JPS62256512A

JPS62256512A - 弾性表面波素子

Info

Publication number: JPS62256512A
Application number: JP9977186A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Sone; 竹彦曽根
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1986-04-30
Filing date: 1986-04-30
Publication date: 1987-11-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「技術分野」本発明は、弾性表面波が伝搬する圧電基板上に、金属ス
トリップによる反射器、すだれ状電極等を有する共振子
、フィルター、遅延線等の弾性表面波素子に間する。

「従来技術およびその問題点」弾性表面波素子は、従来軍需用の特殊な用途に使用され
ていたが、近年、ＦＭチューナ、ＴＶ等の民生用機器に
も使用され始め、にわかに脚光を浴びるようになってき
た。゛弾性表面波素子は、具体的には遅延素子、発振子
、フィルタなどとして製品化されている。これら各種の
弾性表面波素子の特徴は、小型、軽量で、信頼性が高い
こと、およθその製造工程が集積回路と類似しており、
量産性に冨むことなどである。そして、現在では欠くべ
からざる電子部品として量産されるに至っている。

圧電体媒体表面を伝搬する仲′注表面波には才１々ある
が、一般的に利用されているのはレイリー（Ｒａｙｌｅ
ｉｃ＋ｈ）波とよばれるものである。ところで、圧電基
板の性能を評価する指標として、結合係数と温度係数と
がある。結合係数は、電気エネルギーが振動エネルギー
に変換される効率を表わす指標であり、温度係数は圧電
媒体を伝搬する弾性表面波の伝搬遅延時閉の温度係数を
示す指標である。また、弾性表面波には弾性表面波が伝
搬する圧電基板の表層内において、弾性表面波の伝搬す
る方向と直交する方向に粒子変位をなすシアーホリゾン
タル型の弾性表面波があり、前記結合係数が大きいこと
等で注目されはしめている。

最近の弾性表面波共子の用途に、自動車電話等の移動無
線器の高周波化に伴い、電圧制御発振器等に弾性表面波
共振子が用いられ、小型、軽量、低コスト化に役立っで
いるが、周波数可変幅が狭いという問題がある。

従来技術における金属ストリップを用いた反射器を有す
る弾性表面波素子の一例とｌノで、弾性表面波共振子の
一例を第３図に示す。すなわち、この弾性表面波共振子
は、弾性表面波が伝搬する圧電基板１の上に弾性表面波
励振用のすたれ状電極２と、弾性表面波の伝搬方向に直
角に多数本の金、富ストリップを周期的に配列した反射
器３．３“を形成しで構成されている。そして、すだれ
状電極２に特定周波数の電圧を印加すると、すだれ状電
場２の間隙の圧電基板１表面に電芥かかかり、圧電基板
１の圧電性により電圧に比例したひすみか王し、そのひ
ずみが圧電基板１の材料によって定まった音速で表面波
として両側に伝搬する。この表面波は、両側の格子状反
射器３．３°によって反射され、再びすだれ状電極２に
帰還（）で共振がなされるようになっている。

なあ、第３図に示されたものは、金属ストリップか互い
に接続されていない開放型の反射器を有するものである
が、弾性表面波共振子としては、第４図に示すように、
金属ストリップが互いに接続された短絡型の反射器３．
３°を有するものもある。

このような弾性表面波共振子は電気的等価回路で表わす
と、水晶振動子の場合と同様に第６図のように表わすこ
とかできる。第６図において、ＣＯはすだれ状電極２の
静電容量であり、インダクタンスＬ、容量Ｃおよび抵抗
Ｒの直列共振回路は、共振子の共振現象を表わしでいる
。子だ、ＣＯとＣとの比Ｇｏ／Ｃを容量比といい、γで
表わす。容量比γは、共振子の共振周波数特性等を決定
する重大なパラメータの一つであり、γが小さいと電圧
制御発振器に用いた場合、広い周波数範囲にわたり、発
振周波数を可変することができる。

従来の反射器の部分拡大図を第５図に示す。すなわち、
反射器に用いる金属ストリップ幅と、金属ストｌリッツ
周温が大旨等しく、反射器の線幅比ｎ、がｎＲ二〇、５
となるように作られている。これか反射器の性能、具体
的には反射率を本来の特性から劣化させ、反射器全体の
反射率を上げるためには多数本の金属ストリップを用い
なければならないので素子か大型化し、また、容量比γ
も小さくならないという欠点となっていた。

一方、すだれ状電極で励振される弾性表面波は、反射器
によって反射され共振を起こすのであるが、反射器によ
って反射される際に、波動エネルギーの一部はモード変
換によりバルク波等になつ、エネルギー損失となる。と
ころか、従来の弾性表面波素子においでは、反射器の線
幅比ｎＲが全て一定となるように設定されていたので、
反射器のすだれ状電極に近い部分の金属ストリップにお
けるモード変換が大きく、全体としてのエネルギー損失
も大きなっていた。このため、弾性表面波共振子などに
適用した際に、大きなＱ（クォリティファクタ）を得る
ことができなかった。

「発明の目的」本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、金属
ストリップを用いた反射器の反射率を向上させ、かつ、
全体としてのモード変換をできるだけ小ざ〈押えで、弾
性表面波共振子などに適用した際にＱを向上させること
ができるようにした弾性表面波素子を提供することにあ
る。

「発明の構成」本発明の弾性表面波素子は、弾性表面波が伝搬する圧電
基板上に、少なくとも一組のすだれ状電極と、複数の金
属ストリ・ンプからなる反射器とを備え、前記反射器の
金属ストリップのピッチをり、１．金属ストリップ幅を
ｌＲとし、線幅比ｎ、＝β７／Ｌ、で表わした場合、前
記金属ストリップのピッチＬＲを変化させずに、前記線
幅比ｎ、を前記すだれ状電極から離れるにしたがって反
射効果が大きくなるように変化させたことを特徴とする
。

このように、反射器の線幅比をすだれ状電極から離れる
にしたがって反射効果が大きくなるように変化させたこ
とにより、反射器のすだれ状電極に近い金属ストリップ
部分におけるモード変換を減少させ、全体としてのエネ
ルギーの損失を低く抑えることができる。したがって、
弾性表面波共振子に適用した際に、大きな無負荷Ｑを得
ることができる。

ところで、弾性表面波素子においては、茶３図に示した
ような開放型の反射器を何するものと、第４図に示した
ような短絡型の反射器を有するものとが知られている。

開放型の反射器を宵するものにおいては、すだれ状電極
から離れるにしたがって反射器の線幅比ｎ、壱大きくす
ることにより、反射効果を高めることができる。この場
合、より好ましくは、ｎｌＲｌを０．５未満から１．０
に近づけるようにする。また、短絡型の反射器を有する
ものにおいては、すだれ状電極から離れるにしたがって
反射器の線幅比ｎｕｔ小さくすることにより、反射効果
を高めることができる。この場合、より好ましくは、ｎ
＊を０．５以上から０．０に近づける。

本発明において、反射器の特性、プロセスの容易性、コ
スト等の面から、金属ストリップからなる反射器やすだ
れ状電極は同一の金属で形成することが好ましく、金属
としてはＡＩまたはＡ１合金が好ましく、あるいはＡｌ
またはＡ１合金と高融点金属との多層膜構造とすること
が好ましい。

「発明の実施例」実施例１第１図には本発明を開放型の反射器を有する弾性表面波
共振子に適用した例が示されている。

すなわち、１２８度回転Ｙ軸カットのニオブ酸リチウム
を基板１として用い、厚さ１００ＯＡのＡＩ膜により対
数１０組のすだれ状電極２を形成した。そして、すだれ
状電極２の両側に、上記と同様なＡＩ膜からなる互いに
接続されていない各２００本の金属ストリップからなる
開放型の反射器３１ｖ形成した（第１図には一方の反射
器３のみが部分的に示されでいる）、こうして、４５０
ＭＨｚ帯の１ポート共振子を作製した。

この場合、すだれ状電極２のとツチＬｙ、反射器３の金
属ストリップのビ・シチＬ＋は、全て一定の長さとした
。また、すだれ状電極２の幅β１も一定の長さとした。

しかし、この実施例においては、反射器３の金属ストリ
ップの幅β０７、ｌ１ｍ２）β１１３、ｊ２　＊ａ、１
２　Ｒ５・・・を、すだれ状電極２かう離れるにしたが
って、その線幅比ｒｌＲが０．３から０．７になるよう
に順次変化させた。

こうして得られた弾性表面波共振子は、反射器３の金属
ストリップの線幅比ｎ１．ｌが大きいほど反射効果が高
くなるので、すだれ状電極２から離れるほど反射効果が
高くなっている。このため、すだれ状電極２に近い、バ
ルク波などへのモード変換の大きい個所における反射を
少なくしで、その部分のモード変換を低く抑え、すだれ
状電極２から離れた、比較的モード変換の小さい個所に
おける反射を多くして、モード変換を低く抑えつつ反射
率を高めることができる。したがって、全体としてはモ
ード変換によるエネルギーの損失Ｎを少なくすることが
でき、無負荷Ｑを高めることができる。

上記の弾性表面波共振子について、寅際に無負荷Ｃ１測
定したところ、反射器３の金属ストリップの線幅比ｎＲ
を０．５と一定にした従来の弾性表面波共振子に比べで
、無負荷Ｑの（！Ｗを約１．５倍に　　　゛することが
できた。

実施例２舅２図には本発明を短絡型の反射器を何する弾性表面波
共振子に適用した例が示されでいる。

すなわち、１２８度回転Ｙ軸カットのニオブ酸署ノチウ
ムを基板１として用い、厚ざ１００ＯＡのＡｌ膜により
対数１０組のすたれ状電極２を形成した。そして、すだ
れ状電極２の両側に、上記と同様なＡ１膜からなる互い
に接続されている各２００本の金属ストリップからなる
短絡型の反射器３を形成した（第２図には一方の反射器
３のみが部分的に示されている）、こうして、４５０Ｍ
Ｈｚ帯の１ボート共振子を作製した。

この場合、すだれ状電極２のどツチＬＴ、反射器３の金
属ストリップのピッチし、は、全て一定の長さとした。

また、すだれ状電極２の幅β１も一定の長さとした。し
かし、この実施例においては、反射器３の金属ストリッ
プの幅β８、ρＲ２，１２Ｒ３、β□、！Ｒ５・・・を
、すプどれ状電極２から離れるにしたがって、その線幅
比ｎＲが０．７から０．３になるように順次変化させた
。

こうしで得られた弾性表面波共振子は、反射器３の金属
ストリップの線幅比ｎ、か小さいほど反射効果が高くな
るので、すだれ状電極２から離れるほど反射効果か高く
なっている。このため、実施例１と同様に、全体として
のモード変換（こよるエネルギー損失を少なくすること
かでき、無負荷Ｑ％高めることかできる。

上記の弾性表面波共振子について、実際に無負荷Ｑを測
定したところ、反射器３の金属ストリップの線幅比ｎ６
を０．５と一定にした従来の弾性表面波共振子に比べて
、無１ｉｊ−荷Ｑの偵を約１．４倍にすることができた
。

「発明の効果」以上説明したように、本発明によれば、反射器の金１ス
トリップをすだれ状電極から離れるにしたかって反射率
の大きい線幅比としたので、全体とＬ）でのモード変換
ロスを少なくすることができる。したかっで、弾性表面
波共振子などに適用した際に０１高めることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を開放型反射器を有する弾性表面波共振
子に適用した一実施例を示す部分断面図、第２図は本発
明を短絡型反射器を有する弾性表面波共振子に通用した
他の実施例を示す部分断面図、Ｍ３図は開放型反射器を
有する従来の弾性表面波共振子を示す平面図、第４図は
短絡型反射器を有する従来の弾性表面波共振子を示す平
面図、第５図は従来の弾性表面波共振子の反射器部分を
示す断面図、第６図は弾性表面波素子の電気的等価回路
図である。図中、１は圧電基板、２はすだれ状電極、３は反射器、
ＬＲは反射器の金属ストリップのピッチ、ｆｆ　ＩＩ＋
、！Ｒ２）β、３．１，１４、ｕＲ５・・・は反射器の
金属スト１リツプの幅である。特許出願人　　アルプス電気株式会社３′２３第４因第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）弾性表面波が伝搬する圧電基板上に、少なくとも
一組のすだれ状電極と、複数の金属ストリップからなる
反射器とを備えた弾性表面波素子において、前記反射器
の金属ストリップのピッチをＬ＿Ｒ、金属ストリップ幅
をｌ＿Ｒとし、線幅比ｎ＿Ｒ＝ｌ＿Ｒ／Ｌ＿Ｒで表わし
た場合、前記金属ストリップのピッチＬ＿Ｒを変化させ
ずに、前記線幅比ｎ＿Ｒを前記すだれ状電極から離れる
にしたがって反射効果が大きくなるように変化させたこ
とを特徴とする弾性表面波素子。
（２）特許請求の範囲第１項において、前記反射器が互
いに接続されていない金属ストリップからなり、前記線
幅比ｎ＿Ｒを前記すだれ状電極から離れるにしたがって
大きくなるように変化させた弾性表面波素子。
（３）特許請求の範囲第１項において、前記反射器が互
いに接続している金属ストリップからなり、前記線幅比
ｎ＿Ｒを前記すだれ状電極から離れるにしたがって小さ
くなるように変化させた弾性表面波素子。