縱向耦合諧振器型表面波裝置的製作方法

2023-05-02 10:06:36

專利名稱：縱向耦合諧振器型表面波裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及縱向耦合諧振器型表面波裝置，更詳細地說，涉及改良鄰接的IDT(interdigtal transducer；叉指形換能器)的叉指電極構造的縱向耦合諧振器型表面波裝置。
縱向耦合諧振器型彈性表面波裝置由於橫向波模變成脈動，以前，為了抑制橫波模，對IDT使用了進行交叉寬度加權等加權的方法。但是，通過對IDT進行加權，在抑制橫波模時，對主傳播波模的影響很大，難以得到所希望的濾波器特性。
另一方面，在特公平6-85492號公報所記載的彈性表面波諧振器中，為了抑制橫向波模脈動，將IDT的電極指交叉寬度設為開口長的65～75％。特開平9-260996號公報所記載的諧振器型彈性表面波濾波器，設IDT的電指指交叉寬度對開口長度的比率為75～85％，因此，能抑制橫向二次波模的脈動。
如特公平6-85492號公報或特開平9-260996號公報所記載的那樣，在降低電指交又寬度對開口長度的比率的結構中，限定激勵表面波的區域，因而，同樣不能避免對主傳播波模的影響。
根據本申請的第1發明，提供一種縱向耦合諧振器型表面波裝置，該裝置具備表面波基板、和在上述表面波基板上沿表面波傳播方向配置的各自具有多根電極指的多個IDT，在相鄰的IDT的鄰接的電極指，在交叉寬度方向中央附近設置電不連接部，在該電不連接部沿交叉寬度方向配置至少1個浮置電極。
在第1發明的特定局面，設定上述電不連接部的交叉寬度方向的長度為a、設定浮置電極長度為b時，設b/a為0.575以上，因而，不僅能有效抑制橫波模脈動，而且還能防止通帶高頻側插入損失的降低。
根據第2發明，提供一種縱向耦合諧振器型表面波裝置，該裝置具備表面波基板、和在上述表面波基板上沿表面波傳播方面配置的各自具有多根電極指的多個IDT，在相鄰的IDT的電極指中，在交叉寬度方向中央附近設置電不連接部。
在本發明(第1、第2發明)的其特定局面，電不連接部的交叉寬度方向兩側的各電極指部分各自連接相鄰IDT的一方或另一方。因而，在設置電不連接部的電極指中，在交叉寬度方向，按序配置與激勵有關部分、與激勵無關部分和與激勵有關部分，按照本發明能有效地抑制橫波模。
在本發明另外特定局面，設上述電不連接部的交叉寬度方向長度為0.6λ以上，因此能更進一步有效地抑制橫波模。
在本發明的其他特定局面，上述電不連接部的交叉寬度方向長度對交叉寬度設為7.5～87.5％的範圍，因此能更進一步有效地抑制橫波模。
在本發明的另外其他特定局面，上述表面波基板具有反射表面波的對置二端面，構成端面反射型表面波裝置。因此，根據本發明，能提供不那麼影響主傳播波模並有效抑制橫波模的端面反射型的表面波裝置。
在本發明的縱向耦合諧振器型表面波裝置中，也可以多級串聯連接縱向耦合諧振器型表面波裝置，此時，可以構成至少一個縱向耦合諧振器型表面波裝置，以便按照本發明能抑制橫波模。
在本發明另外其他特定局面，提供具備本發明的縱向耦合諧振器型表面波裝置作為帶通濾波器的通信機。由於具備不那麼影響主傳播波模又能有效抑制橫波型的縱向耦合諧振器型表面波裝置作為帶通濾波器，所以能提供通信性能優良的通信機。
圖2是表示為了比較而準備的已有例的縱向耦合諧振器型彈性表面波裝置的模式平面圖。
圖3是用於說明本發明的第1實施例的縱向耦合諧振器型表面波裝置的電不連接部分的部分缺口放大圖。
圖4是用於說明改變電不連接部長度a時的傳播特性變化圖。
圖5是放大表示圖4結果的圖，是表示電不連接部長度變化時的傳播特性的圖。
圖6是表示電不連接部長度a和衰減量一頻率特性上所呈現的脈動大小的關係的圖。
圖7是表示電不連接部長度a和群延遲時間特性上呈現的脈動大小的關係的圖。
圖8是用於說明圖6所示的脈動大小的評價方法的模式圖。
圖9是表示第2實施例的縱向耦合諧振器型彈性表面波裝置電極構造的模式平面圖。


圖10是表示已有例和第2實施例的縱向耦合諧振器型彈性表面波裝置傳輸特性的圖。
圖11是表示第2實施例中改變電不連接部長度a時的脈動大小變化的圖。
圖12是表示在第2實施例中改變IDT電極指的對數和交叉寬度時電不連接部和傳輸特性上呈現的脈動大小的關係的圖。
圖13是表示第3實施例的縱向耦合諧振器型彈性表面波裝置電極構造的模式平面圖。
圖14是表示不設置電不連接部的已有縱向耦合諧振器型彈性表面波裝置、設置電不連接部的縱向耦合諧振器型彈性表面波裝置、和在電不連接部配置各種長度浮置電極的各縱向耦合諧振器彈性表面波裝置的衰減量頻率特性和群延遲時間頻率特性的圖。
圖15是改寫圖14所示結果的圖，橫軸是浮置電極長度b對電不連接部長度a的比例，是表示比b/a變化時的衰減量頻率特性上呈現的橫波模脈動大小、群延遲時間頻率特性上呈現的橫波模脈動大小和40MHz的損失變化的圖。
圖16是用於表示本發明的縱向耦合諧振器型彈性表面波裝置的變形例的部分缺口平面圖。
具體實施例以下，通過說明本發明的具體實施例，可清楚地了解本發明。
圖1是模式地表示本發明第1實施例的縱向耦合諧振器型彈性表面波濾波器的平面圖。縱向耦合諧振器型彈性表面波濾波器1具有矩形表面波基板2。表面波基板2由壓電基板、在壓電基板上形成壓電薄膜而組成的基板、或在絕緣性基板上層疊壓電薄膜而組成的基板構成。作為構成壓電基板的壓電材料，可以用LiTaO3、LiNbO3或水晶等壓電單晶體、或鈦酸鉻酸系列陶瓷那樣的壓電陶瓷。作為壓電薄膜，可用Ta2O5或ZnO薄膜。
表面波基板2有矩形的平面形狀，有對置二端面2a、2b。端面2a、2b具有作為反射表面波的反射端面的功能。即，本實施例的縱向耦合諧振器型表面波裝置是端面反射型的表面波裝置。
在表面波基板2上形成IDT3、4。ITD3、4由鋁等的金屬膜構成，在本實施例中，在壓電基板組成的表面波基板2上形成著IDT3、4。可是，表面波基板2有在絕緣基板或壓電基板上層疊壓電薄膜的構造時，也可以形成IDT3、4，使其與壓電薄膜的上面和下面的其中一個連接。
IDT3、4具有多根電極指3a～3e、4a～4d。表面波在與電極指正交方向、即連接端面2a、2b的方向傳播。表面波傳播方向最外側的電極指3a、4a要分別沿端面2a、2和上面形成的端邊形成。設表面波的波長為λ時，將電極指3a、4a形成為λ/8的寬度。其餘的電極指3b～3e、4b～4d具有λ/4的寬度。一般認為電極指間區域的表面波傳播方向的距離為λ/4。因而，一般認為IDT3、4金屬化比為0.5。
IDT3、4距離，即IDT3、4最鄰接的電極指3e、4d的中心間距離為0.20λ。因而，IDT3的IDT4側端部的電極指3e和IDT4的IDT3側端部的電極指4d如圖示那樣重合。
IDT3是輸入側的IDT，電極指的對數是3.5對，IDT4是輸出側的IDT，電極指的對數是2.5對。在IDT3、4，電極指交叉寬度都是8λ。
本實施例的特徵在於，在IDT3、4鄰接的部分，在交叉寬度方向、即與表面波傳播方向正交的方向，在電極指3e、4d形成電不連接部A，而且在該電不連接部A形成浮置電極5。
即，如圖3放大表示那樣，在設置電極指3e、4d的部分，在電極指交叉寬度方向，形成著與激勵有關的電極指部分B、與激勵無關的電極指部分即不連接部A、以及與激勵有關的電極指部分D。電不連接部A由浮置電極5和浮置電極5的交叉寬度方向兩側的間隙6a、6b構成。
本實施例的縱向耦合諧振器型彈性表面波裝置1由於具有上述電不連接部A和浮置電極5，能不那麼影響主傳播波模地有效抑制橫波模。根據具體實施例對此進行說明。
為了比較，除了不設置電不連接部A和浮置電極5以外，準備與上述實施例同樣地構成的圖2所示的縱向耦合諧振器型彈性表面波裝置51。
在上述實施例的構造中，製造如圖3所示的長度c都固定為0.35λ、不連接部A的交叉寬度方向的長度a為1λ、2λ、3λ、4λ、7λ和8λ+2c的各彈性表面波裝置。其中，a＝8λ+2c的c如圖3所示，表示交叉寬度區域的外側端和匯流條的間隔。因而，所謂a＝8λ+2c是相當於在IDT3、4的匯流條間形成與交叉寬度相等長度的浮置電極、和在該浮置電極指兩側形成長度c的間隙6a、6b的構造。
圖4和圖5表示如上述那樣得到的各彈性表面波裝置的傳輸特性。
從圖4和圖5就能明白那樣，在比較例即a＝0時，在響應37.7MHz附近的38.0MHz附近出現因橫波模引起的脈動。另外，長度a變大時，37.7MHz附近的波模頻率向高頻側漂移時，也可知道38.0MHz附近的脈動難以出現。即，可知道在a＝3λ附近兩者重疊，脈動不顯著。a超過3λ時，在上述響應的低頻率側出現上述脈動。
圖4和圖5的曲線由於易於知道波模的狀態，所以是不採取阻抗匹配所測定的結果。圖6是表示在採取阻抗匹配狀態的長度a與上述脈動大小的關係圖，圖7是表示長度a與群延遲時間特性上所表現的脈動大小的關係圖。
如圖8所示，所謂圖6的脈動大小是在傳輸特性曲線X中出現脈動的部分和出現脈動的部分的兩側出現的連接高峰的假想線Y之間的插入損失量。
從圖6和圖7就可明白那樣，由於設長度a為0.6λ～7.0λ，即相對交叉寬度為7.5～87.5％，所以能有效地抑制認為是橫波模型的脈動。同樣，也能抑制群延遲時間特性上所現的脈動。
圖9是模式地表示第2實施例的諧振器型彈性表面波裝置的電極構造的平面圖。
在第2實施例的縱向耦合諧振器型彈性表面波裝置11，在由IDT3、4組成的縱向耦合諧振器彈性表面波濾波器部12的前級連接著沒有電不連接部的縱向耦合諧振器型彈性表面波濾波器部13。即，串聯連接著2個縱向耦合諧振器型彈性表面波濾波器部。
縱向耦合諧振器型彈性表面波濾波器13，除了沒有電不連接部外，除了輸入側的IDT13A的電極指對數是2.5對、IDT13B的電極指對數是3.5對以外，與縱向耦合諧振器型彈性表面波濾波器部12同樣構成。縱向耦合諧振器型彈性表面波濾波器部12和第1實施例的縱向耦合諧振器型彈性表面波濾波器1同樣構成。
如第2實施例的縱向耦合諧振器型彈性表面波裝置11那樣，本發明的縱向耦合諧振器型彈性表面波裝置也可以有將多個縱向耦合諧振器型彈性表面波裝置形成多個串聯連接的構成，該場合，在至少一個縱耦諧振器型彈性表面波濾波器部，根據本發明，可以構成電不連接部，因此，能有效地抑制由橫波模31起的脈動。
圖10是表示圖9所示的縱向耦合諧振器型彈性表面波裝置傳輸特性的圖。在圖10中，實線表示第2實施例的結果，虛線表示已有例的結果。這裡，所謂已有例，是縱向耦合諧振器型彈性表面波濾波器部12除了沒有電不連接部和浮置電極外，具有與上述同樣構成的構造的。
從圖10就能清楚地知道，即使第2實施例，與沒有電不連接部和浮置電極的已有例相比，也能有效地抑制認為是橫波模的脈動。
圖11表示在第2實施例的縱向耦合諧振器型彈性表面波裝置11，在各種變更電不連接部長度a時認為具橫波模的脈動的大小變化。脈動的大小，與第1實施例時相同，如圖8所示那樣評價傳輸特性曲線上的脈動大小。
從圖11能清楚地知道，若長度a為0.6λ以上，就能有效抑制被認為是橫波模的脈動，更好為1.0λ以上，能更進一步有效抑制不要的脈動。
圖12是在第2實施例的縱向耦合諧振器型彈性表面波裝置，設縱向耦合諧振器型彈性表面波濾波器部13的輸入側IDT13A和縱向耦合諧振器型彈性表面波濾波器部輸出側IDT4A的電極指對數為3對，設另外的IDT13、3的電極指的對數為4對、電極指交叉寬度為4.5λ時，表示長度a的變化和傳輸特性上出現的脈動的關係圖。
從圖12能清楚地知道，即使在使電極指的對數和電極指交叉寬度不同時，與圖11同樣地設a＝0.6λ以上，更好為1.0λ以上，就能有效地抑制被認為是在傳輸特性上出現的橫波模的不要脈動。
即，從圖11及圖12的比較能清楚地知道，即使是使IDT的電極指的對數和交叉寬度變化場合，通過設長度a為0.6λ以上，更好為1.0λ以上，就能更有效進一步抑制脈動。
圖13是模式地表示第3實施例的縱向耦合諧振器型彈性表面波裝置的電極構造的平面圖。在第3實施例的縱向耦合諧振器型彈性表面波裝置21中，省略第2實施例的縱向耦合共振型彈性表面波濾波器的浮置電極5。其他構造與第2
從第3實施例能清楚那樣，在本發明，在電不連接部也可以不一定設置浮置電極指。即，電不連接部A也可以是不存在電極指部分的部分。
如上述那樣，在第1～第3實施例，通過在相鄰的IDT的相鄰電極指設置電不連接部，並且通過在電不連接部設置浮置電極，可有效地抑制被認為是橫波模的脈動。
圖14和圖15表示不設置不連接部的已有縱向耦合諧振器型彈性表面波裝置、和根據本發明設置不連接部且使浮置電極的交叉寬度方向的長度b對不連接部的長度a的比b/a進行各種變化時，以及和第3實施例那樣設置不連接部而不設置浮置電極的縱向耦合諧振器型彈性表面波裝置的傳輸特性。
圖15是改畫圖14所示結果的圖，是表示在各縱向耦合諧振器型彈性表面波裝置中浮置電極長度b/不連接部長度a變化時的衰減量頻率特性上出現的脈動大小(dB)、群延遲時間特性上出現的脈動大小(n秒)和中心頻率＝40MHz的插入損失變化的圖。
從圖14和圖15可清楚地知道，相當於不設置浮置電極的第3實施例的b/a＝0的場合，與設置浮置電極的場合同樣，能有效地抑制被認為是橫波模的脈動。可是，在不設置浮置電極時，通頻帶的高頻側的損失變大。因而，可知最好在電不連接部設置浮置電極。
在設置浮置電極時，從圖14和圖15的結果可知，浮置電極長度b對不連接部長度a的比b/a是0.575以上、即57.5％以上時，40MHz的損失變小。即，可邊改善脈動邊使高頻側的通頻帶的插入損失比脈動還小。因而，b/a希望是57.5％以上。
本發明不限定於第1～第3實施例。
例如，如圖16所示，在本發明也可以使相鄰的IDT3、4比第1～第3實施例更為分開。即，在第1實施例，由於IDT3、4的間隔是0.2λ，IDT3、4的相鄰電極指3e、4d重合起來，但如圖16所示，可以使IDT3的電極指3e和IDT4的電極指4d隔開，使其不重疊。這時，在相鄰的電極指3e、4d分別和上述實施例一樣，也可以設置電不連接部A和浮置電極5、5。即使在圖16所示的變形例也可以不一定設置浮置電極。
在第1、第2實施例和上述變形例，在電不連接部A設置1個浮置電極5，但在電不連接部A也可沿交叉寬度方向設置多個浮置電極5。
進而，本發明不限於第1～第3實施例那樣的端面反射型的表面波裝置，也適用於在設置IDT區域的外側設置反射器的縱向耦合諧振器型表面波裝置。
對於IDT的個數，也可以在表面波傳播方向設置多個，不限於2個，也可以配置3個以上。進而，在表面波傳播方向配置3個以上的IDT時，在相鄰的IDT的電極指設置電不連接的構成不必要配置在全部IDT之間，可以配置在至少1個IDT之間的部分。
如以上那樣，就第1發明的縱向耦合諧振器型表面波裝置來說，在相鄰IDT的鄰接著的電極指中，沿交叉寬度方向中央附近設置電不連接部，由於在該電不連接部，沿交叉寬度方向配置至少1個浮置電極，所以能有效地抑制橫波模引起的脈動。而且，由於具有在相鄰電極指設置電不連接部和浮置電極的構成，即由於不需要配置遍及IDT全體的特殊構造，所以不那麼影響主傳播波模，而且能夠抑制由橫波模引起的脈動。
就第2發明的縱向耦合諧振器型表面波裝置來說，備有表面波基板、和在上述表面波基板上沿表面波傳播方向配置且各自具有多根電極指的IDT，在相鄰的IDT的鄰接電極指，在交叉寬度方向中央附近設置電不連接部，能有效地抑制因橫波模引起的脈動。而且，由於僅在相鄰的電極指設置電不連接部的構成，即由於不需要配置遍及IDT全體的特殊構造，所以不那麼影響主傳播波模，而能抑制因橫波模引起的脈動。
權利要求
1.一種縱向耦合諧振器型表面波裝置，其特徵是，備有表面波基板以及在上述表面波基板上沿表面波傳播方向配置，並且分別具有多根電極指的多個IDT，在相鄰IDT的鄰接的電極指上，在交叉寬度方向中央附近設置電不連接部，在該電不連接部沿交叉寬度方向配置著至少1個浮置電極。
2.如權利要求1所述的縱向耦合諧振器型表面波裝置，其特徵是，設上述電不連接部的交叉寬度方向的長度為a，上述浮置電極的交叉寬度方向的長度為b時，b/a為0.575以上。
3.一種縱向耦合諧振器型表面波裝置，其特徵是，備有表面波基板以及在上述表面波基板上沿表面波傳播方向配置，並分別具有多根電極指的多個IDT，在相鄰的IDT的電極指上，在交叉寬度方向中央附近設置電不連接部。
4.如權利要求1所述的縱向耦合諧振器型表面波裝置，其特徵是，上述電不連接部的交叉寬度方向兩側的各電極指部分分別連接相鄰的IDT的一方或另一方。
5.如權利要求1所述的縱向耦合諧振器型表面波裝置，其特徵是，上述電不連接部的交叉寬度方向的長度為0.6λ以上。
6.如權利要求1所述的縱向耦合諧振器型表面波裝置，其特徵是，上述電不連接部的交叉寬度方向的長度與交叉寬度之比是7.5～87.5％。
7.如權利要求1所述的縱向耦合諧振器型表面波裝置，其特徵是，上述表面波基板具有反射表面波的對置的二端面，是端面反射型表面波裝置。
8.一種縱向耦合諧振器型表面波裝置，其特徵是，多個縱向耦合諧振器型表面波裝置串聯連接，該多個縱向耦合諧振器型表面波裝置內的至少一個是權利要求1所述的縱向耦合諧振器型表面波裝置。
9.一種通信機，具備權利要求1所述的縱向耦合諧振器型表面波裝置，以其作為帶通濾波器。
全文摘要
本發明提供一種不怎麼影響主傳播波模並能有效地抑制因橫波模引起的脈動的縱向耦合諧振器型表面波裝置。縱向耦合諧振器型表面波裝置(1)，在表面波基板(2)上，沿表面波傳播方向配置分別具有多根電極指的IDT(3、4)，在相鄰的IDT(3、4)的鄰接電極指(3、4)，在交叉寬度方向中央附近設置電不連接部A，在該電不連接部A沿交叉寬度方向配置至少一個浮置電極(5)。
文檔編號H01L41/18GK1450685SQ0312269
公開日2003年10月22日 申請日期2003年4月3日 優先權日2002年4月4日
發明者池浦守, 堀內秀哉, 吾鄉純也, 門田道雄 申請人:株式會社村田製作所