JPH07176975A - 表面波フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バルク波の応答の広い周波数範囲に渡る分散
を抑制することができ、通過帯域の両側の減衰量を大き
くし得る表面波フィルタを得る。 【構成】 表面波基板３２の上面３２ａ上に入力用ＩＤ
Ｔ３３及び出力側ＩＤＴ３４を形成し、表面波基板３２
の上面３２ａと下面３２ｂとを同程度に平滑化してな
る、表面波フィルタ３１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、弾性表面波を利用した
トランスバーサル型の表面波フィルタに関し、特に、表
面波基板の構造が改良された表面波フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は、従来のトランスバーサル型表面
波フィルタの一例を説明するための側面断面図である。

【０００３】表面波フィルタ１は、例えばＬｉＮｂＯ₃
もしくはＬｉＴａＯ₃ などの圧電単結晶または圧電セラ
ミックスよりなる表面波基板２を用いて構成されてい
る。表面波基板２の上面２ａ上には、入力側インターデ
ジタルトランスデューサ（以下、ＩＤＴと略す。）３及
び出力側ＩＤＴ４が所定距離を隔てて形成されている。
各ＩＤＴ３，４は、互いに間挿し合う複数本の電極指を
有する一対のくし歯電極により構成されている。ＩＤＴ
３，４の外側には、例えばシリコンゴムからなる吸音材
５，６が配置されている。

【０００４】表面波フィルタ１では、入力側ＩＤＴ３で
励振された表面波Ｓが図示の実線の矢印で示すように出
力側ＩＤＴ４側に伝搬し、出力側ＩＤＴ４において受信
した表面波に基づく出力が取り出される。

【０００５】上記表面波Ｓの伝搬に際しての散乱による
減衰を防止するために、表面波基板２の上面２ａは、研
磨により平滑化されている。すなわち、表面波フィルタ
２の製造に際しては、まず、例えば圧電単結晶よりなる
インゴットを所定の厚みにスライスし、ウエハを得る。
次に、ウエハの表面を研磨して平滑化し、該表面に、上
記ＩＤＴ３，４を多数組形成し、しかる後個々の表面波
フィルタ１毎に、上記ウエハを切断していた。

【０００６】ところが、上記表面波フィルタ１では、図
２に示すように、減衰量−周波数特性において、通過帯
域Ａとは離れたところに、バルク波による非常に大きな
応答Ｂが生じていた。これは、図１の破線Ｂで示すバル
ク波が入力側ＩＤＴ３から表面波基板２の下面２ｂに向
かって伝搬し、表面波基板２の下面２ｂで反射され、出
力側ＩＤＴ４に到達するためと考えられる。

【０００７】そこで、上記バルク波による強い応答Ｂを
減衰させるために、従来、種々の方法が試みられてい
る。例えば、図３に示す表面波フィルタ１１では、表面
波基板１２の下面１２ｂを荒らし、それによってバルク
波Ｂを分散させている。また、図４に示す表面波フィル
タ２１では、表面波基板２２の下面２２ｂに、所定の大
きさの凹凸２３を形成することにより、同様にバルク波
を散乱させ、バルク波による強い応答Ｂを減衰させてい
た。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、表面波
フィルタ１１，２１のように、表面波基板１２，２２の
下面を荒らしたり下面に凹凸２３を付与したりした場
合、バルク波による強い応答Ｂは減衰されるものの、逆
に、バルク波が乱反射されることにより、バルク波の応
答が広い周波数範囲に渡り分散するという問題があっ
た。すなわち、バルク波による強い応答Ｂが減衰される
ものの、残りの帯域にバルク波のレスポンスが分散し、
結果として、通過帯域外減衰量が悪化するという問題が
あった。

【０００９】本発明の目的は、大きな通過帯域減衰外減
衰量を確保することができ、特に、バルク波のレスポン
スの広い周波数範囲にわたる分散を抑制することがで
き、従って通過帯域の両側の減衰量を大きくし得る表面
波フィルタを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、一方主面が平
滑化された表面波基板と、前記表面波基板の前記一方主
面側に形成された少なくとも１組のＩＤＴとを備える表
面波フィルタにおいて、前記表面波基板の他方主面が、
前記一方主面と同程度に平滑化されていることを特徴と
する、表面波フィルタである。

【００１１】

【作用】従来、表面波フィルタに用いられる表面波基板
の裏面側については注目されておらず、表面波基板を得
るためのウエハにおいては、ＩＤＴが形成される側の主
面のみが研磨されていた。むしろ、他方主面側について
は、図３及び図４に示した先行技術のように、粗面加工
したり、あるいは凹凸を付与することが試みられてお
り、表面波基板の他方主面側を平滑にすることは好まし
くないとされていた。

【００１２】これに対して、本発明では、上記ＩＤＴが
形成されている側とは反対側の主面がＩＤＴの形成され
ている側の主面と同程度に平滑化されている。ＩＤＴが
形成されている側と反対側の主面を平滑化することによ
り、実施例から明らかなように、バルク波が他方主面側
においてその進行方向に応じて正確に反射される。従っ
て、入出力ＩＤＴの電極指の長さ、入出力ＩＤＴ間の距
離及び表面波基板の厚み等により決定される周波数領域
においてのみバルク波による応答が発生することにな
る。

【００１３】その結果、バルク波によるもっとも強い応
答は、図３及び図４に示した先行技術に記載の表面波フ
ィルタの場合に比べて大きくなるが、その他の周波数で
はバルク波が散乱しない分だけバルク波による応答が小
さくなる。従って、通過帯域の両側における減衰量を十
分に大きくすることができる。

【００１４】すなわち、本発明は、ＩＤＴが形成される
側とは逆の側の表面波基板主面をＩＤＴが形成される側
と同程度に平滑化することにより、バルク波による応答
の表れる周波数領域を限定し、それによって通過帯域の
両側の減衰量を十分に大きくしたことに特徴を有するも
のであり、このようにＩＤＴが形成される側とは反対側
の表面波基板主面を平滑化することにより、帯域外減衰
量を大きくし得ることは従来全く知られていなかったこ
とである。

【００１５】

【実施例の説明】以下、本発明の実施例を図面を参照し
つつ説明することにより、本発明を明らかにする。

【００１６】図６及び図７は、本発明の一実施例の表面
波装置を説明するための略図的平面図及びＡ−Ａ線に沿
う部分に相当する断面図（縮尺は同一ではない。）であ
る。本実施例の表面波フィルタ３１は、平面形状が矩形
の表面波基板３２を用いて構成されている。表面波基板
３２は、ＬｉＮｂＯ₃ またはＬｉＴａＯ₃ などの圧電単
結晶により構成されている。なお、圧電単結晶以外にＰ
ＺＴなどの圧電セラミックスから表面波基板３２を構成
してもよい。また、表面波基板３２として、ガラスやア
ルミナ等からなる絶縁性基板を用い、後述のＩＤＴなど
の形成の前後に、絶縁性基板の上面にＺｎＯ薄膜などの
圧電薄膜を形成したものを用いてもよい。

【００１７】表面波基板３２の上面は励振される表面波
の波長に比べて十分に小さな凹凸しか存在しないように
平滑化されている。上面３２ａだけでなく、本実施例で
は、下面３２ｂについても上面３２ａと同程度に平滑化
されている。

【００１８】表面波基板３２の上面には、入力側ＩＤＴ
３３及び出力側ＩＤＴ３４が所定距離を隔てて形成され
ている。ＩＤＴ３３，３４は、それぞれ、互いに間挿し
合う複数本の電極指を有する一対のくし歯電極３３ａ，
３３ｂ，３４ａ，３４ｂを有する。くし歯電極３３ａ，
３３ｂには、引き出し導電部３６ａ，３６ｂを介して端
子電極３７ａ，３７ｂが接続されている。同様に、くし
歯電極３４ａ，３４ｂにも、引き出し導電部３８ａ，３
８ｂを介して端子電極３９ａ，３９ｂが接続されてい
る。

【００１９】上記ＩＤＴ３３，３４、引き出し導電部３
６ａ，３６ｂ，３８ａ，３８ｂ及び端子電極３７ａ，３
７ｂ，３９ａ，３９ｂは、例えばアルミニウムなどの電
極材料を表面波基板３２を構成するウエハ上でパターニ
ングすることにより形成することができる。なお、４
０，４１は、例えばシリコーンゴムからなる吸音材を示
す。

【００２０】表面波フィルタ３１では、入力側ＩＤＴ３
３に入力信号を加えることにより表面波が励振され、励
振された表面波が図６の矢印Ｓ方向に沿って伝搬し、出
力側ＩＤＴ３４により受信される。出力側ＩＤＴ３４
は、受信した表面波に応じた出力信号を出力し、該出力
信号が端子電極３９ａ，３９ｂから取り出される。

【００２１】本実施例の表面波フィルタにおいては、図
７から明らかなように、表面波Ｓは、表面波基板３２の
上面３２ａに非常に近い層を伝搬する。また、従来例と
同様に、入力側ＩＤＴ３３に入力信号を印加した際に、
バルク波が発生し、該バルク波は、図７に破線Ｂで示す
ように、入力側ＩＤＴ３３から出力側ＩＤＴ３４側へ伝
搬する。従って、バルク波による応答が減衰量−周波数
特性上に表れる。

【００２２】しかしながら、表面波基板３２の下面３２
ｂが上記のように平滑化されているため、バルク波は、
下面３２ｂで正確に反射される。よって、バルク波によ
る応答は、入出力側がＩＤＴ３３，３４における電極指
の寸法、ＩＤＴ３３，３４間の距離及び表面波基板３２
の厚みにより決定される極めて狭い周波数領域において
のみ表れる。従って、図８に実線で示すように、この限
られた周波数領域におけるバルク波の強い応答Ｂは、図
４に示した従来例（図８の破線で示す特性）よりも大き
くなるが、その他の周波数領域ではバルク波散乱成分が
ほとんど存在しないため、バルク波による応答が小さく
なり、通過帯域Ａの両側における減衰量を大きくするこ
とができる。

【００２３】次に、本実施例において表面波基板の下面
３２ｂを平滑化したことによる効果を、具体的な実験例
に基づき説明する。以下の要領で、中心周波数４１．３
ＭＨｚの実施例の表面波フィルタを作製した。すなわ
ち、８００μｍの厚みのホウ珪酸ガラスよりなる絶縁性
基板３２の上面３２ａ及び下面３２ｂを研磨し、凹凸が
１〜２μｍ程度以下となるように平滑化した後、主面す
なわち上面３２ａに入力側ＩＤＴ３３及び出力側ＩＤＴ
３４を形成した。しかる後、主面すなわち上面３２ａに
ＺｎＯ圧電薄膜を２５μｍの厚みに形成し、表面波基板
とした。形成したＩＤＴ３３、３４において、電極指の
対数Ｎは一方は正規型で３４対、他方は任意の重みがつ
いて４８対、電極指の幅はダブル電極で７．９μｍ、電
極指の交差幅は１０００μｍとした。

【００２４】また、比較のために、表面波基板の下面に
ついては研磨を行わず、図３に示した従来例に従って２
０〜３０μｍの凹凸を付与したことを除いては、上記と
同様にして表面波フィルタを作製した。

【００２５】上記実施例及び従来例の表面波フィルタの
減衰量−周波数特性を、図５（従来例）及び図９（実施
例）に示す。図５及び図９の比較から明らかなように、
実施例の表面波フィルタでは、バルク波による強い応答
が表れる部分では、従来例に比べて約２ｄＢだけ減衰量
が小さくなっているが、通過帯域の両側の減衰域では、
減衰量が約２〜３ｄＢ大きくなっていることがわかる。
従って、本実施例の表面波フィルタは、バルク波の非常
に強い応答Ｂが表れる周波数が問題とならず、通過帯域
近傍の両側において大きな減衰量が要求される用途に好
適に用い得ることがわかる。

【００２６】なお、本発明は、上記のように、表面波基
板のＩＤＴが形成されている側と反対側の主面をＩＤＴ
が形成されている側の主面と同程度に平滑化したことに
特徴を有するものであり、その他の構造については、図
示の実施例に限らず様々に変形することができる。例え
ば、ＩＤＴは、３以上形成されていてもよく、また各Ｉ
ＤＴは、適宜の方法で重み付けが成されたものであって
もよい。さらに、表面波基板を構成する材料やＩＤＴを
構成する電極材料についても特に限定されるものではな
い。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、ＩＤＴが形成されてい
る側とは反対側の表面波基板主面が、ＩＤＴの形成され
ている側の主面と同程度に平滑化されているため、バル
ク波の散乱を抑制することができ、従って、バルク波に
よる応答が広い周波数範囲に渡ることを防止することが
可能となる。よって、通過帯域の両側における帯域外減
衰量の大きな表面波フィルタを提供することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の表面波フィルタを説明するための側面断
面図。

【図２】図１に示した表面波フィルタの減衰量−周波数
特性を示す図。

【図３】従来の表面波フィルタの他の例を示す側面断面
図。

【図４】従来の表面波フィルタのさらに他の例を示す側
面断面図。

【図５】図３に示した表面波フィルタの減衰量−周波数
特性を示す図。

【図６】本発明の一実施例の表面波フィルタを示す模式
的平面図。

【図７】図６に示した実施例の表面波フィルタの側面断
面図。

【図８】実施例の表面波フィルタ及び従来例の表面波フ
ィルタの減衰量−周波数特性を説明するための図。

【図９】実施例の表面波フィルタの減衰量−周波数特性
を示す図。

【符号の説明】

３１…表面波フィルタ ３２…表面波基板 ３２ａ…上面 ３２ｂ…下面 ３３，３４…ＩＤＴ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方主面が平滑化された表面波基板と、 前記表面波基板の前記一方主面側に形成された少なくと
   も１組のインターデジタルトランスデューサとを備える
   表面波フィルタにおいて、 前記表面波基板の他方主面が、前記一方主面と同程度に
   平滑化されていることを特徴とする、表面波フィルタ。