表面波共振子
である。
【００３０】
【００３１】さらに、本発明によれば、上記弾性表面波
共振子の製造方法として、以下の方法が提供される。
共振子の製造方法として、以下の方法が提供される。
【００３２】すなわち、圧電性基板上に電極と容量素子
を設けた弾性表面波共振子を製造する際、圧電性基板上
に第１の導電性薄膜により第１の電極を形成した後、第
２の導電性薄膜を第１の電極上に形成し、該第２の導電
性薄膜により第１の電極と異なる第２の電極を形成する
弾性表面波共振子の製造方法であって、前記第１の電
極、および、前記第２の電極を形成する工程において、
容量素子を形成すべき圧電性基板上の導電性薄膜を保護
パターンで覆い、第１および第２の電極を形成した後、
容量素子の製造を行う弾性表面波共振子の製造方法が考
えられる。
を設けた弾性表面波共振子を製造する際、圧電性基板上
に第１の導電性薄膜により第１の電極を形成した後、第
２の導電性薄膜を第１の電極上に形成し、該第２の導電
性薄膜により第１の電極と異なる第２の電極を形成する
弾性表面波共振子の製造方法であって、前記第１の電
極、および、前記第２の電極を形成する工程において、
容量素子を形成すべき圧電性基板上の導電性薄膜を保護
パターンで覆い、第１および第２の電極を形成した後、
容量素子の製造を行う弾性表面波共振子の製造方法が考
えられる。
【００３３】
【作用】上述のように本発明においては、圧電性基板上
に導電性薄膜より形成したすだれ状電極を複数個、直列
接続して１開口弾性表面波共振子設け、該直列接続した
すだれ状電極に並列に接続した容量素子を設けるように
構成した。
に導電性薄膜より形成したすだれ状電極を複数個、直列
接続して１開口弾性表面波共振子設け、該直列接続した
すだれ状電極に並列に接続した容量素子を設けるように
構成した。
【００３４】このように弾性表面波共振子を構成するこ
とにより、弾性表面波共振子の制動容量とは別に、並列
接続した容量素子の容量を変えることで、前記弾性表面
波共振子を構成した場合に要求される容量値に、素子値
を設定することが可能になるため、フィルタ装置の製造
が容易になり、かつ、フィルタ装置の性能を向上するこ
とができる。
とにより、弾性表面波共振子の制動容量とは別に、並列
接続した容量素子の容量を変えることで、前記弾性表面
波共振子を構成した場合に要求される容量値に、素子値
を設定することが可能になるため、フィルタ装置の製造
が容易になり、かつ、フィルタ装置の性能を向上するこ
とができる。
【００３５】
【実施例】以下、図を参照して本発明の実施例を説明す
る。
る。
【００３６】図１に示すように、一開口弾性表面波共振
子１とインダクタンス素子２を有して梯子型フィルタを
構成する場合を考える。
子１とインダクタンス素子２を有して梯子型フィルタを
構成する場合を考える。
【００３７】図１とは、一致しないが、解析の容易化の
ため、直列に接続したインダクタンス素子２個と、該接
続点に並列に接続した一開口弾性表面波共振子とで構成
した梯子型フィルタ１段（いわゆるＴ型フィルタ）につ
いて考える。
ため、直列に接続したインダクタンス素子２個と、該接
続点に並列に接続した一開口弾性表面波共振子とで構成
した梯子型フィルタ１段（いわゆるＴ型フィルタ）につ
いて考える。
【００３８】なお、簡単のため抵抗分は無視できるほど
充分小さいとし、弾性表面波共振子のサセプタンスを
Ｂ、インダクタンスの有するリアクタンス分を、Ｘ／２
とすると、その影像インピーダンスＺｉは、以下のよう
に表わせる。
充分小さいとし、弾性表面波共振子のサセプタンスを
Ｂ、インダクタンスの有するリアクタンス分を、Ｘ／２
とすると、その影像インピーダンスＺｉは、以下のよう
に表わせる。
【００３９】 Ｚｉ＝√（（Ｘ／Ｂ）・（１−Ｂ・Ｘ／４）） ここで、Ｘ＝ωＬ1であり、さらに、ωは、角周波数、
Ｌ1は直列インダクタンスの値である。
Ｌ1は直列インダクタンスの値である。
【００４０】また、弾性表面波共振子の等価回路定数を
Ｌ2、Ｃ2、また制動容量をＣとすると、 Ｂ＝ωＣ−（１／（ωＬ2−１／（ωＣ2））） となる。
Ｌ2、Ｃ2、また制動容量をＣとすると、 Ｂ＝ωＣ−（１／（ωＬ2−１／（ωＣ2））） となる。
【００４１】弾性表面波共振子の共振周波数をｆｒ（該
値は、フィルタの阻止周波数に対応する）とすると、ｆ
ｒ＝１／（２π・√（Ｌ2Ｃ2））となり、回路の特性イ
ンピーダンスをＲｓとすると、上式から、通過域の周波
数ｆｔでの整合条件として次式を得る。
値は、フィルタの阻止周波数に対応する）とすると、ｆ
ｒ＝１／（２π・√（Ｌ2Ｃ2））となり、回路の特性イ
ンピーダンスをＲｓとすると、上式から、通過域の周波
数ｆｔでの整合条件として次式を得る。
【００４２】 Ｃ＝Ｌ1／（（Ｒｓ2＋π2ｆｔ2Ｌ1 2）・（１−ｆｒ2・
Ｐ／（ｆｔ2−ｆｒ2））） ここで、Ｐ＝８ｋ2（２ｋ2
＋π2）／π4、ｋ2は、電気機械結合係数である。
Ｐ／（ｆｔ2−ｆｒ2））） ここで、Ｐ＝８ｋ2（２ｋ2
＋π2）／π4、ｋ2は、電気機械結合係数である。
【００４３】また、減衰域のカットオフ周波数ｆｃは、
ｆｃ≒（１／２π）・√（４／（Ｌ1Ｃ）−（１／Ｌ2Ｃ
2））と近似できる。
ｆｃ≒（１／２π）・√（４／（Ｌ1Ｃ）−（１／Ｌ2Ｃ
2））と近似できる。
【００４４】上記の関係式を前記の整合条件の式に用い
て、整理すると整合条件として次式を得る。
て、整理すると整合条件として次式を得る。
【００４５】
【数９】
【００４６】 ここで、Ｐ＝８ｋ2（２ｋ2＋π2）／π4 Ｃ ：弾性表面波共振子の制動容量 ｋ2 ：電気機械結合係数 ｆc ：減衰域カットオフ周波数 ｆt ：通過帯域の中心周波数 ｆr ：阻止帯域の中心周波数 Ｒs ：回路のインピーダンス 例えば、代表的な基板材料である、１２８°Ｙ−Ｘ Ｌ
ｉＮｂＯ3を使用し、ｆtが、９５０ＭＨｚ、ｆrが、８
２０ＭＨｚ、ｆcが、１．３ＧＨｚのフィルタ装置を構
成することを考える。
ｉＮｂＯ3を使用し、ｆtが、９５０ＭＨｚ、ｆrが、８
２０ＭＨｚ、ｆcが、１．３ＧＨｚのフィルタ装置を構
成することを考える。
【００４７】Ｒｓは、通常５０Ωであるから、上式によ
りＣは３．６ｐＦとなる。
りＣは３．６ｐＦとなる。
【００４８】一方、すだれ状電極１対の単位長あたりの
容量をＣｓ、すだれ状電極の電極対数をＮ、電極開口長
をＷとすると、ＣはＮＷＣｓと表わされ、仮に開口長を
１００μｍとすると、上記容量値を得るためには電極対
数は７５対となる。
容量をＣｓ、すだれ状電極の電極対数をＮ、電極開口長
をＷとすると、ＣはＮＷＣｓと表わされ、仮に開口長を
１００μｍとすると、上記容量値を得るためには電極対
数は７５対となる。
【００４９】しかしながら、この場合、弾性表面波共振
子の共振インピーダンスは、１０Ω程度の大きな値とな
り、フィルタ構成に必要な共振特性を得ることができな
い。逆に、共振インピーダンスが充分小さくなるように
電極対数を大きくすると、制動容量Ｃが大きな値となっ
てしまったり、開口長を極端に小さくしなければならな
い等の不都合が発生する場合がある。
子の共振インピーダンスは、１０Ω程度の大きな値とな
り、フィルタ構成に必要な共振特性を得ることができな
い。逆に、共振インピーダンスが充分小さくなるように
電極対数を大きくすると、制動容量Ｃが大きな値となっ
てしまったり、開口長を極端に小さくしなければならな
い等の不都合が発生する場合がある。
【００５０】このような問題を解決するため、弾性表面
波共振子を複数個、直列に接続する構成が用いられる。
波共振子を複数個、直列に接続する構成が用いられる。
【００５１】電極対数と開口長を適当に選定した複数の
共振子を、直列に接続することで、共振子が単独の場合
に比べ、共振子全体の容量は小さくなり、共振インピー
ダンスの大幅な増加を、避けることができる。
共振子を、直列に接続することで、共振子が単独の場合
に比べ、共振子全体の容量は小さくなり、共振インピー
ダンスの大幅な増加を、避けることができる。
【００５２】しかし、さらに、低損失のフィルタ装置を
実現しようとした場合、次のような問題が生ずる。
実現しようとした場合、次のような問題が生ずる。
【００５３】整合に必要な弾性表面波共振子の制動容量
は、前式のように表わされるが、所望の損失を実現する
ために必要な制動容量の近似式を求めると以下のように
表わされる。
は、前式のように表わされるが、所望の損失を実現する
ために必要な制動容量の近似式を求めると以下のように
表わされる。
【００５４】つまり、梯子型フィルタ１段の通過域の損
失ｌｓは、粗い近似式として弾性表面波共振子のサセプ
タンスＢおよびコンダクタンスＧ、直列インダクタンス
のリアクタンスＸにより、 ｌｓ≒１０Ｌｏｇ（１＋ＧＸ（１＋√ＢＸ））（Ｌｏｇ
は、常用対数） と表せる。弾性表面波共振子の通過域におけるコンダク
タンスを実験的に調べた結果、電極対数Ｎと電極開口長
Ｗに比例する関係があることが、新たに判明した。
失ｌｓは、粗い近似式として弾性表面波共振子のサセプ
タンスＢおよびコンダクタンスＧ、直列インダクタンス
のリアクタンスＸにより、 ｌｓ≒１０Ｌｏｇ（１＋ＧＸ（１＋√ＢＸ））（Ｌｏｇ
は、常用対数） と表せる。弾性表面波共振子の通過域におけるコンダク
タンスを実験的に調べた結果、電極対数Ｎと電極開口長
Ｗに比例する関係があることが、新たに判明した。
【００５５】すなわち、上述の通過域におけるＧは、ｕ
を比例定数として次式で表せる。
を比例定数として次式で表せる。
【００５６】Ｇ＝ｕＮＷ 上式と前述のカットオフ周波数ｆｃの関係式を、上記損
失の関係式に代入し、整理すると制動容量Ｃ0に関す
る、次式を得る。
失の関係式に代入し、整理すると制動容量Ｃ0に関す
る、次式を得る。
【００５７】
【数１０】
【００５８】 ここで、ｌs ：梯子型フィルタ１段の損失 ｕ ：基板材料で決まる定数 Ｎは、電極対数、Ｗは、電極開口長 フィルタ装置１段の損失が０．５ｄＢ程度では、前２式
の容量値は同程度の値とすることができるが、０．５ｄ
Ｂ以下の損失を得ようとした場合、損失から決まる制動
容量の値はさらに小さくなるため、整合条件で決定され
る制動容量の値と一致せず、従来の弾性表面波共振子を
使用したのでは、さらに低損失のフィルタ装置の実現を
図れない。
の容量値は同程度の値とすることができるが、０．５ｄ
Ｂ以下の損失を得ようとした場合、損失から決まる制動
容量の値はさらに小さくなるため、整合条件で決定され
る制動容量の値と一致せず、従来の弾性表面波共振子を
使用したのでは、さらに低損失のフィルタ装置の実現を
図れない。
【００５９】上記、従来装置の問題を解決するため、本
発明においては、図１に示すような直列に接続したイン
ダクタンス素子と、各接続点にて並列に接続した、一開
口弾性表面波共振子を有して構成した梯子型フィルタ装
置において、第一実施例として、図２に示すように、一
開口弾性表面波共振子を３個直列に接続するとともに、
直列接続した弾性表面波共振子に並列に、容量素子を接
続し設ける構成とした。 この場合、並列に接続した容
量素子の容量値をＣ1とし、弾性表面波共振子の制動容
量とＣ1の和をＣとすると、前記整合条件および損失か
ら定まる容量値の条件は、整合条件については、Ｃが式
９のように表わされ、Ｃ0が式１０で、またＣ1は式９と
式１０から決定される容量の差として表わされる。
発明においては、図１に示すような直列に接続したイン
ダクタンス素子と、各接続点にて並列に接続した、一開
口弾性表面波共振子を有して構成した梯子型フィルタ装
置において、第一実施例として、図２に示すように、一
開口弾性表面波共振子を３個直列に接続するとともに、
直列接続した弾性表面波共振子に並列に、容量素子を接
続し設ける構成とした。 この場合、並列に接続した容
量素子の容量値をＣ1とし、弾性表面波共振子の制動容
量とＣ1の和をＣとすると、前記整合条件および損失か
ら定まる容量値の条件は、整合条件については、Ｃが式
９のように表わされ、Ｃ0が式１０で、またＣ1は式９と
式１０から決定される容量の差として表わされる。
【００６０】上記のように、本発明によれば、整合条件
から要求される容量値は、弾性表面波共振子の制動容量
と容量素子の容量値の和として得られ、他方損失から要
求される制動容量の値は、弾性表面波共振子単独の制動
容量値として得られ、従来の弾性表面波共振子に比べ、
それぞれの条件を満足することが容易となり、設計の自
由度が増加した。
から要求される容量値は、弾性表面波共振子の制動容量
と容量素子の容量値の和として得られ、他方損失から要
求される制動容量の値は、弾性表面波共振子単独の制動
容量値として得られ、従来の弾性表面波共振子に比べ、
それぞれの条件を満足することが容易となり、設計の自
由度が増加した。
【００６１】なお、本実施例では、１２８°Ｙ−Ｘ Ｌ
ｉＮｂＯ3圧電基板３の表面にアルミニウム、アルミニ
ウム合金等の導電性薄膜を成膜し、弾性表面波共振子で
あるすだれ状電極４と容量素子５、またこれら電極パタ
−ンとパッケージの端子とを接続するためのボンディン
グパッド６を形成して構成している。
ｉＮｂＯ3圧電基板３の表面にアルミニウム、アルミニ
ウム合金等の導電性薄膜を成膜し、弾性表面波共振子で
あるすだれ状電極４と容量素子５、またこれら電極パタ
−ンとパッケージの端子とを接続するためのボンディン
グパッド６を形成して構成している。
【００６２】もちろん基板は圧電性のものに限られず、
例えば磁歪素子で構成しても良い。
例えば磁歪素子で構成しても良い。
【００６３】なお、同図でパッケージは省略してある。
【００６４】図４は本発明のフィルタ装置の周波数特性
の一例であり、３段梯子型フィルタの特性を示したもの
である。同図に示すように、通過域における損失は、従
来に比べ約０．２ｄＢ改善することができた。
の一例であり、３段梯子型フィルタの特性を示したもの
である。同図に示すように、通過域における損失は、従
来に比べ約０．２ｄＢ改善することができた。
【００６５】次に、本発明の第２実施例を図５に示す。
【００６６】本実施例は、容量素子を弾性表面波の伝搬
方向に対し直角方向に設けた構成である。第１実施例の
ように、弾性表面波の伝搬方向に容量素子を設ける構成
では、弾性表面波共振子の直列接続段数が多い場合に、
基板表面を有効に利用するのに有利であるが、本第２実
施例は、直列接続段数が少ない場合に、基板表面を有効
に利用するのに有利である配置構成である。
方向に対し直角方向に設けた構成である。第１実施例の
ように、弾性表面波の伝搬方向に容量素子を設ける構成
では、弾性表面波共振子の直列接続段数が多い場合に、
基板表面を有効に利用するのに有利であるが、本第２実
施例は、直列接続段数が少ない場合に、基板表面を有効
に利用するのに有利である配置構成である。
【００６７】次に、本発明の第３実施例を図６に示す。
【００６８】本実施例は、弾性表面波共振子とは別基板
（例えばガラス基板等が考えられる）に、容量素子を形
成し、パッケージに設置した後、ワイヤ７により電気的
に並列に接続した構成である。
（例えばガラス基板等が考えられる）に、容量素子を形
成し、パッケージに設置した後、ワイヤ７により電気的
に並列に接続した構成である。
【００６９】本実施例の構成は、それぞれの基板を別個
のパッケージに配置できるため、レイアウトの自由度
が、さらに増加する利点がある。
のパッケージに配置できるため、レイアウトの自由度
が、さらに増加する利点がある。
【００７０】図７は、本発明第１および第２実施例にて
使用した弾性表面波共振子の製造方法である。
使用した弾性表面波共振子の製造方法である。
【００７１】本方法は、圧電性基板上に電極と容量素子
を設けた弾性表面波共振子を製造する際、圧電性基板上
に第１の導電性薄膜により第１の電極を形成した後、第
２の導電性薄膜を第１の電極上に形成し、該第２の導電
性薄膜により第１の電極と異なる第２の電極を形成する
弾性表面波共振子の製造方法であって、前記第１の電
極、および、前記第２の電極を形成する工程において、
容量素子を形成すべき圧電性基板上の導電性薄膜を保護
パターンで覆い、第１および第２の電極を形成した後、
容量素子の製造を行う弾性表面波共振子の製造方法。
を設けた弾性表面波共振子を製造する際、圧電性基板上
に第１の導電性薄膜により第１の電極を形成した後、第
２の導電性薄膜を第１の電極上に形成し、該第２の導電
性薄膜により第１の電極と異なる第２の電極を形成する
弾性表面波共振子の製造方法であって、前記第１の電
極、および、前記第２の電極を形成する工程において、
容量素子を形成すべき圧電性基板上の導電性薄膜を保護
パターンで覆い、第１および第２の電極を形成した後、
容量素子の製造を行う弾性表面波共振子の製造方法。
【００７２】この場合、第２の導電性薄膜は、第１の導
電性薄膜より薄いのが好ましい。またここで容量素子
は、弾性表面波共振子に並列に設けた容量部のみなら
ず、すだれ状電極部をも含めて考えるのが好ましい。さ
て、高周波で使用される弾性表面波装置では、すだれ状
電極で発生する弾性表面波の不要な反射、損失等を避け
るため、１００ｎｍ程度の比較的薄い膜厚の電極が使用
される。
電性薄膜より薄いのが好ましい。またここで容量素子
は、弾性表面波共振子に並列に設けた容量部のみなら
ず、すだれ状電極部をも含めて考えるのが好ましい。さ
て、高周波で使用される弾性表面波装置では、すだれ状
電極で発生する弾性表面波の不要な反射、損失等を避け
るため、１００ｎｍ程度の比較的薄い膜厚の電極が使用
される。
【００７３】しかしながら、配線のためワイヤを接続す
るには、上記膜厚は薄過ぎて接触不良の原因にもなるた
め、通常、最初に膜厚の厚いボンディング用のボンディ
ングパッドを形成し、その後、すだれ状電極の薄膜を形
成してパターニングする方法が行われる。
るには、上記膜厚は薄過ぎて接触不良の原因にもなるた
め、通常、最初に膜厚の厚いボンディング用のボンディ
ングパッドを形成し、その後、すだれ状電極の薄膜を形
成してパターニングする方法が行われる。
【００７４】容量素子を同一基板上に形成する場合、す
だれ状電極と同一の薄膜から形成することも可能である
が、特に薄膜の抵抗が問題となる場合、以下に述べる本
実施例の方法により抵抗の低減が可能である。
だれ状電極と同一の薄膜から形成することも可能である
が、特に薄膜の抵抗が問題となる場合、以下に述べる本
実施例の方法により抵抗の低減が可能である。
【００７５】以下、図７を参照して説明する。
【００７６】まず、（ａ）圧電性基板３の表面に、例え
ば膜厚５００ｎｍ程度の第１の導電性薄膜たるアルミニ
ウム薄膜を蒸着、または、スパッタ等の方法で成膜す
る。
ば膜厚５００ｎｍ程度の第１の導電性薄膜たるアルミニ
ウム薄膜を蒸着、または、スパッタ等の方法で成膜す
る。
【００７７】（ｂ）次に、フォトリソグラフィ技術を用
いて、上記アルミニウム薄膜からボンディングパッドを
形成する。
いて、上記アルミニウム薄膜からボンディングパッドを
形成する。
【００７８】このとき、容量素子を形成する部分のアル
ミニウム薄膜はフォトレジストで覆いエッチングせずに
残しておく。
ミニウム薄膜はフォトレジストで覆いエッチングせずに
残しておく。
【００７９】（ｃ）次に、弾性表面波共振子用の膜厚１
００ｎｍ程度の第２の導電性薄膜たるアルミニウム薄膜
（第１の導電性薄膜より薄い）を成膜する。
００ｎｍ程度の第２の導電性薄膜たるアルミニウム薄膜
（第１の導電性薄膜より薄い）を成膜する。
【００８０】（ｄ）さらに、第１の導電性薄膜たるアル
ミニウム薄膜と同様に、フォトリソグラフィ技術により
弾性表面波共振子を形成する。
ミニウム薄膜と同様に、フォトリソグラフィ技術により
弾性表面波共振子を形成する。
【００８１】（ｅ）最後に、前工程までに形成した電極
パターンがエッチングされないように、上記と同様にフ
ォトリソグラフィ技術を用いて、容量素子の電極パタ−
ンを形成して製造を完了する。
パターンがエッチングされないように、上記と同様にフ
ォトリソグラフィ技術を用いて、容量素子の電極パタ−
ンを形成して製造を完了する。
【００８２】本方法によれば、ボンディングパッド等の
厚い導電性薄膜での製造が必要な部分には厚い膜で、ま
た、弾性表面波共振子等の薄い導電性薄膜での製造が必
要な部分には薄い膜での製造ができ、目的・用途に適合
した弾性表面波素子を構成できる。
厚い導電性薄膜での製造が必要な部分には厚い膜で、ま
た、弾性表面波共振子等の薄い導電性薄膜での製造が必
要な部分には薄い膜での製造ができ、目的・用途に適合
した弾性表面波素子を構成できる。
【００８３】
【発明の効果】本発明によれば、低損失のフィルタ装置
を構成するため、ＩＤＴ型共振子のすだれ状電極の開口
長、電極対数等を大きくし、共振点から外れた周波数に
おける上記共振子の抵抗値を小さくした場合でも、容量
値が大きくならないため、フィルタ装置の構成が容易に
なり、装置の性能向上が図れる。また、本発明の弾性表
面波共振子の製造方法によれば、効率の良い製造が行え
る。
を構成するため、ＩＤＴ型共振子のすだれ状電極の開口
長、電極対数等を大きくし、共振点から外れた周波数に
おける上記共振子の抵抗値を小さくした場合でも、容量
値が大きくならないため、フィルタ装置の構成が容易に
なり、装置の性能向上が図れる。また、本発明の弾性表
面波共振子の製造方法によれば、効率の良い製造が行え
る。
【図１】本発明にかかるフィルタ装置の構成図の一例で
ある。
ある。
【図２】本発明の第１実施例の弾性表面波共振子の構成
図である。
図である。
【図３】従来の弾性表面波共振子の構成図である。
【図４】本発明にかかるフィルタ装置の周波数特性例で
ある。
ある。
【図５】本発明の第２実施例の弾性表面波共振子の構成
図である。
図である。
【図６】本発明の第３実施例の弾性表面波共振子の構成
図である。
図である。
【図７】本発明にかかる弾性表面波共振子の製造方法の
説明図である。
説明図である。
１…弾性表面波共振子、２…インダクタンス、３…圧電
性基板、４…すだれ状電極、５…容量素子、６…ボンデ
ィングパッド、７…ワイヤ、８…第１のアルミニウム薄
膜、９…第２のアルミニウム薄膜。
性基板、４…すだれ状電極、５…容量素子、６…ボンデ
ィングパッド、７…ワイヤ、８…第１のアルミニウム薄
膜、９…第２のアルミニウム薄膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 一志 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所 映像メディア研究 所内 (72)発明者 湯原 章綱 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所 映像メディア研究 所内 (56)参考文献 特開 昭53−112643（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−47311（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−288720（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−249906（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03H 9/145 H03H 3/08 H03H 9/25
Claims (4)
- 【請求項１】基板と、すだれ状電極を少なくとも２以上
直列接続した電極群と、該電極群に対し並列に接続した
容量素子とを有する弾性表面波共振子、および、直列に
接続された複数のインダクタンス素子を有し、 前記弾性表面波共振子を、直列に接続された複数のイン
ダクタンス素子の接続点に接続することを特徴とするフ
ィルタ装置。 - 【請求項２】基板と、すだれ状電極を少なくとも２以上
直列接続した電極群、および、該電極に対し並列に接続
した容量素子を有して構成した弾性表面波共振子と、イ
ンダクタンス素子で、梯子型フィルタを構成したことを
特徴とするフィルタ装置。 - 【請求項３】基板と、すだれ状電極を少なくとも２以上
直列接続した電極群と、該電極群に対し並列に接続した
容量素子を有して構成した弾性表面波共振子において、
前記すだれ状電極を少なくとも２以上直列接続した電極
群の容量値をＣ0、前記電極群に対し並列に接続した容
量素子の容量値をＣ1、該弾性表面共振子の有する容量
値をＣとし、次式を満足することを条件として、 【数１】 【数２】 【数３】 【数４】 （ただし、ｆrは、弾性表面波共振子の共振周波数、ｆt
は、フィルタ装置の通過域の中心周波数、ｆcは、弾性
表面波共振子の容量値とインダクタンス素子値で決まる
フィルタ装置のカットオフ周波数、ｋ2は、電気機械結
合係数、Ｃsは、すだれ状電極１対当たりの容量、ls
は、フィルタ装置の通過域の損失、ｕは、圧電材料で決
まる定数、Ｎは、電極対数、Ｗは、電極開口長）前記電
極群、並列容量を設けたことを特徴とする弾性表面波共
振子。 - 【請求項４】圧電性基板上に電極と容量素子を設けた弾
性表面波共振子を製造する際、圧電性基板上に第１の導
電性薄膜により第１の電極を形成した後、第２の導電性
薄膜を第１の電極上に形成し、該第２の導電性薄膜によ
り第１の電極と異なる第２の電極を形成する弾性表面波
共振子の製造方法であって、前記第１の電極、および、
前記第２の電極を形成する工程において、容量素子を形
成すべき圧電性基板上の導電性薄膜を保護パターンで覆
い、第１および第２の電極を形成した後、容量素子の製
造を行う弾性表面波共振子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01385693A JP3155639B2 (ja) | 1993-01-29 | 1993-01-29 | 弾性表面波共振子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01385693A JP3155639B2 (ja) | 1993-01-29 | 1993-01-29 | 弾性表面波共振子およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06232678A JPH06232678A (ja) | 1994-08-19 |
| JP3155639B2 true JP3155639B2 (ja) | 2001-04-16 |
Family
ID=11844921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01385693A Expired - Lifetime JP3155639B2 (ja) | 1993-01-29 | 1993-01-29 | 弾性表面波共振子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3155639B2 (ja) |
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| US8766745B1 (en) | 2007-07-25 | 2014-07-01 | Hrl Laboratories, Llc | Quartz-based disk resonator gyro with ultra-thin conductive outer electrodes and method of making same |
| US7994877B1 (en) * | 2008-11-10 | 2011-08-09 | Hrl Laboratories, Llc | MEMS-based quartz hybrid filters and a method of making the same |
| JP2008109413A (ja) * | 2006-10-25 | 2008-05-08 | Fujitsu Media Device Kk | 弾性波デバイスおよびフィルタ |
| US10266398B1 (en) | 2007-07-25 | 2019-04-23 | Hrl Laboratories, Llc | ALD metal coatings for high Q MEMS structures |
| WO2011142143A1 (ja) | 2010-05-13 | 2011-11-17 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置 |
| US8912711B1 (en) | 2010-06-22 | 2014-12-16 | Hrl Laboratories, Llc | Thermal stress resistant resonator, and a method for fabricating same |
| US9599470B1 (en) | 2013-09-11 | 2017-03-21 | Hrl Laboratories, Llc | Dielectric high Q MEMS shell gyroscope structure |
| US9977097B1 (en) | 2014-02-21 | 2018-05-22 | Hrl Laboratories, Llc | Micro-scale piezoelectric resonating magnetometer |
| US9991863B1 (en) | 2014-04-08 | 2018-06-05 | Hrl Laboratories, Llc | Rounded and curved integrated tethers for quartz resonators |
| US10308505B1 (en) | 2014-08-11 | 2019-06-04 | Hrl Laboratories, Llc | Method and apparatus for the monolithic encapsulation of a micro-scale inertial navigation sensor suite |
| US10031191B1 (en) | 2015-01-16 | 2018-07-24 | Hrl Laboratories, Llc | Piezoelectric magnetometer capable of sensing a magnetic field in multiple vectors |
| US10175307B1 (en) | 2016-01-15 | 2019-01-08 | Hrl Laboratories, Llc | FM demodulation system for quartz MEMS magnetometer |
| WO2017154260A1 (ja) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置及びデュプレクサ |
| DE102018132695A1 (de) * | 2018-12-18 | 2020-06-18 | RF360 Europe GmbH | Elektronisches Bauelement |
-
1993
- 1993-01-29 JP JP01385693A patent/JP3155639B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06232678A (ja) | 1994-08-19 |
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