JPH08204501A - Surface acoustic wave filter - Google Patents
Surface acoustic wave filterInfo
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- JPH08204501A JPH08204501A JP29511894A JP29511894A JPH08204501A JP H08204501 A JPH08204501 A JP H08204501A JP 29511894 A JP29511894 A JP 29511894A JP 29511894 A JP29511894 A JP 29511894A JP H08204501 A JPH08204501 A JP H08204501A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、圧電体基板上に複数の
弾性表面波共振子を配置し、それらを梯子型に接続する
ことにより構成される梯子型接続弾性表面波フィルタに
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ladder-type surface acoustic wave filter constructed by arranging a plurality of surface acoustic wave resonators on a piezoelectric substrate and connecting them in a ladder shape.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、自動車に取り付けた自動車電話よ
り始まった移動体通信装置は、個人の携帯化、いわゆる
携帯電話へと移行し急速に普及しつつある。この携帯用
電話機は、その普及にともない小型・軽量・低損失化に
対する要求がますます大きくなってきており、この携帯
電話機において使用される個々の部品に対しても小型・
軽量・低損失化が求められている。この移動体通信装置
における主要な構成部品である高周波フィルタには、こ
の要求に答えるものとして弾性表面波フィルタが用いら
れつつある。2. Description of the Related Art In recent years, mobile communication devices, which started from car telephones installed in automobiles, are rapidly becoming widespread with the shift to personal portable devices, so-called mobile phones. With the spread of this mobile phone, demands for smaller size, lighter weight, and lower loss have been increasing more and more.
Lighter weight and lower loss are required. As a high frequency filter which is a main component in this mobile communication device, a surface acoustic wave filter is being used to meet this demand.
【０００３】従来、移動体通信装置等の高周波フィルタ
として用いられる弾性表面波フィルタは、同一弾性表面
波伝搬路上に複数個の弾性表面波変換器（インターデジ
タルトランスジューサ：以下ＩＤＴと略記）を配置し、
交互に入力用・出力用変換器とした多電極型弾性表面波
フィルタが検討されていた。先行技術文献としては、例
えば米国特許第３，５８２，８４０号が知られている。Conventionally, a surface acoustic wave filter used as a high frequency filter for a mobile communication device has a plurality of surface acoustic wave converters (interdigital transducers: hereinafter abbreviated as IDTs) arranged on the same surface acoustic wave propagation path. ,
A multi-electrode type surface acoustic wave filter that has been used as an input / output converter alternately has been studied. As prior art documents, for example, US Pat. No. 3,582,840 is known.
【０００４】移動体通信装置等の高周波フィルタとして
用いられる弾性表面波フィルタ実現の他の方法として、
同一圧電体基板上に複数個の弾性表面波共振子を形成
し、これらを梯子型接続することによって構成する梯子
型接続弾性表面波フィルタが知られている。この種フィ
ルタの先行事例としては、例えば特開昭５２−１９０４
４がある（以下これを先行事例１と呼ぶ）。ここには、
ＩＤＴの両側に多数本のストライプより成る反射器を配
置したキャビティ型弾性表面波共振子を直列腕に（特開
昭５２−１９０４４明細書第４図、共振子Ａ）、多数対
ＩＤＴより成る多数対型弾性表面波共振子を並列腕に
（同図、共振子Ｂ）配置した構成例が開示されている。As another method of realizing a surface acoustic wave filter used as a high frequency filter of a mobile communication device or the like,
2. Description of the Related Art A ladder-type connected surface acoustic wave filter is known in which a plurality of surface acoustic wave resonators are formed on the same piezoelectric substrate and are connected in a ladder type. As a precedent example of this type of filter, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 52-1904.
4 (hereinafter referred to as preceding case 1). here,
A cavity type surface acoustic wave resonator in which a reflector composed of a large number of stripes is arranged on both sides of the IDT is used as a serial arm (Japanese Patent Laid-Open No. 52-19044, Fig. 4, resonator A), and a large number of pairs of IDTs are arranged. A configuration example in which the paired surface acoustic wave resonators are arranged in parallel arms (resonator B in the figure) is disclosed.
【０００５】直列腕共振子、並列腕共振子共にキャビテ
ィ型弾性表面波共振子で構成した先行事例としては、例
えば、電子情報通信学会論文誌Ｖｏｌ．Ｊ７６−Ａ、Ｎ
ｏ．２、ｐｐ２４５−２５２（１９９３年）がある（以
下これを先行事例２と呼ぶ）。この資料中６図におい
て、キャビティ型弾性表面波共振子が模式的に示されて
いる。As a precedent example in which both the series arm resonator and the parallel arm resonator are composed of cavity type surface acoustic wave resonators, for example, the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Vol. J76-A, N
o. 2, pp 245-252 (1993) (hereinafter referred to as preceding case 2). In FIG. 6 of this document, a cavity type surface acoustic wave resonator is schematically shown.
【０００６】弾性表面波共振子を構成するうえで、反射
器を併用したキャビティ型の構成法を用いること、およ
び、反射器を用いず多数対のＩＤＴのみで構成する多数
対型の構成法を用いることは、共に公知である。上記先
行事例１、２において、梯子型接続弾性表面波フィルタ
を設計する上で重要なことは、直列腕共振子の共振周波
数と並列腕共振子の***振周波数とを概ね一致させ、か
つ直列腕共振子の等価並列容量（Ｃos）と並列腕共振子
の等価並列容量（Ｃop）との比Ｃop／Ｃosを所望帯域外
抑圧レベルに応じて制御設定することであることが示さ
れている。In constructing a surface acoustic wave resonator, a cavity type construction method using a reflector is used, and a multi-pair type construction method using only a large number of pairs of IDTs without a reflector. Both are known to be used. In the above-mentioned prior cases 1 and 2, what is important in designing a ladder-type surface acoustic wave filter is that the resonance frequency of the series arm resonator and the anti-resonance frequency of the parallel arm resonator are substantially matched with each other, and It is shown that the ratio Cop / Cos between the equivalent parallel capacitance (Cos) of the resonator and the equivalent parallel capacitance (Cop) of the parallel arm resonator is controlled and set according to the desired out-of-band suppression level.
【０００７】[0007]
【従来技術の問題点】この弾性表面波共振子を梯子型接
続した弾性表面波フィルタの性能は、これを構成してい
る個々の弾性表面波共振子により決定されるが、この弾
性表面波共振子の性能を向上させ、よって梯子型接続弾
性表面波フィルタの性能を向上させる上で、従来以下の
ような問題点があった。2. Description of the Related Art The performance of a surface acoustic wave filter in which the surface acoustic wave resonators are connected in a ladder shape is determined by the individual surface acoustic wave resonators constituting the surface acoustic wave resonator. In order to improve the performance of the child and thus the performance of the ladder-type connection surface acoustic wave filter, there have been the following problems conventionally.
【０００８】先行事例１の構成、すなわち同一圧電体基
板上にキャビティ型弾性表面波共振子と多数対型弾性表
面波共振子とを混在させた構成では、それぞれの共振子
の共振性能を向上させる適正な電極膜厚範囲が、キャビ
ティ型と多数対型とでは異なり、設計の自由度が非常に
狭いものとなっていた。また、多数対型弾性表面波共振
子の共振性能向上には、一般に多くの対数が必要とさ
れ、このためＩＤＴの持つ等価並列容量が非常に大きな
値となり、高周波フィルタにおいて要求される入出力イ
ンピーダンスを５０Ωとする設計が非常に困難となって
いた。従来技術としてＩＤＴの交差幅を狭くすることに
より等価並列容量を小さくできることが知られている
が、この場合、弾性表面波励振源が点波源に近くなるこ
とになり、弾性表面波の回折現象により損失の増大を招
き問題となっていた。さらに、キャビティ型を直列腕
に、多数対型を並列腕に配置した構成では等価並列容量
の差は大きく出来るものの、所望とする帯域外抑圧レベ
ルに応じて自在に設定するのは困難であった。ＩＤＴ対
数は多数対型弾性表面波共振子の方がキャビティ型弾性
表面波共振子に較べて多くなり、等価並列容量も多数対
型弾性表面波共振子の方がキャビティ型弾性表面波共振
子に較べて大きくなることはよく知られたことである。In the structure of the preceding case 1, that is, the structure in which the cavity type surface acoustic wave resonator and the multi-pair type surface acoustic wave resonator are mixed on the same piezoelectric substrate, the resonance performance of each resonator is improved. The appropriate electrode film thickness range was different between the cavity type and the multi-pair type, and the degree of freedom in design was extremely narrow. Further, in order to improve the resonance performance of the multi-pair type surface acoustic wave resonator, generally, a large number of logarithms are required. Therefore, the equivalent parallel capacitance of the IDT becomes a very large value, and the input / output impedance required in the high frequency filter is increased. It was very difficult to design with 50Ω. As a conventional technique, it is known that the equivalent parallel capacitance can be reduced by narrowing the crossing width of the IDT, but in this case, the surface acoustic wave excitation source becomes closer to the point wave source, and due to the surface acoustic wave diffraction phenomenon. This was a problem because it caused an increase in loss. Further, in the configuration in which the cavity type is arranged in the series arm and the multi-pair type is arranged in the parallel arm, the difference in the equivalent parallel capacitance can be made large, but it is difficult to freely set it according to the desired out-of-band suppression level. . The number of IDT pairs is larger in the multi-pair surface acoustic wave resonator than in the cavity surface acoustic wave resonator, and the equivalent parallel capacitance is also larger in the multi-pair surface acoustic wave resonator than in the cavity surface acoustic wave resonator. It is a well-known fact that it will be relatively large.
【０００９】先行事例２においては、直列腕共振子、並
列腕共振子ともに同一構造体すなわちキャビティ型弾性
表面波共振子で構成され、同一電極膜厚範囲で直列腕共
振子、並列腕共振子ともに性能向上が図れる。このキャ
ビティ型弾性表面波共振子の共振性能（共振抵抗、Ｑ）
を向上させるには、反射器の反射性能を向上させる必要
があるが、このための方法として反射器を構成する反射
ストライプの本数を非常に多くしてやることが考えられ
る。しかしながら、反射器の反射ストライプ本数を多く
すると、反射器としての動作帯域幅が狭くなり、その結
果フィルタとしての通過帯域幅も狭くなってしまう問題
点があった。In the prior art example 2, both the series arm resonator and the parallel arm resonator are composed of the same structure, that is, a cavity type surface acoustic wave resonator, and both the series arm resonator and the parallel arm resonator are within the same electrode film thickness range. Performance can be improved. Resonance performance (resonance resistance, Q) of this cavity type surface acoustic wave resonator
In order to improve the above, it is necessary to improve the reflection performance of the reflector, and as a method for this, it is conceivable to increase the number of reflection stripes constituting the reflector to an extremely large number. However, if the number of reflection stripes of the reflector is increased, the operating bandwidth of the reflector becomes narrow, and as a result, the pass bandwidth of the filter becomes narrow.
【００１０】反射器の反射性能を向上させる他の方法と
して、反射器を構成する反射ストライプの膜厚を厚く
し、反射ストライプ一本当たりの反射係数を増大させる
方法が考えられる。例えば、先行事例２の論文中には反
射ストライプ膜厚ｈを弾性表面波波長λで規格化した値
としてｈ／λ＝０．０７３としたことが示されている。
しかしながら、このような厚い膜厚のパターンを通常の
半導体フォトリソグラフィ技術で形成するのは難しく、
製造歩留の低下を招いていた。また、近年開発の進んだ
異方性ドライエッチング技術を用いれば、厚い膜のパタ
ーン形成も比較的容易となってきているが、この場合は
製造装置が高価となる問題点があった。As another method for improving the reflection performance of the reflector, a method of increasing the film thickness of the reflection stripes constituting the reflector and increasing the reflection coefficient per reflection stripe can be considered. For example, the paper of Prior Case 2 discloses that the film thickness h of the reflection stripe is h / λ = 0.073 as a value normalized by the surface acoustic wave wavelength λ.
However, it is difficult to form such a thick film pattern by the usual semiconductor photolithography technique,
This has led to a decrease in manufacturing yield. Further, if anisotropic dry etching technology, which has been developed in recent years, is used, pattern formation of a thick film has become relatively easy, but in this case, there is a problem that the manufacturing apparatus becomes expensive.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の第１
の課題は、比較的薄い膜厚領域でも十分な共振性能と広
い動作バンド幅の得られる弾性表面波共振子を構成し
て、梯子型接続弾性表面波フィルタを提供することにあ
る。Therefore, the first aspect of the present invention
It is an object of the present invention to provide a ladder-type surface acoustic wave filter by constructing a surface acoustic wave resonator capable of obtaining sufficient resonance performance and a wide operating bandwidth even in a relatively thin film thickness region.
【００１２】本発明の第２の課題は、同一圧電体基板上
で梯子型接続される直列腕用及び並列腕用弾性表面波共
振子の等価並列容量を自在に制御した弾性表面波共振子
梯子型接続弾性表面波フィルタを提供することにある。
特に、共振子を構成するＩＤＴを多数対としても等価並
列容量を小さな値とする構造を提供することにある。A second object of the present invention is to provide a surface acoustic wave resonator ladder in which the equivalent parallel capacitances of the series arm and parallel arm surface acoustic wave resonators connected in ladder form on the same piezoelectric substrate are freely controlled. The purpose is to provide a mold-connected surface acoustic wave filter.
In particular, it is to provide a structure in which the equivalent parallel capacitance has a small value even if a large number of pairs of IDTs constituting the resonator are used.
【００１３】[0013]
【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、圧電体基板に複数の弾性表面波共振子を
形成し、これら弾性表面波共振子を直列腕共振子、並列
腕共振子とした弾性表面波共振子梯子型接続弾性表面波
フィルタであって、これら複数の弾性表面波共振子を多
数対のインターデジタルトランスジューサ（ＩＤＴ）よ
りなる多数対型弾性表面波共振子とし、この多数対型共
振子の少なくとも一つを、電極パターンが複数の部分に
分割されるとともにそれぞれ分割された電極が相互に電
気的に直列接続された多数対インターデジタルトランス
ジューサで構成されていることとすることにある。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention forms a plurality of surface acoustic wave resonators on a piezoelectric substrate, and these surface acoustic wave resonators are connected to a series arm resonator and a parallel arm resonance. A surface acoustic wave resonator ladder-type connected surface acoustic wave filter as a child, wherein a plurality of surface acoustic wave resonators are formed as a multi-pair surface acoustic wave resonator including a plurality of pairs of interdigital transducers (IDTs). At least one of the multi-pair resonators is composed of a multi-pair interdigital transducer in which an electrode pattern is divided into a plurality of parts and the respective divided electrodes are electrically connected in series with each other. Especially.
【００１４】[0014]
【作用】圧電体基板上に形成された複数の弾性表面波共
振子は、すべて多数対型弾性表面波共振子であるので、
すべて同一膜厚で同様の共振性能が実現でき、従って、
一度の半導体フォトリソグラフィ技術で同時に形成でき
る。また多数対型弾性表面波共振子のみで構成している
ことから、キャビティ型弾性表面波共振子とする場合に
較べて、比較的薄い膜厚領域で所望の共振性能を実現で
き、製造が容易となる。従って製造歩留が向上する。The plurality of surface acoustic wave resonators formed on the piezoelectric substrate are all pairs of surface acoustic wave resonators.
Similar resonance performance can be achieved with the same film thickness, so
It can be formed simultaneously by one semiconductor photolithography technique. Also, because it is composed of only a large number of pairs of surface acoustic wave resonators, it is possible to achieve the desired resonance performance in a comparatively thin film thickness region compared to the case of using cavity surface acoustic wave resonators, and it is easy to manufacture. Becomes Therefore, the manufacturing yield is improved.
【００１５】また、共振子の等価並列容量は概ねＩＤＴ
対数と交差幅に比例し、多数対型型弾性表面波共振子で
は、対数の多いことから等価並列容量は大きな値となり
がちであるが、本発明の方法ではＩＤＴ電極パターンを
複数部分に分割しこれらを直列接続するため実効的等価
並列容量は自在な値に設定可能となる。The equivalent parallel capacitance of the resonator is approximately IDT.
The number of pairs of surface acoustic wave resonators is proportional to the logarithm and the cross width, and the equivalent parallel capacitance tends to have a large value due to the large number of pairs in the multi-pair type surface acoustic wave resonator, but in the method of the present invention, the IDT electrode pattern is divided into a plurality of parts. Since these are connected in series, the effective equivalent parallel capacitance can be set to any value.
【００１６】[0016]
【実施例】以下、本発明を図面に示した実施例および実
験データによって詳細に説明する。図１は本発明による
実施例を等価回路を用いて示したものである。図２は本
発明による実施例の電極構造を概略図で示したものであ
る。圧電体基板１上に多数対型弾性表面波共振子１０、
２０、３０、４０、５０、６０が形成され、このうち共
振子１０、３０、５０は直接腕共振子、共振子２０、４
０、６０は並列腕共振子となるよう接続構成されてい
る。共振子１０をさらに詳細に説明すると、共振子１０
は二つに分割された電極部分１１及び１２よりなり、こ
の１１、１２は共通のバスバー１３を通して電気的に直
列に接続されている。The present invention will be described in detail below with reference to the examples and experimental data shown in the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention using an equivalent circuit. FIG. 2 is a schematic diagram showing an electrode structure of an embodiment according to the present invention. Many pairs of surface acoustic wave resonators 10 on the piezoelectric substrate 1,
20, 30, 40, 50, 60 are formed, of which the resonators 10, 30, 50 are direct arm resonators, resonators 20, 4,
0 and 60 are connected and configured to be parallel arm resonators. The resonator 10 will be described in more detail.
Is composed of electrode parts 11 and 12 divided into two parts, and these 11 and 12 are electrically connected in series through a common bus bar 13.
【００１７】ところで、この梯子型接続弾性表面波フィ
ルタの入出力インピーダンスは、周辺回路とのインピー
ダンス整合のため、使用される高周波回路基板の信号ラ
イン特性インピーダンスと等しいことが要求される。通
常この特性インピーダンスは５０Ωとされている。一
方、梯子型接続弾性表面波フィルタの入出力インピーダ
ンスＲは、近似的に以下の数１により見積もることが出
来る。By the way, the input / output impedance of the ladder-type connection surface acoustic wave filter is required to be equal to the signal line characteristic impedance of the high frequency circuit board used for impedance matching with peripheral circuits. Normally, this characteristic impedance is set to 50Ω. On the other hand, the input / output impedance R of the ladder-type surface acoustic wave filter can be approximately estimated by the following formula 1.
【００１８】[0018]
【数１】 [Equation 1]
【００１９】ここで、ωoはフィルタの中心角周波数、
Ｃosは直列腕共振子の等価並列容量１４（図１）、Ｃop
は並列腕共振子の等価並列容量１５（図１）である。携
帯電話機等で使用されている８００から９００ＭＨｚ帯
の周波数で入出力インピーダンスを５０Ω（Ｒ＝５０
Ω）と設定するには、以下の数２にする必要がある。Where ωo is the central angular frequency of the filter,
Cos is the equivalent parallel capacitance 14 of the series arm resonator (Fig. 1), Cop
Is the equivalent parallel capacitance 15 (FIG. 1) of the parallel arm resonator. Input / output impedance is 50Ω (R = 50) at frequencies of 800 to 900MHz used in mobile phones.
Ω), the following formula 2 must be used.
【００２０】[0020]
【数２】 [Equation 2]
【００２１】Ｃos、Ｃopの等価並列容量比は目標とする
帯域外抑圧レベルに応じて設定すべきものであることは
すでに述べた。ここでは本発明の説明の簡便化のため、
直列腕共振子の等価並列容量Ｃosと並列腕共振子の等価
並列容量Ｃopとを等しく設定した場合（Ｃop／Ｃos＝
１）について詳述する。It has already been described that the equivalent parallel capacity ratio of Cos and Cop should be set according to the target out-of-band suppression level. Here, in order to simplify the explanation of the present invention,
When the equivalent parallel capacitance Cos of the series arm resonator and the equivalent parallel capacitance Cop of the parallel arm resonator are set to be equal (Cop / Cos =
1) will be described in detail.
【００２２】数２において、Ｃos＝Ｃop≒４ｐＦとなる
ことは容易に知られる。図３は本発明者等が実験により
多数対型弾性表面波共振子の電極指対数と共振子の共振
抵抗の関係を求めたものである。また図４は図３と同一
試料につき、電極指対数と共振子の等価並列容量の関係
を求めたものである。実験は各水準につき試料数１０個
とした。電極指交差幅は１０λ（λ：弾性表面波波長）
とした。１０λより小さな交差幅では、弾性表面波の回
折現象により充分な性能の共振子は得られなかった。図
３より、多数対型弾性表面波共振子で、安定かつ充分な
共振性能を得るには電極指対数を概略１５０対以上とす
べきことが実験により明かとなった。ところが、図４の
実験データより、電極指対数を１５０本以上とすると、
通常の多数対型弾性表面波共振子の構成では、等価並列
容量が約５．７ｐＦ以上と大きな値となってしまうこと
がわかった。It is easily known that in Equation 2, Cos = Cop≈4 pF. FIG. 3 shows the relationship between the number of pairs of electrode fingers of the multi-pair type surface acoustic wave resonator and the resonance resistance of the resonator obtained by experiments by the present inventors. 4 shows the relationship between the number of electrode finger pairs and the equivalent parallel capacitance of the resonator for the same sample as FIG. The number of samples was 10 in each experiment. Electrode finger cross width is 10λ (λ: SAW wavelength)
And With a crossing width smaller than 10λ, a resonator with sufficient performance could not be obtained due to the diffraction phenomenon of surface acoustic waves. From FIG. 3, it has been clarified by an experiment that the number of pairs of electrode fingers should be about 150 or more in order to obtain stable and sufficient resonance performance in the multi-pair type surface acoustic wave resonator. However, from the experimental data of FIG. 4, if the number of electrode finger pairs is 150 or more,
It has been found that the equivalent parallel capacitance becomes a large value of about 5.7 pF or more in the configuration of the ordinary many-pair type surface acoustic wave resonator.
【００２３】本発明になる梯子型接続弾性表面波フィル
タの直列腕共振子、並列腕共振子のうち少なくとも一箇
所以上に配置される電極パターン（ＩＤＴ）が複数の部
分に分割されるとともにそれらが相互に電気的に直列接
続された多数対ＩＤＴで構成された弾性表面波共振子
（以下折り返し型ＩＤＴと呼ぶ）につき、従来の多数対
型弾性表面波共振子（多数対ＩＤＴ共振子と呼ぶ）との
比較実験データに基づき説明する。The electrode pattern (IDT) arranged in at least one place of the series arm resonator and the parallel arm resonator of the ladder-type connection surface acoustic wave filter according to the present invention is divided into a plurality of portions, and the electrode patterns (IDT) are divided into a plurality of portions. Regarding a surface acoustic wave resonator (hereinafter referred to as a folded type IDT) composed of a multiplicity of pairs of IDTs electrically connected to each other in series, a conventional multipair of surface acoustic wave resonators (hereinafter referred to as a multiplicity of pairs IDT resonator) It will be explained based on comparative experimental data with.
【００２４】図５は本発明による梯子型接続弾性表面波
フィルタの構成の一部もしくは全部に使用される折り返
し型ＩＤＴ共振子の概略電極構造、図６はこの共振子の
インピーダンス特性である。図７は従来の多数対ＩＤＴ
共振子の概略電極構造、図８はこの共振子のインピーダ
ンス特性である。これらの実験データを比較検討するこ
とにより、二分割し電気的に直列接続した場合、等価並
列容量は分割前に較べて約１／３に減少させうることが
分かった。尚、この実験では共に電極指対数２００対、
電極指交差幅１４λとした。FIG. 5 is a schematic electrode structure of a folded IDT resonator used for a part or the whole of the ladder-type connection surface acoustic wave filter according to the present invention, and FIG. 6 is an impedance characteristic of this resonator. FIG. 7 shows a conventional many-pair IDT
The schematic electrode structure of the resonator is shown in FIG. 8, which shows the impedance characteristic of the resonator. By comparing and examining these experimental data, it was found that the equivalent parallel capacitance can be reduced to about 1/3 of that before the division when the two divisions are made and electrically connected in series. In this experiment, the number of electrode finger pairs is 200,
The electrode finger cross width was 14λ.
【００２５】以上、本発明者等は鋭意実験検討を行った
結果、電極指交差幅を回折現象による共振子性能劣化が
問題とならない１０λ以上としても、多数対ＩＤＴを複
数に分割しそれらを相互に電気的に直列接続となるよう
に構成することにより、共振子の等価並列容量が自在に
設定出来ること、従って、これを梯子型接続弾性表面波
フィルタを構成する弾性表面波共振子の一部もしくは全
部に用いることによって、比較的薄い電極膜厚範囲でも
性能の優れたフィルタを構成出来ることを見いだした。As described above, the inventors of the present invention have conducted an earnest experiment, and as a result, even if the crossing width of the electrode fingers is set to 10 λ or more at which the deterioration of the resonator performance due to the diffraction phenomenon does not pose a problem, the multi-pair IDT is divided into a plurality of parts and the It is possible to set the equivalent parallel capacitance of the resonator freely by configuring the resonator so that it is electrically connected in series. Therefore, this is a part of the surface acoustic wave resonator that constitutes the ladder-type surface acoustic wave filter. It was also found that by using it for all, it is possible to construct a filter with excellent performance even in a relatively thin electrode film thickness range.
【００２６】図９は本発明の一実施例（図２の構成）に
より得られたフィルタ特性である。尚、本実施例では各
共振子のＩＤＴの総対数を３００対（分割後それぞれ１
５０対）、交差幅を６０μｍとし、直列腕共振子ＩＤＴ
の電極指ピッチを４．６６μｍ、並列腕共振子ＩＤＴの
電極指ピッチを４．８０μｍ、直列腕共振子および並列
腕共振子の等価並列容量を同じ値、電極膜厚を０．２μ
ｍ（ｈ／λ ０．０４２）としたが、本発明の効果はこ
の値に限定されるものではない。圧電体基板としては弾
性表面波素子用基板としてよく知られている３６度回転
Ｙカットタンタル酸リチウムを使用したが、他の基板例
えば、水晶、ニオブ酸リチウム等でも同様の効果の得ら
れることは明かである。電極材料としてはＡｌを用い、
真空蒸着法により基板上に形成し、フォトリソグラフィ
技術によりパターン形成を行ったが、電極材料としては
Ａｌに限定されるものではなく、また成膜、パターン形
成法についてもこれに限定されるものではない。本実施
例では直列腕共振子一個と並列腕共振子一個とで構成さ
れるユニットを一段と呼ぶと三段構成となっているが、
この段数は目標とするフィルタ仕様に応じて適宜選ばれ
るべきものである。本実施例ではＩＤＴを二分割するも
ののみ示したが、更に多数部分に分割し、ＩＤＴ電極指
の交差幅設定と合わせて自在に等価静電容量を設定出来
ることは明かである。FIG. 9 shows the filter characteristics obtained by an embodiment of the present invention (configuration of FIG. 2). In this embodiment, the total number of IDT pairs of each resonator is 300 pairs (1 after division).
50 pairs), the cross width is 60 μm, and the series arm resonator IDT
Electrode pitch of 4.66 μm, electrode finger pitch of parallel arm resonator IDT is 4.80 μm, equivalent parallel capacitance of series arm resonator and parallel arm resonator is the same value, and electrode film thickness is 0.2 μ
Although m (h / λ 0.042) is set, the effect of the present invention is not limited to this value. As the piezoelectric substrate, 36-degree rotated Y-cut lithium tantalate, which is well known as a substrate for surface acoustic wave elements, is used, but other substrates such as quartz and lithium niobate can achieve the same effect. It's clear. Al is used as the electrode material,
The film was formed on the substrate by the vacuum evaporation method and the pattern was formed by the photolithography technique, but the electrode material is not limited to Al, and the film formation and the pattern formation method are not limited to this. Absent. In the present embodiment, a unit composed of one series arm resonator and one parallel arm resonator has a three-stage structure when called a single stage.
This number of stages should be appropriately selected according to the target filter specifications. Although only the IDT is divided into two in the present embodiment, it is obvious that the equivalent capacitance can be freely set by further dividing the IDT into a plurality of parts and setting the intersection width of the IDT electrode fingers.
【００２７】図１０および図１１には、比較のため従来
技術であるキャビティ型弾性表面波共振子を用いて構成
（先行事例２）した三段構成の場合の梯子型接続弾性表
面波フィルタの周波数特性を示す。具体的構成として
は、直列腕共振子を電極指ピッチλを４．４２μｍ、電
極指交差幅７０μｍ（１５．８λ）、ＩＤＴ対数を８
０．５対（１６１本）、反射器ストライプ本数を１６０
本、並列腕共振子を電極指ピッチλを４．６０μｍ、電
極指交差幅２００μｍ（４３．５λ）、ＩＤＴ対数を４
４．５対（８９本）、反射器ストライプ本数を１６０本
とした。図１０の実験では電極膜厚を上記本発明の実施
例と同じく０．２μｍとした。この膜厚では、梯子型接
続されているそれぞれの共振子が充分な共振性能が得ら
れず、通過帯域内に大きなディップが入りフィルタとし
て機能しないことが分かった。図１１の実験では電極膜
厚を０．３μｍとした。この場合、通過帯域内にあった
ディップは高周波側に移動しフィルタ特性は改善される
が、電極膜厚が厚いことから従来技術であるウェットエ
ッチング法でのパターン形成が適用出来ず、試料作成は
高価な装置であるドライエッチングに依った。For comparison, FIGS. 10 and 11 show the frequency of a ladder-type connected surface acoustic wave filter in the case of a three-stage structure in which a cavity type surface acoustic wave resonator of the prior art is used (preceding case 2). Show the characteristics. As a specific configuration, a series arm resonator has an electrode finger pitch λ of 4.42 μm, an electrode finger crossing width of 70 μm (15.8λ), and an IDT pair number of 8.
0.5 pairs (161), 160 reflector stripes
In this parallel arm resonator, the electrode finger pitch λ is 4.60 μm, the electrode finger cross width is 200 μm (43.5λ), and the number of IDT pairs is 4.
4.5 pairs (89) and the number of reflector stripes was 160. In the experiment of FIG. 10, the electrode film thickness was set to 0.2 μm as in the above-mentioned embodiment of the present invention. It was found that, with this film thickness, the resonators connected in a ladder shape could not obtain sufficient resonance performance, and a large dip was included in the pass band, and did not function as a filter. In the experiment of FIG. 11, the electrode film thickness was 0.3 μm. In this case, the dip in the pass band moves to the high frequency side and the filter characteristics are improved, but since the electrode film thickness is thick, pattern formation by the conventional wet etching method cannot be applied, and sample preparation is not possible. It relies on dry etching, which is an expensive device.
【００２８】[0028]
【発明の効果】本発明は、以上実施例をもとに説明した
ように、圧電体基板上に複数の多数対型弾性表面波共振
子を形成し、これらを梯子型接続となるように構成し、
かつこの複数の多数対型弾性表面波共振子のうち少なく
とも一つを、電極パターンが複数の部分に分割されると
ともにそれぞれ分割された電極が相互に電気的に直列接
続された多数対インターデジタルトランスジューサで構
成されていることから、薄い電極膜厚領域でも十分な共
振性能を得、直列腕、並列腕それぞれの共振子の等価並
列容量が自在に設定された梯子型接続弾性表面波フィル
タを提供できるものである。さらに、電極膜厚が薄くて
良いことからフォトリソグラフィのプロセスが容易とな
り、製造歩留が向上される。さらに、本発明の実施例の
ごとく、梯子型接続弾性表面波フィルタの各直列腕共振
子、並列腕共振子のすべてを多数対型弾性表面波共振子
で構成すると、多数対型弾性表面波共振子はキャビティ
型弾性表面波共振子に較べてＩＤＴ対数が多いことか
ら、弾性表面波励振源が広範囲に分布していることにな
り、よって弾性エネルギーも広範囲に分布し、フィルタ
の耐電力性の向上も期待できる。As described above with reference to the embodiments, the present invention has a structure in which a plurality of pairs of surface acoustic wave resonators are formed on a piezoelectric substrate and are connected in a ladder type. Then
In addition, at least one of the plurality of pairs of surface acoustic wave resonators is divided into a plurality of electrode patterns, and the divided electrodes are electrically connected in series to each other. Therefore, it is possible to provide a ladder-type surface acoustic wave filter in which sufficient resonance performance is obtained even in a thin electrode film thickness region, and the equivalent parallel capacitance of each resonator of the series arm and the parallel arm is freely set. It is a thing. Further, since the electrode film thickness may be thin, the photolithography process is facilitated and the manufacturing yield is improved. Further, as in the embodiment of the present invention, when all the series arm resonators and parallel arm resonators of the ladder-type connection surface acoustic wave filter are composed of many-pair surface acoustic wave resonators, many-pair surface acoustic wave resonances are formed. Since the child has a larger number of IDT logarithms as compared with the cavity type surface acoustic wave resonator, the surface acoustic wave excitation source is distributed over a wide range, so that the elastic energy is also distributed over a wide range, and the power resistance of the filter is reduced. Improvement can be expected.
【図１】本願発明に係わる梯子型接続弾性表面波フィル
タの一実施例の構成を示す等価回路図である。FIG. 1 is an equivalent circuit diagram showing a configuration of an embodiment of a ladder-type connection surface acoustic wave filter according to the present invention.
【図２】本願発明に係わる梯子型接続弾性表面波フィル
タの一実施例の構成を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of an embodiment of a ladder-type connection surface acoustic wave filter according to the present invention.
【図３】従来の多数対型弾性表面波共振子の電極指対数
と共振抵抗との関係を示す実験データである。FIG. 3 is experimental data showing the relationship between the number of electrode finger pairs and the resonance resistance of a conventional multi-pair surface acoustic wave resonator.
【図４】従来の多数対型弾性表面波共振子の電極指対数
と等価並列容量との関係を示す実験データである。FIG. 4 is experimental data showing the relationship between the number of electrode finger pairs and the equivalent parallel capacitance of a conventional multi-pair surface acoustic wave resonator.
【図５】本願発明に係わる梯子型接続弾性表面波フィル
タの構成の一部もしくは全部に使用される折り返し型Ｉ
ＤＴ共振子を示す概略図である。FIG. 5 is a folded type I used for a part or the whole of a ladder type connection surface acoustic wave filter according to the present invention.
It is a schematic diagram showing a DT resonator.
【図６】折り返し型ＩＤＴ共振子のインピーダンス特性
を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing impedance characteristics of a folded IDT resonator.
【図７】従来の多数対ＩＤＴ共振子を示す概略図であ
る。FIG. 7 is a schematic view showing a conventional multi-pair IDT resonator.
【図８】多数対ＩＤＴ共振子のインピーダンス特性を示
す図である。FIG. 8 is a diagram showing impedance characteristics of a multi-pair IDT resonator.
【図９】本願発明の一実施例により得られたフィルタ特
性を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing filter characteristics obtained according to an example of the present invention.
【図１０】従来のキャビティ型弾性表面波共振子を用い
た梯子型接続弾性表面波フィルタ構成により得られたフ
ィルタ特性を示す図（電極膜厚０．２μｍ）である。FIG. 10 is a diagram (electrode thickness: 0.2 μm) showing filter characteristics obtained by a ladder-type connection surface acoustic wave filter configuration using a conventional cavity surface acoustic wave resonator.
【図１１】従来のキャビティ型弾性表面波共振子を用い
た梯子型接続弾性表面波フィルタ構成により得られたフ
ィルタ特性を示す図（電極膜厚０．３μｍ）である。FIG. 11 is a diagram (electrode thickness 0.3 μm) showing filter characteristics obtained by a ladder-type connection surface acoustic wave filter configuration using a conventional cavity type surface acoustic wave resonator.
１ 圧電体基板 １０、２０、３０、４０、５０、６０ 多数対型弾
性表面波共振子 １１、１２ 二分割された多数対型弾性表面波共振
子 １３ 共通バスバー １４ 直列腕共振子の等価並列容量 １５ 並列腕共振子の等価並列容量1 Piezoelectric Substrate 10, 20, 30, 40, 50, 60 Multiple Pair Type Surface Acoustic Wave Resonator 11, 12 Divided Many Pair Type Surface Acoustic Wave Resonator 13 Common Busbar 14 Equivalent Parallel Capacitance of Series Arm Resonator 15 Equivalent parallel capacitance of parallel arm resonator
Claims (1)
子、直列腕共振子になるように梯子型に接続した弾性表
面波フィルタにおいて、 前記弾性表面波共振子を多数対型弾性表面波共振子で構
成し、少なくとも一つの前記多数対型弾性表面波共振子
の電極パターンを複数の電極部分に分割し、該電極部分
が相互に電気的に直列接続された多数対インターデジタ
ルトランスジューサであることを特徴とする弾性表面波
フィルタ。1. A surface acoustic wave filter in which a plurality of surface acoustic wave resonators are connected in a ladder type so as to be parallel arm resonators and series arm resonators, wherein the surface acoustic wave resonators are multi-pair surface acoustic wave. A multi-pair interdigital transducer comprising a resonator, wherein the electrode pattern of at least one of the multi-pair surface acoustic wave resonators is divided into a plurality of electrode portions, and the electrode portions are electrically connected in series with each other. A surface acoustic wave filter characterized by the above.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29511894A JPH08204501A (en) | 1994-11-22 | 1994-11-29 | Surface acoustic wave filter |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28817594 | 1994-11-22 | ||
| JP6-288175 | 1994-11-22 | ||
| JP29511894A JPH08204501A (en) | 1994-11-22 | 1994-11-29 | Surface acoustic wave filter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08204501A true JPH08204501A (en) | 1996-08-09 |
Family
ID=26557055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29511894A Pending JPH08204501A (en) | 1994-11-22 | 1994-11-29 | Surface acoustic wave filter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08204501A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09331233A (en) * | 1996-06-12 | 1997-12-22 | Toyo Commun Equip Co Ltd | Surface acoustic wave filter |
| WO1999029039A1 (en) * | 1997-12-02 | 1999-06-10 | Cts Corporation | Saw ladder filter with split resonators and method of providing same |
| US6150900A (en) * | 1998-05-14 | 2000-11-21 | Murata Manufacturing Co, Ltd | Surface acoustic wave filter duplexer and communications apparatus utilizing edge reflection of SH-type waves |
-
1994
- 1994-11-29 JP JP29511894A patent/JPH08204501A/en active Pending
Cited By (4)
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| JPH09331233A (en) * | 1996-06-12 | 1997-12-22 | Toyo Commun Equip Co Ltd | Surface acoustic wave filter |
| WO1999029039A1 (en) * | 1997-12-02 | 1999-06-10 | Cts Corporation | Saw ladder filter with split resonators and method of providing same |
| US5949306A (en) * | 1997-12-02 | 1999-09-07 | Cts Corporation | Saw ladder filter with split resonators and method of providing same |
| US6150900A (en) * | 1998-05-14 | 2000-11-21 | Murata Manufacturing Co, Ltd | Surface acoustic wave filter duplexer and communications apparatus utilizing edge reflection of SH-type waves |
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