JPH09167936A

JPH09167936A - 弾性表面波装置

Info

Publication number: JPH09167936A
Application number: JP8179551A
Authority: JP
Inventors: Masanori Ueda; 政則上田; Osamu Kawauchi; 治川内; Takeshi Endo; 剛遠藤; Osamu Igata; 理伊形; Kiyonari Hashimoto; 研也橋本; Masatsune Yamaguchi; 正恒山口
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1995-10-13
Filing date: 1996-07-09
Publication date: 1997-06-24
Also published as: CN1159100A; KR100349558B1; CN1111318C; KR100346805B1; US6317015B1; US6037847A; KR970024254A

Abstract

(57)【要約】【課題】電極の付加質量効果が顕著になる高周波領域
において、広い帯域幅を有し、角形比の優れた弾性表面
波装置を提供することを目的とする。【解決手段】ＬｉＴａＯ₃あるいはＬｉＮｂＯ₃のθ
回転Ｙ−Ｘ基板のカット角を、基板表面に形成された電
極の付加質量に対して、従来よりも高角度側に最適化す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般に弾性表面波装
置に関し、特にＧＨ_z帯域を含む高周波帯域において優
れた通過帯域特性を有する弾性表面波装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】弾性表面波装置は、携帯電話等の小型・
軽量かつ非常に高い周波数帯域で動作する無線通信装置
の高周波回路において、フィルタあるいは共振器として
広く使われている。かかる弾性表面波装置は一般に圧電
単結晶あるいは多結晶基板上に形成されるが、電気機械
結合係数ｋ²が大きく、従って表面波の励振効率が高
く、また高周波帯域において表面波の伝搬損失が小さい
基板材料として、特にＬｉＮｂＯ₃単結晶の６４°回転
Ｙカット板において表面波の伝搬方向をＸ方向とした６
４°Y-X ＬｉＮｂＯ₃基板（K. Yamanouti and K. Shib
ayama, J. Appl. Phys. vol.43, no.3, March 1972, p
p.856) あるいはＬｉＴａＯ₃単結晶の３６°回転Ｙカ
ット板において表面波の伝搬方向をＸ方向として３６°
Y-X ＬｉＴａＯ ₃基板が広く使われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらのカッ
ト角は、圧電結晶基板上に形成された電極の付加質量効
果が無視できる場合に最適となるものであり、数百ＭＨ
_z以下の低周波帯域では励起される弾性表面波の波長が
長いため有効であっても、最近の携帯電話等で必要とさ
れているＧＨ_z帯域近傍での動作においては、電極の厚
さが励起される弾性波波長に対して無視できなくなり、
必ずしも最適とはならない。このような高周波帯域での
動作では、電極の付加質量の効果が顕著に現れる。

【０００４】このような非常に短波長域の動作において
は、圧電基板上の電極の厚さを増加させ、見かけ上の電
気機械結合係数を増大させることにより、弾性表面波フ
ィルタの通過帯域幅あるいは弾性表面波共振器の容量比
γを小さくすることが可能であるが、このような構成で
は電極から基板内部に向かって放射されるバルク波が増
大し、表面波の伝搬損失が増大してしまう問題が生じ
る。かかるバルク波をＳＳＢＷ（surface skimming bul
k wave) と称し、またかかるＳＳＢＷを伴う表面波をＬ
ＳＡＷ（Leaky surface acoustic wave)と称する。厚い
電極膜を使った弾性表面波フィルタにおけるＬＳＡＷの
伝搬損失については、３６°Y-X ＬｉＴａＯ₃および６
４°Y-X ＬｉＮｂＯ₃基板について、 Plessky他、ある
いは Edmonson 他により解析がなされている（V. S. Pl
essky and C. S. Hartmann, Proc.1993 IEEE Ultrasoni
cs Symp., pp.1239 - 1242; P. J. Edmonson and C. K.
Campbell, Proc. 1994 IEEE Ultrosonic Symp., pp75
- 79)。

【０００５】ところで、このような従来の３６°Y-X Ｌ
ｉＴａＯ₃あるいは６４°Y-X ＬｉＮｂＯ₃等の、ＬＳ
ＡＷを使う従来の弾性表面波フィルタでは、電極膜厚が
薄い場合、表面波の音速値とバルク波の音速値とが接近
し、その結果フィルタの通過帯域内にバルク波によるス
プリアスピークが出現してしまう（M. Ueda et al.,Pro
c. 1994 IEEE Ultrasonic Symp., pp.143 - 146) 。

【０００６】図２１は、上記 Ueda 他の文献による表面
波フィルタにおいて、フィルタ通過帯域近傍に出現した
バルク波によるスプリアスピークＡ，Ｂを示す。フィル
タは３６°Y-X ＬｉＴａＯ₃基板上に構成され、励振波
長の３％に相当する０．４９μｍの厚さのＡｌ−Ｃｕ合
金よりなる櫛形電極を形成されている。

【０００７】図２１を参照するに、スプリアスピークＢ
は３３０ＭＨz 近傍に形成された通過帯域外に生じてい
るが、スプリアスピークＡは通過帯域内に生じており、
その結果通過帯域特性にリップルが生じているのがわか
る。弾性表面波フィルタでは、表面波の音速は電極の付
加質量、すなわち膜厚に依存するのに対し、ＳＳＢＷの
音速は電極の膜厚に依存しないため、ＧＨ_z帯域のよう
な高周波帯域での動作では、電極の膜厚が励振表面波波
長に対して増加し、表面波の音速がバルク波に対して相
対的に低下する。その結果、フィルタの通過帯域がスプ
リアスピークに対してシフトし、通過帯域特性が平坦化
する。しかし、このように電極の膜厚が表面波波長に対
して増大すると先にも説明したようにバルク放射による
ＬＳＡＷの損失が増大してしまう。

【０００８】また、特にＧＨz 帯のような非常に高周波
帯域で動作する弾性表面波フィルタにおいては、櫛形電
極の抵抗を減少させるためにも電極にある程度の膜厚を
確保する必要があるが、そうなると先に説明した損失の
増大および角形比の劣化の問題が避けられない。

【０００９】そこで、本発明は、このような従来の問題
点を解決した、新規で有用な弾性表面波装置を提供する
ことを概括的目的とする。本発明のより具体的な目的
は、電極の膜厚に対して最適化されたカット角で切り出
された圧電単結晶基板を有し、通過帯域を、バルク波に
起因するスプリアスを回避して設定した弾性表面波装置
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、前記の課題
を、請求項１に記載したように、圧電基板と、前記圧電
基板表面に形成されたＡｌを主成分とする電極パターン
とよりなる弾性表面波装置において、前記電極パターン
は、前記圧電基板上に励起される弾性表面波の波長の
０．０３〜０．１５の範囲の厚さを有し；前記圧電基板
は、ＬｉＴａＯ₃単結晶を、Ｘ軸を中心に、Ｙ軸からＺ
軸方向に３８〜４６°の範囲の角度で回転させた方位を
有するものであることを特徴とする弾性表面波装置によ
り、または請求項２に記載したように、前記圧電基板
は、ＬｉＴａＯ₃単結晶を、Ｘ軸を中心に、Ｙ軸からＺ
軸方向に４０〜４６°の範囲の角度で回転させた方位を
有するものであることを特徴とする請求項１記載の弾性
表面波装置により、または請求項３に記載したように、
前記電極パターンは、前記圧電基板上に励起される弾性
表面波の波長の０．０７〜０．１５の範囲の厚さを有す
ることを特徴とする請求項１または２記載の弾性表面波
装置により、または請求項４に記載したように、前記電
極パターンは、前記圧電基板上に励起される弾性表面波
の波長の０．０５〜０．１０の範囲の厚さを有し、前記
圧電基板は、ＬｉＴａＯ₃単結晶を、Ｘ軸を中心に、Ｙ
軸からＺ軸方向に４０〜４４°の範囲の角度で回転させ
た方位を有するものであることを特徴とする請求項１な
いし３のいずれか一項記載の弾性表面波装置により、ま
たは請求項５に記載したように、前記圧電基板は、Ｌｉ
ＴａＯ₃単結晶を、Ｘ軸を中心に、Ｙ軸からＺ軸方向に
４２°の範囲の角度で回転させた方位を有するものであ
ることを特徴とする請求項１記載の弾性表面波装置によ
り、または請求項６に記載したように、前記電極パター
ンは、Ａｌよりなることを特徴とする請求項１ないし５
のいずれか一項記載の弾性表面波装置により、または請
求項７に記載したように前記電極パターンは、Ａｌ−Ｃ
ｕ合金よりなることを特徴とする請求項１ないし５のい
ずれか一項記載の弾性表面波装置により、または請求項
８に記載したように、前記電極パターンは、前記圧電基
板表面上に、複数の共振器を形成することを特徴とする
請求項１〜７のうちいずれか一項記載の弾性表面波装置
により、または請求項９に記載したように、圧電基板
と、前記圧電基板表面に形成されたＡｌを主成分とする
電極パターンとよりなる弾性表面波フィルタにおいて、
前記電極パターンは、前記圧電基板上に励起される弾性
表面波の波長の０．０３〜０．１５の範囲の厚さを有
し；前記圧電基板は、ＬｉＴａＯ₃単結晶を、Ｘ軸を中
心に、Ｙ軸からＺ軸方向に３８〜４６°の範囲の角度で
回転させた方位を有し；前記電極パターンは、櫛形電極
を含むことを特徴とする弾性表面波フィルタにより、ま
たは請求項１０に記載したように、前記電極パターン
は、前記圧電基板表面上に、弾性表面波の伝搬経路に沿
って形成された第１の櫛形電極と第２の櫛形電極とを含
み、前記第１および第２の櫛形電極はそれぞれ入力端子
および出力端子に接続され、さらに前記第１および第２
の櫛形電極は、前記圧電基板表面上において、前記弾性
表面波の伝搬経路の少なくとも１／２以上を覆うことを
特徴とする請求項９記載の弾性表面波フィルタにより、
または請求項１１に記載したように、前記第１の櫛形電
極は、前記圧電基板表面上において前記弾性表面波の伝
搬経路に交差し、共通に前記入力端子に接続された複数
の電極指よりなる第１の電極指群と、互いに共通に接続
され、前記第１の電極指群の間に介在する複数の電極指
よりなる第２の電極指群とよりなり、前記第２の櫛形電
極は、前記圧電基板表面上において前記弾性表面波の伝
搬経路に交差し、共通に前記出力端子に接続された複数
の電極指よりなる第３の電極指群と、互いに共通に接続
され、前記第３の電極指群の間に介在する複数の電極指
よりなる第４の電極指群とよりなることを特徴とする請
求項１０記載の弾性表面波フィルタにより、または請求
項１２に記載したように、前記第１あるいは第２の櫛形
電極は複数個設けられ、前記複数の第１の櫛形電極と前
記複数の第２の櫛形電極とは、前記圧電基板表面上に、
前記弾性表面波の伝搬経路に沿って交互に配設されるこ
とを特徴とする請求項１０または１１記載の弾性表面波
フィルタにより、または請求項１３に記載したように、
前記電極パターンは、前記圧電基板表面上に形成された
第１の櫛形電極と第２の櫛形電極とを含み、前記第１の
櫛形電極は、前記圧電基板表面上において前記弾性表面
波の伝搬経路に交差するように形成され、共通に入力端
子に接続された複数の電極指よりなる第１の電極指群
と、互いに共通に接続され、前記第１の電極指群の間に
介在する複数の電極指よりなる第２の電極指群とよりな
り、前記第２の櫛形電極は、前記圧電基板表面上におい
て前記弾性表面波の伝搬経路に交差し、共通に前記第２
の電極指群に接続された複数の電極指よりなる第３の電
極指群と、互いに共通に出力端子に接続され、前記第２
の電極指群の間に介在する複数の電極指よりなる第４の
電極指群とよりなることを特徴とする請求項９記載の弾
性表面波フィルタにより、または請求項１４に記載した
ように、前記電極パターンは、さらに、前記圧電基板表
面上において前記弾性表面波の伝搬経路に交差するよう
に形成され、共通に前記第２の電極指群に接続された複
数の電極指よりなる第５の電極指群と、互いに共通に接
地され、前記第５の電極指群の間に介在する複数の電極
指よりなる第６の電極指群とよりなる第３の櫛形電極
と；前記圧電基板表面上において前記弾性表面波の伝搬
経路に交差し、共通に前記第４の電極指群に接続された
複数の電極指よりなる第７の電極指群と、互いに共通に
出力端子に接続され、前記第７の電極指群の間に介在す
る複数の電極指よりなる第８の電極指群とよりなる第４
の櫛形電極を含むことを特徴とする請求項１３記載の弾
性表面波フィルタにより、または請求項１５に記載した
ように、前記電極パターンは、さらに前記圧電基板表面
上において共通に前記入力端子に接続された複数の電極
指よりなる第５の電極指群と、互いに共通に接続され、
前記第５の電極指群の間に介在する複数の電極指よりな
る第６の電極指群とよりなる第３の櫛形電極を含み、前
記第３の櫛形電極は、前記第第２の櫛形電極に隣接して
形成されていることを特徴とする請求項１１記載の弾性
表面波フィルタにより、または請求項１６に記載したよ
うに、圧電基板と、前記圧電基板表面に形成されたＡｌ
を主成分とする電極パターンとよりなる弾性表面波フィ
ルタにおいて、前記電極パターンは、前記圧電基板上に
励起される弾性表面波の波長の０．０３〜０．１５の範
囲の厚さを有し；前記圧電基板は、ＬｉＴａＯ₃単結晶
を、Ｘ軸を中心に、Ｙ軸からＺ軸方向に３８〜４６°の
範囲の角度で回転させた方位を有し；前記電極パターン
は、前記圧電基板表面上に、弾性表面波の伝搬経路に沿
って形成された第１〜第５の櫛形電極を含み；前記第１
の櫛形電極は、前記圧電基板表面上において前記弾性表
面波の伝搬経路に交差し、共通に入力端子に接続された
複数の電極指よりなる第１の電極指群と、互いに共通に
接続され、前記第１の電極指群の間に介在する複数の電
極指よりなる第２の電極指群とよりなり、前記第２の櫛
形電極は、前記圧電基板表面上において前記弾性表面波
の伝搬経路に交差し、共通に前記第２の電極指群に接続
された複数の電極指よりなる第３の電極指群と、互いに
共通に出力端子に接続され、前記第３の電極指群の間に
介在する複数の電極指よりなる第４の電極指群とよりな
り；前記第３の櫛形電極は、さらに、前記圧電基板表面
上において前記弾性表面波の伝搬経路に交差するように
形成され、共通に前記第１の電極指群に接続された複数
の電極指よりなる第５の電極指群と、互いに共通に接地
され、前記第５の電極指群の間に介在する複数の電極指
よりなる第６の電極指群とよりなる第３の櫛形電極とよ
りなり；前記第４の櫛形電極は、さらに、前記圧電基板
表面上において前記弾性表面波の伝搬経路に交差し、共
通に前記第２の電極指群に接続された複数の電極指より
なる第７の電極指群と、互いに共通に出力端子に接続さ
れ、前記第７の電極指群の間に介在する複数の電極指よ
りなる第８の電極指群とよりなる第４の櫛形電極とより
なり、前記第５の櫛形電極は、さらに、前記圧電基板表
面上において前記弾性表面波の伝搬経路に交差するよう
に形成され、共通に前記第４の電極指群に接続された複
数の電極指よりなる第９の電極指群と、互いに共通に接
地され、前記第９の電極指群の間に介在する複数の電極
指よりなる第１０の電極指群とよりなる第５の櫛形電極
よりなることを特徴とする弾性表面波フィルタにより、
または請求項１７に記載したように、圧電基板と、前記
圧電基板表面に形成されたＡｌを主成分とする電極パタ
ーンとよりなる弾性表面波共振器において、前記電極パ
ターンは、前記圧電基板上に励起される弾性表面波の波
長の０．０３〜０．１５の範囲の厚さを有し；前記圧電
基板はＬｉＴａＯ₃単結晶を、Ｘ軸を中心に、Ｙ軸から
Ｚ軸方向に３８〜４６°の範囲の角度で回転させた方位
を有し；前記電極パターンは、前記圧電基板表面上にお
いて共通に第１の端子に接続された複数の電極指よりな
る第１の電極指群と、第２の別の端子に互いに共通に接
続され、前記第１の電極指群の間に介在する複数の電極
指よりなる第２の電極指群とよりなる櫛形電極を含むこ
とを特徴とする弾性表面波共振器により、または請求項
１８に記載したように、圧電基板と、前記圧電基板表面
に形成されたＡｌを主成分とする電極パターンとよりな
る弾性表面波フィルタにおいて、前記電極パターンは、
前記圧電基板上に励起される弾性表面波の波長の０．０
３〜０．１５の範囲の厚さを有し；前記圧電基板は、Ｌ
ｉＴａＯ₃単結晶を、Ｘ軸を中心に、Ｙ軸からＺ軸方向
に３８〜４６°の範囲の角度で回転させた方位を有し；
前記電極パターンは、櫛形電極を含むことを特徴とする
弾性表面波遅延線により、または請求項１９に記載した
ように、圧電基板と、前記圧電基板表面に形成されたＡ
ｌを主成分とする電極パターンとよりなる弾性表面波装
置において、前記電極パターンは、前記圧電基板上に励
起される弾性表面波の波長の０．０４〜０．１２の範囲
の厚さを有し；前記圧電基板は、ＬｉＮｂＯ₃単結晶
を、Ｘ軸を中心に、Ｙ軸からＺ軸方向に６６〜７４°の
範囲の角度で回転させた方位を有するものであることを
特徴とする弾性表面波装置により、または請求項２０に
記載したように、前記圧電基板は、ＬｉＮｂＯ₃単結晶
を、Ｘ軸を中心に、Ｙ軸からＺ軸方向に６８〜７２°の
範囲の角度で回転させた方位を有するものであることを
特徴とする請求項２０記載の弾性表面波装置により、ま
たは請求項２１に記載したように、前記電極パターン
は、前記圧電基板上に励起される弾性表面波の波長の
０．０５〜０．１０の範囲厚さを有することを特徴とす
る請求項１９または２０記載の弾性表面波装置により、
または請求項２２に記載したように、前記電極パターン
はＡｌよりなることを特徴とする請求項１９〜２１のう
ち、いずれか一項記載の弾性表面波装置により、または
請求項２３に記載したように、前記電極パターンはＡｌ
−Ｃｕ合金よりなることを特徴とする請求項１９〜２１
のうち、いずれか一項記載の弾性表面波装置により、ま
たは請求項２４に記載したように、前記電極パターン
は、前記圧電基板表面上に、複数の共振器を用いたラダ
ー型フィルタを形成することを特徴とする請求項１９〜
２３のうち、いずれか一項記載の弾性表面波装置によ
り、または請求項２５に記載したように、前記電極パタ
ーンは、前記圧電基板表面上に、共振器を形成すること
を特徴とする請求項１９〜２３のうち、いずれか一項基
台の弾性表面波装置により、または請求項２６に記載し
たように、前記電極パターンは、前記圧電基板表面上
に、複数の共振器を用いた格子型フィルタを形成するこ
とを特徴とする請求項１９〜２３のうち、いずれか一項
記載の弾性表面波装置により、または請求項２７に記載
したように、前記電極パターンは、前記圧電基板表面上
に、複数の入力用櫛形電極と、複数の出力用櫛形電極か
ら構成されるＩＩＤＴ型フィルタを形成することを特徴
とする請求項１９〜２３のうち、いずれか一項記載の弾
性表面波装置により、または請求項２８に記載したよう
に、前記電極パターンは、前記圧電基板表面上に、遅延
線を形成することを特徴とする請求項１９〜２３のう
ち、いずれか一項記載の弾性表面波装置により、または
請求項２９に記載したように、前記電極パターンは、前
記圧電基板表面上に、多重モードフィルタを形成するこ
とを特徴とする請求項１９〜２３のうち、いずれか一項
記載の弾性表面波装置により、または請求項３０に記載
したように、圧電基板と、前記圧電基板表面に形成され
たＡｌを主成分とする電極パターンとよりなる弾性表面
波フィルタにおいて、前記電極パターンは、前記圧電基
板上に励起される弾性表面波の波長の０．０４〜０．１
２の範囲の厚さを有し；前記圧電基板は、ＬｉＮｂＯ₃
単結晶を、Ｘ軸を中心に、Ｙ軸からＺ軸方向に６６〜７
４°の範囲の角度で回転させた方位を有し；前記電極パ
ターンは、前記圧電基板表面上に、弾性表面波の伝搬経
路に沿って形成された第１〜第５の櫛形電極を含み；前
記第１の櫛形電極は、前記圧電基板表面上において前記
弾性表面波の伝搬経路に交差し、共通に入力端子に接続
された複数の電極指よりなる第１の電極指群と、互いに
共通に接続され、前記第１の電極指群の間に介在する複
数の電極指よりなる第２の電極指群とよりなり、前記第
２の櫛形電極は、前記圧電基板表面上において前記弾性
表面波の伝搬経路に交差し、共通に前記第２の電極指群
に接続された複数の電極指よりなる第３の電極指群と、
互いに共通に出力端子に接続され、前記第３の電極指群
の間に介在する複数の電極指よりなる第４の電極指群と
よりなり；前記第３の櫛形電極は、さらに、前記圧電基
板表面上において前記弾性表面波の伝搬経路に交差する
ように形成され、共通に前記第１の電極指群に接続され
た複数の電極指よりなる第５の電極指群と、互いに共通
に接地され、前記第５の電極指群の間に介在する複数の
電極指よりなる第６の電極指群とよりなる第３の櫛形電
極とよりなり；前記第４の櫛形電極は、さらに、前記圧
電基板表面上において前記弾性表面波の伝搬経路に交差
し、共通に前記第２の電極指群に接続された複数の電極
指よりなる第７の電極指群と、互いに共通に出力端子に
接続され、前記第７の電極指群の間に介在する複数の電
極指よりなる第８の電極指群とよりなる第４の櫛形電極
とよりなり、前記第５の櫛形電極は、さらに、前記圧電
基板表面上において前記弾性表面波の伝搬経路に交差す
るように形成され、共通に前記第４の電極指群に接続さ
れた複数の電極指よりなる第９の電極指群と、互いに共
通に接地され、前記第９の電極指群の間に介在する複数
の電極指よりなる第１０の電極指群とよりなる第５の櫛
形電極よりなることを特徴とする弾性表面波フィルタに
より、解決する。以下、本発明の作用を、図１〜３を
参照しながら説明する。

【００１１】図１は、圧電結晶基板の切り出し角を説明
する図である。図１は、例えばＬｉＴａＯ₃のような、
結晶軸Ｘ，Ｙ，Ｚを有する圧電単結晶を、結晶軸Ｘの回
りでＹ軸からＺ軸方向に回転角θだけ傾けた角度で切り
出した状態を示す。このような圧電結晶基板をθ回転Ｙ
−Ｘ基板と称する。

【００１２】図２はＬｉＴａＯ₃単結晶のθ回転Ｙ−Ｘ
基板上に形成された共振器の挿入損失を、様々な切り出
し角ないし回転角θについて示す。先にも説明したよう
に、従来よりＬｉＴａＯ₃基板上に弾性表面波装置を形
成する場合、３６°Ｙ−Ｘ基板が、またＬｉＮｂＯ₃基
板上に弾性表面波装置を形成する場合、６４°Ｙ−Ｘ基
板が一般的に使われているが、これは基板表面上に形成
される電極の付加質量効果が無視できる比較的長波長の
表面波に対する伝搬損失が、これらの回転角で最小とな
ることによる。例えば、中村他、信学技報，ＵＳ７７−
４２参照。

【００１３】図２中、黒丸で示した曲線は、ＬｉＴａＯ
₃の３６°Ｙ−Ｘ基板表面に、膜厚がゼロの仮想的な電
極を均一に形成した場合のＬＳＡＷの伝搬損失を計算し
たもので、回転角θが３６°の場合に伝搬損失が最小に
なることがわかる。ただし、この計算では、Kovacs 他
により報告された結晶の定数を使った（G. Kovacs ,et
al., Proc. 1990 IEEE Ultrasonic Symp. pp.435 - 43
8)。

【００１４】しかし、ＧＨ_z帯域のような短波長領域で
は、先にも説明したように、電極の厚さが励起される表
面波の波長に対して無視できなくなり、電極の付加質量
の効果が顕著に現れる。本発明の発明者は、かかる付加
質量の効果により、図２の伝搬損失特性が矢印の方向に
変化し、図２に白丸で示したように、最小の伝搬損失を
与える回転角θが高角度側にずれることを見出した。た
だし、図２中、白丸で示した曲線は、圧電基板上に一様
にＡｌ電極を形成した場合で、しかも電極の膜厚が励起
表面波の波長の１０％の場合を示す。

【００１５】さらに、図３に、ＬｉＴａＯ₃基板上にＡ
ｌよりなるグレーティング電極を形成した場合の伝搬損
失と回転角θの関係を示す。ただし、図３中、破線は電
極膜厚ゼロの場合を、また実線は電極膜厚が励起表面波
波長の１０％の場合を示す。明らかに、基板上に励起表
面波の波長に対して有限な膜厚のグレーティングを形成
した結果、伝搬損失が最小になる回転角が、高角度側に
シフトしている。

【００１６】すなわち、ＬｉＴａＯ₃単結晶基板の回転
角θを従来の３６°よりも高角度に設定することによ
り、ＧＨ_z帯域において表面波の減衰が少なく、Ｑが高
い弾性表面波装置を形成することができる。また、この
ような高い周波数における電極の付加質量効果に伴い、
図２１に示すフィルタの通過帯域の位置がスプリアスピ
ークＡ，Ｂに対して低周波側にシフトするため、このよ
うな回転角の大きいＬｉＴａＯ₃基板上に形成した弾性
表面波装置では、スプリアスピークＡ，Ｂをフィルタの
通過帯域から外すことが可能である。先にも説明したよ
うに、スプリアスピークＡ，Ｂはバルク波に起因するも
のであり、電極の付加質量の影響を受けない。

【００１７】また、本発明では、通過帯域特性の角形比
も回転角θにより変化し、特にＧＨ _z帯域では、従来使
われている回転角θよりも高い角度で切り出されたＬｉ
ＴａＯ₃基板が優れた通過帯域幅および角形比を与える
ことが見出された。図４，５は、それぞれかかるＬｉＴ
ａＯ₃基板上に形成した弾性表面波フィルタの周波数温
度特性および最小挿入損失の温度特性を示す。ただし、
弾性表面波フィルタは、後で説明する図７の構成のもの
を使い、様々な回転角θのＬｉＴａＯ₃基板上に、電極
膜厚が励振される弾性表面波の波長の１０％になるよう
に形成した。

【００１８】図４よりわかるように、フィルタは、基板
の回転角、すなわちカット角θが３６°Ｙ，４０°Ｙ，
４２°Ｙおよび４４°Ｙのいずれの場合にも、略同一の
温度特性を示す。中心周波数が様々に変化しているの
は、基板中の音速の違いと、試料作製条件のばらつきに
起因するものであると考えられる。

【００１９】また、図５よりわかるように、ＬｉＴａＯ
₃基板の回転角θを４０°Ｙ〜４４°Ｙの範囲に設定し
た場合、少なくとも通常の温度範囲、すなわち−３５°
Ｃ〜８５°Ｃの範囲では、回転角θを従来の３６°Ｙに
設定した場合よりも損失が減少する。特に、回転角θを
４０°Ｙ〜４２°Ｙの範囲に設定した場合、最小挿入損
失の変動幅も減少することがわかる。

【００２０】また、図６はＬｉＮｂＯ₃単結晶のθ回転
Ｙ−Ｘ基板上に形成された共振器の挿入損失を、様々な
切り出し角ないし回転角θについて示す。図６中、破線
で示した曲線は、ＬｉＮｂＯ₃の６４°Ｙ−Ｘ基板表面
に、膜厚がゼロの仮想的な電極を均一に形成した場合の
ＬＳＡＷの伝搬損失を計算したもので、回転角θが６４
°の場合に伝搬損失が最小になることがわかる。ただ
し、この計算では、Warner他により報告された結晶の定
数を使った（J. Acoust. Soc. Amer., 42, 1967, pp.12
23 - 1231)) 。

【００２１】しかし、ＧＨ_z帯域のような短波長領域で
は、先にも説明したように、電極の厚さが励起される表
面波の波長に対して無視できなくなり、電極の付加質量
の効果が顕著に現れる。本発明の発明者は、かかる付加
質量の効果により、図６の伝搬損失特性が矢印の方向に
変化し、図２，３に実線で示したように、最小の伝搬損
失を与える回転角θが高角度側にずれることを見出し
た。ただし、図２中、実線で示した曲線は、電極の膜厚
が励起表面波の波長の３％の場合を示す。

【００２２】すなわち、ＬｉＮｂＯ₃単結晶基板の回転
角θを従来の６４°よりも高角度に設定することによ
り、ＧＨ_z帯域において表面波の減衰が少なく、Ｑが高
い弾性表面波装置を形成することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、好ましい実施例
について詳細に説明する。図７（Ａ）は、本発明の第１
実施例によるラダー型弾性表面波フィルタの構成を示す
平面図、図７（Ｂ）はその等価回路図である。

【００２４】図７（Ａ）を参照するに、弾性表面波フィ
ルタはＬｉＴａＯ₃またはＬｉＮｂＯ₃単結晶の回転Ｙ
板上に形成され、入力側電極が入力端子ＩＮに接続され
た第１の櫛形電極Ｒ₁と、入力側電極が前記櫛形電極Ｒ
₁の出力側電極に接続され、さらに出力側電極が出力端
子ＯＵＴに接続された第２の櫛形電極Ｒ₁’と、入力側
電極を櫛形電極Ｒ₁’の入力側電極に接続され、出力側
電極を接地された第３の櫛形電極Ｒ₂と、入力側電極を
櫛形電極Ｒ₁の出力側電極に接続され、出力側電極を接
地された第４の櫛形電極Ｒ₂’と、入力側電極を櫛形電
極Ｒ₁’の出力側電極に接続され、出力側電極を接地さ
れた第４の櫛形電極Ｒ₂”とを含む。

【００２５】各々の櫛形電極Ｒ₁，Ｒ₁’，Ｒ₂，
Ｒ₂’，Ｒ2 ”において、入力側電極ｉは、通常の通
り、Ｘ軸方向に伝搬する弾性表面波の経路と交差する第
１の方向に互いに平行に延在する第１群の電極指を含
み、また出力側電極ｏも、通常の通り、前記第１の方向
とは反対の第２の方向に平行に延在する第２群の電極指
を含み、第１群の電極指と第２群の電極指とは、交互に
配設されている。さらに、各々の櫛形電極Ｒ₁，
Ｒ₁’，Ｒ₂，Ｒ₂’，Ｒ₂”には、Ｘ軸方向上の両側
に、複数の平行な電極指を両端で短絡させた構成の反射
器Ｒ₁が形成されている。本実施例では、櫛形電極
Ｒ₁，Ｒ₁’，Ｒ₂，Ｒ₂’，Ｒ₂”はＡｌ−１％Ｃｕ
合金より形成され、フィルタの通過帯域波長の１０％に
相当する約０．４μｍの厚さに形成されている。

【００２６】図７（Ｂ）は図６（Ａ）のフィルタの等価
回路図を示す。図７（Ｂ）を参照するに、櫛形電極Ｒ₁
およびＲ₁’は直列接続され、さらに櫛形電極Ｒ₂，Ｒ
₂’およびＲ₂”が並列接続されている。図８は図７
（Ａ），（Ｂ）の弾性表面波フィルタについて実験的に
得られた最小挿入損失を、ＬｉＴａＯ₃単結晶基板１１
の様々なカット角θについて示す。最小挿入損失は、表
面波の伝搬損失とフィルタの整合損失の双方の効果を含
むが、基板のカット角θは整合損失には実質的に寄与し
ない。

【００２７】図８を参照するに、最小挿入損失は基板の
カット角が増大するにつれて減少し、４２°近辺のカッ
ト角において最小となることがわかる。カット角が４２
°を越えると最小挿入損失は再び増大する。従って、フ
ィルタ挿入損失の観点からは、ＬｉＴａＯ₃基板１１の
カット角を３８°から４６°の範囲に設定することによ
り、フィルタの最小挿入損失を１．６ｄＢ以内に抑える
ことができる。

【００２８】本発明では、またＬｉＴａＯ₃単結晶基板
のカット角は、弾性表面波フィルタの角形比にも影響す
ることが見出された。図９（Ａ）は角形比の定義を示
す。図９（Ａ）を参照するに、角形比は、通過帯域の最
小挿入損失に対して１．５ｄＢの減衰を与える帯域幅Ｂ
Ｗ₂と、２０ｄＢの減衰を与える帯域幅ＢＷ₁とを使
い、ＢＷ₁／ＢＷ₂により与えられる。角形比が大きい
程フィルタはブロードになり、選択比が劣化すると同時
に通過帯域は幅が減少する。すなわち、角形比は出来る
限り１に近づくように弾性表面波フィルタを設計するの
が望ましい。

【００２９】図９（Ｂ）は、図７（Ａ），（Ｂ）の弾性
表面波フィルタについて実験的に得られた角形比を、圧
電基板１１のカット角θの関数として示す。図９（Ｂ）
よりわかるように、角形比はカット角θが増加するにつ
れて１に近づき、θ＝４２°のカット角で最小値１．４
７に達する。一方、カット角が４２°を越えて増大する
と角形比も増大し、フィルタの選択性が劣化する。本発
明による弾性表面波フィルタでは、最小挿入損失が１．
６ｄＢ以下、また角形比が１．５５以下であることが望
ましく、従って図９（Ｂ）より、ＬｉＴａＯ₃基板のカ
ット角θとしては、４０〜４６°の範囲、特に４０〜４
４°の範囲が好ましいことがわかる。特に、カット角θ
を４２°に設定することにより、最小挿入損失を最小化
でき、また角形比も最小化することができる。

【００３０】図１０は、図７（Ａ），（Ｂ）弾性表面波
フィルタについて実験的に得られた通過帯域特性を示
す。図１０中、実線はＬｉＴａＯ₃の４２°Ｙ−Ｘ基板
を基板１１として使った場合を、また一点破線は同じＬ
ｉＴａＯ₃の３６°Ｙ−Ｘ基板を基板１１として使った
場合を示す。

【００３１】図１０を参照するに、通過帯域特性は８８
０ＭＨ_zに中心周波数を有し、約４０ＭＨ_zの平坦な通
過帯域で特徴づけられる。通過帯域外では減衰は急増す
るが、４２°Ｙ−Ｘ基板を使ったフィルタの方が、従来
の３６°Ｙ−Ｘ基板を使ったものよりもより急峻な特
性、従ってより優れた角形比を示すことがわかる。ま
た、図１０では、フィルタの通過帯域外にＳＳＢＷに起
因するスプリアスピークＡ，Ｂが観測される。

【００３２】図１１は、ＬｉＴａＯ₃のＹ回転Ｘ板基板
表面に、弾性表面波の波長に対する厚さが７％の電極を
形成した場合の電気機械結合係数ｋ²を、様々なカット
角θについて計算した結果を示す。計算には、Kovacs
他（前出）により報告された結晶定数を使った。

【００３３】図１１を参照するに、電気機械結合係数ｋ
²はカット角の増大と共に減少する傾向を示すことがわ
かる。電気機械結合係数ｋ²は周知のように、圧電結晶
中に圧電効果により蓄積されたエネルギの割合を示す量
であり、この値が小さいと通過帯域幅が減少したり、通
過帯域内にリップルが生じたりする問題が生じる。図１
１より、カット角θはやはり４６°以下に設定するのが
好ましいことがわかる。

【００３４】図１２は、図７（Ａ），（Ｂ）のフィルタ
において、様々なカット角で形成されたＬｉＴａＯ₃の
Ｙ回転−Ｘ伝搬基板１１上に形成された櫛形電極の厚さ
を変化させた場合の伝搬損失を計算した結果を示す。図
１２の計算においても、先の計算と同様に、Kovacs 他
の結晶定数を使った。

【００３５】図１２よりわかるように、カット角が３８
°以下の場合、損失は電極厚の増大とともに指数関数的
に単調に増加するが、カット角が４０°を越えると損失
が電極の厚さと共に減少を始め、特性曲線に極小点が現
れるのがわかる。極小点をを過ぎると損失は再び増大に
転じる。特に、基板１１のカット角を、先に説明した好
ましい角度である４０°から４６°の範囲に設定した場
合、このような極小点は、波長に対する電極の厚さが３
％以上のところに出現する。換言すると、本実施例のフ
ィルタにおいて、電極を、波長で規格化した厚さが３％
以上になるように形成するのが好ましい。一方、電極の
厚さが過大になると、電極のエッチングによるパターニ
ングが困難になったり、基板中の音速が電極の膜厚によ
り敏感に変化するようになるため、電極は、厚さが波長
に対して１５％以内になるように形成するのが好まし
い。図１２より、ＡｌあるいはＡｌ−１％Ｃｕ合金を使
った電極の場合、電極の厚さが波長の１５％を越える
と、いずれのカット角においても伝搬損失が急増するこ
とがわかるが、これは電極からのバルク波の放射が優勢
になることを示している。特にカット角が４０〜４６°
の範囲では、電極の厚さは０．０７〜０．１５の範囲
が、またカット角が４０から４４°の範囲では、電極の
厚さは０．０５〜０．１０の範囲であるのが好ましい。

【００３６】図１３は、図７（Ａ），（Ｂ）のフィルタ
において、様々なカット角で形成されたＬｉＮｂＯ₃の
Ｙ回転−Ｘ板を基板１１として使い、基板１１上に形成
された櫛形電極の厚さを励起弾性表面波の波長に対して
変化させた場合の伝搬損失を計算した結果を示す。ただ
し、図１３の計算では、先の Warner 他の結晶定数を使
っている。

【００３７】図１３よりわかるように、伝搬損失は、電
極膜厚の増大とともにいったん極小値をとった後、指数
関数的に増加するが、従来使われていた６４°以下の回
転角では、波長に対する電極膜厚が３．５％以下のとこ
ろで伝搬損失が極小になることがわかる。しかし、この
場合、電極膜厚がさらに増大し、励起弾性表面波の波長
の４％を超えると、伝搬損失は急激に増大してしまう。
一方、基板のカット角を６６°以上に設定すると、伝搬
損失は、電極膜厚が励起弾性表面波の４％以上、すなわ
ち電極の付加質量効果が顕著になる条件下で極小にな
る。換言すると、波長で規格化した電極膜厚が４％以上
になるような、電極膜厚が励起弾性表面波の波長に対し
て無視できない条件下では、ＬｉＮｂＯ₃基板のカット
角を６６°以上に設定するのが望ましい。一方、電極の
厚さが過大になると、電極のエッチングによるパターニ
ングが困難になったり、基板中の音速が電極の膜厚によ
り敏感に変化するようになるため、電極は、厚さが波長
に対して１２％以内になるように形成するのが好まし
い。これに伴い、ＬｉＮｂＯ₃基板のカット角は６６°
から７４°の範囲に設定するのが好ましい。

【００３８】以上の各実施例において、電極組成はＡｌ
−１％Ｃｕとしたが、純粋なＡｌでも同様な関係が成立
する。また、ＬｉＴａＯ₃基板上に電極を他の電極材
料、例えばＡｕで形成する場合には、電極の厚さは波長
の０．４〜２．１％の範囲が、さらにＬｉＮｂＯ₃基板
上にＡｕで電極を形成する場合には、電極の厚さは波長
の０．５〜１．７％の範囲に設定するのが好ましい。ま
た、ＬｉＴａＯ₃基板上にＣｕで電極を形成する場合に
は、波長の０．９〜４．５％の範囲に設定するのが、さ
らにＬｉＮｂＯ₃基板上にＣｕで電極を形成する場合に
は、波長の１．２〜３．６％の範囲に設定するのが好ま
しい。

【００３９】図１４（Ａ）は、図７（Ａ）の弾性表面波
フィルタの一変形例を、また図１４（Ｂ）はその等価回
路図を示す。ただし、図１４（Ａ），（Ｂ）中、先に説
明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略す
る。図１４（Ａ）を参照するに、弾性表面波フィルタは
先の図７（Ａ）の実施例と同様に、ＬｉＴａＯ₃または
ＬｉＮｂＯ₃単結晶の回転Ｙ板上に形成され、入力側電
極が入力端子ＩＮに接続された第１の櫛形電極Ｒ₁と、
入力側電極が前記櫛形電極Ｒ₁の出力側電極に接続さ
れ、さらに出力側電極が出力端子ＯＵＴに接続された第
２の櫛形電極Ｒ₁’と、入力側電極を櫛形電極Ｒ₁の出
力側電極に接続され、出力側電極を接地された第３の櫛
形電極Ｒ₂’と、入力側電極を櫛形電極Ｒ₁’の出力側
電極に接続され、出力側電極を接地された第４の櫛形電
極Ｒ₂とを含む。

【００４０】図１４（Ｂ）を参照するに、櫛形電極Ｒ₁
およびＲ₁’は直列接続され、さらに櫛形電極Ｒ₂およ
びＲ₂’が並列接続されている。ただし、櫛形電極
Ｒ₁，Ｒ ₁’，Ｒ₂，Ｒ₂’はそれぞれ振動子を形成
し、櫛形電極Ｒ₁’はＲ₁の約１／２の容量を有する。
一方、櫛形電極Ｒ₂’は櫛形電極Ｒ₂の約２倍の容量を
有する。

【００４１】このような構成の弾性表面波フィルタで
も、基板にＬｉＴａＯ₃を使った場合、回転角θを３８
°以上４６°以下、より好ましくは４０°以上４６°以
下、最も好ましくは約４２°に設定することにより、ま
た基板にＬｉＮｂＯ₃を使った場合、回転角θを６６°
以上７４°以下、より好ましくは約６８°に設定するこ
とにより、基板上の電極の付加質量効果が顕著になるよ
うな周波数帯域で使った場合にも伝搬損失を最小化する
ことが可能になる。

【００４２】ところで、本実施例は上記のラダー型弾性
表面波フィルタに限定されるものではなく、他のタイプ
の弾性表面波フィルタ、共振器あるいは伝搬遅延線にも
適用可能である。例えば、図１４（Ａ），（Ｂ）のフィ
ルタを変形して図１５に示す格子型フィルタを形成する
ことができる。

【００４３】図１６は本発明の第２実施例による、ＩＩ
ＤＴ（interdigital-interdigitaltransducer）構成の
弾性表面波フィルタ２０を示す。図１６を参照するに、
ＩＩＤＴフィルタ２０は先に説明したカット角が３８〜
４６°のＹ回転ＸＬｉＴａＯ₃基板１１、あるいはカッ
ト角が６８〜７２°のＹ回転ＸＬｉＮｂＯ₃基板１１上
に形成され、ＬｉＴａＯ₃基板を使った場合、励起弾性
表面波波長の３〜１５％、ＬｉＮｂＯ₃基板を使った場
合励起弾性表面波の４〜１２％の範囲の厚さを有する櫛
形電極を形成されている。本実施例においても、表面波
としてＬＳＡＷが励起され、励起された表面波はＸ軸方
向に伝搬する。

【００４４】櫛形電極は、表面波の伝搬経路に沿って交
互に配設された入力側櫛形電極Ｒinと出力側櫛形電極Ｒ
out とよりなり、各々の入力側櫛形電極Ｒinは、入力端
子２１に共通に接続され、前記表面波伝搬経路に交差す
る複数の互いに平行な第１群の電極指と、前記第１群の
電極指の間に介在し相互に接続された第２群の電極指と
よりなる。同様に、各々の出力側櫛形電極Ｒout は、出
力端子２２に共通に接続され、前記表面波伝搬経路に交
差する複数の互いに平行な第１群の電極指と、前記第１
群の電極指の間に介在し相互に接続された第２群の電極
指とよりなり、前記出力側櫛形電極Ｒout の第１群の電
極指は、前記入力側櫛形電極Ｒinの第１群の電極指と反
対方向に延在する。従って、かかる櫛形電極では、表面
波伝搬路の少なくとも１／２が電極で覆われる。さら
に、櫛形電極ＲinおよびＲout の列の、Ｘ方向上の両端
には一対の反射器Ｒｆが形成される。

【００４５】かかる構成においても、図７（Ａ），
（Ｂ）の装置と同様にＬｉＴａＯ₃単結晶のＹ回転Ｘ板
において、カット角および電極の膜厚を最適化すること
により、損失を最小化し、角形比が向上した広い通過帯
域特性を有するフィルタが得られる。

【００４６】図１７は、本発明の第３実施例による弾性
表面波フィルタ３０の構成を示す。図１７を参照する
に、弾性表面波フィルタ３０は先に説明したカット角が
３８〜４６°のＹ回転ＸＬｉＴａＯ₃板、またはカット
角が６６〜７４°のＹ回転ＸＬｉＮｂＯ₃板よりなる基
板上に形成され、ＬｉＴａＯ₃基板を使った場合、波長
の３〜１５％の範囲の厚さを有する櫛形電極を形成され
ている。また、ＬｉＮｂＯ₃基板を使う場合には、櫛形
電極の厚さは波長の４〜１２％の範囲とされる。本実施
例においても、表面波としてＬＳＡＷが励起され、励起
された表面波はＸ軸方向に伝搬する。

【００４７】弾性表面波フィルタは３０は、図１１の装
置の入力側櫛形電極Ｒ_inおよび出力側櫛形電極Ｒ_outと
同様な構成の一対の櫛形電極を隣接して配設した構成を
有し、さらにその外側に一対の反射器Ｒｌを配設してい
る。かかる構成においても、図７（Ａ），（Ｂ）の装置
と同様に基板のカット角および電極の膜厚を最適化する
ことにより、損失を最小化し、角形比が向上した広い通
過帯域特性を有するフィルタが得られる。

【００４８】図１８は、本発明の第４実施例による弾性
表面波フィルタ４０の構成を示す。図１８を参照する
に、弾性表面波共振器４０は、先に説明したカット角が
３８〜４６°のＹ回転ＸＬｉＴａＯ₃板、あるいはカッ
ト角が６６〜７４°のＹ回転ＸＬｉＮｂＯ₃板よりなる
基板１１上に形成され、ＬｉＴａＯ₃基板を使った場合
には、波長の３〜１５％の範囲の厚さを有する櫛形電極
を形成されている。一方、ＬｉＮｂＯ₃基板を使った場
合には、波長の４〜１２％の範囲の厚さを有する櫛形電
極を形成される。本実施例においても、表面波としてＬ
ＳＡＷが励起され、励起された表面波はＸ軸方向に伝搬
する。

【００４９】弾性表面波フィルタ４０は、図１６の装置
の出力側櫛形電極と同様な構成の櫛形電極Ｒ_out、およ
びその両側に配設された、図１６の装置の出力側櫛形電
極と同様な構成の櫛形電極Ｒ_inとを有し、さらにその外
側に一対の反射器Ｒｌを配設している。その際、櫛形電
極Ｒ_inは入力端子４１に接続され、一方櫛形電極Ｒ_ou _t
は出力端子４２に接続される。

【００５０】かかる構成により、図７（Ａ），（Ｂ）の
装置と同様に基板のカット角および電極の膜厚を最適化
することにより、損失が最小で、高いＱファクターを有
する共振器が得られる。図１９は、本発明の第５実施例
による１ポート弾性表面波共振器５０の構成を示す。

【００５１】図１９を参照するに、弾性表面波共振器５
０は先に説明したカット角が３８〜４６°のＹ回転ＸＬ
ｉＴａＯ₃板、あるいはカット角が６６〜７４°のＹ回
転ＸＬｉＮｂＯ₃板よりなる基板１１上に形成され、Ｌ
ｉＴａＯ₃を基板に使った場合には、基板１１上には波
長の３〜１５％の範囲の厚さを有する櫛形電極が形成さ
れている。一方、ＬｉＮｂＯ₃基板を使った場合には、
基板１１上には、波長の４〜１２％の範囲の厚さを有す
る櫛形電極が形成される。本実施例においても、表面波
としてＬＳＡＷが励起され、励起された表面波はＸ軸方
向に伝搬する。

【００５２】弾性表面波共振器５０は、前記基板上に形
成された単一の櫛形電極Ｒと、その両側に配設された一
対の反射器Ｒｌとより構成され、前記櫛形電極Ｒを構成
する一の側の電極は第１の端子５１に、また他の側の電
極は第２の端子５２に接続される。

【００５３】かかる構成により、図７（Ａ），（Ｂ）の
装置と同様に基板のカット角および電極の膜厚を最適化
することにより、損失が最小で、高いＱファクターを有
する共振器が得られる。図２０は、本発明の第６実施例
による２ポート弾性表面波虚言う新規の構成を示す。

【００５４】図２０を参照するに、弾性表面波共振器６
０は先に説明したカット角が３８〜４６°のＹ回転ＸＬ
ｉＴａＯ₃板、あるいはカット角が６６〜７４°のＹ回
転ＸＬｉＮｂＯ₃板よりなる基板１１上に形成され、Ｌ
ｉＴａＯ₃を基板に使った場合には、基板１１上には波
長の３〜１５％の範囲の厚さを有する櫛形電極が形成さ
れている。一方、ＬｉＮｂＯ₃基板を使った場合には、
基板１１上には、波長の４〜１２％の範囲の厚さを有す
る櫛形電極が形成される。本実施例においても、表面波
としてＬＳＡＷが励起され、励起された表面波はＸ軸方
向に伝搬する。弾性表面波共振器６０は、図１６の装置
の入力側櫛形電極Ｒ_inおよび出力側櫛形電極Ｒ_outと同
様な構成の、それぞれ入力端子６１および出力端子６２
に接続された一対の櫛形電極Ｒ₁，Ｒ₂を有し、さらに
その外側に一対の反射器Ｒｌを配設している。共振器６
０は、櫛形電極Ｒ₁の第１の電極指群に接続された第１
の端子６１と、櫛形電極Ｒ₂の第１の電極指群に接続さ
れた第２の端子６２との間に電圧を印加することにより
駆動される。なお、櫛形電極Ｒ₁の第２の電極指群およ
び櫛形電極Ｒ₂の第２の電極指群は接地される。

【００５５】かかる構成により、図７（Ａ），（Ｂ）の
装置と同様に基板のカット角および電極の膜厚を最適化
することにより、損失が最小で、高いＱファクターを有
する共振器が得られる。さらに本発明の弾性表面波装置
は、先に説明した弾性表面波フィルタおよび弾性表面波
共振器に限定されるものではなく、同様な構成を有する
弾性表面波遅延線あるいは導波路にも有用である。

【００５６】

【発明の効果】請求項１〜５記載の本発明の特徴によれ
ば、ＬｉＴａＯ₃基板のカット角を、基板表面に形成さ
れた電極の付加質量に対して最適化することにより、損
失が最小で、広い帯域幅を有し、角形比の優れた弾性表
面波装置が得られる。

【００５７】請求項６，７記載の本発明の特徴によれ
ば、ＬｉＴａＯ₃基板表面に形成される電極をＡｌ系材
料より形成することにより、安価な材料を使って容易に
電極をパターニングすることが可能になる。請求項８〜
１８記載の本発明の特徴によれば、ＬｉＴａＯ₃基板の
カット角を、基板表面に形成された電極の付加質量に対
して最適化することにより、損失が最小で、広い帯域幅
を有し、角形比の優れた、様々な構成を有する弾性表面
波フィルタあるいは共振器を形成することができる。

【００５８】請求項１９〜２１記載の本発明の特徴によ
れば、ＬｉＮｂＯ₃基板のカット角を、基板表面に形成
された電極の付加質量に対して最適化することにより、
損失が最小で、広い帯域幅を有し、角形比の優れた弾性
表面波装置が得られる。請求項２２，２３記載の本発明
の特徴によれば、ＬｉＮｂＯ₃基板表面に形成される電
極をＡｌ系材料より形成することにより、安価な材料を
使って容易に電極をパターニングすることが可能にな
る。

【００５９】請求項２４〜３０記載の本発明の特徴によ
れば、ＬｉＮｂＯ₃基板のカット角を、基板表面に形成
された電極の付加質量に対して最適化することにより、
損失が小さく、広い帯域幅を有し、角形比の優れた様々
な弾性表面波装置を構成することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧電単結晶基板の切り出し角を説明する図であ
る。

【図２】本発明の原理を説明する図である。

【図３】本発明の原理を説明する別の図である。

【図４】様々なカット角のＬｉＴａＯ₃基板について、
形成された弾性表面波フィルタの温度依存性、特に中心
周波数の温度依存性を示す図である。

【図５】様々なカット角のＬｉＴａＯ₃基板について、
形成された弾性表面波フィルタの温度依存性、特に最小
挿入損失の温度依存性を示す図である。

【図６】ＬｉＮｂＯ₃基板上に形成された弾性表面波フ
ィルタの伝搬損失を、基板のカット角の関数として示す
図である。

【図７】（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ本発明の第１実施
例による弾性表面波フィルタの構成を説明する図および
その等価回路図である。

【図８】図７の弾性表面波フィルタの最小挿入損失とフ
ィルタを構成する圧電基板のカット角との関係を説明す
る図である。

【図９】（Ａ）はフィルタ通過帯域特性における角形比
の定義を説明する図、（Ｂ）は角形比と基板カット角と
の関係を説明する図である。

【図１０】図７（Ａ），（Ｂ）に示したフィルタの通過
帯域特性を説明する図である。

【図１１】図７（Ａ），（Ｂ）に示したフィルタにおけ
る、ＬｉＴａＯ₃基板を使った場合の基板カット角と電
気機械結合係数との間の関係を説明する図である。

【図１２】図７（Ａ），（Ｂ）に示したフィルタにおい
て、ＬｉＴａＯ₃基板を使った場合の伝搬損失に対する
電極膜厚の効果を、様々な基板カット角について示す図
である。

【図１３】図７（Ａ），（Ｂ）に示したフィルタにおい
て、ＬｉＮｂＯ₃基板を使った場合の伝搬損失に対する
電極膜厚の効果を、様々な基板カット角について示す図
である。

【図１４】（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ本発明の第１実
施例の一変形例による弾性表面波フィルタの構成を説明
する図およびその等価回路図である。

【図１５】図１４の一変形例による弾性表面波フィルタ
の等価回路図である。

【図１６】本発明の第２実施例による弾性表面波フィル
タの構成を示す図である。

【図１７】本発明の第３実施例による弾性表面波フィル
タの構成を示す図である。

【図１８】本発明の第４実施例による弾性表面波フィル
タの構成を示す図である。

【図１９】本発明の第５実施例による１ポート弾性表面
波共振器の構成を示す図である。

【図２０】本発明の第６実施例による２ポート弾性表面
波共振器の構成を示す図である。

【図２１】従来の弾性表面波装置の通過帯域特性の例を
示す図である。

【符号の説明】

１０，２０，３０，４０，５０，６０弾性表面波フィ
ルタ１１圧電基板２１，３１，４１，５１，６１入力端子２２，３２，４２，５２，６２出力端子Ｒ₁，Ｒ₁’，Ｒ₂，Ｒ₂’櫛形電極Ｒｌ反射器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者遠藤剛神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者伊形理神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者橋本研也千葉県船橋市二和西４−31−１ (72)発明者山口正恒千葉県佐倉市宮ノ台３−10−４

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電基板と、前記圧電基板表面に形成さ
れたＡｌを主成分とする電極パターンとよりなる弾性表
面波装置において、前記電極パターンは、前記圧電基板上に励起される弾性
表面波の波長の０．０３〜０．１５の範囲の厚さを有
し；前記圧電基板は、ＬｉＴａＯ₃単結晶を、Ｘ軸を中
心に、Ｙ軸からＺ軸方向に３８〜４６°の範囲の角度で
回転させた方位を有するものであることを特徴とする弾
性表面波装置。
【請求項２】前記圧電基板は、ＬｉＴａＯ₃単結晶
を、Ｘ軸を中心に、Ｙ軸からＺ軸方向に４０〜４６°の
範囲の角度で回転させた方位を有するものであることを
特徴とする請求項１記載の弾性表面波装置。
【請求項３】前記電極パターンは、前記圧電基板上に
励起される弾性表面波の波長の０．０７〜０．１５の範
囲の厚さを有することを特徴とする請求項１または２記
載の弾性表面波装置。
【請求項４】前記電極パターンは、前記圧電基板上に
励起される弾性表面波の波長の０．０５〜０．１０の範
囲の厚さを有し、前記圧電基板は、ＬｉＴａＯ₃単結晶
を、Ｘ軸を中心に、Ｙ軸からＺ軸方向に４０〜４４°の
範囲の角度で回転させた方位を有するものであることを
特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項記載の弾性
表面波装置。
【請求項５】前記圧電基板は、ＬｉＴａＯ₃単結晶
を、Ｘ軸を中心に、Ｙ軸からＺ軸方向に４２°の範囲の
角度で回転させた方位を有するものであることを特徴と
する請求項１記載の弾性表面波装置。
【請求項６】前記電極パターンは、Ａｌよりなること
を特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項記載の弾
性表面波装置。
【請求項７】前記電極パターンは、Ａｌ−Ｃｕ合金よ
りなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一
項記載の弾性表面波装置。
【請求項８】前記電極パターンは、前記圧電基板表面
上に、複数の共振器を形成することを特徴とする請求項
１〜７のうちいずれか一項記載の弾性表面波装置。
【請求項９】圧電基板と、前記圧電基板表面に形成さ
れたＡｌを主成分とする電極パターンとよりなる弾性表
面波フィルタにおいて、前記電極パターンは、前記圧電基板上に励起される弾性
表面波の波長の０．０３〜０．１５の範囲の厚さを有
し；前記圧電基板は、ＬｉＴａＯ₃単結晶を、Ｘ軸を中
心に、Ｙ軸からＺ軸方向に３８〜４６°の範囲の角度で
回転させた方位を有し；前記電極パターンは、櫛形電極
を含むことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項１０】前記電極パターンは、前記圧電基板表
面上に、弾性表面波の伝搬経路に沿って形成された第１
の櫛形電極と第２の櫛形電極とを含み、前記第１および
第２の櫛形電極はそれぞれ入力端子および出力端子に接
続され、さらに前記第１および第２の櫛形電極は、前記
圧電基板表面上において、前記弾性表面波の伝搬経路の
少なくとも１／２以上を覆うことを特徴とする請求項９
記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項１１】前記第１の櫛形電極は、前記圧電基板
表面上において前記弾性表面波の伝搬経路に交差し、共
通に前記入力端子に接続された複数の電極指よりなる第
１の電極指群と、互いに共通に接続され、前記第１の電
極指群の間に介在する複数の電極指よりなる第２の電極
指群とよりなり、前記第２の櫛形電極は、前記圧電基板
表面上において前記弾性表面波の伝搬経路に交差し、共
通に前記出力端子に接続された複数の電極指よりなる第
３の電極指群と、互いに共通に接続され、前記第３の電
極指群の間に介在する複数の電極指よりなる第４の電極
指群とよりなることを特徴とする請求項１０記載の弾性
表面波フィルタ。
【請求項１２】前記第１あるいは第２の櫛形電極は複
数個設けられ、前記複数の第１の櫛形電極と前記複数の
第２の櫛形電極とは、前記圧電基板表面上に、前記弾性
表面波の伝搬経路に沿って交互に配設されることを特徴
とする請求項１０または１１記載の弾性表面波フィル
タ。
【請求項１３】前記電極パターンは、前記圧電基板表
面上に形成された第１の櫛形電極と第２の櫛形電極とを
含み、前記第１の櫛形電極は、前記圧電基板表面上において前
記弾性表面波の伝搬経路に交差するように形成され、共
通に入力端子に接続された複数の電極指よりなる第１の
電極指群と、互いに共通に接続され、前記第１の電極指
群の間に介在する複数の電極指よりなる第２の電極指群
とよりなり、前記第２の櫛形電極は、前記圧電基板表面上において前
記弾性表面波の伝搬経路に交差し、共通に前記第２の電
極指群に接続された複数の電極指よりなる第３の電極指
群と、互いに共通に出力端子に接続され、前記第２の電
極指群の間に介在する複数の電極指よりなる第４の電極
指群とよりなることを特徴とする請求項９記載の弾性表
面波フィルタ。
【請求項１４】前記電極パターンは、さらに、前記圧
電基板表面上において前記弾性表面波の伝搬経路に交差
するように形成され、共通に前記第２の電極指群に接続
された複数の電極指よりなる第５の電極指群と、互いに
共通に接地され、前記第５の電極指群の間に介在する複
数の電極指よりなる第６の電極指群とよりなる第３の櫛
形電極と；前記圧電基板表面上において前記弾性表面波
の伝搬経路に交差し、共通に前記第４の電極指群に接続
された複数の電極指よりなる第７の電極指群と、互いに
共通に出力端子に接続され、前記第７の電極指群の間に
介在する複数の電極指よりなる第８の電極指群とよりな
る第４の櫛形電極を含むことを特徴とする請求項１３記
載の弾性表面波フィルタ。
【請求項１５】前記電極パターンは、さらに前記圧電
基板表面上において共通に前記入力端子に接続された複
数の電極指よりなる第５の電極指群と、互いに共通に接
続され、前記第５の電極指群の間に介在する複数の電極
指よりなる第６の電極指群とよりなる第３の櫛形電極を
含み、前記第３の櫛形電極は、前記第第２の櫛形電極に
隣接して形成されていることを特徴とする請求項１１記
載の弾性表面波フィルタ。
【請求項１６】圧電基板と、前記圧電基板表面に形成
されたＡｌを主成分とする電極パターンとよりなる弾性
表面波フィルタにおいて、前記電極パターンは、前記圧電基板上に励起される弾性
表面波の波長の０．０３〜０．１５の範囲の厚さを有
し；前記圧電基板は、ＬｉＴａＯ₃単結晶を、Ｘ軸を中
心に、Ｙ軸からＺ軸方向に３８〜４６°の範囲の角度で
回転させた方位を有し；前記電極パターンは、前記圧電
基板表面上に、弾性表面波の伝搬経路に沿って形成され
た第１〜第５の櫛形電極を含み；前記第１の櫛形電極
は、前記圧電基板表面上において前記弾性表面波の伝搬
経路に交差し、共通に入力端子に接続された複数の電極
指よりなる第１の電極指群と、互いに共通に接続され、
前記第１の電極指群の間に介在する複数の電極指よりな
る第２の電極指群とよりなり、前記第２の櫛形電極は、前記圧電基板表面上において前
記弾性表面波の伝搬経路に交差し、共通に前記第２の電
極指群に接続された複数の電極指よりなる第３の電極指
群と、互いに共通に出力端子に接続され、前記第３の電
極指群の間に介在する複数の電極指よりなる第４の電極
指群とよりなり；前記第３の櫛形電極は、さらに、前記
圧電基板表面上において前記弾性表面波の伝搬経路に交
差するように形成され、共通に前記第１の電極指群に接
続された複数の電極指よりなる第５の電極指群と、互い
に共通に接地され、前記第５の電極指群の間に介在する
複数の電極指よりなる第６の電極指群とよりなる第３の
櫛形電極とよりなり；前記第４の櫛形電極は、さらに、
前記圧電基板表面上において前記弾性表面波の伝搬経路
に交差し、共通に前記第２の電極指群に接続された複数
の電極指よりなる第７の電極指群と、互いに共通に出力
端子に接続され、前記第７の電極指群の間に介在する複
数の電極指よりなる第８の電極指群とよりなる第４の櫛
形電極とよりなり、前記第５の櫛形電極は、さらに、前記圧電基板表面上に
おいて前記弾性表面波の伝搬経路に交差するように形成
され、共通に前記第４の電極指群に接続された複数の電
極指よりなる第９の電極指群と、互いに共通に接地さ
れ、前記第９の電極指群の間に介在する複数の電極指よ
りなる第１０の電極指群とよりなる第５の櫛形電極より
なることを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項１７】圧電基板と、前記圧電基板表面に形成
されたＡｌを主成分とする電極パターンとよりなる弾性
表面波共振器において、前記電極パターンは、前記圧電基板上に励起される弾性
表面波の波長の０．０３〜０．１５の範囲の厚さを有
し；前記圧電基板はＬｉＴａＯ₃単結晶を、Ｘ軸を中心
に、Ｙ軸からＺ軸方向に３８〜４６°の範囲の角度で回
転させた方位を有し；前記電極パターンは、前記圧電基
板表面上において共通に第１の端子に接続された複数の
電極指よりなる第１の電極指群と、第２の別の端子に互
いに共通に接続され、前記第１の電極指群の間に介在す
る複数の電極指よりなる第２の電極指群とよりなる櫛形
電極を含むことを特徴とする弾性表面波共振器。
【請求項１８】圧電基板と、前記圧電基板表面に形成
されたＡｌを主成分とする電極パターンとよりなる弾性
表面波フィルタにおいて、前記電極パターンは、前記圧電基板上に励起される弾性
表面波の波長の０．０３〜０．１５の範囲の厚さを有
し；前記圧電基板は、ＬｉＴａＯ₃単結晶を、Ｘ軸を中
心に、Ｙ軸からＺ軸方向に３８〜４６°の範囲の角度で
回転させた方位を有し；前記電極パターンは、櫛形電極
を含むことを特徴とする弾性表面波遅延線。
【請求項１９】圧電基板と、前記圧電基板表面に形成
されたＡｌを主成分とする電極パターンとよりなる弾性
表面波装置において、前記電極パターンは、前記圧電基板上に励起される弾性
表面波の波長の０．０４〜０．１２の範囲の厚さを有
し；前記圧電基板は、ＬｉＮｂＯ₃単結晶を、Ｘ軸を中
心に、Ｙ軸からＺ軸方向に６６〜７４°の範囲の角度で
回転させた方位を有するものであることを特徴とする弾
性表面波装置。
【請求項２０】前記圧電基板は、ＬｉＮｂＯ₃単結晶
を、Ｘ軸を中心に、Ｙ軸からＺ軸方向に６８〜７２°の
範囲の角度で回転させた方位を有するものであることを
特徴とする請求項２０記載の弾性表面波装置。
【請求項２１】前記電極パターンは、前記圧電基板上
に励起される弾性表面波の波長の０．０５〜０．１０の
範囲厚さを有することを特徴とする請求項１９または２
０記載の弾性表面波装置。
【請求項２２】前記電極パターンはＡｌよりなること
を特徴とする請求項１９〜２１のうち、いずれか一項記
載の弾性表面波装置。
【請求項２３】前記電極パターンはＡｌ−Ｃｕ合金よ
りなることを特徴とする請求項１９〜２１のうち、いず
れか一項記載の弾性表面波装置。
【請求項２４】前記電極パターンは、前記圧電基板表
面上に、複数の共振器を用いたラダー型フィルタを形成
することを特徴とする請求項１９〜２３のうち、いずれ
か一項記載の弾性表面波装置。
【請求項２５】前記電極パターンは、前記圧電基板表
面上に、共振器を形成することを特徴とする請求項１９
〜２３のうち、いずれか一項基台の弾性表面波装置。
【請求項２６】前記電極パターンは、前記圧電基板表
面上に、複数の共振器を用いた格子型フィルタを形成す
ることを特徴とする請求項１９〜２３のうち、いずれか
一項記載の弾性表面波装置。
【請求項２７】前記電極パターンは、前記圧電基板表
面上に、複数の入力用櫛形電極と、複数の出力用櫛形電
極から構成されるＩＩＤＴ型フィルタを形成することを
特徴とする請求項１９〜２３のうち、いずれか一項記載
の弾性表面波装置。
【請求項２８】前記電極パターンは、前記圧電基板表
面上に、遅延線を形成することを特徴とする請求項１９
〜２３のうち、いずれか一項記載の弾性表面波装置。
【請求項２９】前記電極パターンは、前記圧電基板表
面上に、多重モードフィルタを形成することを特徴とす
る請求項１９〜２３のうち、いずれか一項記載の弾性表
面波装置。
【請求項３０】圧電基板と、前記圧電基板表面に形成
されたＡｌを主成分とする電極パターンとよりなる弾性
表面波フィルタにおいて、前記電極パターンは、前記圧電基板上に励起される弾性
表面波の波長の０．０４〜０．１２の範囲の厚さを有
し；前記圧電基板は、ＬｉＮｂＯ₃単結晶を、Ｘ軸を中
心に、Ｙ軸からＺ軸方向に６６〜７４°の範囲の角度で
回転させた方位を有し；前記電極パターンは、前記圧電
基板表面上に、弾性表面波の伝搬経路に沿って形成され
た第１〜第５の櫛形電極を含み；前記第１の櫛形電極
は、前記圧電基板表面上において前記弾性表面波の伝搬
経路に交差し、共通に入力端子に接続された複数の電極
指よりなる第１の電極指群と、互いに共通に接続され、
前記第１の電極指群の間に介在する複数の電極指よりな
る第２の電極指群とよりなり、前記第２の櫛形電極は、
前記圧電基板表面上において前記弾性表面波の伝搬経路
に交差し、共通に前記第２の電極指群に接続された複数
の電極指よりなる第３の電極指群と、互いに共通に出力
端子に接続され、前記第３の電極指群の間に介在する複
数の電極指よりなる第４の電極指群とよりなり；前記第
３の電極パターンは、さらに、前記圧電基板表面上にお
いて前記弾性表面波の伝搬経路に交差するように形成さ
れ、共通に前記第１の電極指群に接続された複数の電極
指よりなる第５の電極指群と、互いに共通に接地され、
前記第５の電極指群の間に介在する複数の電極指よりな
る第６の電極指群とよりなる第３の櫛形電極とよりな
り；前記第４の電極パターンは、さらに、前記圧電基板
表面上において前記弾性表面波の伝搬経路に交差し、共
通に前記第２の電極指群に接続された複数の電極指より
なる第７の電極指群と、互いに共通に出力端子に接続さ
れ、前記第７の電極指群の間に介在する複数の電極指よ
りなる第８の電極指群とよりなる第４の櫛形電極とより
なり、前記第５の電極パターンは、さらに、前記圧電基板表面
上において前記弾性表面波の伝搬経路に交差するように
形成され、共通に前記第４の電極指群に接続された複数
の電極指よりなる第９の電極指群と、互いに共通に接地
され、前記第９の電極指群の間に介在する複数の電極指
よりなる第１０の電極指群とよりなる第５の櫛形電極よ
りなることを特徴とする弾性表面波フィルタ。