專利名稱：彈性表面波諧振器、彈性表面波裝置以及通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用于彈性表面波濾波器等的彈性表面波裝置以及具備彈性表面波裝置的通信設(shè)備(communications equipment)。
背景技術(shù)：
以前，彈性表面波濾波器作為用于攜帶電話以及車載電話等移動體通信設(shè)備的RF段的頻率選擇濾波器，被廣泛應(yīng)用。通常，要求頻率選擇濾波器具有，寬通頻帶、低損耗、高衰減量等諸多特性。
近年來，特別為了實現(xiàn)在移動體通信設(shè)備上的接收靈敏度的提高、以及低消電化，而對彈性表面波濾波器的低損失化的要求正在提高。其理由為，近年來，在移動體通信設(shè)備中，為了追求小型化，天線由以往的鞭狀天線轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂秒娊橘|(zhì)陶瓷等的內(nèi)置天線，因此，難以得到充分的天線增益，從而對彈性表面波濾波器進一步改善插入損耗的需求正在增加。
還有，近年來，實現(xiàn)小型化、無調(diào)節(jié)化的彈性表面波濾波器在各種通信設(shè)備中使用，隨著通信設(shè)備的高頻化、高性能化的發(fā)展，對彈性表面波濾波器的寬帶化的要求越來越高。例如，期望的1.9GHz頻段的攜帶電話用濾波器為，實際帶寬為80MHz以上，相對帶寬(fractional bandwidth)(相對帶寬定義為(帶寬/中心頻率)fractional bandwidth＝bandwidth/center frequency)為4％以上的高性能寬帶濾波器。
為了實現(xiàn)這樣的寬帶化，提出例如，在壓電基板上設(shè)有3個IDT電極(Inter Digital Transducer)，并且利用縱1次模式與縱3次模式的雙重模式彈性表面波諧振器濾波器。
圖12表示有關(guān)以往諧振器式彈性表面波濾波器的電極構(gòu)造的平面圖。另外，圖13為，表示在圖12中諧振器式彈性表面波濾波器的各電極位置(橫軸)與電極指的間距(縱軸)之間關(guān)系的圖。
具有在壓電基板202上設(shè)置有的多個電極指的IDT電極204，由相互對向的同時相互嚙合狀態(tài)的一對梳狀電極構(gòu)成，在該一對梳狀電極上施加電場使得產(chǎn)生彈性表面波。通過從連接在IDT電極204的一個梳狀電極上的輸入端子215輸入電信號，而被激勵的彈性表面波傳播在設(shè)置于IDT電極204兩側(cè)上的IDT電極203、205上。還有，從分別構(gòu)成IDT電極203、205的各部分一個梳狀電極開始經(jīng)過IDT電極206、209向輸出端子216、217輸出電信號。
并且，在圖12中的210、211、212、213為各個反射器電極。彈性表面波被位于兩端的反射器電極210、211、212、213反射，在兩端的反射器電極210、211、212、213之間成為駐波。
從而，通過使諧振器電極圖案2級級聯(lián)連接，以及第1級駐波與第2級駐波的相互干涉，使通頻帶外衰減量成為高衰減化，可以提高濾波特性的通頻帶外衰減量。即，具有同樣特性的彈性表面波濾波器構(gòu)成2級級聯(lián)連接，則在第1級中衰減的信號在第2級中更加衰減，因此可以將通頻帶外衰減量提高為2倍。
以往，在作為用于減少彈性表面波濾波器的插入損耗、實現(xiàn)寬帶化的方法中，將相鄰的IDT之間的距離變短，或在IDT電極的端部上設(shè)有窄間距部，然而，僅僅使用將電極指間距較窄的部分設(shè)置在IDT電極的端部上的方法，來將在通頻帶上產(chǎn)生的共振模式不能調(diào)整為最合適的模式，因此在通頻帶上作為重要濾波特性的帶寬雖然仍舊保持寬帶狀態(tài)，然而不能充分的改善插入損耗以及平坦性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于此，其目的在于提供一種不引起插入損耗的增大、具有較寬通頻帶的優(yōu)秀濾波特性、也發(fā)揮高品質(zhì)的平衡型彈性表面波濾波器作用的彈性表面波諧振器、彈性表面波裝置以及使用這些裝置的通信設(shè)備。
本發(fā)明的彈性表面波諧振器，具備多個IDT電極，在壓電基板上，沿著在該壓電基板上傳播的彈性表面波的傳播方向設(shè)置有上述多個IDT電極，上述多個IDT電極具有多條沿沿與傳播方向垂直的方向延伸的電極指，上述多個IDT電極中相鄰兩個IDT電極，分別由靠近對方側(cè)端部的部分的、其電極指間距不相同的可變間距部分，以及電極指間距一定的固定間距部分構(gòu)成，上述可變間距部分的電極指間距趨向上述相鄰兩個IDT電極的邊界，整體上變短，在上述相鄰兩個可變間距部分上電極指間距的最小部位于從上述邊界偏離的一側(cè)。
通過該結(jié)構(gòu)，在IDT電極的相鄰處，可以防止彈性表面波的體聲波模式變換的發(fā)射損耗，同時，可以微調(diào)1次模式與3次模式的這些高諧波模式之間的頻率差，進而實現(xiàn)寬帶并且具有低損耗的良好電特性的彈性表面波裝置。
并且，在兩個可變間距部分中的電極指間距最小部位于偏離邊界的一側(cè)上，進而可以適當?shù)卦O(shè)置彈性表面波的諧振模式，并且可以空出某程度以上的頻率間距設(shè)置諧振頻率。因此容易地設(shè)置適合寬帶特性的諧振頻率，其結(jié)果有利于寬帶化。還有，可以抑制或者增加特定的彈性表面波的振幅分布的出現(xiàn)，因此可以通過控制在通頻帶上將諧振峰值設(shè)置在最佳位置上，結(jié)果可以進行實現(xiàn)寬帶化、改善平坦性、以及減少插入損耗的濾波器特性的控制。
還有，在上述結(jié)構(gòu)中，如果其中一個IDT電極的可變間距部分的電極指間距的平均值，比另一個IDT電極的可變間距部分的電極指間距的平均值小，則在相鄰IDT電極之間，可以通過控制適當?shù)卦O(shè)置產(chǎn)生的彈性表面波的諧振峰值，還可以最佳地防止彈性表面波向體聲波模式變換時的發(fā)射損耗，可以在通頻帶的濾波器特性方面實現(xiàn)寬帶化、同時改善平坦性、減少插入損耗。
還有，在上述結(jié)構(gòu)中，如果在相鄰兩個IDT電極中，其中一個IDT電極的固定間距部分的電極指間距比另一個IDT電極的固定間距部分的電極指間距寬，則在相鄰IDT電極之間，既可以通過控制適當?shù)卦O(shè)置產(chǎn)生的彈性表面波的諧振峰值，又可以最佳地防止彈性表面波向體聲波的模式變換時的發(fā)射損耗，從而可以在通頻帶的濾波器特性方面實現(xiàn)寬帶化、改善平坦性、以及減少插入損耗。
另外，在上述結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選采用的結(jié)構(gòu)為，在相鄰兩個IDT電極中，其中一個IDT電極的固定間距部分的電極指間距比另一個IDT電極的固定間距部分的電極指間距寬，其中一個IDT電極的可變間距部分的電極指間距的平均值比另一個IDT電極的可變間距部分的電極指間距的平均值小。此時，在相鄰IDT電極之間，還可以將產(chǎn)生的多個彈性表面波的諧振峰值設(shè)置在最佳頻率，從而可以在通頻帶的濾波器特性方面實現(xiàn)寬帶化、同時改善平坦性以及減少插入損耗。
還有，通過兩個可變間距部分具備多個電極指間距的極少部，可以在相鄰IDT電極之間產(chǎn)生多個彈性表面波的諧振模式，進而可以適當?shù)卦O(shè)置調(diào)整該彈性表面波的諧振模式，并且可以空出某程度以上的頻率間距設(shè)置諧振頻率。即容易地設(shè)置適合寬帶特性的諧振頻率，結(jié)果有利于寬帶化。還有可以抑制或者增加特定的彈性表面波的振幅分布，因此可以將通頻帶中的多個諧振峰值設(shè)置在最佳頻率位置，結(jié)果可以進行實現(xiàn)寬帶化同時改善平坦性、減少插入損耗的濾波器特性的控制。
還有，在上述結(jié)構(gòu)中，在兩個可變間距部分中的電極指間距的最小部，位于從相鄰兩個IDT電極的邊界偏離的單側(cè)，由此，在相鄰IDT電極之間，可以將產(chǎn)生的彈性表面波的諧振峰值設(shè)置在適當?shù)念l率，從而在通頻帶的濾波器特性方面可以實現(xiàn)寬帶化同時改善平坦性、以及減少插入損耗。
還有，在兩個可變間距部分的至少一個可變間距部分具備電極指間距比固定間距部分的電極指間距寬的‘寬間距區(qū)域’，通過該結(jié)構(gòu)，可以將彈性表面波的諧振模式設(shè)置在適當?shù)念l率，并且可以空出某程度以上的頻率間距設(shè)置諧振頻率，即容易地設(shè)置適合寬帶特性的諧振頻率，結(jié)果有利于寬帶化。
還有，可以抑制或者增加特定的彈性表面波的振幅分布的出現(xiàn)，因此可以將通頻帶中的諧振峰值控制設(shè)置在最佳頻率位置，結(jié)果可以進行實現(xiàn)寬帶化同時改善平坦性、減少插入損耗的濾波器特性的控制。
上述寬間距區(qū)域，位于上述可變間距部分中的與固定間距部分之間的邊界側(cè)的位置上，因此同樣，通過增加諧振峰值設(shè)置的選擇性、以及將諧振峰值設(shè)置在適當?shù)念l率位置，可以減少插入損耗。
還有，本發(fā)明的彈性表面波裝置，具有上述的彈性表面波諧振器、以及與該彈性表面波諧振器連接的輸入輸出端子。
在上述結(jié)構(gòu)上，由對構(gòu)成彈性表面波諧振器的IDT電極，串聯(lián)或者并聯(lián)的IDT電極與夾住該IDT電極的反射器電極來構(gòu)成，并且產(chǎn)生1個以上模式諧振的彈性表面波諧振子，則通過該結(jié)構(gòu)，可以取得阻抗匹配，通過連接彈性表面波諧振器來形成衰減極，進而可以控制濾波器特性以實現(xiàn)寬帶化通頻帶的平坦性、減少插入損耗、同時滿足頻帶外衰減量成為高衰減如此所要求的規(guī)格。
還有，通過將上述結(jié)構(gòu)的彈性表面波諧振器進行2級級聯(lián)連接，例如可以增加從第1級連接到第2級的路徑，將產(chǎn)生的彈性表面波的諧振模式疊加增加設(shè)計通頻帶的自由度，可以使頻帶外衰減量成為高衰減，進而可以更有效地保持通頻帶的帶寬、同時改善平坦性以及插入損耗。
還有，例如，通過將在彈性表面波元件部中的IDT電極的一部分的共同電極進行分割，將各自作為分別與輸出的平衡信號連接中的電極來使用，進而可以提供具有不平衡一平衡信號變換器功能的彈性表面波裝置。
本發(fā)明的通信設(shè)備，具有上述的本發(fā)明的彈性表面波諧振器與彈性表面波裝置中的任意一個裝置，并且具備至少一個接收電路或者發(fā)送電路，通過該結(jié)構(gòu)，可以滿足以前所要求的嚴格插入損耗，可以實現(xiàn)耗電減少、靈敏度格外良好的通信設(shè)備。
下面參考附圖將說明本發(fā)明實施方式，進而更加明確在本發(fā)明中的上述的、或者進一步的其他的優(yōu)點、特征、以及效果。


圖1是表示有關(guān)本發(fā)明的實施方式的彈性表面波裝置的電極圖案的平面圖。
圖2是表示在相鄰IDT電極中的電極指間距的分布的圖。
圖3是表示有關(guān)本發(fā)明的其他實施方式的彈性表面波裝置的電極圖案的平面圖。
圖4是表示有關(guān)本發(fā)明的另外其他實施方式的彈性表面波裝置的電極圖案的平面圖。
圖5是表示在相鄰IDT電極中的電極指間距的分布的圖。
圖6是表示在相鄰IDT電極中的電極指間距的分布的圖。
圖7是表示在相鄰IDT電極中的電極指間距的分布的圖。
圖8是表示在相鄰IDT電極中的電極指間距的分布的圖。
圖9是分別表示關(guān)于本發(fā)明的實施例以及比較例的在通頻帶及其附近中的插入損耗的頻率特性的圖。
圖10是分別表示關(guān)于本發(fā)明的實施例以及比較例的在通頻帶及其附近中的插入損耗的頻率特性的圖。
圖11是分別表示關(guān)于本發(fā)明的實施例以及比較例的在通頻帶及其附近中的插入損耗的頻率特性的圖。
圖12是表示以往的彈性表面波裝置的電極圖案的平面圖。
圖13是表示以往的彈性表面波裝置的電極指間距的分布的圖。
具體實施例方式
為了對各電極的大小、電極之間的距離、電極指的條數(shù)、電極指的間距等進行說明，示意地表示以下說明的圖。
圖1是，表示本發(fā)明的彈性波表面波裝置的電極構(gòu)造的平面圖。
彈性表面波裝置，在壓電基板1上，設(shè)置有上下2級彈性表面波諧振器。
在各級彈性表面波諧振器上，沿著在壓電基板1上傳播的彈性表面波的傳輸方向F，分別設(shè)置有具有多條沿相對該傳播方向F垂直的方向延伸的電極指的多個IDT電極2～4、IDT電極5～7。還有，設(shè)置從兩側(cè)夾住IDT電極2～4的反射器電極8與9、以及從兩側(cè)夾住IDT電極5～7的反射器電極10與11。13為與IDT電極3連接的輸入信號端子，而14為與IDT電極6連接的輸出信號端子。
另外，第1級彈性表面波諧振器的兩個IDT電極2、4，分別與第2級彈性表面波諧振器的兩個IDT電極5、7級聯(lián)連接，從而成為2級結(jié)構(gòu)。
還有，IDT電極2～7、反射器電極8～11的電極指的條數(shù)可達到幾條～幾百條之多，但在圖中將其簡略化地表示。
圖2是表示，作為其中一例，在該彈性表面波諧振器的IDT電極3、4之間連接的部分A中的、IDT電極的電極指間距的變化的線型圖。在橫軸上，選定沿著彈性表面波的傳播方向F的位置X，中央的一條點劃線，表示相鄰IDT電極3、4的邊界。
IDT電極2～7，由電極指間距為可變的‘可變間距部分’與電極指間距為固定的‘固定間距部分’來構(gòu)成。
可變間距部分，存在于在相鄰IDT電極(IDT電極2與3、IDT電極3與4、IDT電極6與7)各自的、距對方側(cè)的IDT電極的端部較近的部分中。
例如關(guān)注IDT電極3、4，如圖2所示，離相鄰的兩個IDT電極3、4的邊界較近的L2部分與L3部分相當于可變間距部分，而遠離邊界的圖2中的L1部分與L4部分相當于固定間距部分。
在本實施方式中，可變間距部分的電極指間距的平均值，比固定間距部分的電極指間距窄。在圖2的例中，在可變間距部分L2中的電極指間距的平均，比在固定間距部分L1中的電極指間距窄，在可變間距部分L3中的電極指間距的平均，比在固定間距部分L4中的電極指間距窄。與此同時，如圖2所示，可變間距部分L2、L3的電極指間距趨向邊界逐漸變短。
因此，在IDT電極相鄰處(在圖2的例中，IDT電極3與IDT電極4之間)中，可以調(diào)整電極指所占的壓電基板1中的面積。并且，可以微調(diào)諧振1次模式與諧振3次模式的其高次諧波模式之間的頻率差。
通過上述方式，在相鄰IDT電極之間，將產(chǎn)生的彈性表面波的多個諧振峰值可以按照最佳頻率來設(shè)置，并且可以防止基于彈性表面波向體聲波模式變換的發(fā)射損耗。從而，可以實現(xiàn)具有寬帶且低損耗的良好電特性的彈性表面波裝置。
還有，電極指間距的最小部，在偏離邊界的單側(cè)上。具體地說，如圖2所示，電極指間距的最小部B在偏離IDT電極3與IDT電極4的邊界的L2部分。
通過該結(jié)構(gòu)，可變間距部分中的電極指間距，利用寬區(qū)域與在偏離相鄰兩個IDT電極的邊界的單側(cè)中的最小部B，空出某程度以上的間距將在通頻帶中的諧振峰值可以設(shè)置在最佳位置，并且可以抑制或者增加特定彈性表面波的振幅分布的出現(xiàn)。從而，可以實現(xiàn)通頻特性的寬帶化、以及平穩(wěn)化，而且可以減少插入損耗。
在多個IDT電極之中至少一組相鄰的兩個IDT電極(例如，IDT電極3、4的一組)中，可以采用在上面說明過的結(jié)構(gòu)(可變間距部分的電極指間距趨向邊界變短，并且電極指間距的最小部在偏離邊界的單側(cè)中的結(jié)構(gòu)。以下將該結(jié)構(gòu)稱為‘結(jié)構(gòu)A’)。
不過，使彈性表面波裝置具有良好的電特性對稱性的基礎(chǔ)上，在一個彈性表面波諧振器中，對多個IDT電極之中所有組的相鄰的兩個IDT電極(例如，第1級彈性表面波諧振器的IDT電極2、3以及IDT電極3、4)，優(yōu)選采用結(jié)構(gòu)A。
還有，在相鄰兩個IDT電極(IDT電極2與3、IDT電極3與4、IDT電極5與6、以及IDT電極6與7)中，可以優(yōu)選采用，上述電極指間距的最小部B在一個IDT電極側(cè)，同時，上述一個IDT電極的固定間距部分的電極指間距比另一個IDT電極的固定間距部分的電極指間距更寬的結(jié)構(gòu)。
在圖2的例中，IDT電極3側(cè)的固定間距部分的L1部分，比IDT電極4側(cè)的固定間距部分的L4部分，其電極指間距更寬。通過將此與電極指間距最小部B在一個IDT電極3側(cè)的結(jié)構(gòu)相結(jié)合，在相鄰IDT電極之間中，將產(chǎn)生的彈性表面波的諧振峰值可以進一步合適地設(shè)置，還有可以實現(xiàn)通頻帶的寬帶化、平穩(wěn)化以及減少插入損耗的濾波特性的改善。
還有，在上述相鄰的兩個IDT電極中，優(yōu)選采用，一個IDT電極的上述固定間距部分的電極指間距比另一個IDT電極的上述固定間距部分的電極指間距更寬，上述一個IDT的上述可變間距部分的電極指間距的平均值，比上述另一個IDT電極的上述可變間距部分的電極指間距的平均值更窄的結(jié)構(gòu)。
在圖2的例中，IDT電極3側(cè)的固定間距部分的L1部分，比IDT電極4側(cè)的固定間距部分的L4部分，其電極指間距更寬。還有，IDT電極3側(cè)的可變間距部分L2的電極指間距平均值，比在IDT電極4側(cè)的可變間距部分L3中的電極指間距的平均值窄。
通過上述結(jié)構(gòu)，在相鄰IDT電極之間，將產(chǎn)生的彈性表面波的諧振峰值可以進一步合適地設(shè)置，還有可以實現(xiàn)通頻帶的寬帶化、平穩(wěn)化以及減少插入損耗的濾波特性的改善。
其次，在圖3中，表示有關(guān)本發(fā)明的彈性表面波裝置的變形例的電極結(jié)構(gòu)的平面圖。該彈性表面波裝置，在壓電基板1上，設(shè)置有上下2級的彈性表面波諧振器。
如圖3所示，下級的彈性表面波諧振器，由對IDT電極3，串聯(lián)或者并聯(lián)(在圖3的例中為串聯(lián))配置的IDT電極2、4、和夾住這些IDT電極2～4的反射器電極8、9來構(gòu)成。產(chǎn)生一個以上的模式諧振的上級彈性表面波諧振器(諧振子)12，由IDT電極、以及夾住IDT電極的方式配置的反射器電極來構(gòu)成。IDT電極3，與諧振子12連接。
在下級彈性表面波諧振器上，相鄰兩個IDT電極(IDT電極2與3、IDT電極3與4)中至少其中一個IDT電極，具有上面說明的‘結(jié)構(gòu)A’。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)的彈性表面波裝置，得到輸入信號端子13與輸出信號端子14的阻抗匹配，并且通過連接諧振子(彈性表面波諧振子)12來可以形成衰減極，可以改善寬帶化、通頻帶的平穩(wěn)化以及插入損耗，并且可以控制特性使得滿足要求頻帶外衰減量為高衰減的規(guī)格。即，在本發(fā)明的圖1的結(jié)構(gòu)效果(插入損耗的改善、寬帶化)上，還要加上，頻帶外衰減量成為高衰減的效果。
還有，在圖4中，表示關(guān)于本發(fā)明的彈性表面波裝置的另外其他的電極結(jié)構(gòu)的平面圖。該彈性表面波裝置，在壓電基板1上，設(shè)置有上下2級的彈性表面波諧振器。在上下2級彈性表面波諧振器中，將第2級彈性表面波諧振器中央的IDT電極6分割為兩個電極，作為與兩個平衡輸出端子14、15連接的電極。
通過將彈性表面波諧振器進行2級級聯(lián)連接，例如可以增加從第一級到第二級的連接路徑，疊加產(chǎn)生的彈性表面波的諧振模式進而可以提高設(shè)計通頻帶的自由度，并可以使頻帶外衰減量成為高衰減，可以更有效地保持著寬的帶寬、改善平坦性以及插入損耗。
還有，例如，將在第2級的彈性表面波諧振器中的IDT電極的一部分的共同電極進行分割，以便將各自作為連接到平衡輸出信號14、15的電極，進而可以提供具有不平衡-平衡信號變換器功能的彈性表面波裝置。
總之，同樣，在本發(fā)明的在圖1中結(jié)構(gòu)的效果(插入損耗的改善、寬帶化)上，還加上，頻帶外衰減量成為高衰減的效果、以及不平衡-平衡輸入輸出變換功能的增加。
圖5為，表示在彈性表面波裝置的電極結(jié)構(gòu)中的IDT電極的電極指間距的其他變化例的線型圖。該彈性表面波裝置的結(jié)構(gòu)，與圖1的彈性表面波裝置的結(jié)構(gòu)基本上相同。
如圖5所示，可變間距部分L2、L3的電極指間距的平均值形成比固定間距部分L1、L4的電極指間距窄的情況，以及可變間距部分L2、L3的電極指間距向相鄰兩個IDT電極3、4的邊界逐漸變短的情況，與圖2所示的情況相同。
不同點在于，在兩個可變間距部分L2、L3中具備多個電極指間距的極小部。即，如圖5所示，電極指間距的極小部C橫跨IDT電極3、4而且存在多個。還有，在本發(fā)明中，電極指間距的多個極小部C也可以存在于IDT電極3、4的一個電極中。
將電極指間距的極小部C的極小部數(shù)量、以及電極指間距，優(yōu)選設(shè)定為最佳值。具體的話，優(yōu)選采用極小部數(shù)量為2～4個的方式，在通頻帶內(nèi)適當?shù)卦O(shè)置諧振峰值，實現(xiàn)寬帶化、減少插入損失。
另外通過本實施方式，在兩個可變間距部分中的電極指間距的多個極小部中的最小部，在從相鄰兩個IDT電極的邊界偏離的單側(cè)。具體的話，如圖5所示，最小部B，在IDT電極3側(cè)。
通過該結(jié)構(gòu)，可以產(chǎn)生多個彈性表面波的諧振模式，按照這些彈性表面波的諧振模式設(shè)置在最佳頻率，并且空出某程度以上的頻率間距設(shè)置諧振頻率。即，容易地設(shè)置適合寬帶特性的諧振頻率，結(jié)果有利于在彈性表面波裝置上實現(xiàn)寬帶化。
還有，圖6為，表示在彈性表面波諧振器的電極結(jié)構(gòu)A部分IDT電極的電極指間距的、更多其他的變化例的線型圖。
與圖5的結(jié)構(gòu)不同點為，在兩個可變間距部分L2、L3中，電極指間距的極小部C1、C2橫跨IDT電極3側(cè)與IDT電極4側(cè)而存在多個，同時，在最小部B的兩側(cè)上有極小部Cl、C2。
通過該結(jié)構(gòu)，在相鄰的兩個IDT電極之間上產(chǎn)生多個彈性表面波諧振模式，適當?shù)卦O(shè)置調(diào)整該彈性表面波的諧振模式，空出某程度以上的頻率間距而可以設(shè)置諧振頻率。即容易地設(shè)置適合寬帶特性的諧振頻率，結(jié)果有利于實現(xiàn)寬帶化。
還有，可以抑制或增加特定的彈性表面波的振幅分布的出現(xiàn)，因此，可以以將通頻帶中的多個諧振峰值配置在最佳頻率的位置的方式進行控制，其結(jié)果，可以進行實現(xiàn)寬帶化、以及改善平坦性與插入損耗這樣的濾波特性的控制。
即，與上述的最小間距部分偏離邊界部分的效果相同，通過設(shè)置多個電極指間距的極小部來增加諧振峰值的設(shè)置的選擇性，通過將諧振峰值設(shè)置在適當?shù)念l率位置，可以提高插入損耗。
還有圖7為，表示在該彈性表面波諧振器的電極結(jié)構(gòu)A部分中的IDT電極的電極指間距的再另一個變形例的線型圖。
與圖2所示的結(jié)構(gòu)關(guān)系相同，可變間距部分L2、L3的電極指間距的平均值，分別比的固定間距部分L1、L4的電極指間距窄，同時，可變間距部分L2、L3的電極指間距向相鄰兩個IDT電極3、4的邊界逐漸變窄。
與圖2所示的結(jié)構(gòu)不同點在于，在兩個可變間距部分L2、L3的單側(cè)(可變間距部分L3)中，具備電極指間距比固定間距部分L4的電極指間距寬的寬間距區(qū)域。即，如圖7所示，在IDT電極4的可變間距部分L3中的D部，成為電極指間距比固定間距部分L4部的電極指間距寬的寬間距區(qū)域D。
通過該結(jié)構(gòu)，可以將彈性表面波的諧振模式進行適當?shù)卦O(shè)置調(diào)整，并且空出某程度以上的頻率間距設(shè)置諧振頻率。即容易地設(shè)置適合寬帶特性的諧振頻率，其結(jié)果有利于寬帶化。還有，可以抑制或增加特定的彈性表面波的振幅分布的出現(xiàn)。
從而，可以通過控制將在通頻帶中的諧振峰值設(shè)置在最佳的位置上，結(jié)果，可以進行通頻帶的寬帶化、平坦化以及減少插入損耗的濾波特性的控制。
該寬間距區(qū)域D，如后述的圖8的D2所示，也可以位于與可變間距部分L2中的固定間距部分L1之間的邊界側(cè)的部位(接近邊界的部位)。通過在電極指的可變間距部分(L2部、L3部)的端部上介入寬間距區(qū)域D，與上述內(nèi)容相同，增加諧振峰值的設(shè)置的選擇性，將諧振峰值設(shè)置在適當?shù)念l率位置上，進而可以減少插入損耗。
圖8為，表示在兩個可變間距部分L2、L3雙方中，具備電極指間距比固定間距部分L1、L4的電極指間距更寬的寬間距區(qū)域D1、D2的電極指間距的變形例的線型圖。
如圖8所示，在IDT電極4的可變間距部分L3中，具備電極指間距比固定間距部分L4部的電極指間距寬的寬間距區(qū)域D1，在IDT電極3的可變間距部分L2中，具備電極指間距比固定間距部分L1的電極指間距寬的寬間距區(qū)域D2。
在窄間距部的可變間距部分L2、L3中，邊插入寬間距區(qū)域D1、D2邊在最佳頻率位置設(shè)置在可變間距部分L2、L3中的電極指間距最小部B。通過該結(jié)構(gòu)，可以抑制或增加特定彈性表面波的振幅分布的出現(xiàn)。
因此，進一步，通過控制使通頻帶中的多個諧振峰值設(shè)置在最佳頻率位置，并且可以控制產(chǎn)生的彈性表面波諧振峰值的數(shù)量及其強度分布，結(jié)果可以進一步進行通頻帶的寬帶化、通頻帶的平坦化以及減少插入損耗這樣的濾波特性的控制。
沿著彈性表面波的傳播方向的寬間距區(qū)域D的長度，可以為一個可變間距部分的長度的8～35％左右的長度。如果超過該范圍時，可認為減少插入損耗的效果將會降低。
還有，寬間距區(qū)域D，其優(yōu)選為固定間距部分的電極指間距的1.1～1.5倍左右的寬間距。如果超過該范圍，可認為減少插入損耗的效果將會降低。
其次，說明與本發(fā)明實施方式相關(guān)的的彈性表面波裝置的材料、制造方法。
彈性表面波濾波器用壓電基板1，優(yōu)選采用，36°±3°Y切(cut)X傳播鉭酸鋰單晶體、42°±3°Y切(cut)X傳播鉭酸鋰單結(jié)晶、64°±3°Y切(cut)X傳播鈮酸鋰單晶體、41°±3°Y切(cut)X傳播鉭酸鋰單晶體、45°±3°X切(cut)Z傳播四硼酸鋰單晶體，機電耦合系數(shù)較大，并且頻率溫度系數(shù)較小。
壓電基板1的厚度，優(yōu)選為0.1～0.5mm左右。壓電基板1，在厚度達不到0.1mm則變得脆弱，厚度超過0.5mm則由于材料成本與部件尺寸較大而不適于使用。
IDT電極2～7以及反射器電極8～11，由Al或者Al合金(Al-Cu系、Al-Ti系)來構(gòu)成，鍍膜方法、濺射方法、或者CVD方法等薄膜形成方法來在壓電基板1上形成。在電極的厚度優(yōu)選為0.1～0.5μm，這可以得到合適的彈性表面波濾波器的特性。
并且，在IDT電極2～7以及反射器電極8～11以及在壓電基板1上的彈性表面波傳播部中，形成SiO2、SiNx、Si、Al2O3作為保護膜，可以實現(xiàn)防止由導(dǎo)電性異物導(dǎo)致的通電以及提高耐功率能力。
另外，由這些壓電單晶體中，如果是由通過氧氣缺陷以及Fe等明顯減少熱電性后的單晶體來構(gòu)成壓電基板1，可使裝置具有良好的可靠性。
在本發(fā)明的彈性表面波裝置，可以適用于通信設(shè)備。
通信設(shè)備，可以是具備通過混頻器將發(fā)送信號載置到在載波上，并且通過帶通濾波器衰減無用信號，其后，通過功率放大器放大發(fā)送信號，進而通過雙工器由天線來發(fā)送信號的發(fā)送電路，或者，也可以是具備通過天線接收接收信號，經(jīng)過雙工器后的接收信號由低噪聲放大器來放大，其后，通過帶通濾波器衰減無用信號，通過混頻器將信號從載頻中分離，進而傳送到獲取該信號的接收電路的接收電路。
本發(fā)明的彈性表面波裝置，可以作為搭載在上述接收電路或者發(fā)送電路中的帶通濾波器來使用。如果采用本發(fā)明的彈性表面波裝置，可以提供改善選擇性以及靈敏度的優(yōu)秀的通信設(shè)備。
并且，在上述的實施方式中，為了表示簡單，例示了在彈性表面波諧振器的每一級，沿著在壓電基板1上傳播的彈性表面波的傳播方向，設(shè)置具有多條在相對該傳播方向垂直的方向延伸的電極指的3個IDT電極的例子，，但是，不局限于此，在彈性表面波諧振器的每一級，可以設(shè)置有兩個或者4個以上的IDT電極。對其他結(jié)構(gòu)，不脫離本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)可以適當?shù)剡M行改變。
以下將說明有關(guān)本發(fā)明的實施例。
<實施例1>
對具體的制作在圖1中表示的彈性表面波裝置的實施例進行說明。
該彈性表面波裝置，相鄰兩個IDT電極3、4，分別由自對方側(cè)開始的端部的一部分的、電極指間距與剩余部分的電極指間距不相同的可變間距部分L2、L3，以及剩余部分的、電極指間距一定的固定間距部分L1、L4來構(gòu)成，如圖2所示，可變間距部分L2、L3的電極指間距趨向邊界變窄，并且電極指間距的最小部B位于偏離邊界的單側(cè)。
在38.7°Y切(cut)X方向傳播LiTaO3單晶體的壓電基板1上，形成了由Al(質(zhì)量百分比為99％)-Cu(質(zhì)量百分比為1％)合金構(gòu)成的微細電極圖案。
在相鄰IDT電極3、4之間的邊界部附近上IDT電極3、4的電極指間距，具有如圖2所示的分布。
在各相鄰IDT電極3側(cè)的可變間距部分L2的電極指間距的平均值為2.15μm，固定間距部分L1的電極指間距為2.28μm。
還有，IDT電極4側(cè)的可變間距部分L3的電極指間距的平均值為2.20μm，固定間距部分L4部的電極指間距為2.25μm。
在兩個可變間距部分L2、L3中的電極指間距的最小部B，位于從可變間距部分L2、L3的邊界偏離4.00μm距離的一側(cè)(L2部側(cè))。最小部B的電極指間距為1.97μm。
還有，在各個彈性表面波諧振器的兩側(cè)上設(shè)置有的反射器電極8～11的平均電極指間距為2.13μm。
在各電極的圖案的制作中，通過濺射裝置、步進曝光裝置(stepper)、以及RIE(Reactive Ion Etching)裝置實施光刻而進行。
首先，通過丙酮、IPA(異丙基乙醇)對壓電基板1進行超音波清潔、以及除去有機成分。其后，通過清潔烤爐對壓電基板1進行充分的干燥操作之后，進行成為各電極的金屬層的成膜。在金屬層的成膜中使用濺射裝置，并且作為金屬層的材料使用了Al(99質(zhì)量％)-Cu(1質(zhì)量％)合金。此時的金屬層的膜厚度為大約0.33μm。
其次，在金屬曾上旋轉(zhuǎn)涂抹大約0.5μm厚度的光致抗蝕劑，通過步進曝光裝置(stepper)，按照所期望的形狀來形成圖案，并且由顯影裝置將無用部分的光致抗蝕劑用堿性顯影液來溶解，表露出所期望的圖案。其后，通過RIE裝置進行金屬層的蝕刻，完成圖案形成，得到構(gòu)成彈性表面波裝置的各個電極的圖案。
之后，在電極的指定區(qū)域上形成保護膜。即，通過CVD(Chemical VaporDeposition)裝置，在各個電極的圖案以及壓電基板1上形成大約0.02μm厚度的SiO2膜。
其后，通過光刻法進行圖案形成，并且通過RIE裝置等來進行倒裝片用開口部的蝕刻。其后，使用濺射裝置，對以Al為主體的焊盤電極進行成膜。此時焊盤電極的膜厚度為大約1.0μm。其后，通過提離方法同時去除光致抗蝕劑以及無用的Al，并且形成焊盤電極，焊盤電極用于形成導(dǎo)體凸塊，導(dǎo)體凸塊用于將彈性表面波裝置倒裝在外部電路基板等中。
接著，利用凸塊焊接裝置，在上述焊盤電極上形成有，由Au構(gòu)成的倒裝用導(dǎo)體凸塊。導(dǎo)體凸塊的直徑為大約80μm，其高度為大約30μm。
接著，在壓電基板1上沿著分割線實施切割加工，分割成各個彈性表面波裝置(芯片)。其后，通過倒裝安裝裝置以電極焊盤的形成面作為下面，將各個芯片收納在封裝中并粘接。其后，在N2氣體氣氛中進行烘焙處理，進而完成封裝化的彈性表面波裝置。封裝，利用了將陶瓷層多層層疊而形成的2.5×2.0mm方形(俯視)的層疊結(jié)構(gòu)。
還有，作為比較例，通過與上述工序相同的工序來制作彈性表面波裝置，在該彈性表面波裝置上如圖1所示的相鄰兩個IDT電極，沒有分別由可變間距部分與固定間距部分構(gòu)成，而且在IDT電極中的電極指間距固定。IDT電極2、4、5、7的電極指間距為2.20μm，IDT電極3、6的電極指間距為2.28μm。
其次，進行了在本實施例、以及比較例中的彈性表面波裝置的特性測定。輸入0dBm信號、頻率780～960MHz、將測定點定為800點的條件下進行測定。樣本數(shù)量為30個，測定裝置使用了多通道網(wǎng)絡(luò)測定儀器(安捷倫科技有限公司(AGILENT TECHNOLOGIES INC)制‘E5071A’)。
在圖9中表示在該彈性表面波裝置中的通頻帶附近的頻率特性圖。圖9是表示，濾波器傳輸特性的插入損失的頻率依賴性的圖。在本實施例中的彈性表面波裝置的濾波特性非常良好。即，如圖9中的實線部分所示，在本實施例中的彈性表面波裝置的插入損失為1.76dB、波動(ripple)為1.80dB、相對帶寬為4.9％。
另一方面，如在圖9中的虛線部分所示，在比較例中的彈性表面波裝置的插入損失為2.00dB、波動(ripple)為1.80dB、相對帶寬為3.8％。
從而，在本實施例中，可以實現(xiàn)將通頻帶保持在寬頻帶上同時具有通頻帶的平坦性以及減少插入損失的彈性表面波裝置。
<實施例2>
接著，制作了與實施例1相同的彈性表面波裝置。
與實施例1不同點在于，在實施例2的彈性表面波裝置的彈性表面波諧振器中，在各個相鄰IDT電極3、4之間的邊界部分附近中的IDT電極3、4的電極指間距，具有如圖5所示的分布。即，在如圖5所示的兩個可變間距部分L2、L3上，電極指間距的極小部C具有3個極小位置。
IDT電極3側(cè)的可變間距部分L2的電極指間距的平均值為，2.01μm，固定間距部分L1的電極指間距為2.12μm。
并且，IDT電極4側(cè)的可變間距部分L3的電極指間距的平均值為2.05μm，固定部分L4部的電極指間距為2.10μm。
還有，在上述極小部C中的最小部，位于從相鄰兩個IDT電極3、4邊界偏移1.94μm距離的單側(cè)IDT電極3中。
在圖10中表示在該彈性表面波裝置中，通頻帶附近的頻率特性的曲線。圖10是表示，濾波器傳輸特性的插入損耗的頻率依賴性的圖。在本實施例中的彈性表面波裝置的濾波特性非常良好。即，如圖10中的實線部分所示，在本實施例中的彈性表面波裝置的插入損失為1.74dB、波動(ripple)為0.20dB、相對帶寬為4.9％。
一方面，如在圖10中的虛線部分所示，在比較例中的彈性表面波裝置的插入損失為2.00dB、波動(ripple)為1.80dB、相對帶寬為3.6％。
從而，在本實施例中，可以實現(xiàn)將通頻帶保持在寬頻帶上同時具有通頻帶的平坦性以及減少插入損失的彈性表面波裝置。
<實施例3>
接著，制作了與實施例1相同的彈性表面波裝置。
以實施例1不同點在于，在彈性表面波諧振器的、位于相鄰IDT電極3、4之間的邊界附近的IDT電極3、4的電極指間距，具有如圖7所示的分布。
即，該彈性表面波諧振器，在IDT電極4側(cè)的可變間距部分L3上具有寬間距區(qū)域D。還有，在兩個可變間距部分L2、L3中的電極指間距的最小部B，位于從相鄰兩個IDT電極3、4邊界偏移4.05μm距離的單側(cè)IDT電極3中。
在圖11中表示通頻帶附近的頻率特性圖。圖11是表示，濾波器傳輸特性的插入損耗的頻率依賴性的圖。在本實施例中的彈性表面波裝置的濾波特性非常良好。即，如圖11中的實線部分所示，在本實施例中的彈性表面波裝置的插入損失為1.79dB、波動(ripple)為0.20dB、相對帶寬為4.9％。
另一方面，如在圖11中的虛線部分所示，在比較例中的彈性表面波裝置的插入損失為2.00dB、波動(ripple)為1.80dB、相對帶寬為3.8％。
從而，在本實施例中，可以實現(xiàn)將通頻帶保持在寬頻帶上同時具有通頻帶的平坦性以及減少插入損失的彈性表面波裝置。
權(quán)利要求
1.一種彈性表面波諧振器，具備多個IDT電極，該多個IDT電極在壓電基板上，沿著在該壓電基板上傳播的彈性表面波的傳播方向設(shè)置，所述多個IDT電極具有沿垂直于該傳播方向的方向延伸的多條電極指，所述多個IDT電極中相鄰的兩個IDT電極，分別由靠近對方側(cè)端部的部分的、電極指間距不同的可變間距部分，和電極指間距一定的固定間距部分構(gòu)成，所述可變間距部分的電極指間距趨向所述相鄰的兩個IDT電極的邊界，整體地變窄，在所述相鄰的兩個可變間距部分中的電極指間距的最小部位于從所述邊界偏離的單側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的彈性表面波諧振器，其特征在于所述可變間距部分的電極指間距的平均值，形成比所述固定間距部分的電極指間距窄。
3.如權(quán)利要求1所述的彈性表面波諧振器，其特征在于在所述相鄰的兩個IDT電極中，其中一方IDT電極的所述固定間距部分的電極指間距比另一方IDT電極的所述固定間距部分的電極指間距寬，在所述可變間距部分中的所述電極指間距的最小部位于所述一方IDT電極側(cè)。
4.如權(quán)利要求1所述的彈性表面波諧振器，其特征在于在所述相鄰的兩個IDT電極中，其中一方IDT電極的所述固定間距部分的電極指間距比另一方IDT電極的所述固定間距部分的電極指間距寬，所述一方IDT電極的所述可變間距部分的電極指間距的平均值，比所述另一方IDT電極的所述可變間距部分的電極指間距的平均值小。
5.如權(quán)利要求1所述的彈性表面波諧振器，其特征在于在所述相鄰的兩個可變間距部分中存在多個電極指間距極小部。
6.如權(quán)利要求5所述的彈性表面波諧振器，其特征在于在所述多個極小部中的最小部，位于從所述相鄰兩個IDT電極的邊界偏離的單側(cè)。
7.如權(quán)利要求1所述的彈性表面波諧振器，其特征在于在所述相鄰的兩個可變間距部分的至少一方中，備有電極指間距比所述固定間距部分的電極指間距寬的寬間距區(qū)域。
8.如權(quán)利要求7所述的彈性表面波諧振器，其特征在于所述寬間距區(qū)域，位于所述可變間距部分中的與固定間距部分之間的邊界側(cè)的部位。
9.一種彈性表面波裝置，具有權(quán)利要求1所述的彈性表面波諧振器；和輸入輸出端子，其與該彈性表面波諧振器連接。
10.一種彈性表面波裝置，對權(quán)利要求1所述的彈性表面波諧振器連接產(chǎn)生一個以上模式諧振的彈性表面波諧振子。
11.一種彈性表面波裝置，級聯(lián)連接了2級權(quán)利要求1所述的彈性表面波諧振器。
12.一種通信設(shè)備，具備接收電路以及發(fā)送電路中的至少一方，搭載了權(quán)利要求1所述的彈性表面波諧振器。
全文摘要
在壓電基板(1)上，沿著在壓電基板(1)上傳播的彈性表面波的傳播方向設(shè)置有多個IDT電極(2)～(7)，上述多個IDT電極(2)～(7)具有沿與傳播方向垂直的方向延伸的多條電極指，同時，在多個IDT電極(2)～(7)中相鄰兩個IDT電極，分別由可變間距部分與固定間距部分來構(gòu)成，可變間距部分的電極指間距趨向相鄰兩個IDT電極的邊界逐漸變短，在兩個可變間距部分中電極指間距的最小部位于從邊界偏移單側(cè)。從而，可以提供通頻帶寬較寬、插入損失較小、并且改善通頻帶的平坦性的彈性表面波裝置。
文檔編號H03H9/25GK1870425SQ20061008783
公開日2006年11月29日 申請日期2006年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月27日
發(fā)明者大塚一弘, 卷渕大輔, 仲井剛, 福浦篤臣, 田中宏行, 尾原郁夫, 飯岡淳弘 申請人:京瓷株式會社