弾性表面波素子、電子デバイス及び電子機器
【課題】弾性表面波素子における挿入損失及び耐電力を向上させ、フィルタ特性に優れた高性能かつ高品質の弾性表面波素子、電子デバイス及び電子機器を提供する。
【解決手段】本発明の弾性表面波素子は、圧電材料及び対をなす櫛歯型電極１０ａ，１０ｂ及び櫛歯型電極１１ａ，１１ｂからなるＩＤＴ１０，１１を有する単位フィルタ１−Ａ，１−Ｂを、同一の圧電基板２６上に形成して、複数並列接続した弾性表面波素子１であって、櫛歯型電極１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂの電極指２ａ，２ｂの長さは全て等しく、単位フィルタ１−Ａ，１−Ｂの弾性表面波の波長をλ（但し、λ＝Ｖ／ｆ Ｖ：弾性表面波速度（ｍ/ｓ）、ｆ：動作周波数（ＧＨｚ））としたとき、ＩＤＴ１０，１１の電極膜厚が１０〜４００ｎｍの範囲内、かつ電極指２ａ，２ｂの交差長が５〜５０λの範囲内で構成されている。
【解決手段】本発明の弾性表面波素子は、圧電材料及び対をなす櫛歯型電極１０ａ，１０ｂ及び櫛歯型電極１１ａ，１１ｂからなるＩＤＴ１０，１１を有する単位フィルタ１−Ａ，１−Ｂを、同一の圧電基板２６上に形成して、複数並列接続した弾性表面波素子１であって、櫛歯型電極１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂの電極指２ａ，２ｂの長さは全て等しく、単位フィルタ１−Ａ，１−Ｂの弾性表面波の波長をλ（但し、λ＝Ｖ／ｆ Ｖ：弾性表面波速度（ｍ/ｓ）、ｆ：動作周波数（ＧＨｚ））としたとき、ＩＤＴ１０，１１の電極膜厚が１０〜４００ｎｍの範囲内、かつ電極指２ａ，２ｂの交差長が５〜５０λの範囲内で構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波素子、電子デバイス及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
狭帯域の弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタは、一般に、発振器に組み込まれたりなどして高精度なタイミングデバイスとして広く使われている。発振器においては、Lessonの式（式１）、（式２)に示される位相ノイズＬ（ｆ）と発振器に印可されるパワーＰｓの関係より、Ｐｓを大きくすることでＬ（ｆ）を小さくすることが可能となる。これにより高精度な発振器の提供が可能となり、通信システムにおけるビットエラーの改善に役立つ。
【０００３】
【数１】
【０００４】
【数２】
【０００５】
しかしながらＰｓを大きくすると、組み込まれているＳＡＷフィルタを通過するパワーが大きくなり、必然的にＳＡＷフィルタの電極指で発生するジュール熱により発熱が増大する。ＳＡＷフィルタは、弾性表面波を発生させるデバイスのため表面近傍に存在する電極指に応力変動が発生し、ストレスマイグレーションにより電極粒子が移動して電極の破損を生じる。電極指で発生したジュール熱は電極粒子の移動を加速するため印可されるパワーが大きくなると更に耐電力特性は劣化する。
また、ＳＡＷフィルタにて消費される電力は、挿入損失が大きいほど増加するため、挿入損失を小さくすることで電極指で発生するジュール熱を低減する必要がある。
【０００６】
そこで、８００ＭＨｚ帯のＳＡＷフィルタにおいて、複数個のＳＡＷフィルタを直列接続させて各ＳＡＷ素子に印可されるパワーを分配するようにしたＳＡＷデバイスが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、直列接続した複数のＳＡＷフィルタをさらに並列に接続した構造も開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
また、同一のＩＤＴ（Inter-Digital Transducer）における電極指同士の交差長、ＩＤＴ対数、ＩＤＴピッチ、ＩＤＴ間距離、反射器ピッチを有するＳＡＷフィルタを多段並列する構造も開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平５−１４１１８号公報
【特許文献２】特開平５−３４１７号公報
【特許文献３】特開平８−１８１５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１，２によれば、入力電力が大きい場合でもそれに合う数のＳＡＷフィルタを直列に接続することで、耐電力の向上を図ることができる。しかしながら、特許文献１，２は、ＧＨｚ帯で動作するＳＡＷデバイスは電極膜厚が薄くなるため、直列接続では、ＳＡＷフィルタの電極指の交差長が接続したＳＡＷフィルタの数だけ長くなる。すると、電極抵抗が増大して挿入損失が悪化するという問題がある。また、特許文献２では、ＳＡＷ素子の数が多く、素子の小型化が難しい。
【０００９】
特許文献３においては、開口長の長さによって、ＳＡＷフィルタを多段接続しても効果が得られない場合がある。また、構成する単体フィルタの（電極指の）交差長が短すぎる場合には、弾性表面波が回折現象を起こしてしまい、適正なフィルタ特性が得られないことがある。一方、単体フィルタの交差長が長過ぎる場合には、やはり電極抵抗により挿入損失が悪化するという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、弾性表面波素子における挿入損失及び耐電力を向上させ、フィルタ特性に優れた高性能かつ高品質の弾性表面波素子、電子デバイス及び電子機器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の弾性表面波素子は、上記課題を解決するために、圧電材料及び少なくとも一対の櫛歯型電極からなるＩＤＴを有する単位フィルタを、同一基板上に形成して、複数並列接続した弾性表面波素子であって、前記櫛歯型電極の電極指の長さは全て等しく、前記単位フィルタの弾性表面波の波長をλ（但し、λ＝Ｖ／ｆ Ｖ：弾性表面波速度（ｍ/ｓ）、ｆ：動作周波数（ＧＨｚ））としたとき、前記櫛歯型電極の電極膜厚が１０〜４００ｎｍの範囲内、かつ対をなす前記櫛歯型電極の交差長が５〜５０λの範囲内であることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、ＧＨｚ帯の弾性表面波素子において、電極指の交差長を長くすることなく電気抵抗損の増大を緩和することができるとともに挿入損失の劣化を緩和することが可能となる。さらに、入力されたパワー（電力）を各共振子に分配できるため１つのフィルタに印加されるパワーが低減されて、各電極指において発生するジュール熱を抑えることができる。これにより、入力される電力が高くても、マイグレーションによる櫛歯型電極の劣化が防止されて耐電力を向上させることが可能となる。よって、信頼性に優れた弾性表面波素子が得られる。
また、詳しくは後述の詳細な説明に記載するが、本発明者は、電極膜厚が４００ｎｍ以下であれば単位フィルタを並列接続することで電気抵抗損の増大が緩和されて挿入損失の劣化が緩和されることを見出している。一方、電極膜厚が１０ｎｍより薄くなると、その薄膜形成方法によっては、連続膜が形成できなくなる虞があることも分かった。よって、電極膜厚を１０〜４００ｎｍの範囲内とすることにより、上記効果を確実に得ることが可能である。さらに、交差長を５〜５０λの範囲内とすることにより、櫛歯型電極により励振された弾性表面波の回折現象を回避することができ、フィルタ特性の向上が図れる。
さらに、本発明では単位フィルタを同一の基板上に複数形成しており、これによって弾性表面波素子全体の小型化を図ることができる。
【００１３】
本発明の弾性表面波素子は、上記課題を解決するために、圧電材料及び少なくとも一対の櫛歯型電極からなるＩＤＴを有する単位フィルタを、個別基板上に形成して、複数並列接続した弾性表面波素子であって、前記櫛歯型電極の電極指の長さは全て等しく、前記単位フィルタの弾性表面波の波長をλ（但し、λ＝Ｖ／ｆ Ｖ：弾性表面波速度（ｍ/ｓ）、ｆ：動作周波数（ＧＨｚ））としたとき、前記櫛歯型電極の電極膜厚が１０〜４００ｎｍの範囲内、かつ対をなす前記櫛歯型電極の交差長が５〜５０λの範囲内であることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、ＧＨｚ帯の弾性表面波素子において、電極指の交差長を長くすることなく電気抵抗損の増大を緩和することができるとともに挿入損失の劣化を緩和することが可能となる。さらに、入力されたパワー（電力）を各共振子に分配できるため１つのフィルタに印加されるパワーが低減されて、各電極指において発生するジュール熱を抑えることができる。これにより、入力される電力が高くても、マイグレーションによる櫛歯型電極の劣化が防止されて耐電力を向上させることが可能となる。よって、信頼性に優れた弾性表面波素子が得られる。
また、詳しくは後述の詳細な説明に記載するが、本発明者は、電極膜厚が４００ｎｍ以下であれば単位フィルタを並列接続することで電気抵抗損の増大が緩和されて挿入損失の劣化が緩和されることを見出している。一方、電極膜厚が１０ｎｍより薄くなると、その薄膜形成方法によっては、連続膜が形成できなくなる虞があることも分かった。よって、電極膜厚を１０〜４００ｎｍの範囲内とすることにより、上記効果を確実に得ることが可能である。
さらに、本発明では各単位フィルタを個別の基板に形成しており、これによって各段位フィルタにおける弾性表面波の相互干渉が防止され、フィルタ特性の劣化が防止される。
【００１５】
また、電極膜厚が、３０〜３５０ｎｍの範囲内であることが好ましい。
本発明によれば、電気抵抗損の増大及び挿入損失の劣化をより効果的に防止することが可能となる。
【００１６】
また、櫛歯型電極がアルミニウム−チタン合金であり、交差長が、５〜３０λの範囲内であることが好ましい。
本発明によれば、弾性表面波の回折現象が防止され、適正なフィルタ特性を得ることが可能となる。
【００１７】
また、櫛歯型電極がアルミニウム−マグネシウムであり、交差長が、５〜２５λの範囲内であることが好ましい。
本発明によれば、弾性表面波の回折現象が防止され、適正なフィルタ特性を得ることが可能となる。
【００１８】
また、動作周波数が、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内であることが好ましい。
本発明によれば、弾性表面波の伝搬速度を高速化することによって弾性表面波素子の高周波化が図れ、しいては通信の高速化に対応することが可能となる。
【００１９】
また、櫛歯型電極が、アルミニウム、またはアルミニウムを主成分とする合金からなることが好ましい。
本発明によれば、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする合金によって櫛歯型電極を安価に且つ簡単に形成することができる。
【００２０】
また、櫛歯型電極が、銅、銀、金、チタン、マグネシウムまたはこれらを主成分とする合金からなることが好ましい。
本発明によれば、上記材料を用いて櫛歯型電極を構成することにより、弾性表面波の振動で発生するマイグレーションを抑制することが可能となる。
【００２１】
また、圧電材料が、ダイヤモンド、水晶、ランガサイト、リン酸化ガリウム、シリコン、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、四ホウ酸リチウムのうちの少なくとも１種を主材料として構成されていることが好ましい。
本発明によれば、高い周波数精度及び周波数安定性が得られる。
【００２２】
また、圧電材料が、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、チタン酸ジルコン酸塩のうちの少なくとも１種を主材料として構成されていることが好ましい。
本発明によれば、弾性表面波の伝搬媒体として好適に機能する。つまり、弾性表面波の高周波化が可能となるとともに、温度特性に優れたものとなる。
【００２３】
また、単位フィルタがＤＭＳ（Double Mode SAW）型２ポート共振子であり、Ｑ値が３００以上であることが好ましい。
本発明によれば、高周波域の高安定発振器を構成することができる。
【００２４】
本発明の電子デバイスは、上記弾性表面波素子を備えることを特徴とする。
本発明によれば、フィルタ特性に優れた高性能かつ高品質な電子デバイスを提供することができる。
【００２５】
本発明の電子機器は、上記弾性表面波素子を備えることを特徴とする。
本発明によれば、フィルタ特性に優れた高性能かつ高品質な電子機器を提供することができる。
【００２６】
本発明の電子機器は、上記電子デバイスを備えることを特徴とする。
本発明によれば、信頼性の高い弾性表面波素子を備えたことから、高信頼性の電子機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、添付図面を参照しつつ、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、隔部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
本発明に係る弾性表面波素子は、ＤＭＳ（Double Mode SAW）型２Port共振子であって、２個の単位フィルタを並列に接続した並列接続弾性表面波フィルタを有する。ここで、各単位フィルタは、圧電基板、もしくは圧電膜を有する基板を有し、その基板面上に入力信号を弾性表面波に変換する入力用の櫛歯型電極と、変換された弾性表面波を電気信号に変換する出力用の櫛歯型電極とを備えてなる。
【００２８】
［実施例１］
図１（ａ）は並列接続弾性表面波フィルタを備える弾性表面波素子の平面図であって、図１（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’に沿う断面図である。図２は、本発明に係る弾性表面波素子の概略構成を示すブロック図である。
図１及び図２に示すように、弾性表面波素子１００は、圧電基板２６の表面に２つの単位フィルタ１−Ａ，１−Ｂからなる並列接続弾性表面波フィルタ１が形成してある。圧電基板２６は、例えばオイラー角（０、θ、ψ）で表される水晶基板からなる。該水晶基板を圧電基板２６として用いることにより、電気機械結合係数の大きい弾性表面波が励振される。ここで、オイラー角（０、θ、ψ）の一般的な定義は次のようになっている。すなわち、デバイス座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）をＺ軸の周りにφだけ回転し、次にφ回転後の新しいＹ’軸の周りにデバイスをθだけ回転し、最後にθ回転の新しいＺ’’軸の周りにψだけ回転するときの各角度のことを言う。具体的に、本実施例では、３７°Ｙカット９０°Ｘ伝搬水晶基板を用いている。
【００２９】
第１の単位フィルタ１−Ａ及び第２の単位フィルタ１−Ｂは、それぞれ、圧電基板２６上に設けられる入力用のＩＤＴ１０、出力用（受信用）のＩＤＴ１１及び一対の反射器１５，１５を有して構成されている。そして、ＩＤＴ１０，１１及び反射器１５，１５は、ＩＤＴ１０，１１により圧電基板２６の表面付近に励振される弾性表面波の伝搬方向（電極指２ａ，２ｂの延在方向に対して略直交する方向）が基板のＸ軸に対して９０°、Ｙ軸に対して３７°となるように配置されている。
【００３０】
ＩＤＴ１０は、Ａｌ−Ｔｉからなる一対の櫛歯型電極１０ａ、１０ｂからなり、ＩＤＴ１１は、同じくＡｌ−Ｔｉからなる一対の櫛歯型電極１１ａ、１１ｂから構成されている。櫛歯型電極１０ａ、１０ｂ，１１ａ、１１ｂは、複数の電極指２ａ，２ｂと、これら複数の電極指２ａ，２ｂの一端をそれぞれ接続する複数のバスパー２ｃとを有している。ＩＤＴ１０，１１の電極膜厚や電極指２ａ，２ｂの線幅や間隔（ピッチ）等を調整することによって、弾性表面波の発振周波数の特性を所望のものに設定することができる。
【００３１】
電極指２ａ，２ｂは、圧電基板２６の一辺に沿って延在するとともに互いに平行してストライプ状に配列され、その配列方向に電極指２ａ，２ｂが交互に存在している。本実施形態では、各電極指２ａ，２ｂの長さは互いに等しい。また、電極指２ａ，２ｂのピッチは、フィルタリングする高周波の波長に対応しており、電極指２ａ，２ｂのピッチの２倍と同一の長さの波長を有する高周波が抽出されるようになっている。
【００３２】
バスパー２ｃは、電極指２ａ，２ｂの延在方向両側に対向配置され、各電極指２ａ，２ｂの一端側をそれぞれ接続するように設けられている。このように、各バスパー２ｃによって、複数の電極指２ａ同士及び複数の電極指２ｂ同士がそれぞれ接続されることで、櫛歯形状の第１の電極１０ａ，１１ａ及び第２の電極１１ａ，１１ｂが形成される。
【００３３】
ＩＤＴ１０は、櫛歯型電極１０ａ及び櫛歯型電極１０ｂの電極指２ａ，２ｂ同士、ＩＤＴ１１は、櫛歯型電極１１ａ及び櫛歯型電極１１ｂの電極指２ａ，２ｂ同士をそれぞれ噛み合わせた状態となっている。噛み合った部分の寸法（配列方向において電極指２ａ，２ｂ同士が交差している長さ）を交差長Ｗとすると、この交差長Ｗは、抽出する弾性表面波の波長をλとしたときに、５λ〜５０λの範囲内の長さとなっている。また、ＩＤＴ１０，１１の電極膜厚は、１０〜４００ｎｍの範囲内が好ましい。比抵抗値は電極膜厚が薄くなると高まるため、電極膜厚に応じて交差長Ｗを設定する。
【００３４】
各単位フィルタ１−Ａ，１−Ｂにおける入力用の櫛歯型電極１０ａは、それぞれ圧電基板２６上に設けられた共通入力端子２０（図２参照）に接続され、出力用の櫛歯型電極１１ａは同じく圧電基板２６上に設けられた共通出力端子２２（図２参照）にそれぞれ接続されている。また、各フィルタ１−Ａ，１−Ｂにおける櫛歯型電極１０ｂ同士及び櫛歯型電極１１ｂ同士はそれぞれ接続部Ｏを介して一体とされている。これら櫛歯型電極１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ及び接続端子２０，２２は、加工性及びコストの観点からＡｌまたはＡｌを主成分とする合金からなる電極膜で形成される。本実施例では、アルミニウム（Ａｌ）にチタン（Ｔｉ）を１％重量添加した合金膜から形成される。そして、各ＩＤＴ１０，１１における櫛歯型電極１０ｂ、１１ｂはそれぞれグランドに接続されている。
【００３５】
そして、入力用のＩＤＴ１０に交流電力（電気信号）が供給されると、この交流電力による電場によって圧電基板２６にひずみが生じる。このとき、この電場を生じる電極が櫛歯形状であることにより圧電基板２６に疎密が生じ、これにより弾性表面波が発生する。そして、発生した弾性表面波は出力用のＩＤＴ１１に伝搬し、この弾性表面波のエネルギーは出力用のＩＤＴ１１によって電気的エネルギーに変換及び出力される。
【００３６】
圧電基板２６上には、さらに一対の反射器１５，１５が設けられている。反射器１５，１５は、複数のＩＤＴ１０，１１で生成される表面波を反射するものであり、これらＩＤＴ１０，１１を挟むように配列方向の両側に１つずつ設けられている。これら反射器１５，１５は、ＡｌやＡｌを主成分とする合金などの金属材料からなる複数の導体ストリップ３を有しており、導体ストリップ３の延在方向両端が接続された構成となっている。
本実施例では、各反射器１５，１５の導電ストリップ３が１２０本、ＩＤＴ１０，１１の電極指２ａ，２ｂが８０対となっている。なお、図１においては、便宜上、導電ストリップ３及び電極指２ａ，２ｂの数を少なく描いている。
【００３７】
このような弾性表面波素子１００の製造方法としては、まず、上記圧電基板２６上に、アルミニウム（Ａｌ）にチタン（Ｔｉ）を１％重量添加した合金膜をＤＣマグネトロンスパッタ法にて、膜厚が３５０ｎｍとなるように成膜する。そこへ、ポジレジストをスピン塗布法により塗布し、ステッパーにより、ＩＤＴ１０，１１、反射器１５，１５、接続端子２０，２２のパターンを露光し、現像、ドライエッチングを行い、最後にマスク（レジスト）を剥離することで単位フィルタ１−Ａ，１−Ｂ及び接続端子２０，２２が得られる。同時に、各単位フィルタ１−Ａ，１−Ｂと接続端子２０，２２とを接続する接続配線（不図示）も同時に形成される。
【００３８】
このように、第１の単位フィルタと第２の単位フィルタ１−Ｂとは、互いに近接して並列に形成され、それぞれ、交差長Ｗが互いに等しい一対のＩＤＴ１０，１１と一対の反射器１５，１５とを備える。ここで、ＩＤＴ１０，１１のうち電極１０ａが入力信号端子、電極１１ａが出力信号端子、電極１０ｂ，１１ｂがアース端子とされる。また、第１のフィルタ１−Ａと第２の単位フィルタ１−Ｂとにおける入力信号端子１０ａ，１０ａ同士は、圧電基板２６に信号を入力するための共通入力端子２０に上記接続配線を介して接続され、第１の単位フィルタ１−Ａと第２の単位フィルタ１−Ｂにおける出力信号端子１１ａ，１１ａ同士が、圧電基板２６から信号を出力するための共通出力端子２２に上記接続配線を介して接続される。このようにして、第１の単位フィルタ１−Ａと第２の単位フィルタ１−Ｂとが並列に接続してなる並列接続弾性表面波フィルタ１が構成され、本実施例の弾性表面波素子１００が得られる。
【００３９】
（単体弾性表面波フィルタの挿入損失特性）
次に、図３に示すような、１つの単位フィルタ（以下、単体弾性表面波フィルタと称する。）の挿入損失特性について述べる。
そして、ここでは、各ＩＤＴ１０，１１の交差長Ｗがそれぞれ異なる（Ｗ＝１０λ，５０λ，１００λ、１５０λ）４つの単体弾性表面波フィルタの挿入損失特性を、測定値と計算値とで比較検討する。また、弾性表面波の波長はＳＴＷ（Surface Transverse wave）を用いており、波長４μｍで、周波数１．２６ＧＨｚである。
【００４０】
図４は、各単体弾性表面波フィルタの挿入損失（実測値）を示す図であって、（ａ）〜（ｄ）は各単体弾性表面波フィルタ（Ｗ＝１０λ，５０λ，１００λ、１５０λ）の挿入損失（Ｓ２１）特性図である。測定には、ネットワークアナライザを用い、各弾性表面波フィルタにおけるＩＤＴ１０の第１の電極１０ａを入力信号端子、ＩＤＴ１１の第１の電極１１ａを出力信号端子、そして、各ＩＤＴ１０，１１の第２の電極１０ｂ，１１ｂをアース電極として測定した。
【００４１】
図５は、各単体弾性表面波フィルタの挿入損失（計算値）を示す図であって、（ａ）〜（ｄ）は各単体弾性表面波フィルタ（Ｗ＝１０λ，５０λ，１００λ、１５０λ）の挿入損失（Ｓ２１）特性図である。計算には、ＩＤＴ１０，１１の抵抗値を考慮していないSmithの等価回路モデルを用いた。なお、図４及び図５において、横軸は周波数［ＧＨｚ］を示し、縦軸は挿入損失［ｄＢ］を示す。
【００４２】
そして、１．２６ＧＨｚ近辺における挿入損失（実測値）と挿入損失（測定値）との比較を図６及び表１に示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】
ここで、単体弾性表面波フィルタの交差長Ｗが１０λの場合には挿入損失差が０．３ｄＢ程度となっている。また、単体弾性表面波フィルタの交差長Ｗが５０λの場合には挿入損失差が１．０ｄＢ程度となっている。しかし、交差長Ｗが長くなるに従って計算値と実測値との一致が見られなくなり、単体弾性表面波フィルタの交差長Ｗが１００λの場合には挿入損失差が３．９ｄＢ、交差長Ｗが１５０λの場合には挿入損失差が５．８ｄＢとなり、計算値より大幅に劣化している。
これにより、単体弾性表面波フィルタの交差長Ｗが５０λ以下の場合において実測値と計算値との挿入損失差が１．０ｄＢ以下となり、実測値と計算値とが略一致することが分かった。
【００４５】
（並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失特性）
次に、並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失特性について述べる。
各単位フィルタ１−Ａ，１−Ｂにおける櫛歯型電極１０ａ、１０ｂ，１１ａ、１１ｂの交差長Ｗの長さをそれぞれ異ならせた複数の並列接続弾性表面波フィルタを用いて、それぞれの挿入損失特性を調べる。ここでは、交差長Ｗが、それぞれ５λ，２５λ，５０λ，７５λとされた単体弾性表面波フィルタを各々２個並列に接続したものからなる４つの並列接続弾性表面波フィルタを上記製造方法により作製した。
図７（ａ）〜（ｄ）に、ネットワークアナライザによって得た各並列接続弾性表面波フィルタ（単体弾性表面波フィルタの交差長Ｗ＝５λ，２５λ，５０λ，７５λ）の挿入損失（Ｓ２１）特性を示す。
【００４６】
次に、単体弾性表面波フィルタの挿入損失と並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失特性を比較する。
図８及び表２に、図５に示した単体弾性表面波フィルタの挿入損失特性（計算値）と、図７に示した並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失特性（実測値）との比較を示す。なお、波長ｐλの単位フィルタをＮ個並列に接続した場合の電極指２ａ，２ｂの交差長ＷをＮ×ｐλとした。
【００４７】
【表２】
【００４８】
図８及び表２に示すように、交差長Ｗが１０λ、５０λでは、単体弾性表面波フィルタの挿入損失（実測値）と、並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失（計算値）との差は０．１ｄＢ、交差長Ｗが１００λの場合は双方の挿入損失の差が０．９ｄＢとなっている。
これにより、各単位フィルタにおける櫛歯型電極の交差長Ｗが５０λ以下の場合において、単体弾性表面波フィルタの挿入損失（実測値）と、並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失（計算値）との差が１．０ｄＢ以下となり、上記単体弾性表面波フィルタ同士での比較同様、各構成の挿入損失が実測値と計算値とで略一致することが分かった。
【００４９】
図９に、Ａｌ−Ｔｉ電極の電極膜厚［ｎｍ］と比抵抗値［μΩｃｍ］との関係を示す。同図によると電極膜厚が薄いと比抵抗値が高くなっている。交差長Ｗが長くなるにつれて電極膜厚は薄くせざるを得ないことから、交差長Ｗを長くすると抵抗値が増大し（交差長Ｗを長くすると電極膜厚は薄くなる）、結果として図８及び表２に示すように電気抵抗損による挿入損失の劣化が生じる。しかしながら、単位フィルタを複数並列に接続することで電気抵抗損の増大が緩和され、それに伴い挿入損失の劣化が緩和されたことが分かる。図９では、電極膜厚が４００ｎｍまでは比抵抗が低下することを示しており、４００ｎｍ以下であれば並列接続することで交差長を短くする効果が期待できる。電極膜厚の下限としては１０ｎｍであり、１０ｎｍより薄くなると薄膜形成方法によっては連続膜が形成できなることがある。
【００５０】
（耐電力試験）
次に、耐電力試験を実施した。図１０に、耐電力評価システム（室温下）を示す。
まず、ネットワークアナライザ５０からの信号をアンプ５１にて増幅し、弾性表面波フィルタに印加する。その後、アッテネータ５２にて信号を減振させ、再度ネットワークアナライザ５０に信号を取り組む。３００秒間繰り返し通電を実施して通電前後の挿入損失の変動が０．５ｄＢ以内であれば投入電力に耐えたと解釈して、ネットワークアナライザ５０からの信号強度を増加させ、同じ評価を繰り返した。
【００５１】
表３に、単体弾性表面波フィルタと、並列接続弾性表面波フィルタとの耐電力特性の比較結果を示す。表３によれば、複数の単位フィルタを並列接続することで耐電力特性が向上することが確認できた。また、挿入損失が小さい方が耐電力特性が良好であることを確認できた。
【００５２】
【表３】
【００５３】
［実施例２］
図１１は、実施例２における並列接続弾性表面波フィルタの概略構成を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
図１１（ａ），（ｂ）に示すように、本実施例における並列接続弾性表面波フィルタ２００は、例えばシリコンからなる矩形薄板の板材６ａを主とする基板６を有する。基板６の主面には、下地層７としてダイヤモンド層が形成され、かつその上に例えばＺｎＯからなる圧電膜８が積層されている。このダイヤモンド積層構造の基板を用いることにより、弾性表面波素子２００は、水晶等の圧電基板の場合に比してＳＡＷ伝搬速度を高速度化でき、それにより高周波化を図ることができる。
【００５４】
基板６は、シリコン以外の半導体材料や、パイレックス（登録商標）ガラス等のガラス材料、セラミックス材料、ポリイミド又はポリカーボネイト等の樹脂材料を用いることもできる。下地層７は、例えばダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜等のように、従来公知の方法により合成される多結晶ダイヤモンドの薄膜で形成することができる。圧電膜８には、ＺｎＯ以外に、例えばＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、Ｋ４Ｎｂ６Ｏ１７（ニオブ酸カリウム）等の様々な公知の圧電材料を用いることができる。
【００５５】
基板６上には圧電膜８を介して、１対の櫛歯型電極１０ａ、１０ｂからなる入力用（送信用）のＩＤＴ１０と、同じく１対の櫛歯型電極１１ａ、１１ｂからなる出力用（受信用）のＩＤＴ１１と、一対の反射器１５，１５とをそれぞれ備える、２つの単位フィルタ２−Ａ，２−Ｂが形成されている。そして、各単位フィルタ２−Ａ，２−Ｂにおける入力用のＩＤＴ１０の櫛歯型電極１０ａは、基板６上に形成された共通入力端子に接続され、かつ出力用の櫛歯型電極における櫛歯型電極１１ａは、基板６上に形成された共通出力端子にそれぞれ接続されている。これら櫛歯型電極１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ、反射器及び各接続端子は、加工性及びコストの観点からＡｌ又はＡｌを主成分とする合金からなる電極膜で形成され、上記実施例と同様に、例えばフォトリソグラフィ技術を利用したドライエッチングにより所望のパターンに加工される。
なお、本実施例における反射器１５，１５の導電ストリップ３は２０本、ＩＤＴ１０，１１の電極指２ａ，２ｂが５０対となっている。なお、図１１においては、便宜上、導電ストリップ３及び電極指２ａ，２ｂの数を少なく描いている。
【００５６】
また、基板６の最上層には、絶縁性保護膜９がＩＤＴ１０，１１及び反射器１５，１５を覆うようにして形成されている。絶縁性保護膜９でＩＤＴ１０，１１及び反射器１５，１５を被覆することにより、弾性表面波フィルタ２−Ａ，２−Ｂの及び反射器１５，１５の表面にゴミ等の異物が付着して、隣接するＩＤＴ１０，１１（電極指２ａ，２ｂ）間、導体ストリップ３間が電気的に短絡することを未然に防止できる。絶縁性保護膜９は、例えばＳｉＯ２をスパッタリング又は蒸着することにより、容易に所望の厚さに成膜される。絶縁性保護膜９には、ＳｉＯ２以外に、例えばＴａ２Ｏ５のような酸化物、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＮのような窒化物等、様々な絶縁材料を用いることができる。特にＳｉＯ２膜を用いた場合、その下層側に形成される圧電膜８及びダイヤモンド層からなる下地層７の温度係数を打ち消すことができ、それにより優れた温度特性が得られる。
絶縁性保護膜９の膜厚は、特に限定されないが、質量の増大に伴う弾性表面波の発振周波数の低下を防止または抑制しつつ、充分な絶縁性が発揮される膜厚とする。
【００５７】
（単体弾性表面波フィルタの挿入損失特性）
次に、１つの単位フィルタのみを備える単体弾性表面波フィルタの挿入損失特性を調べる。ここで、単位フィルタの各ＩＤＴ１０，１１の交差長Ｗがそれぞれ１０λ，２５λ，４０λ，６０λと異なる４つの単体弾性表面波フィルタの挿入損失特性を、測定値と計算値とで比較検討する。また、弾性表面波の波長はＳＴＷ（Surface Transverse wave）を用いており、波長２μｍで、周波数２．４５ＧＨｚである。
【００５８】
図１２（ａ）〜（ｄ）に、ネットワークアナライザによって得た各単体弾性表面波フィルタ（Ｗ=１０λ,２５λ，４０λ，６０λ）の挿入損失（Ｓ２１）特性を示す。
図１３（ａ）〜（ｄ）に、Smithの等価回路モデルによって得た各単体弾性表面波フィルタ（Ｗ＝１０λ，２５λ，４０λ，６０λ）の挿入損失（Ｓ２１）特性を示す。
【００５９】
そして、実測結果及び測定結果における２．４５ＧＨｚ近辺での挿入損失の比較を図１４及び表４に示す。
【００６０】
【表４】
【００６１】
図１４及び表４に示すように、交差長Ｗが１０λのときの実測値と計算値との差は０．５ｄＢ、交差長Ｗが２５λのときでは差が１．７ｄＢとなっている。さらに、交差長Ｗが４０λになると実測値と計算値の差が３．６ｄＢと差が大きくなり、挿入損失の劣化が大きいことが分かる。
また、図８に示す電極膜厚と比抵抗との関係より、３０ｎｍでは大きな比抵抗値であり、電気抵抗損失が甚大であることを示している。
【００６２】
（挿入損失特性）
次に、並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失特性について述べる。
単位フィルタ２−Ａ，２−Ｂにおける櫛歯型電極１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂの交差長Ｗの長さをそれぞれ異ならせた複数の並列接続弾性表面波フィルタを用いて、それぞれの挿入損失特性を調べる。ここでは、交差長Ｗが、それぞれ５λ，１２．５λ，２０λ，３０λとされた単体弾性表面波フィルタを各々２個並列に接続したものからなる４つの並列接続弾性表面波フィルタを上記製造方法により作製した。
図１５（ａ）〜（ｄ）に、ネットワークアナライザによって得た並列接続弾性表面波フィルタ（単体弾性表面波フィルタの交差長Ｗ＝５λ，１２．５λ，２０λ，３０λ）の挿入損失（Ｓ２１）特性を示す。
【００６３】
次に、単体弾性表面波フィルタの挿入損失と並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失特性を比較する。
図１６及び表５に、単体弾性表面波フィルタの挿入損失特性（計算値）と、並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失特性（実測値）との比較を示す。なお、ｐλの単位フィルタをＮ個並列に接続した場合の電極指２ａ，２ｂの交差幅ＷをＮ×ｐλとした。
【００６４】
【表５】
【００６５】
図１６及び表５に示すように、交差長Ｗが１０λ及び２５λのとき、単体弾性表面波フィルタの挿入損失（実測値）と、並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失（計算値）との差は０．１ｄＢ、交差長Ｗが４０λのとき挿入損失の差が０．９ｄＢ、交差長Ｗが６０λのとき挿入損失の差が３．６ｄＢとなった。
これにより、各弾性表面波フィルタの交差長Ｗが４０λ以下の場合において、単体弾性表面波フィルタの挿入損失（実測値）と、並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失（計算値）との差が１．０ｄＢ以下となり、上記弾性表面波フィルタ単体での比較同様、各構成の挿入損失が実測値と計算値とで略一致することが分かった。また、電極膜厚が３０ｎｍと薄く、比抵抗が高い場合にも、交差長Ｗを適当に選択すれば十分な効果が得られることを確認できた。
【００６６】
（耐電力試験）
次に、図１０に示した耐電力評価システムを用いて耐電力試験を実施した。評価方法は上述と同じである。単体弾性表面波フィルタと、並列接続弾性表面波フィルタとの比較結果を表６に示す。同表によれば、複数の単位フィルタを並列接続することで並列弾性表面波フィルタの耐電力特性が向上することを確認できた。また、挿入損失が小さい方が耐電力特性が良好であることを確認できた。
【００６７】
【表６】
【００６８】
［実施例３］
本実施例における並列接続弾性表面波フィルタは、上記実施例２と同様の材料を用いて構成されるが、圧電膜８、ＩＤＴ１０，１１の電極膜厚及び絶縁性保護膜９の膜厚が、実施例２のそれよりも厚く形成されている点において異なる。
【００６９】
本実施例における並列接続弾性表面波フィルタの製造方法としては、板厚４００μｍのシリコン基板上に、下地層７としてのダイヤモンド膜を、熱フィラメントＣＶＤ法を用いて２０μｍの膜厚で成膜する。その後、酸化亜鉛からなる圧電膜８を５８０ｎｍの膜厚で成膜し、ＡｌにＴｉを１％重量添加した合金膜をＤＣマグネトロンスパッタ法を用いて８０ｎｍの膜厚となるように成膜する。そこへ、ポジレジストをスピン塗布法により塗布し、ステッパーにより、各単位フィルタ２−Ａ、２−ＢにおけるＩＤＴ１０，１１及び反射器１５，１５のパターンを露光し、現像、ドライエッチングを行い、最後にレジストを剥離する。そこに、酸化シリコンをＲＦマグネトロンスパッタ法にて６８０ｎｍの膜厚で成膜する。そこに、電気信号のやり取りのために、フォトリソグラフィを用いて、端子部分に対応する部分に開口部を設ける。このようにして本実施例における並列弾性表面波フィルタが得られる。本実施例における各反射器１５，１５の導電ストリップ３は１５本、ＩＤＴ１０，１１の電極指２ａ，２ｂが４０対となっている。
【００７０】
（弾性表面波フィルタの挿入損失特性）
次に、１つの単位フィルタのみを備える単体弾性表面波フィルタの挿入損失特性を調べる。ここでは、単位フィルタの各ＩＤＴ１０，１１の交差長Ｗがそれぞれ異なる（Ｗ＝１０λ，３０λ，５０λ、７０λ）４つの弾性表面波フィルタの挿入損失特性を、測定値と計算値とで比較検討する。また、弾性表面波の波長はＳＴＷ（Surface Transverse wave）を用いており、波長３．８５μｍで、周波数２．４５ＧＨｚである。
【００７１】
そして、実測結果及び測定結果における２．４５ＧＨｚ近辺での挿入損失の比較を図１７及び表７に示す。
【００７２】
【表７】
【００７３】
図１７及び表７に示すように、交差長Ｗが１０λのときの実測値と計算値との差は０．２ｄＢ、交差長Ｗが３０λのときでは差が１．２ｄＢとなっている。さらに、交差長Ｗが５０λになると実測値と計算値との挿入損失の差が２．４ｄＢ、交差長Ｗが７０λになると挿入損失の差が３．４ｄＢ、と大きくなり挿入損失の劣化が大きいことが分かる。
【００７４】
（並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失特性）
次に、並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失特性について述べる。
単位フィルタ１−Ａ，１−Ｂにおける櫛歯型電極１０ａ、１０ｂ，１１ａ、１１ｂの交差長Ｗの長さをそれぞれ異ならせた複数の並列接続弾性表面波フィルタを用いて、それぞれの挿入損失特性を調べる。ここでは、交差長Ｗが、それぞれ５λ，１５λ，２５λ，３５λとされた単体弾性表面波フィルタを各々２個並列に接続したものからなる４つの並列接続弾性表面波フィルタを上記製造方法により作製した。
そして、単体弾性表面波フィルタの挿入損失と並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失特性を比較する。
【００７５】
図１８及び表８に、図１７に示した単体弾性表面波フィルタの挿入損失特性（計算値）と、それを並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失特性（実測値）との比較を示す。なお、波長ｐλの単位フィルタをＮ個並列に接続した場合の電極指２ａ，２ｂの交差長ＷをＮ×ｐλとした。
【００７６】
【表８】
【００７７】
図１８及び表８に示すように、交差長Ｗが１０λ及び交差長Ｗが３０λのとき、単体弾性表面波フィルタの挿入損失（実測値）と、並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失（計算値）との差は０．１ｄＢ、交差長Ｗが５０λのとき挿入損失の差が１．０ｄＢ、交差長Ｗが７０λで差が３．６ｄＢとなった。
これにより、弾性表面波フィルタの交差長Ｗが５０λ以下の場合において実測値と計算値における挿入損失差が１．０ｄＢ以下となり、上記単体での比較同様、各構成の挿入損失が実測値と計算値とが略一致することが分かった。また、図１７に示したような単体弾性表面波フィルタの場合に比べて、単体弾性表面波フィルタの挿入損失（計算値）と、並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失特性（実測値）との差が大幅に縮まった。
【００７８】
以上、実施例１〜３の結果から、電極膜厚と、計算値と実測値における挿入損失特性が略一致する、並列接続弾性表面波フィルタを構成する単体弾性表面波フィルタの交差長Ｗの下限値と、の関係をグラフにすると図１９の関係が得られる。
図１９より、Ａｌ−Ｔｉ電極の比抵抗が大きくなる４００ｎｍ以下の膜厚において、５０λより交差長Ｗが小さければ弾性表面波フィルタを並列接続することによる効果が得られる。５λより交差長Ｗが小さくなると、各櫛歯型電極により励振された弾性表面波フィルタが回折現象を引き起こし、期待する特定方向以外の伝搬方向を持つために特性が劣化する。このため、回折現象を考慮すれば交差長Ｗが５〜５０λの範囲内であれば所望の効果が得られる。特に、Ａｌ−Ｔｉ電極の場合には、並列接続弾性表面波フィルタを構成する単体弾性表面波フィルタの交差長Ｗが５〜３０λの範囲内であることがより好ましい。
【００７９】
このように、ＧＨｚ帯の弾性表面波フィルタにおいて、複数の単位フィルタを並列に接続することにより、挿入損失の低減及び耐電力の向上を実現することができた。さらに、並列接続する単位フィルタの数を増やすことでより大きな効果が得られる。
【００８０】
［実施例４］
上記実施例では櫛歯型電極をＡｌ−Ｔｉで構成したが、本実施例では櫛歯型電極をＡｌ−Ｍｇで構成した。Ａｌ−Ｍｇ電極の場合においても、電極膜厚が１０〜４００ｎｍの範囲内、並列接続弾性表面波フィルタを構成する単体弾性表面波フィルタの交差長Ｗが５〜５０λの範囲内で設定する。
本実施例の櫛歯型電極は、ＡｌにＭｇを１％重量添加した合金からなる。図２０に、Ａｌ−Ｍｇ電極の電極膜厚［Å］と比抵抗値［μΩｃｍ］との関係を示す。同図によると電極膜厚が薄いと比抵抗値が高くなっており、上記図９に示すＡｌ−Ｔｉ電極と同様に、交差長Ｗを長くすると抵抗値が増大し、電気抵抗損による挿入損失の劣化が生じる。
本実施例は、上記したようなＡｌ−Ｍｇで構成した櫛歯型電極を備える弾性表面波フィルタを２個並列に接続してなる弾性表面波フィルタである。
【００８１】
図２１に、単体弾性表面波フィルタの挿入損失と、並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失との比較を示す。本実施例における弾性表面波フィルタは、４．３ｄＢの低挿入損失特性を有する。このＡｌ−Ｍｇ電極を用いた場合の電極膜厚と、計算値と実測値における挿入損失特性が略一致する交差長Ｗの下限値と、の関係をグラフにすると図２２の関係が得られた。図２２より、Ａｌ−Ｍｇ電極の比抵抗が大きくなる４００ｎｍ以下（図２０から推測可能）の膜厚において交差長Ｗが約５０λより小さければ複数の単位フィルタを並列に接続することによる効果が得られる。Ａｌ−Ｔｉ電極のときと同様に、５λより交差長Ｗが小さくなると、各櫛歯型電極により励振された単位フィルタが回折現象を引き起こし、期待する特定方向以外の伝搬方向を持つために特性が劣化する。このため、回折現象を考慮すれば交差長Ｗが５〜５０λの範囲内であれば所望の効果が得られる。特に、Ａｌ−Ｍｇ電極の場合には、並列接続弾性表面波フィルタを構成する単体弾性表面波フィルタの交差長Ｗが５〜２５λの範囲内であることがより好ましい。
【００８２】
以上述べた実施例では、並列接続される複数の単位フィルタを同一基板上に備える弾性表面波フィルタについて述べたが、他の実施例として、個別の基板に形成された複数の単位フィルタを並列接続することで本発明に係る並列接続弾性表面波フィルタを構成してもよい。この場合にも、挿入損失の低減及び耐電力の向上を実現することができる。さらに、個別の単位フィルタとすることで、各単位フィルタにおける弾性表面波の相互干渉が防止されフィルタ特性の劣化を抑制することが可能となる。また、並列フィルタ系全体の小型化を図る上では共通の基板に各単位フィルタを構成することが好ましい。
【００８３】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもなく、上記各実施形態を組み合わせても良い。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８４】
例えば、上記のように構成した並列接続弾性表面波フィルタをパッケージ内に実装すれば、弾性表面波デバイス６０を形成することができる。図２３は弾性表面波デバイスの概略構成を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’線における断面図である。有底箱状のパッケージ６１の中央部に、接着剤を介して弾性表面波素子３００を実装する。なお、パッケージ６１の内部には電極５４及び配線パターン（不図示）が形成され、パッケージ６１の底面に形成した外部端子（不図示）との導通が確保されている。そこで、弾性表面波素子３００の共通入力端子（不図示）及び共通出力端子（不図示）とパッケージ６１の電極５０とをワイヤーボンディング等で接続する。これにより、パッケージ６１の底面の外部端子から、弾性表面波素子３００の各ＩＤＴ１０，１１に通電可能となる。なお、パッケージ６１の上部にはリッド５６を装着して、パッケージ６１の内部を窒素雰囲気等に保持する。以上により、弾性表面波デバイス６０が完成する。
【００８５】
また、上記のような並列接続弾性表面波フィルタは、集積回路素子と組み合わせて発振回路を形成することにより、弾性表面波デバイスを形成することができる。例えば、図２３に示す弾性表面波デバイスと集積回路素子（不図示）とを、配線パターンを形成したモジュール基板上に実装することにより、ＳＡＷ発振器モジュールを形成することができる。また、図２３に示すパッケージの内部に、並列接続弾性表面波フィルタとともに集積回路素子を実装することにより、ＳＡＷ発振器パッケージを形成することができる。
なお、パッケージの内部に配置する弾性表面波素子は、複数の個別基板に単位フィルタをそれぞれ備えた構成であってもよく、この場合、フリップチップボンディングにより接続配線が形成されたパッケージ内に実装されることで、単位フィルタ同士が並列に接続される。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】(ａ)は並列接続弾性表面波フィルタの平面図,(ｂ)は(ａ)のＡ−Ａ’に沿う断面図。
【図２】実施例１に係る並列接続弾性表面波フィルタの概略構成を示すブロック図。
【図３】単体弾性表面波フィルタの平面図。
【図４】単体弾性表面波フィルタの挿入損失特性図（実測値）。
【図５】単体弾性表面波フィルタの挿入損失特性図（計算値）。
【図６】単体弾性表面波フィルタにおける挿入損失（実測値）と挿入損失（計算値）との比較図。
【図７】並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失特性図（実測値）。
【図８】単体弾性表面波フィルタの挿入損失（計算値）と並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失（実測値）との比較図。
【図９】電極膜厚と比抵抗との関係（Ａｌ−Ｔｉ電極）を示すグラフ。
【図１０】耐電力評価システムを示す図。
【図１１】(ａ)は実施例２に係る並列接続弾性表面波フィルタの概略構成を示す平面図,(ｂ)は(ａ)のＢ−Ｂ’に沿う断面図。
【図１２】実施例２に係る単体弾性表面波フィルタの挿入損失特性図(実測値)。
【図１３】実施例２に係る単体弾性表面波フィルタの挿入損失特性図(計算値)。
【図１４】実測値と計算値とにおける挿入損失の比較図。
【図１５】実施例２に係る並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失特性図(実測値)。
【図１６】単体弾性表面波フィルタの挿入損失（計算値）と並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失（実測値）との比較図。
【図１７】実施例３に係る単体弾性表面波フィルタにおける挿入損失（実測値）と挿入損失（計算値）との比較図。
【図１８】単体弾性表面波フィルタの挿入損失（計算値）と並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失（実測値）との比較図。
【図１９】Ａｌ−Ｔｉ電極膜厚と交差長限界値との関係を示すグラフ。
【図２０】電極膜厚と比抵抗との関係（Ａｌ−Ｍｇ電極）を示すグラフ。
【図２１】実施例４に係る単体弾性表面波フィルタの挿入損失（計算値）と並列弾性表面波フィルタの挿入損失（実測値）との比較図。
【図２２】Ａｌ−Ｍｇ電極膜厚と交差長限界値との関係を示すグラフ。
【図２３】（ａ）は弾性表面波デバイスの概略構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’線断面図。
【符号の説明】
【００８７】
１００…弾性表面波素子、１…並列接続弾性表面波フィルタ、１−Ａ…第１の単位フィルタ（実施例１）、１−Ｂ…第２の単位フィルタ（実施例１）、２−Ａ…第１の単位フィルタ（実施例２，３）、２−Ｂ…第２の単位フィルタ（実施例２，３）、２ａ，２ｂ…電極指、２ｃ…バスパー、３…導体ストリップ、６…基板、６ａ…基材、７…下地層、８…圧電膜、９…絶縁性保護膜、１０…櫛歯型電極（入力側）、１１…櫛歯型電極（出力側）、１０ａ…入力信号端子、１１ａ…出力信号端子、１０ｂ，１１ｂ…アーク端子、１５…反射器、２０…共通入力端子、２２…共通出力端子、２６…圧電基板、４０，４１…櫛歯型電極（並列）、４０ａ…電極（入力信号端子）、４１ａ…電極（出力信号端子）、４０ｂ，４１ｂ…アース端子、５０…ネットワークアナライザ、５１…アンプ、５２…アッテネータ、６０…弾性表面波デバイス、６１…パッケージ、６４…電極、６６…リッド、３００…弾性表面波素子、Ｗ…交差長
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波素子、電子デバイス及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
狭帯域の弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタは、一般に、発振器に組み込まれたりなどして高精度なタイミングデバイスとして広く使われている。発振器においては、Lessonの式（式１）、（式２)に示される位相ノイズＬ（ｆ）と発振器に印可されるパワーＰｓの関係より、Ｐｓを大きくすることでＬ（ｆ）を小さくすることが可能となる。これにより高精度な発振器の提供が可能となり、通信システムにおけるビットエラーの改善に役立つ。
【０００３】
【数１】
【０００４】
【数２】
【０００５】
しかしながらＰｓを大きくすると、組み込まれているＳＡＷフィルタを通過するパワーが大きくなり、必然的にＳＡＷフィルタの電極指で発生するジュール熱により発熱が増大する。ＳＡＷフィルタは、弾性表面波を発生させるデバイスのため表面近傍に存在する電極指に応力変動が発生し、ストレスマイグレーションにより電極粒子が移動して電極の破損を生じる。電極指で発生したジュール熱は電極粒子の移動を加速するため印可されるパワーが大きくなると更に耐電力特性は劣化する。
また、ＳＡＷフィルタにて消費される電力は、挿入損失が大きいほど増加するため、挿入損失を小さくすることで電極指で発生するジュール熱を低減する必要がある。
【０００６】
そこで、８００ＭＨｚ帯のＳＡＷフィルタにおいて、複数個のＳＡＷフィルタを直列接続させて各ＳＡＷ素子に印可されるパワーを分配するようにしたＳＡＷデバイスが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、直列接続した複数のＳＡＷフィルタをさらに並列に接続した構造も開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
また、同一のＩＤＴ（Inter-Digital Transducer）における電極指同士の交差長、ＩＤＴ対数、ＩＤＴピッチ、ＩＤＴ間距離、反射器ピッチを有するＳＡＷフィルタを多段並列する構造も開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平５−１４１１８号公報
【特許文献２】特開平５−３４１７号公報
【特許文献３】特開平８−１８１５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１，２によれば、入力電力が大きい場合でもそれに合う数のＳＡＷフィルタを直列に接続することで、耐電力の向上を図ることができる。しかしながら、特許文献１，２は、ＧＨｚ帯で動作するＳＡＷデバイスは電極膜厚が薄くなるため、直列接続では、ＳＡＷフィルタの電極指の交差長が接続したＳＡＷフィルタの数だけ長くなる。すると、電極抵抗が増大して挿入損失が悪化するという問題がある。また、特許文献２では、ＳＡＷ素子の数が多く、素子の小型化が難しい。
【０００９】
特許文献３においては、開口長の長さによって、ＳＡＷフィルタを多段接続しても効果が得られない場合がある。また、構成する単体フィルタの（電極指の）交差長が短すぎる場合には、弾性表面波が回折現象を起こしてしまい、適正なフィルタ特性が得られないことがある。一方、単体フィルタの交差長が長過ぎる場合には、やはり電極抵抗により挿入損失が悪化するという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、弾性表面波素子における挿入損失及び耐電力を向上させ、フィルタ特性に優れた高性能かつ高品質の弾性表面波素子、電子デバイス及び電子機器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の弾性表面波素子は、上記課題を解決するために、圧電材料及び少なくとも一対の櫛歯型電極からなるＩＤＴを有する単位フィルタを、同一基板上に形成して、複数並列接続した弾性表面波素子であって、前記櫛歯型電極の電極指の長さは全て等しく、前記単位フィルタの弾性表面波の波長をλ（但し、λ＝Ｖ／ｆ Ｖ：弾性表面波速度（ｍ/ｓ）、ｆ：動作周波数（ＧＨｚ））としたとき、前記櫛歯型電極の電極膜厚が１０〜４００ｎｍの範囲内、かつ対をなす前記櫛歯型電極の交差長が５〜５０λの範囲内であることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、ＧＨｚ帯の弾性表面波素子において、電極指の交差長を長くすることなく電気抵抗損の増大を緩和することができるとともに挿入損失の劣化を緩和することが可能となる。さらに、入力されたパワー（電力）を各共振子に分配できるため１つのフィルタに印加されるパワーが低減されて、各電極指において発生するジュール熱を抑えることができる。これにより、入力される電力が高くても、マイグレーションによる櫛歯型電極の劣化が防止されて耐電力を向上させることが可能となる。よって、信頼性に優れた弾性表面波素子が得られる。
また、詳しくは後述の詳細な説明に記載するが、本発明者は、電極膜厚が４００ｎｍ以下であれば単位フィルタを並列接続することで電気抵抗損の増大が緩和されて挿入損失の劣化が緩和されることを見出している。一方、電極膜厚が１０ｎｍより薄くなると、その薄膜形成方法によっては、連続膜が形成できなくなる虞があることも分かった。よって、電極膜厚を１０〜４００ｎｍの範囲内とすることにより、上記効果を確実に得ることが可能である。さらに、交差長を５〜５０λの範囲内とすることにより、櫛歯型電極により励振された弾性表面波の回折現象を回避することができ、フィルタ特性の向上が図れる。
さらに、本発明では単位フィルタを同一の基板上に複数形成しており、これによって弾性表面波素子全体の小型化を図ることができる。
【００１３】
本発明の弾性表面波素子は、上記課題を解決するために、圧電材料及び少なくとも一対の櫛歯型電極からなるＩＤＴを有する単位フィルタを、個別基板上に形成して、複数並列接続した弾性表面波素子であって、前記櫛歯型電極の電極指の長さは全て等しく、前記単位フィルタの弾性表面波の波長をλ（但し、λ＝Ｖ／ｆ Ｖ：弾性表面波速度（ｍ/ｓ）、ｆ：動作周波数（ＧＨｚ））としたとき、前記櫛歯型電極の電極膜厚が１０〜４００ｎｍの範囲内、かつ対をなす前記櫛歯型電極の交差長が５〜５０λの範囲内であることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、ＧＨｚ帯の弾性表面波素子において、電極指の交差長を長くすることなく電気抵抗損の増大を緩和することができるとともに挿入損失の劣化を緩和することが可能となる。さらに、入力されたパワー（電力）を各共振子に分配できるため１つのフィルタに印加されるパワーが低減されて、各電極指において発生するジュール熱を抑えることができる。これにより、入力される電力が高くても、マイグレーションによる櫛歯型電極の劣化が防止されて耐電力を向上させることが可能となる。よって、信頼性に優れた弾性表面波素子が得られる。
また、詳しくは後述の詳細な説明に記載するが、本発明者は、電極膜厚が４００ｎｍ以下であれば単位フィルタを並列接続することで電気抵抗損の増大が緩和されて挿入損失の劣化が緩和されることを見出している。一方、電極膜厚が１０ｎｍより薄くなると、その薄膜形成方法によっては、連続膜が形成できなくなる虞があることも分かった。よって、電極膜厚を１０〜４００ｎｍの範囲内とすることにより、上記効果を確実に得ることが可能である。
さらに、本発明では各単位フィルタを個別の基板に形成しており、これによって各段位フィルタにおける弾性表面波の相互干渉が防止され、フィルタ特性の劣化が防止される。
【００１５】
また、電極膜厚が、３０〜３５０ｎｍの範囲内であることが好ましい。
本発明によれば、電気抵抗損の増大及び挿入損失の劣化をより効果的に防止することが可能となる。
【００１６】
また、櫛歯型電極がアルミニウム−チタン合金であり、交差長が、５〜３０λの範囲内であることが好ましい。
本発明によれば、弾性表面波の回折現象が防止され、適正なフィルタ特性を得ることが可能となる。
【００１７】
また、櫛歯型電極がアルミニウム−マグネシウムであり、交差長が、５〜２５λの範囲内であることが好ましい。
本発明によれば、弾性表面波の回折現象が防止され、適正なフィルタ特性を得ることが可能となる。
【００１８】
また、動作周波数が、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内であることが好ましい。
本発明によれば、弾性表面波の伝搬速度を高速化することによって弾性表面波素子の高周波化が図れ、しいては通信の高速化に対応することが可能となる。
【００１９】
また、櫛歯型電極が、アルミニウム、またはアルミニウムを主成分とする合金からなることが好ましい。
本発明によれば、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする合金によって櫛歯型電極を安価に且つ簡単に形成することができる。
【００２０】
また、櫛歯型電極が、銅、銀、金、チタン、マグネシウムまたはこれらを主成分とする合金からなることが好ましい。
本発明によれば、上記材料を用いて櫛歯型電極を構成することにより、弾性表面波の振動で発生するマイグレーションを抑制することが可能となる。
【００２１】
また、圧電材料が、ダイヤモンド、水晶、ランガサイト、リン酸化ガリウム、シリコン、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、四ホウ酸リチウムのうちの少なくとも１種を主材料として構成されていることが好ましい。
本発明によれば、高い周波数精度及び周波数安定性が得られる。
【００２２】
また、圧電材料が、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、チタン酸ジルコン酸塩のうちの少なくとも１種を主材料として構成されていることが好ましい。
本発明によれば、弾性表面波の伝搬媒体として好適に機能する。つまり、弾性表面波の高周波化が可能となるとともに、温度特性に優れたものとなる。
【００２３】
また、単位フィルタがＤＭＳ（Double Mode SAW）型２ポート共振子であり、Ｑ値が３００以上であることが好ましい。
本発明によれば、高周波域の高安定発振器を構成することができる。
【００２４】
本発明の電子デバイスは、上記弾性表面波素子を備えることを特徴とする。
本発明によれば、フィルタ特性に優れた高性能かつ高品質な電子デバイスを提供することができる。
【００２５】
本発明の電子機器は、上記弾性表面波素子を備えることを特徴とする。
本発明によれば、フィルタ特性に優れた高性能かつ高品質な電子機器を提供することができる。
【００２６】
本発明の電子機器は、上記電子デバイスを備えることを特徴とする。
本発明によれば、信頼性の高い弾性表面波素子を備えたことから、高信頼性の電子機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、添付図面を参照しつつ、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、隔部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
本発明に係る弾性表面波素子は、ＤＭＳ（Double Mode SAW）型２Port共振子であって、２個の単位フィルタを並列に接続した並列接続弾性表面波フィルタを有する。ここで、各単位フィルタは、圧電基板、もしくは圧電膜を有する基板を有し、その基板面上に入力信号を弾性表面波に変換する入力用の櫛歯型電極と、変換された弾性表面波を電気信号に変換する出力用の櫛歯型電極とを備えてなる。
【００２８】
［実施例１］
図１（ａ）は並列接続弾性表面波フィルタを備える弾性表面波素子の平面図であって、図１（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’に沿う断面図である。図２は、本発明に係る弾性表面波素子の概略構成を示すブロック図である。
図１及び図２に示すように、弾性表面波素子１００は、圧電基板２６の表面に２つの単位フィルタ１−Ａ，１−Ｂからなる並列接続弾性表面波フィルタ１が形成してある。圧電基板２６は、例えばオイラー角（０、θ、ψ）で表される水晶基板からなる。該水晶基板を圧電基板２６として用いることにより、電気機械結合係数の大きい弾性表面波が励振される。ここで、オイラー角（０、θ、ψ）の一般的な定義は次のようになっている。すなわち、デバイス座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）をＺ軸の周りにφだけ回転し、次にφ回転後の新しいＹ’軸の周りにデバイスをθだけ回転し、最後にθ回転の新しいＺ’’軸の周りにψだけ回転するときの各角度のことを言う。具体的に、本実施例では、３７°Ｙカット９０°Ｘ伝搬水晶基板を用いている。
【００２９】
第１の単位フィルタ１−Ａ及び第２の単位フィルタ１−Ｂは、それぞれ、圧電基板２６上に設けられる入力用のＩＤＴ１０、出力用（受信用）のＩＤＴ１１及び一対の反射器１５，１５を有して構成されている。そして、ＩＤＴ１０，１１及び反射器１５，１５は、ＩＤＴ１０，１１により圧電基板２６の表面付近に励振される弾性表面波の伝搬方向（電極指２ａ，２ｂの延在方向に対して略直交する方向）が基板のＸ軸に対して９０°、Ｙ軸に対して３７°となるように配置されている。
【００３０】
ＩＤＴ１０は、Ａｌ−Ｔｉからなる一対の櫛歯型電極１０ａ、１０ｂからなり、ＩＤＴ１１は、同じくＡｌ−Ｔｉからなる一対の櫛歯型電極１１ａ、１１ｂから構成されている。櫛歯型電極１０ａ、１０ｂ，１１ａ、１１ｂは、複数の電極指２ａ，２ｂと、これら複数の電極指２ａ，２ｂの一端をそれぞれ接続する複数のバスパー２ｃとを有している。ＩＤＴ１０，１１の電極膜厚や電極指２ａ，２ｂの線幅や間隔（ピッチ）等を調整することによって、弾性表面波の発振周波数の特性を所望のものに設定することができる。
【００３１】
電極指２ａ，２ｂは、圧電基板２６の一辺に沿って延在するとともに互いに平行してストライプ状に配列され、その配列方向に電極指２ａ，２ｂが交互に存在している。本実施形態では、各電極指２ａ，２ｂの長さは互いに等しい。また、電極指２ａ，２ｂのピッチは、フィルタリングする高周波の波長に対応しており、電極指２ａ，２ｂのピッチの２倍と同一の長さの波長を有する高周波が抽出されるようになっている。
【００３２】
バスパー２ｃは、電極指２ａ，２ｂの延在方向両側に対向配置され、各電極指２ａ，２ｂの一端側をそれぞれ接続するように設けられている。このように、各バスパー２ｃによって、複数の電極指２ａ同士及び複数の電極指２ｂ同士がそれぞれ接続されることで、櫛歯形状の第１の電極１０ａ，１１ａ及び第２の電極１１ａ，１１ｂが形成される。
【００３３】
ＩＤＴ１０は、櫛歯型電極１０ａ及び櫛歯型電極１０ｂの電極指２ａ，２ｂ同士、ＩＤＴ１１は、櫛歯型電極１１ａ及び櫛歯型電極１１ｂの電極指２ａ，２ｂ同士をそれぞれ噛み合わせた状態となっている。噛み合った部分の寸法（配列方向において電極指２ａ，２ｂ同士が交差している長さ）を交差長Ｗとすると、この交差長Ｗは、抽出する弾性表面波の波長をλとしたときに、５λ〜５０λの範囲内の長さとなっている。また、ＩＤＴ１０，１１の電極膜厚は、１０〜４００ｎｍの範囲内が好ましい。比抵抗値は電極膜厚が薄くなると高まるため、電極膜厚に応じて交差長Ｗを設定する。
【００３４】
各単位フィルタ１−Ａ，１−Ｂにおける入力用の櫛歯型電極１０ａは、それぞれ圧電基板２６上に設けられた共通入力端子２０（図２参照）に接続され、出力用の櫛歯型電極１１ａは同じく圧電基板２６上に設けられた共通出力端子２２（図２参照）にそれぞれ接続されている。また、各フィルタ１−Ａ，１−Ｂにおける櫛歯型電極１０ｂ同士及び櫛歯型電極１１ｂ同士はそれぞれ接続部Ｏを介して一体とされている。これら櫛歯型電極１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ及び接続端子２０，２２は、加工性及びコストの観点からＡｌまたはＡｌを主成分とする合金からなる電極膜で形成される。本実施例では、アルミニウム（Ａｌ）にチタン（Ｔｉ）を１％重量添加した合金膜から形成される。そして、各ＩＤＴ１０，１１における櫛歯型電極１０ｂ、１１ｂはそれぞれグランドに接続されている。
【００３５】
そして、入力用のＩＤＴ１０に交流電力（電気信号）が供給されると、この交流電力による電場によって圧電基板２６にひずみが生じる。このとき、この電場を生じる電極が櫛歯形状であることにより圧電基板２６に疎密が生じ、これにより弾性表面波が発生する。そして、発生した弾性表面波は出力用のＩＤＴ１１に伝搬し、この弾性表面波のエネルギーは出力用のＩＤＴ１１によって電気的エネルギーに変換及び出力される。
【００３６】
圧電基板２６上には、さらに一対の反射器１５，１５が設けられている。反射器１５，１５は、複数のＩＤＴ１０，１１で生成される表面波を反射するものであり、これらＩＤＴ１０，１１を挟むように配列方向の両側に１つずつ設けられている。これら反射器１５，１５は、ＡｌやＡｌを主成分とする合金などの金属材料からなる複数の導体ストリップ３を有しており、導体ストリップ３の延在方向両端が接続された構成となっている。
本実施例では、各反射器１５，１５の導電ストリップ３が１２０本、ＩＤＴ１０，１１の電極指２ａ，２ｂが８０対となっている。なお、図１においては、便宜上、導電ストリップ３及び電極指２ａ，２ｂの数を少なく描いている。
【００３７】
このような弾性表面波素子１００の製造方法としては、まず、上記圧電基板２６上に、アルミニウム（Ａｌ）にチタン（Ｔｉ）を１％重量添加した合金膜をＤＣマグネトロンスパッタ法にて、膜厚が３５０ｎｍとなるように成膜する。そこへ、ポジレジストをスピン塗布法により塗布し、ステッパーにより、ＩＤＴ１０，１１、反射器１５，１５、接続端子２０，２２のパターンを露光し、現像、ドライエッチングを行い、最後にマスク（レジスト）を剥離することで単位フィルタ１−Ａ，１−Ｂ及び接続端子２０，２２が得られる。同時に、各単位フィルタ１−Ａ，１−Ｂと接続端子２０，２２とを接続する接続配線（不図示）も同時に形成される。
【００３８】
このように、第１の単位フィルタと第２の単位フィルタ１−Ｂとは、互いに近接して並列に形成され、それぞれ、交差長Ｗが互いに等しい一対のＩＤＴ１０，１１と一対の反射器１５，１５とを備える。ここで、ＩＤＴ１０，１１のうち電極１０ａが入力信号端子、電極１１ａが出力信号端子、電極１０ｂ，１１ｂがアース端子とされる。また、第１のフィルタ１−Ａと第２の単位フィルタ１−Ｂとにおける入力信号端子１０ａ，１０ａ同士は、圧電基板２６に信号を入力するための共通入力端子２０に上記接続配線を介して接続され、第１の単位フィルタ１−Ａと第２の単位フィルタ１−Ｂにおける出力信号端子１１ａ，１１ａ同士が、圧電基板２６から信号を出力するための共通出力端子２２に上記接続配線を介して接続される。このようにして、第１の単位フィルタ１−Ａと第２の単位フィルタ１−Ｂとが並列に接続してなる並列接続弾性表面波フィルタ１が構成され、本実施例の弾性表面波素子１００が得られる。
【００３９】
（単体弾性表面波フィルタの挿入損失特性）
次に、図３に示すような、１つの単位フィルタ（以下、単体弾性表面波フィルタと称する。）の挿入損失特性について述べる。
そして、ここでは、各ＩＤＴ１０，１１の交差長Ｗがそれぞれ異なる（Ｗ＝１０λ，５０λ，１００λ、１５０λ）４つの単体弾性表面波フィルタの挿入損失特性を、測定値と計算値とで比較検討する。また、弾性表面波の波長はＳＴＷ（Surface Transverse wave）を用いており、波長４μｍで、周波数１．２６ＧＨｚである。
【００４０】
図４は、各単体弾性表面波フィルタの挿入損失（実測値）を示す図であって、（ａ）〜（ｄ）は各単体弾性表面波フィルタ（Ｗ＝１０λ，５０λ，１００λ、１５０λ）の挿入損失（Ｓ２１）特性図である。測定には、ネットワークアナライザを用い、各弾性表面波フィルタにおけるＩＤＴ１０の第１の電極１０ａを入力信号端子、ＩＤＴ１１の第１の電極１１ａを出力信号端子、そして、各ＩＤＴ１０，１１の第２の電極１０ｂ，１１ｂをアース電極として測定した。
【００４１】
図５は、各単体弾性表面波フィルタの挿入損失（計算値）を示す図であって、（ａ）〜（ｄ）は各単体弾性表面波フィルタ（Ｗ＝１０λ，５０λ，１００λ、１５０λ）の挿入損失（Ｓ２１）特性図である。計算には、ＩＤＴ１０，１１の抵抗値を考慮していないSmithの等価回路モデルを用いた。なお、図４及び図５において、横軸は周波数［ＧＨｚ］を示し、縦軸は挿入損失［ｄＢ］を示す。
【００４２】
そして、１．２６ＧＨｚ近辺における挿入損失（実測値）と挿入損失（測定値）との比較を図６及び表１に示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】
ここで、単体弾性表面波フィルタの交差長Ｗが１０λの場合には挿入損失差が０．３ｄＢ程度となっている。また、単体弾性表面波フィルタの交差長Ｗが５０λの場合には挿入損失差が１．０ｄＢ程度となっている。しかし、交差長Ｗが長くなるに従って計算値と実測値との一致が見られなくなり、単体弾性表面波フィルタの交差長Ｗが１００λの場合には挿入損失差が３．９ｄＢ、交差長Ｗが１５０λの場合には挿入損失差が５．８ｄＢとなり、計算値より大幅に劣化している。
これにより、単体弾性表面波フィルタの交差長Ｗが５０λ以下の場合において実測値と計算値との挿入損失差が１．０ｄＢ以下となり、実測値と計算値とが略一致することが分かった。
【００４５】
（並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失特性）
次に、並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失特性について述べる。
各単位フィルタ１−Ａ，１−Ｂにおける櫛歯型電極１０ａ、１０ｂ，１１ａ、１１ｂの交差長Ｗの長さをそれぞれ異ならせた複数の並列接続弾性表面波フィルタを用いて、それぞれの挿入損失特性を調べる。ここでは、交差長Ｗが、それぞれ５λ，２５λ，５０λ，７５λとされた単体弾性表面波フィルタを各々２個並列に接続したものからなる４つの並列接続弾性表面波フィルタを上記製造方法により作製した。
図７（ａ）〜（ｄ）に、ネットワークアナライザによって得た各並列接続弾性表面波フィルタ（単体弾性表面波フィルタの交差長Ｗ＝５λ，２５λ，５０λ，７５λ）の挿入損失（Ｓ２１）特性を示す。
【００４６】
次に、単体弾性表面波フィルタの挿入損失と並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失特性を比較する。
図８及び表２に、図５に示した単体弾性表面波フィルタの挿入損失特性（計算値）と、図７に示した並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失特性（実測値）との比較を示す。なお、波長ｐλの単位フィルタをＮ個並列に接続した場合の電極指２ａ，２ｂの交差長ＷをＮ×ｐλとした。
【００４７】
【表２】
【００４８】
図８及び表２に示すように、交差長Ｗが１０λ、５０λでは、単体弾性表面波フィルタの挿入損失（実測値）と、並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失（計算値）との差は０．１ｄＢ、交差長Ｗが１００λの場合は双方の挿入損失の差が０．９ｄＢとなっている。
これにより、各単位フィルタにおける櫛歯型電極の交差長Ｗが５０λ以下の場合において、単体弾性表面波フィルタの挿入損失（実測値）と、並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失（計算値）との差が１．０ｄＢ以下となり、上記単体弾性表面波フィルタ同士での比較同様、各構成の挿入損失が実測値と計算値とで略一致することが分かった。
【００４９】
図９に、Ａｌ−Ｔｉ電極の電極膜厚［ｎｍ］と比抵抗値［μΩｃｍ］との関係を示す。同図によると電極膜厚が薄いと比抵抗値が高くなっている。交差長Ｗが長くなるにつれて電極膜厚は薄くせざるを得ないことから、交差長Ｗを長くすると抵抗値が増大し（交差長Ｗを長くすると電極膜厚は薄くなる）、結果として図８及び表２に示すように電気抵抗損による挿入損失の劣化が生じる。しかしながら、単位フィルタを複数並列に接続することで電気抵抗損の増大が緩和され、それに伴い挿入損失の劣化が緩和されたことが分かる。図９では、電極膜厚が４００ｎｍまでは比抵抗が低下することを示しており、４００ｎｍ以下であれば並列接続することで交差長を短くする効果が期待できる。電極膜厚の下限としては１０ｎｍであり、１０ｎｍより薄くなると薄膜形成方法によっては連続膜が形成できなることがある。
【００５０】
（耐電力試験）
次に、耐電力試験を実施した。図１０に、耐電力評価システム（室温下）を示す。
まず、ネットワークアナライザ５０からの信号をアンプ５１にて増幅し、弾性表面波フィルタに印加する。その後、アッテネータ５２にて信号を減振させ、再度ネットワークアナライザ５０に信号を取り組む。３００秒間繰り返し通電を実施して通電前後の挿入損失の変動が０．５ｄＢ以内であれば投入電力に耐えたと解釈して、ネットワークアナライザ５０からの信号強度を増加させ、同じ評価を繰り返した。
【００５１】
表３に、単体弾性表面波フィルタと、並列接続弾性表面波フィルタとの耐電力特性の比較結果を示す。表３によれば、複数の単位フィルタを並列接続することで耐電力特性が向上することが確認できた。また、挿入損失が小さい方が耐電力特性が良好であることを確認できた。
【００５２】
【表３】
【００５３】
［実施例２］
図１１は、実施例２における並列接続弾性表面波フィルタの概略構成を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
図１１（ａ），（ｂ）に示すように、本実施例における並列接続弾性表面波フィルタ２００は、例えばシリコンからなる矩形薄板の板材６ａを主とする基板６を有する。基板６の主面には、下地層７としてダイヤモンド層が形成され、かつその上に例えばＺｎＯからなる圧電膜８が積層されている。このダイヤモンド積層構造の基板を用いることにより、弾性表面波素子２００は、水晶等の圧電基板の場合に比してＳＡＷ伝搬速度を高速度化でき、それにより高周波化を図ることができる。
【００５４】
基板６は、シリコン以外の半導体材料や、パイレックス（登録商標）ガラス等のガラス材料、セラミックス材料、ポリイミド又はポリカーボネイト等の樹脂材料を用いることもできる。下地層７は、例えばダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜等のように、従来公知の方法により合成される多結晶ダイヤモンドの薄膜で形成することができる。圧電膜８には、ＺｎＯ以外に、例えばＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、Ｋ４Ｎｂ６Ｏ１７（ニオブ酸カリウム）等の様々な公知の圧電材料を用いることができる。
【００５５】
基板６上には圧電膜８を介して、１対の櫛歯型電極１０ａ、１０ｂからなる入力用（送信用）のＩＤＴ１０と、同じく１対の櫛歯型電極１１ａ、１１ｂからなる出力用（受信用）のＩＤＴ１１と、一対の反射器１５，１５とをそれぞれ備える、２つの単位フィルタ２−Ａ，２−Ｂが形成されている。そして、各単位フィルタ２−Ａ，２−Ｂにおける入力用のＩＤＴ１０の櫛歯型電極１０ａは、基板６上に形成された共通入力端子に接続され、かつ出力用の櫛歯型電極における櫛歯型電極１１ａは、基板６上に形成された共通出力端子にそれぞれ接続されている。これら櫛歯型電極１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ、反射器及び各接続端子は、加工性及びコストの観点からＡｌ又はＡｌを主成分とする合金からなる電極膜で形成され、上記実施例と同様に、例えばフォトリソグラフィ技術を利用したドライエッチングにより所望のパターンに加工される。
なお、本実施例における反射器１５，１５の導電ストリップ３は２０本、ＩＤＴ１０，１１の電極指２ａ，２ｂが５０対となっている。なお、図１１においては、便宜上、導電ストリップ３及び電極指２ａ，２ｂの数を少なく描いている。
【００５６】
また、基板６の最上層には、絶縁性保護膜９がＩＤＴ１０，１１及び反射器１５，１５を覆うようにして形成されている。絶縁性保護膜９でＩＤＴ１０，１１及び反射器１５，１５を被覆することにより、弾性表面波フィルタ２−Ａ，２−Ｂの及び反射器１５，１５の表面にゴミ等の異物が付着して、隣接するＩＤＴ１０，１１（電極指２ａ，２ｂ）間、導体ストリップ３間が電気的に短絡することを未然に防止できる。絶縁性保護膜９は、例えばＳｉＯ２をスパッタリング又は蒸着することにより、容易に所望の厚さに成膜される。絶縁性保護膜９には、ＳｉＯ２以外に、例えばＴａ２Ｏ５のような酸化物、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＮのような窒化物等、様々な絶縁材料を用いることができる。特にＳｉＯ２膜を用いた場合、その下層側に形成される圧電膜８及びダイヤモンド層からなる下地層７の温度係数を打ち消すことができ、それにより優れた温度特性が得られる。
絶縁性保護膜９の膜厚は、特に限定されないが、質量の増大に伴う弾性表面波の発振周波数の低下を防止または抑制しつつ、充分な絶縁性が発揮される膜厚とする。
【００５７】
（単体弾性表面波フィルタの挿入損失特性）
次に、１つの単位フィルタのみを備える単体弾性表面波フィルタの挿入損失特性を調べる。ここで、単位フィルタの各ＩＤＴ１０，１１の交差長Ｗがそれぞれ１０λ，２５λ，４０λ，６０λと異なる４つの単体弾性表面波フィルタの挿入損失特性を、測定値と計算値とで比較検討する。また、弾性表面波の波長はＳＴＷ（Surface Transverse wave）を用いており、波長２μｍで、周波数２．４５ＧＨｚである。
【００５８】
図１２（ａ）〜（ｄ）に、ネットワークアナライザによって得た各単体弾性表面波フィルタ（Ｗ=１０λ,２５λ，４０λ，６０λ）の挿入損失（Ｓ２１）特性を示す。
図１３（ａ）〜（ｄ）に、Smithの等価回路モデルによって得た各単体弾性表面波フィルタ（Ｗ＝１０λ，２５λ，４０λ，６０λ）の挿入損失（Ｓ２１）特性を示す。
【００５９】
そして、実測結果及び測定結果における２．４５ＧＨｚ近辺での挿入損失の比較を図１４及び表４に示す。
【００６０】
【表４】
【００６１】
図１４及び表４に示すように、交差長Ｗが１０λのときの実測値と計算値との差は０．５ｄＢ、交差長Ｗが２５λのときでは差が１．７ｄＢとなっている。さらに、交差長Ｗが４０λになると実測値と計算値の差が３．６ｄＢと差が大きくなり、挿入損失の劣化が大きいことが分かる。
また、図８に示す電極膜厚と比抵抗との関係より、３０ｎｍでは大きな比抵抗値であり、電気抵抗損失が甚大であることを示している。
【００６２】
（挿入損失特性）
次に、並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失特性について述べる。
単位フィルタ２−Ａ，２−Ｂにおける櫛歯型電極１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂの交差長Ｗの長さをそれぞれ異ならせた複数の並列接続弾性表面波フィルタを用いて、それぞれの挿入損失特性を調べる。ここでは、交差長Ｗが、それぞれ５λ，１２．５λ，２０λ，３０λとされた単体弾性表面波フィルタを各々２個並列に接続したものからなる４つの並列接続弾性表面波フィルタを上記製造方法により作製した。
図１５（ａ）〜（ｄ）に、ネットワークアナライザによって得た並列接続弾性表面波フィルタ（単体弾性表面波フィルタの交差長Ｗ＝５λ，１２．５λ，２０λ，３０λ）の挿入損失（Ｓ２１）特性を示す。
【００６３】
次に、単体弾性表面波フィルタの挿入損失と並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失特性を比較する。
図１６及び表５に、単体弾性表面波フィルタの挿入損失特性（計算値）と、並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失特性（実測値）との比較を示す。なお、ｐλの単位フィルタをＮ個並列に接続した場合の電極指２ａ，２ｂの交差幅ＷをＮ×ｐλとした。
【００６４】
【表５】
【００６５】
図１６及び表５に示すように、交差長Ｗが１０λ及び２５λのとき、単体弾性表面波フィルタの挿入損失（実測値）と、並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失（計算値）との差は０．１ｄＢ、交差長Ｗが４０λのとき挿入損失の差が０．９ｄＢ、交差長Ｗが６０λのとき挿入損失の差が３．６ｄＢとなった。
これにより、各弾性表面波フィルタの交差長Ｗが４０λ以下の場合において、単体弾性表面波フィルタの挿入損失（実測値）と、並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失（計算値）との差が１．０ｄＢ以下となり、上記弾性表面波フィルタ単体での比較同様、各構成の挿入損失が実測値と計算値とで略一致することが分かった。また、電極膜厚が３０ｎｍと薄く、比抵抗が高い場合にも、交差長Ｗを適当に選択すれば十分な効果が得られることを確認できた。
【００６６】
（耐電力試験）
次に、図１０に示した耐電力評価システムを用いて耐電力試験を実施した。評価方法は上述と同じである。単体弾性表面波フィルタと、並列接続弾性表面波フィルタとの比較結果を表６に示す。同表によれば、複数の単位フィルタを並列接続することで並列弾性表面波フィルタの耐電力特性が向上することを確認できた。また、挿入損失が小さい方が耐電力特性が良好であることを確認できた。
【００６７】
【表６】
【００６８】
［実施例３］
本実施例における並列接続弾性表面波フィルタは、上記実施例２と同様の材料を用いて構成されるが、圧電膜８、ＩＤＴ１０，１１の電極膜厚及び絶縁性保護膜９の膜厚が、実施例２のそれよりも厚く形成されている点において異なる。
【００６９】
本実施例における並列接続弾性表面波フィルタの製造方法としては、板厚４００μｍのシリコン基板上に、下地層７としてのダイヤモンド膜を、熱フィラメントＣＶＤ法を用いて２０μｍの膜厚で成膜する。その後、酸化亜鉛からなる圧電膜８を５８０ｎｍの膜厚で成膜し、ＡｌにＴｉを１％重量添加した合金膜をＤＣマグネトロンスパッタ法を用いて８０ｎｍの膜厚となるように成膜する。そこへ、ポジレジストをスピン塗布法により塗布し、ステッパーにより、各単位フィルタ２−Ａ、２−ＢにおけるＩＤＴ１０，１１及び反射器１５，１５のパターンを露光し、現像、ドライエッチングを行い、最後にレジストを剥離する。そこに、酸化シリコンをＲＦマグネトロンスパッタ法にて６８０ｎｍの膜厚で成膜する。そこに、電気信号のやり取りのために、フォトリソグラフィを用いて、端子部分に対応する部分に開口部を設ける。このようにして本実施例における並列弾性表面波フィルタが得られる。本実施例における各反射器１５，１５の導電ストリップ３は１５本、ＩＤＴ１０，１１の電極指２ａ，２ｂが４０対となっている。
【００７０】
（弾性表面波フィルタの挿入損失特性）
次に、１つの単位フィルタのみを備える単体弾性表面波フィルタの挿入損失特性を調べる。ここでは、単位フィルタの各ＩＤＴ１０，１１の交差長Ｗがそれぞれ異なる（Ｗ＝１０λ，３０λ，５０λ、７０λ）４つの弾性表面波フィルタの挿入損失特性を、測定値と計算値とで比較検討する。また、弾性表面波の波長はＳＴＷ（Surface Transverse wave）を用いており、波長３．８５μｍで、周波数２．４５ＧＨｚである。
【００７１】
そして、実測結果及び測定結果における２．４５ＧＨｚ近辺での挿入損失の比較を図１７及び表７に示す。
【００７２】
【表７】
【００７３】
図１７及び表７に示すように、交差長Ｗが１０λのときの実測値と計算値との差は０．２ｄＢ、交差長Ｗが３０λのときでは差が１．２ｄＢとなっている。さらに、交差長Ｗが５０λになると実測値と計算値との挿入損失の差が２．４ｄＢ、交差長Ｗが７０λになると挿入損失の差が３．４ｄＢ、と大きくなり挿入損失の劣化が大きいことが分かる。
【００７４】
（並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失特性）
次に、並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失特性について述べる。
単位フィルタ１−Ａ，１−Ｂにおける櫛歯型電極１０ａ、１０ｂ，１１ａ、１１ｂの交差長Ｗの長さをそれぞれ異ならせた複数の並列接続弾性表面波フィルタを用いて、それぞれの挿入損失特性を調べる。ここでは、交差長Ｗが、それぞれ５λ，１５λ，２５λ，３５λとされた単体弾性表面波フィルタを各々２個並列に接続したものからなる４つの並列接続弾性表面波フィルタを上記製造方法により作製した。
そして、単体弾性表面波フィルタの挿入損失と並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失特性を比較する。
【００７５】
図１８及び表８に、図１７に示した単体弾性表面波フィルタの挿入損失特性（計算値）と、それを並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失特性（実測値）との比較を示す。なお、波長ｐλの単位フィルタをＮ個並列に接続した場合の電極指２ａ，２ｂの交差長ＷをＮ×ｐλとした。
【００７６】
【表８】
【００７７】
図１８及び表８に示すように、交差長Ｗが１０λ及び交差長Ｗが３０λのとき、単体弾性表面波フィルタの挿入損失（実測値）と、並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失（計算値）との差は０．１ｄＢ、交差長Ｗが５０λのとき挿入損失の差が１．０ｄＢ、交差長Ｗが７０λで差が３．６ｄＢとなった。
これにより、弾性表面波フィルタの交差長Ｗが５０λ以下の場合において実測値と計算値における挿入損失差が１．０ｄＢ以下となり、上記単体での比較同様、各構成の挿入損失が実測値と計算値とが略一致することが分かった。また、図１７に示したような単体弾性表面波フィルタの場合に比べて、単体弾性表面波フィルタの挿入損失（計算値）と、並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失特性（実測値）との差が大幅に縮まった。
【００７８】
以上、実施例１〜３の結果から、電極膜厚と、計算値と実測値における挿入損失特性が略一致する、並列接続弾性表面波フィルタを構成する単体弾性表面波フィルタの交差長Ｗの下限値と、の関係をグラフにすると図１９の関係が得られる。
図１９より、Ａｌ−Ｔｉ電極の比抵抗が大きくなる４００ｎｍ以下の膜厚において、５０λより交差長Ｗが小さければ弾性表面波フィルタを並列接続することによる効果が得られる。５λより交差長Ｗが小さくなると、各櫛歯型電極により励振された弾性表面波フィルタが回折現象を引き起こし、期待する特定方向以外の伝搬方向を持つために特性が劣化する。このため、回折現象を考慮すれば交差長Ｗが５〜５０λの範囲内であれば所望の効果が得られる。特に、Ａｌ−Ｔｉ電極の場合には、並列接続弾性表面波フィルタを構成する単体弾性表面波フィルタの交差長Ｗが５〜３０λの範囲内であることがより好ましい。
【００７９】
このように、ＧＨｚ帯の弾性表面波フィルタにおいて、複数の単位フィルタを並列に接続することにより、挿入損失の低減及び耐電力の向上を実現することができた。さらに、並列接続する単位フィルタの数を増やすことでより大きな効果が得られる。
【００８０】
［実施例４］
上記実施例では櫛歯型電極をＡｌ−Ｔｉで構成したが、本実施例では櫛歯型電極をＡｌ−Ｍｇで構成した。Ａｌ−Ｍｇ電極の場合においても、電極膜厚が１０〜４００ｎｍの範囲内、並列接続弾性表面波フィルタを構成する単体弾性表面波フィルタの交差長Ｗが５〜５０λの範囲内で設定する。
本実施例の櫛歯型電極は、ＡｌにＭｇを１％重量添加した合金からなる。図２０に、Ａｌ−Ｍｇ電極の電極膜厚［Å］と比抵抗値［μΩｃｍ］との関係を示す。同図によると電極膜厚が薄いと比抵抗値が高くなっており、上記図９に示すＡｌ−Ｔｉ電極と同様に、交差長Ｗを長くすると抵抗値が増大し、電気抵抗損による挿入損失の劣化が生じる。
本実施例は、上記したようなＡｌ−Ｍｇで構成した櫛歯型電極を備える弾性表面波フィルタを２個並列に接続してなる弾性表面波フィルタである。
【００８１】
図２１に、単体弾性表面波フィルタの挿入損失と、並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失との比較を示す。本実施例における弾性表面波フィルタは、４．３ｄＢの低挿入損失特性を有する。このＡｌ−Ｍｇ電極を用いた場合の電極膜厚と、計算値と実測値における挿入損失特性が略一致する交差長Ｗの下限値と、の関係をグラフにすると図２２の関係が得られた。図２２より、Ａｌ−Ｍｇ電極の比抵抗が大きくなる４００ｎｍ以下（図２０から推測可能）の膜厚において交差長Ｗが約５０λより小さければ複数の単位フィルタを並列に接続することによる効果が得られる。Ａｌ−Ｔｉ電極のときと同様に、５λより交差長Ｗが小さくなると、各櫛歯型電極により励振された単位フィルタが回折現象を引き起こし、期待する特定方向以外の伝搬方向を持つために特性が劣化する。このため、回折現象を考慮すれば交差長Ｗが５〜５０λの範囲内であれば所望の効果が得られる。特に、Ａｌ−Ｍｇ電極の場合には、並列接続弾性表面波フィルタを構成する単体弾性表面波フィルタの交差長Ｗが５〜２５λの範囲内であることがより好ましい。
【００８２】
以上述べた実施例では、並列接続される複数の単位フィルタを同一基板上に備える弾性表面波フィルタについて述べたが、他の実施例として、個別の基板に形成された複数の単位フィルタを並列接続することで本発明に係る並列接続弾性表面波フィルタを構成してもよい。この場合にも、挿入損失の低減及び耐電力の向上を実現することができる。さらに、個別の単位フィルタとすることで、各単位フィルタにおける弾性表面波の相互干渉が防止されフィルタ特性の劣化を抑制することが可能となる。また、並列フィルタ系全体の小型化を図る上では共通の基板に各単位フィルタを構成することが好ましい。
【００８３】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもなく、上記各実施形態を組み合わせても良い。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８４】
例えば、上記のように構成した並列接続弾性表面波フィルタをパッケージ内に実装すれば、弾性表面波デバイス６０を形成することができる。図２３は弾性表面波デバイスの概略構成を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’線における断面図である。有底箱状のパッケージ６１の中央部に、接着剤を介して弾性表面波素子３００を実装する。なお、パッケージ６１の内部には電極５４及び配線パターン（不図示）が形成され、パッケージ６１の底面に形成した外部端子（不図示）との導通が確保されている。そこで、弾性表面波素子３００の共通入力端子（不図示）及び共通出力端子（不図示）とパッケージ６１の電極５０とをワイヤーボンディング等で接続する。これにより、パッケージ６１の底面の外部端子から、弾性表面波素子３００の各ＩＤＴ１０，１１に通電可能となる。なお、パッケージ６１の上部にはリッド５６を装着して、パッケージ６１の内部を窒素雰囲気等に保持する。以上により、弾性表面波デバイス６０が完成する。
【００８５】
また、上記のような並列接続弾性表面波フィルタは、集積回路素子と組み合わせて発振回路を形成することにより、弾性表面波デバイスを形成することができる。例えば、図２３に示す弾性表面波デバイスと集積回路素子（不図示）とを、配線パターンを形成したモジュール基板上に実装することにより、ＳＡＷ発振器モジュールを形成することができる。また、図２３に示すパッケージの内部に、並列接続弾性表面波フィルタとともに集積回路素子を実装することにより、ＳＡＷ発振器パッケージを形成することができる。
なお、パッケージの内部に配置する弾性表面波素子は、複数の個別基板に単位フィルタをそれぞれ備えた構成であってもよく、この場合、フリップチップボンディングにより接続配線が形成されたパッケージ内に実装されることで、単位フィルタ同士が並列に接続される。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】(ａ)は並列接続弾性表面波フィルタの平面図,(ｂ)は(ａ)のＡ−Ａ’に沿う断面図。
【図２】実施例１に係る並列接続弾性表面波フィルタの概略構成を示すブロック図。
【図３】単体弾性表面波フィルタの平面図。
【図４】単体弾性表面波フィルタの挿入損失特性図（実測値）。
【図５】単体弾性表面波フィルタの挿入損失特性図（計算値）。
【図６】単体弾性表面波フィルタにおける挿入損失（実測値）と挿入損失（計算値）との比較図。
【図７】並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失特性図（実測値）。
【図８】単体弾性表面波フィルタの挿入損失（計算値）と並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失（実測値）との比較図。
【図９】電極膜厚と比抵抗との関係（Ａｌ−Ｔｉ電極）を示すグラフ。
【図１０】耐電力評価システムを示す図。
【図１１】(ａ)は実施例２に係る並列接続弾性表面波フィルタの概略構成を示す平面図,(ｂ)は(ａ)のＢ−Ｂ’に沿う断面図。
【図１２】実施例２に係る単体弾性表面波フィルタの挿入損失特性図(実測値)。
【図１３】実施例２に係る単体弾性表面波フィルタの挿入損失特性図(計算値)。
【図１４】実測値と計算値とにおける挿入損失の比較図。
【図１５】実施例２に係る並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失特性図(実測値)。
【図１６】単体弾性表面波フィルタの挿入損失（計算値）と並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失（実測値）との比較図。
【図１７】実施例３に係る単体弾性表面波フィルタにおける挿入損失（実測値）と挿入損失（計算値）との比較図。
【図１８】単体弾性表面波フィルタの挿入損失（計算値）と並列接続弾性表面波フィルタの挿入損失（実測値）との比較図。
【図１９】Ａｌ−Ｔｉ電極膜厚と交差長限界値との関係を示すグラフ。
【図２０】電極膜厚と比抵抗との関係（Ａｌ−Ｍｇ電極）を示すグラフ。
【図２１】実施例４に係る単体弾性表面波フィルタの挿入損失（計算値）と並列弾性表面波フィルタの挿入損失（実測値）との比較図。
【図２２】Ａｌ−Ｍｇ電極膜厚と交差長限界値との関係を示すグラフ。
【図２３】（ａ）は弾性表面波デバイスの概略構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’線断面図。
【符号の説明】
【００８７】
１００…弾性表面波素子、１…並列接続弾性表面波フィルタ、１−Ａ…第１の単位フィルタ（実施例１）、１−Ｂ…第２の単位フィルタ（実施例１）、２−Ａ…第１の単位フィルタ（実施例２，３）、２−Ｂ…第２の単位フィルタ（実施例２，３）、２ａ，２ｂ…電極指、２ｃ…バスパー、３…導体ストリップ、６…基板、６ａ…基材、７…下地層、８…圧電膜、９…絶縁性保護膜、１０…櫛歯型電極（入力側）、１１…櫛歯型電極（出力側）、１０ａ…入力信号端子、１１ａ…出力信号端子、１０ｂ，１１ｂ…アーク端子、１５…反射器、２０…共通入力端子、２２…共通出力端子、２６…圧電基板、４０，４１…櫛歯型電極（並列）、４０ａ…電極（入力信号端子）、４１ａ…電極（出力信号端子）、４０ｂ，４１ｂ…アース端子、５０…ネットワークアナライザ、５１…アンプ、５２…アッテネータ、６０…弾性表面波デバイス、６１…パッケージ、６４…電極、６６…リッド、３００…弾性表面波素子、Ｗ…交差長
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電材料及び少なくとも一対の櫛歯型電極からなるＩＤＴを有する単位フィルタを、同一基板上に形成して、複数並列接続した弾性表面波素子であって、
前記櫛歯型電極の電極指の長さは全て等しく、
前記単位フィルタの弾性表面波の波長をλ（但し、λ＝Ｖ／ｆ Ｖ：弾性表面波速度（ｍ/ｓ）、ｆ：動作周波数（ＧＨｚ））としたとき、前記櫛歯型電極の電極膜厚が１０〜４００ｎｍの範囲内、かつ対をなす前記櫛歯型電極の交差長が５〜５０λの範囲内であることを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項２】
圧電材料及び少なくとも一対の櫛歯型電極からなるＩＤＴを有する単位フィルタを、個別基板上に形成して、複数並列接続した弾性表面波素子であって、
前記櫛歯型電極の電極指の長さは全て等しく、
前記単位フィルタの弾性表面波の波長をλ（但し、λ＝Ｖ／ｆ Ｖ：弾性表面波速度（ｍ/ｓ）、ｆ：動作周波数（ＧＨｚ））としたとき、前記櫛歯型電極の電極膜厚が１０〜４００ｎｍの範囲内、かつ対をなす前記櫛歯型電極の交差長が５〜５０λの範囲内であることを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項３】
前記電極膜厚が、３０〜３５０ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１または２記載の弾性表面波素子。
【請求項４】
前記櫛歯型電極がアルミニウム−チタン合金であり、
前記交差長が、５〜３０λの範囲内であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の弾性表面波素子。
【請求項５】
前記櫛歯型電極がアルミニウム及び−マグネシウム合金であり、
前記交差長が、５〜２５λの範囲内であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の弾性表面波素子。
【請求項６】
前記動作周波数が、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の弾性表面波素子。
【請求項７】
前記櫛歯型電極が、アルミニウム、またはアルミニウムを主成分とする合金からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の弾性表面波素子。
【請求項８】
前記櫛歯型電極が、銅、銀、金、チタン、マグネシウムまたはこれらを主成分とする合金からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の弾性表面波素子。
【請求項９】
前記圧電材料が、ダイヤモンド、水晶、ランガサイト、リン酸化ガリウム、シリコン、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、四ホウ酸リチウムのうちの少なくとも１種を主材料として構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の弾性表面波素子。
【請求項１０】
前記圧電材料が、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、チタン酸ジルコン酸塩のうちの少なくとも１種を主材料として構成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の弾性表面波素子。
【請求項１１】
前記単位フィルタがＤＭＳ（Double Mode SAW）型２ポート共振子であり、Ｑ値が３００以上であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の弾性表面波素子。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の弾性表面波素子を備えることを特徴とする電子デバイス。
【請求項１３】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の弾性表面波素子を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１４】
請求項１２に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１】
圧電材料及び少なくとも一対の櫛歯型電極からなるＩＤＴを有する単位フィルタを、同一基板上に形成して、複数並列接続した弾性表面波素子であって、
前記櫛歯型電極の電極指の長さは全て等しく、
前記単位フィルタの弾性表面波の波長をλ（但し、λ＝Ｖ／ｆ Ｖ：弾性表面波速度（ｍ/ｓ）、ｆ：動作周波数（ＧＨｚ））としたとき、前記櫛歯型電極の電極膜厚が１０〜４００ｎｍの範囲内、かつ対をなす前記櫛歯型電極の交差長が５〜５０λの範囲内であることを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項２】
圧電材料及び少なくとも一対の櫛歯型電極からなるＩＤＴを有する単位フィルタを、個別基板上に形成して、複数並列接続した弾性表面波素子であって、
前記櫛歯型電極の電極指の長さは全て等しく、
前記単位フィルタの弾性表面波の波長をλ（但し、λ＝Ｖ／ｆ Ｖ：弾性表面波速度（ｍ/ｓ）、ｆ：動作周波数（ＧＨｚ））としたとき、前記櫛歯型電極の電極膜厚が１０〜４００ｎｍの範囲内、かつ対をなす前記櫛歯型電極の交差長が５〜５０λの範囲内であることを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項３】
前記電極膜厚が、３０〜３５０ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１または２記載の弾性表面波素子。
【請求項４】
前記櫛歯型電極がアルミニウム−チタン合金であり、
前記交差長が、５〜３０λの範囲内であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の弾性表面波素子。
【請求項５】
前記櫛歯型電極がアルミニウム及び−マグネシウム合金であり、
前記交差長が、５〜２５λの範囲内であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の弾性表面波素子。
【請求項６】
前記動作周波数が、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の弾性表面波素子。
【請求項７】
前記櫛歯型電極が、アルミニウム、またはアルミニウムを主成分とする合金からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の弾性表面波素子。
【請求項８】
前記櫛歯型電極が、銅、銀、金、チタン、マグネシウムまたはこれらを主成分とする合金からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の弾性表面波素子。
【請求項９】
前記圧電材料が、ダイヤモンド、水晶、ランガサイト、リン酸化ガリウム、シリコン、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、四ホウ酸リチウムのうちの少なくとも１種を主材料として構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の弾性表面波素子。
【請求項１０】
前記圧電材料が、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、チタン酸ジルコン酸塩のうちの少なくとも１種を主材料として構成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の弾性表面波素子。
【請求項１１】
前記単位フィルタがＤＭＳ（Double Mode SAW）型２ポート共振子であり、Ｑ値が３００以上であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の弾性表面波素子。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の弾性表面波素子を備えることを特徴とする電子デバイス。
【請求項１３】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の弾性表面波素子を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１４】
請求項１２に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
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【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２００９−１２４３４５（Ｐ２００９−１２４３４５Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９４７９２（Ｐ２００７−２９４７９２）
【出願日】平成１９年１１月１３日（２００７．１１．１３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１３日（２００７．１１．１３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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