專利名稱：表面聲波濾波器和表面聲波諧振器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及使用表面聲波(SAW)的表面聲波濾波器和表面聲波諧振器，特別涉及對電極結構進行了改良的表面聲波濾波器和表面聲波諧振器。
背景技術：
以往，表面聲波濾波器作為高頻頻帶的濾波器在各個方面得到應用。該表面聲波濾波器例如圖7所示，具有壓電基板1；形成在該壓電基板1上并由叉指電極構成的輸入電極2和輸出電極3；形成在壓電基板1上并夾著輸入電極2和輸出電極3而位于兩側的反射器4、4。
上述的表面聲波濾波器的壓電基板例如由石英構成，一般為了將阻抗調整為高達50Ω，要求負載阻抗盡可能低。通常，為了做到這一點，已經公知可以增大由叉指電極構成的輸入電極2和輸出電極3的交叉寬度(電極指相對的長度)a。
但是，如果增大輸入電極2和輸出電極3的交叉寬度，則產生能量分布垂直于表面聲波的傳播方向的模式(橫向模transverse mode)的諧振。由該橫向模的諧振產生寄生(Spurious)，使濾波器的通頻帶特性劣化。
即，在圖7所示的結構中，不僅1次橫向模，而且大于等于2次的高次橫向模的振動能量也被限制在輸入輸出電極2、3的交叉寬度a的方向上(參照圖7的波形)。1次橫向模形成主響應，而大于等于2次的橫向模則形成寄生。在高次橫向模中，2次橫向模的電荷在輸入輸出電極2、3內抵消，3次橫向模的電荷未被抵消，而在濾波特性中表現為寄生。即，偶數次的橫向模被抵消，奇數次的橫向模表現為寄生。
可是，作為輸入輸出電極2、3的交叉寬度和橫向模的寄生位置(寄生距離濾波特性的中心頻率的位置)的關系的一例，例如已經公知有圖8所示的關系。根據圖8，交叉寬度越大，在濾波特性中出現寄生的位置越接近中心頻率。
為了避免該現象，已經公知可以對輸入電極2和輸出電極3進行變跡(apodization)，使交叉寬度產生變化。但是，在該情況下，由于交叉寬度變小，所以具有負載阻抗變大的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠實現低阻抗化，同時能夠排除由高次橫向模諧振所產生的寄生的影響的表面聲波濾波器和表面聲波諧振器。
為了解決上述課題并實現本發(fā)明的目的，各發(fā)明的構成如下。
即，第1發(fā)明的表面聲波濾波器，具有壓電基板；形成在該壓電基板上并由叉指電極構成的輸入輸出電極；形成在所述壓電基板上并夾著所述輸入輸出電極而位于兩側的反射器，所述輸入輸出電極的電極指的一部分被傾斜折彎，具有在表面聲波的傳播方向上相互距離為L1的至少2個直線部；所述反射器的電極指的一部分被傾斜折彎，具有在表面聲波的傳播方向上相互距離為L2的至少2個直線部。并且，所述距離L1滿足關系3λ/8≤L1≤5λ/8(λ表面聲波的波長)，所述距離L2滿足關系3λ/8≤L2≤5λ/8。
在該第1發(fā)明中，利用至少2個直線部構成輸入電極和輸出電極的電極指，所以雖然各直線部的交叉寬度小，但可以增大其整體交叉寬度，可以減小阻抗。
另外，在第1發(fā)明中，由于可以減小輸入電極和輸出電極的各直線部交叉寬度，所以能夠使由橫向模產生的寄生遠離濾波器的通頻帶，可以排除不需要的寄生的影響。
另外，第2發(fā)明的表面聲波諧振器具有壓電基板；形成在該壓電基板上的叉指電極；形成在所述壓電基板上并夾著所述叉指電極而位于兩側的反射器，所述叉指電極的電極指的一部分被傾斜折彎，具有在表面聲波的傳播方向上相互距離為L1的至少2個直線部；所述反射器的電極指的一部分被傾斜折彎，具有在表面聲波的傳播方向上相互距離為L2的至少2個直線部。并且，所述距離L1滿足關系3λ/8≤L1≤5λ/8(λ表面聲波的波長)，所述距離L2滿足關系3λ/8≤L2≤5λ/8。
在該第2發(fā)明中，利用至少2個直線部構成叉指電極的電極指，所以雖然各直線部的交叉寬度小，但可以增大其整體交叉寬度，可以減小諧振時的阻抗。
另外，在第2發(fā)明中，由于可以減小叉指電極的交叉寬度，所以能夠使由橫向模產生的寄生遠離諧振頻率附近，可以排除不需要的寄生的影響。


圖1是表示本發(fā)明的表面聲波濾波器的第1實施方式的結構的平面圖。
圖2是表示本發(fā)明的表面聲波濾波器的第2實施方式的結構的平面圖。
圖3是表示本發(fā)明的表面聲波濾波器的試作示例的濾波特性的特性圖。
圖4是表示本發(fā)明的表面聲波諧振器的第1實施方式的結構的平面圖。
圖5是表示本發(fā)明的表面聲波諧振器的第2實施方式的結構的平面圖。
圖6是表示本發(fā)明的表面聲波諧振器的試作示例等的頻率特性的特性圖。
圖7是表示以往的表面聲波濾波器的結構的平面圖。
圖8是表示交叉寬度和寄生的位置的關系的一個示例圖。
符號說明11壓電基板；12輸入電極；13輸出電極；14反射器；31壓電基板；32叉指電極；33反射器；121、122、131、132、141電極指；321、322、331電極指。
具體實施例方式
以下，參照附圖，說明本發(fā)明的實施方式。
參照圖1，說明本發(fā)明的表面聲波濾波器的第1實施方式。
如圖1所示，該表面聲波濾波器的第1實施方式具有壓電基板11；形成在該壓電基板11上并由叉指電極構成的輸入電極12和輸出電極13；形成在壓電基板11上并夾著輸入電極12和輸出電極13而位于兩側的反射器14、14。
壓電基板11例如由石英構成，形成矩形形狀。輸入電極12和輸出電極13及反射器14是通過在壓電基板11的表面上蒸鍍或濺射導體金屬等而形成薄膜狀之后，再通過影印法等形成的。
輸入電極12由相互嚙合的一對梳齒狀電極指121、122構成，電極指121、122的長方向的一端分別共同連接著。
電極指121的一部分被傾斜折彎，由在與表面聲波的傳播方向垂直的方向上分段配置的直線部121a、121b和連接兩者的傾斜狀連接部121c構成。該直線部121a和直線部121b被配置在沿表面聲波的傳播方向相距L1＝λ/2(λ是表面聲波的波長，以下相同)的位置上。連接部121c的長度應盡可能的短。電極指122同樣由直線部122a、122b和連接兩者的傾斜狀連接部122c構成。
因此，電極指121和電極指122的交叉寬度a是直線部121a和直線部122b相對的部分的交叉寬度b1與直線部121b和直線部122a相對的部分的交叉寬度b2之和。
輸出電極13由相互嚙合的一對梳齒狀電極指131、132構成，電極指131、132的長方向的一端分別共同連接著。
電極指131由在與表面聲波的傳播方向垂直的方向上分段配置的直線部131a、131b和連接兩者的傾斜狀連接部131c構成。該直線部131a和直線部131b被配置在沿表面聲波的傳播方向僅相距λ/2的位置上。電極指132同樣由直線部132a、132b和連接兩者的傾斜狀連接部132c構成。
因此，電極指131和電極指132的交叉寬度a是直線部131a和直線部132b相對的部分的交叉寬度b1與直線部131b和直線部132a相對的部分的交叉寬度b2之和。
反射器14的多個電極指141按照規(guī)定間距配置在表面聲波的傳播方向上，該電極指141被形成為長方向的兩端部短路的狀態(tài)。
電極指141的一部分被傾斜折彎，由在與表面聲波的傳播方向垂直的方向上分段配置的直線部141a、141b和連接兩者的傾斜狀連接部141c構成。該直線部141a和直線部141b被配置在沿表面聲波的傳播方向相距L2＝λ/2的位置上。
下面，參照圖1，說明這樣構成的表面聲波濾波器的第1實施方式的動作示例。
現在，如果向輸入電極12供給電氣信號，則該信號利用壓電效應被轉換為表面聲波。該表面聲波在與輸入電極12的電極指121、122的長方向垂直的方向傳播，一直傳播到輸出電極13。這樣產生的表面聲波被反射器14、14封閉振動能量，使其不泄漏到外部。
并且，如果表面聲波入射到輸出電極13，則在電極指131、132上產生與該表面聲波的振幅成比例的電壓，抽出與規(guī)定的濾波特性相應的信號，輸出到外部。
此處，構成輸入電極12的電極指121具有直線部121a、121b，這兩者被配置在沿表面聲波的傳播方向相距λ/2的位置上。并且，構成輸出電極13的電極指131具有直線部131a、131b，這兩者被配置在沿表面聲波的傳播方向相距λ/2的位置上。
因此，在輸入電極12中，電極指121的直線部121a和電極指122的直線部122a按照圖1所示，在與表面聲波的傳播方向垂直的方向上，位于同一直線上，向電極指121和電極指122施加正負不同的電壓。同樣，輸出電極13也具有這種關系。
所以，在進行上述動作時，能量分布垂直于表面聲波的傳播方向的橫向?？梢哉J為是圖1所示的情況。圖1表示1次～3次的橫向模的振動能量分布。在該情況下，各直線部的1次橫向模形成主響應，而大于等于2次的橫向模形成寄生。各直線部的2次橫向模的電荷在輸入輸出電極12、13內被抵消，各直線部的3次橫向模的電荷不被抵消，而在濾波特性中表現為寄生。這樣，在各直線部中，偶數次橫向模的電荷被抵消，而奇數次橫向模的電荷不被抵消，而在濾波特性中表現為寄生。但是，本發(fā)明的表面聲波濾波器可以在不減小整體交叉寬度的情況下減小各直線部的交叉寬度(b1、b2)，所以，能夠使由高次橫向模產生的寄生遠離濾波器的通頻帶，排除不需要的寄生的影響，這一點如后面所述，通過試作品得到了確認。
如上所述，在表面聲波濾波器的第1實施方式中，利用多個直線部構成輸入電極12和輸出電極13的電極指，因此，雖然各直線部的交叉寬度小，但可以增大其整體交叉寬度，能夠減小阻抗。
并且，在該第1實施方式中，可以減小輸入電極12和輸出電極13的各直線部的交叉寬度，所以能夠使由橫向模產生的寄生遠離濾波器的通頻帶，排除不需要的寄生的影響。
下面，參照圖2說明本發(fā)明的表面聲波濾波器的第2實施方式。該第2實施方式與第1實施方式的不同之處是將輸入輸出電極和反射器的各直線部分從2個增加為5個，由此增大整體交叉寬度。
如圖2所示，該表面聲波濾波器的第2實施方式具有壓電基板11；由形成在該壓電基板11上的叉指電極構成的輸入電極22和輸出電極23；形成在壓電基板11上并夾著輸入電極22和輸出電極23位于兩側的反射器24、24。
輸入電極22由相互嚙合的一對梳齒狀電極指221、222構成，電極指221、222的長方向的一端分別共同連接著。
電極指221、222的結構和圖1所示的輸入電極12的電極指121、122相同，但如圖2所示，不同之處是將其直線部增加為5個。因此，如圖2所示，電極指221和電極指222的整體交叉寬度a是交叉寬度b1～b5的總和。
此處，列舉整體交叉寬度a和交叉寬度b1～b5的一個示例，整體交叉寬度a約為100λ，各交叉寬度b1～b5分別為15λ～20λ。
輸出電極23由相互嚙合的一對梳齒狀電極指231、232構成，電極指231、232的長方向的一端分別共同連接著。
電極指231、232的結構和圖1所示的輸出電極13的電極指131、132相同，但如圖2所示，不同之處是將其直線部增加為5個。因此，如圖2所示，電極指231和電極指232的整體交叉寬度a是交叉寬度b1～b5的總和。
反射器24的多個電極指241按照規(guī)定間距配置在表面聲波的傳播方向上，該電極指241形成為長方向的兩端部短路的狀態(tài)。電極指241的結構和圖1所示的反射器14的電極指141相同，但如圖2所示，不同之處是將其直線部增加為5個。
根據這樣構成的表面聲波濾波器的第2實施方式，交叉寬度b1～b5的總和大于第1實施方式，所以，能夠進一步減小負載阻抗。并且，由于通過進一步減小輸入電極22和輸出電極23的各直線部交叉寬度，所以，能夠使由橫向模產生的寄生大幅度遠離濾波器的通頻帶，可以排除不需要的寄生的影響。
實施例下面，為了確認本發(fā)明的表面聲波濾波器的作用效果，以圖2的結構為基礎，將配置間隔L按照λ/8的步幅，從0到4λ/8進行了試作。
另外，其他條件如下所述是相同的。把構成輸入電極22和輸出電極23等的電極指的直線部(track徑跡)的個數設為15，把輸入電極22和輸出電極23的整體交叉寬度a設為120λ，把各直線部的交叉寬度分別設為8λ，把中心頻率設為約400[MHz]。
根據這樣試作的實施例，濾波器的特性如圖3所示。圖3表示在沒有表面聲波濾波器的外部匹配電路的狀態(tài)下測定的結果，如果具有外部匹配電路，則①～②包圍的部分x大致為表面聲波濾波器的通頻帶。
在圖3所示的濾波特性中，特性(A)表示配置間隔L＝0的情況；特性(B)表示配置間隔L＝λ/8的情況；特性(C)表示配置間隔L＝2λ/8的情況；特性(D)表示配置間隔L＝3λ/8的情況；特性(E)表示配置間隔L＝4λ/8的情況。
以下，對各濾波特性的結果進行研究。
圖3(A)表示配置間隔L＝0、即相當于以往示例的特性，在作為通頻帶的①～②包圍的部分x中，存在由橫向模寄生造成的脈動(用虛線○表示的部分)。
圖3(B)表示配置間隔L＝λ/8的特性，由橫向模寄生造成的脈動比配置間隔L＝0時小，但在該情況下，在作為通頻帶的①～②包圍的部分x中，也存在由橫向模寄生造成的脈動(用虛線○表示的部分)。
圖3(C)表示配置間隔L＝2λ/8的特性，在該情況下，在作為通頻帶的①～②包圍的部分x中，幾乎看不到由橫向模寄生造成的脈動，但取而代之存在被認為是相位偏移的較大凹陷(用虛線□表示的部分)。
圖3(D)表示配置間隔L＝3λ/8的特性，在該情況下，在作為通頻帶的①～②包圍的部分x中，不存在由橫向模寄生造成的脈動。另外，雖然存在被認為是相位偏移的較大凹陷(用虛線□表示的部分)，但由于其位于作為通頻帶的①～②包圍的部分x以外，所以在作為濾波特性進行考慮時不成問題。
圖3(E)表示配置間隔L＝4λ/8(即L＝λ/2)的特性，在該情況下，在作為通頻帶的①～②包圍的部分x中，不存在由橫向模寄生造成的脈動，也不存在被認為是相位偏移的較大凹陷。
根據以上研究結果，在本發(fā)明的表面聲波濾波器中，構成輸入電極和輸出電極等的電極指的各徑跡在表面聲波的傳播方向上的配置間隔L的最佳值是L＝λ/2，但如果滿足關系3λ/8≤L≤5λ/8，可以說不妨礙實際使用。
另外，關于5λ/8，直線部的位置關系和3λ/8相同，所以具有相同效果。
下面，參照圖4，說明本發(fā)明的表面聲波諧振器的第1實施方式。圖4是表示本發(fā)明的第1實施方式的結構的平面圖。該實施方式的特征是在圖4所示的叉指電極32中，各個電極指321、322由2個直線部321a、321b或322a、322b構成。
如圖4所示，該表面聲波諧振器的第1實施方式具有壓電基板31；形成在該壓電基板31上的叉指電極32；形成在壓電基板31上并夾著叉指電極32位于兩側的反射器33、33。
壓電基板31例如由石英構成，形成矩形形狀。叉指電極32和反射器33是通過在壓電基板31的表面蒸鍍或濺射導體金屬等而形成薄膜狀之后，再通過影印法形成的。
叉指電極32由相互嚙合的一對梳齒狀電極指321、322構成，電極指321、322的長方向的一端分別共同連接著。
電極指321的一部分被傾斜折彎，由在與表面聲波的傳播方向垂直的方向上分段配置的直線部321a、321b和連接兩者的傾斜狀連接部321c構成。該直線部321a和直線部321b被配置在沿表面聲波的傳播方向相距L1＝λ/2的位置上。電極指322同樣由直線部322a、322b和連接兩者的傾斜狀連接部322c構成。
因此，電極指321和電極指322的交叉寬度a是直線部321a和直線部322b相對的部分的交叉寬度c1與直線部321b和直線部322a相對的部分的交叉寬度c2之和。
反射器33的多個電極指331按照規(guī)定間距配置在表面聲波的傳播方向上，該電極指331形成為長方向的兩端部短路的狀態(tài)。
電極指331的一部分被傾斜折彎，由在與表面聲波的傳播方向垂直的方向上分段配置的直線部331a、331b和連接兩者的傾斜狀連接部331c構成。該直線部331a和直線部331b被配置在沿表面聲波的傳播方向相距L2＝λ/2的位置上。
下面，參照圖4，說明這樣構成的表面聲波諧振器的第1實施方式的動作示例。
現在，如果向叉指電極32供給電氣信號，則將該信號利用壓電效應轉換為表面聲波。該表面聲波在與叉指電極32的電極指321、322的長方向垂直的方向上，向叉指電極32的兩側放射，被反射器33、33反射，返回到叉指電極32。
此處，構成叉指電極32的電極指321具有直線部321a、321b，這兩者被配置在沿表面聲波的傳播方向相距λ/2的位置上。
因此，在叉指電極32中，電極指321的直線部321a和電極指322的直線部322a按照圖4所示，在與表面聲波的傳播方向垂直的方向上，位于同一直線上，向電極指321和電極指322施加正負不同的電壓。
所以，在進行上述動作時，能量分布垂直于表面聲波的傳播方向的橫向模和圖1所示的情況相同，各直線部的1次橫向模形成主響應，而大于等于2次的橫向模形成寄生。各直線部的2次橫向模的電荷在叉指電極32內被抵消，各直線部的3次橫向模的電荷不被抵消，而在諧振特性中表現為寄生，但是，能夠使該寄生遠離諧振頻率附近，排除不需要的寄生的影響，這一點可以通過后述的試作品得到確認。
如上所述，在表面聲波諧振器的第1實施方式中，由于利用多個直線部構成叉指電極32的電極指，所以雖然各直線部的交叉寬度變小，但可以增大其整體交叉寬度，能夠減小諧振時的阻抗。
并且，在該第1實施方式中，可以減小叉指電極32的交叉寬度，所以能夠使由橫向模產生的寄生遠離諧振頻率附近，可以排除不需要的寄生的影響。
下面，參照圖5，說明本發(fā)明的表面聲波諧振器的第2實施方式。圖5是表示本發(fā)明的第2實施方式的其他結構的平面圖。該實施方式的特征是在圖5所示的叉指電極42中，利用5個直線部構成各個電極指。
如圖5所示，該表面聲波諧振器的第2實施方式具有壓電基板31；形成在該壓電基板31上的叉指電極42；形成在壓電基板31上并夾著叉指電極42位于兩側的反射器43、43。
叉指電極42由相互嚙合的一對梳齒狀電極指421、422構成，電極指421、422的長方向的一端分別共同連接著。
電極指421、422的結構和圖4所示的叉指電極32的電極指321、322相同，但如圖5所示，不同之處是將其直線部增加為5個。因此，如圖5所示，電極指421和電極指422的整體交叉寬度是交叉寬度c1～c5的總和。
此處，列舉整體交叉寬度a和交叉寬度c1～c5的一個具體的數值示例，整體交叉寬度a為100λ，被分段部分的各交叉寬度c1～c5分別為15λ～20λ。
反射器43的多個電極指431按照規(guī)定間距配置在與表面聲波的傳播方向垂直的方向上，該電極指431被形成為長方向的兩端部短路的狀態(tài)。電極指431的結構和圖4所示反射器33的電極指331相同，但如圖5所示，不同之處是將其直線部增加為5個。
根據這樣構成的表面聲波諧振器的第2實施方式，可以獲得和第1
實施例下面，為了確認本發(fā)明的表面聲波諧振器的作用效果，以圖4的結構為基礎，進行了實施例1的試作。
該實施例1以圖4的結構為基礎，把構成叉指電極32的電極指的直線部(徑跡)的個數設為2，把各徑跡在表面聲波的傳播方向上的配置間隔L設為L＝λ/2。把叉指電極32的整體交叉寬度a設為40λ，把各直線部的交叉寬度分別設為20λ，把使用頻率設為約600[MHz]。
然后，為了比較該實施例1的諧振特性，試作了下述的實施例2。
實施例2的基本結構和實施例1相同，相當于僅把上述直線部間的配置間隔L變更為L＝0而得到的以往的結構。圖6是表示本發(fā)明的表面聲波諧振器的實施例1和實施例2的各自的頻率特性的諧振特性圖。這樣試作的實施例1和實施例2的各自的諧振特性如圖6(A)、(B)所示。
然后，對實施例1和實施例2的諧振特性的結果進行了以下研究，在使用以往結構的實施例2中，如圖6(B)所示存在寄生。但是，如果采用實施例1，可以使該寄生遠離諧振頻率附近，能夠排除該寄生的影響(參照圖6(A))。
但是，本發(fā)明的表面聲波諧振器的動作和上述的表面聲波濾波器相同，所以，可以認為與表面聲波濾波器相同，在L＝3λ/8、5λ/8的情況下，也和實施例1的情況相同，能夠排除寄生的影響。
根據以上研究結果，在本發(fā)明的表面聲波諧振器中，構成叉指電極等的電極指的各直線部在表面聲波的傳播方向上的配置間隔L的最佳值是L＝λ/2，但如果滿足關系3λ/8≤L≤5λ/8，可以說不妨礙實際使用。
如上所述，根據本發(fā)明，可以實現低阻抗化，能夠排除由橫向模諧振產生的寄生的影響。
權利要求
1.一種表面聲波濾波器，其具有壓電基板；形成在該壓電基板上并由叉指電極構成的輸入輸出電極；形成在所述壓電基板上并夾著所述輸入輸出電極而位于兩側的反射器，其特征在于，所述輸入輸出電極的電極指的一部分被傾斜折彎，并具有在表面聲波的傳播方向上相互距離為L1的至少2個直線部，所述反射器的電極指的一部分被傾斜折彎，并具有在表面聲波的傳播方向上相互距離為L2的至少2個直線部，并且，設λ是表面聲波的波長，所述距離L1滿足關系3λ/8≤L1≤5λ/8，所述距離L2滿足關系3λ/8≤L2≤5λ/8。
2.一種表面聲波諧振器，其具有壓電基板；形成在該壓電基板上的叉指電極；形成在所述壓電基板上并夾著所述叉指電極而位于兩側的反射器，其特征在于，所述叉指電極的電極指的一部分被傾斜折彎，并具有在表面聲波的傳播方向上相互距離為L1的至少2個直線部，所述反射器的電極指的一部分被傾斜折彎，并具有在表面聲波的傳播方向上相互距離為L2的至少2個直線部，并且，設λ是表面聲波的波長，所述距離L1滿足關系3λ/8≤L1≤5λ/8，所述距離L2滿足關系3λ/8≤L2≤5λ/8。
全文摘要
一種表面聲波濾波器和表面聲波諧振器，能夠實現低阻抗化，同時能夠排除由橫向模諧振產生的寄生的影響。該表面聲波濾波器，具有壓電基板(11)；形成在該壓電基板(11)上并由叉指電極構成的輸入輸出電極(12、13)；形成在所述壓電基板上(11)上并夾著輸入輸出電極(12、13)位于兩側的反射器(14、14)。輸入電極(12)由電極指(121、122)構成，電極指(121、122)的一部分被傾斜折彎，分別具有在表面聲波的傳播方向上相互距離為λ/2的直線部(121a、121b)和直線部(122a、122b)。輸出電極(13)的電極指(131、132)和反射器(14)的電極指(141)也具有相同結構。
文檔編號H03H9/64GK1574621SQ200410048169
公開日2005年2月2日 申請日期2004年6月21日 優(yōu)先權日2003年6月19日
發(fā)明者米谷克朗 申請人:精工愛普生株式會社