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KR100407463B1 - 탄성표면파장치 - Google Patents

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KR100407463B1
KR100407463B1 KR1019960706597A KR19960706597A KR100407463B1 KR 100407463 B1 KR100407463 B1 KR 100407463B1 KR 1019960706597 A KR1019960706597 A KR 1019960706597A KR 19960706597 A KR19960706597 A KR 19960706597A KR 100407463 B1 KR100407463 B1 KR 100407463B1
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KR
South Korea
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히로시 혼모
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긴세키 가부시키가이샤
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Publication date
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
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Abstract

압전 기판상에 형성되어 N1쌍의 입출력용 IDT와 N2쌍의 접속용 IDT와 반사기를 가지는 제1 전극 구조열과, N1 쌍의 입출력용 IDT와 N2쌍의 접속용 IDT와 반사기를 가지는 제2 전극 구조열이 종속 접속되며, 제1 전극 구조열의 접속용 IDT와 제2 전극 구조열의 접속용 IDT가 종속 접속면에 대해 전기적으로 대칭이 되도록 배치되어 있다. 입출력용 IDT쌍 갯수(N1)와 접속용 IDT 쌍 갯수(N2)는 다르며, 규격화 전극막 두께를 h/L로 했을 때, 입출력용 IDT쌍 갯수(N1)는 수식 1을 만족한다. 삽입손실이 작고, 진폭 리플과 군지연시간 리플이 적으며, 비대역폭이 비교적 넓어, 쉐이프 펙터(shape factor)가 좋고, 대역외 감쇠량이 큰 우수한 특성을 실현할 수 있어서, 이동체 통신 등이 이용하는 필터, 특히 디지털 통신용의 중간 주파수 필터로서 유용하다.
수식 1

Description

탄성 표면파 장치{SURFACE ACOUSTIC WAVE DEVICE}
탄성 표면파 장치에 의한 필터는 소형, 경량, 고성능이기 때문에, 이동체 통신 등의 통신기기, 방송기기, 측정장치 등에 많이 사용되고 있다. 종래, 아날로그 통신방식으로 사용되는 중간 주파수 필터는 협대역 특성이 요구되며, 또한 중심 주파수의 온도 변화가 작고, 대역외 감쇠 특성에도 엄격할 것이 요구된다. 이러한 용도에는 ST컷 수정 기판을 이용하여, 3dB 비대역폭(이하, 비대역폭이라 한다)이 0.33 ∼ 1.0% 정도인 트랜스버설형 탄성 표면파 필터 등이 사용되고 있었다.
그러나, 주파수의 유효한 이용이나 비화성(秘話性) 때문에, 이동체 통신 등에 있어서, 아날로그 통신방식에서 디지털 통신방식으로의 이행이 진행되고 있다. 디지털 통신방식에 이용되는 중간 주파수 필터는 비대역폭이 0.2 ∼ 0.5% 정도로 비교적 넓으며, 군 지연시간이 평탄하고, 감쇠 특성도 아날로그 통신방식용의 중간 주파수 필터를 넘는 특성이 요구되고 있다. 특히, 이동체 통신용의 휴대기기에서는 소형이면서 저소비 전력일 것이 요구되며, 탄성 표면파 필터로서도 소형이며 최소 삽입손실이 낮고, 대역외 감쇠 특성과 양호한 쉐이프 펙터(shape factor)를 요구하고 있다. 그 때문에, 종래부터 여러 가지 검토가 이루어지고 있다.
제1 종래예로서 2 개의 교차지전극(interdigital electrode)으로 이루어진 트랜스버설형 탄성 표면파 필터가 알려져 있다. 이 필터는 원하는 진폭 특성과 위상 특성을 독립적으로 설계할 수 있다는 잇점을 가지고 있다.
그러나, 트랜스버설형 탄성 표면파 필터는 삽입손실이 크고, 0.2 ∼ 0.5% 정도의 비대역폭을 얻기 위해서는 다수의 전극지(電極指)가 필요하며, 이 때문에 소자는 대형화되고, 대역외 감쇠량도 또한 충분하지 않다.
또한, 저손실이고 소형인 탄성 표면파 필터로서 탄성 표면파 공진기 필터가 알려져 있다. 그러나, 이 탄성 표면파 공진기 필터도 트랜스버설형 탄성 표면파 필터와 마찬가지로, 삽입손실과 대역외 감쇠량을 고려하여, 그 구조를 결정하고 있을 뿐이어서 원하는 군지연시간 특성을 얻는 것은 곤란하였다.
제2 종래예로서, 1977년 10월에 발행된 일본 음향학회지에 기재된 다수쌍의 IDT와 반사기를 이용한 2단자쌍 탄성 표면파 공진기 필터가 알려져 있다 (小山田彌平, 吉川正吉郞, 「다수쌍 IDT를 이용한 2단자쌍 탄성 표면파 공진기」, 일본 음향 학회지 제33 권 제10 호, 557∼ 564페이지, 1977년 10월).
이 필터는 수정 기판상에 완전 주기 구조의 2 개의 교차지전극과 그 양외측에 반사기가 배치되고, 규격화 알루미늄막 두께가 1.25%, 개구길이가 15L(L은 반사기 주기)이며, 각 교차지전극의 쌍 갯수가 300쌍, 각 반사기의 갯수가 200개이다. 종단 임피던스를 50Ω로 하여 측정하면, 최소 삽입손실 3dB, 비대역폭 0.033%, 대역외 감쇠량 30dB의 필터 특성을 얻을 수 있다.
또한, 양호한 대역외 감쇠량을 얻기 위해서는 상술한 전극 구조열을 2 개 종속 접속하면, 최소 삽입손실이 6dB, 비대역폭이 0.02%, 대역외 감쇠량이 70dB의 필터 특성을 얻는다.
그러나, 이 종래예의 경우, 군지연시간 특성이 불분명하고, 그 비대역폭도 좁다. 또한, 삽입손실이 크기 때문에 보다 저손실화가 요망되었다.
제3 종래예로서, 1986년 6월에 발행된 도요통신기 기보에 기재된 종결합 2중 모드 SAW 공진기 필터가 알려져 있다(田中昌喜, 森田孝夫, 小野和男, 中澤祐三, 「종결합 2중 모드 SAW 공진기에 의한 고주파 저손실 필터」, 도요통신기 기보, 제 39 권, 9∼16페이지, 1986년 6월).
이 필터는 X컷 112° Y전반 탄탈산 리튬 기판상에 각 교차지전극 쌍 갯수가 50쌍인 2 개의 교차지전극과 양외측에 400개의 반사기를 배치한 것이다. 이 필터의 구조 및 동작원리는 AT컷 수정 두께의 미끄러짐 진동을 이용한 모놀리식 크리스탈 필터와 유사하다고 기재되어 있다. 따라서, 모놀리식 크리스탈 필터와 유사한 대칭 모드와 반대칭 모드를 이용한 2중 모드의 필터가 가능하다.
구체적으로 설명하면, 규격화 알루미늄막 두께를 2.5%로 하고, 개구길이를 50LL(LL은 교차지전극의 주기)로 하여, 교차지전극에 코사인 웨이팅(weigthing)을 행하고, 반사기 주기를 교차지전극의 주기보다 약간 넓게 함으로써, 반대칭 모드에 대해서도 높은 반사율을 얻고 있다. 즉, 고차 모드인 반대칭 모드의 억제 효율을 우수하게 하고 있다.
더욱이, 양호한 대역외 감쇠량을 얻기 위해서, 상술한 전극 구조예를 2 개종속 접속하여, 최소 삽입손실이 2.2dB, 비대역폭이 0.24%, 대역외 감쇠량이 75dB인 필터 특성을 얻고 있다. 여기서, 종단 임피던스는 50Ω이다.
그러나, 이 종래예의 경우, 통과 대역의 저역측에 몇개의 스퓨리어스가 있다. 특히 대역 부근에 스퓨리어스가 있기 때문에, 중간 주파수 필터로서 이용할 수는 없다.
또한, 이 종래예에서는 군지연시간 특성이 고려되지 않고 있다. 그래서, 본원 발명자들은 이 종래예에 관해서 중간 주파수 필터로서 중요한 평가항목인 군지연시간 특성을 검토하였다. 이 종래예의 필터의 경우, 개구길이가 50LL로 넓기 때문에, 교차지전극의 코사인 웨이팅에 의해 억제되고 있다고 해도, 본질적으로 횡모드가 대역내에 발생한다. 따라서, 특히 군지연시간의 리플이 크고, 중간 주파수 필터로서는 실용적이지 못하다고 판명되었다.
이러한 2중 모드 필터의 동작원리는 벌크 진동을 이용한 에너지 억제 모놀리식 크리스탈 필터에서 잘 알려져 있다. 소정 두께를 가지는 AT컷 수정 기판의 표면과 이면에 정부(正負)의 전극을 형성하고, 이 전극을 2조 근접 배치한 2중 모드 모놀리식 크리스탈 필터에 있어서, 2조의 전극 중앙에 관한 대칭성을 이용하여, 전기적으로 등가인 대칭격자형 회로를 상정하고, 대칭 모드를 나타내는 격자아암 임피던스와 반대칭 모드를 나타내는 직렬아암 임피던스에 있어서의 공진 주파수 및 반공진 주파수 위치를 조정함으로써, 대역내 특성이 양호한 필터를 실현할 수 있다.
여기서, 대역내 리플을 감소하기 위해서는, 소위 「주파수 맞추기」를 하는 것이 유효하다고 되어 있다. 그러나, 직렬아암 임피던스 또는 격자아암 임피던스의고주파측의 반공진 주파수는 일치시키지 않아도 좋다고 알려져 있는데, 중요한 것은 필터의 영상 임피던스를 평탄하게 하는 것이다.
그래서, 벌크 진동을 이용한 모놀리식 크리스탈 필터의 영상 임피던스에 의한 설계방법을 참고로 탄성 표면파 필터의 영상 파라미터에 관해서 고찰하여 본다.
우선, 트랜스버설형 탄성 표면파 필터에 있어서는 교차지전극의 쌍방향성 손실에 기인한 본질적인 손실이 있기 때문에, 전기적 입출력단자에서의 영상 임피던스와의 정합을 고려하더라도 저손실 필터를 얻을 수 없다. 오히려, 트리플 트랜지트 에코에 의한 스퓨리어스를 억제하기 위해서, 영상 임피던스를 정합하지 않은 것이 행해지고 있었다.
그런데, 탄성 표면파 공진기 필터 등의 에너지 억제 구조의 경우, 탄성 표면파 필터내에서의 손실이 적고, 전기적 입출력 단자에서의 영상 임피던스의 정합을 취하면, 입출력 단자에서의 전기적 반사 손실이 감소하기 때문에 저손실 필터를 얻을 수 있다. 일반적으로, 탄성 표면파 필터를 나타내는 전기적 등가회로의 전송 행렬 요소는 복소수이기 때문에, 그 영상 임피던스도 복소수이다.
1989년에 우·호크호아 등에 의해 복소공액 영상 임피던스법에 의한 SAW 필터의 설계방법이 발표되었다(우·호크호아, 笠置昌克, 坂本信義, 「복소공액 영상 임피던스법에 의한 정합회로의 설계(SAW 필터에의 응용)」, 전자정보통신학회 연구 보고 CPM89 - 72, 9 ∼ 24페이지, 1989년). 복소공액 영상 임피던스법에 의해 1개의 탄성 표면파 전파 트랙에 형성된 IIDT 구조의 탄성 표면파 필터의 정합회로의 설계방법이다. 이에 따르면, 주파수에 의해 변화하는 복소공액 영상 임피던스에서종단한 경우에 얻을 수 있는 최소 삽입손실 한계에 있어서, 삽입손실이 큰 대역내의 주파수를 종단 주파수로 하고, 이 주파수에 있어서의 복소공액 영상 임피던스치를 가지는 T형 정합회로를 인덕터와 커패시터로 형성하여, 이것으로 종단하면, 대역안이 평탄한 주파수 응답을 얻을 수 있다고 보고되고 있다. 다만, 이 문헌에는 영상 파라미터의 일부인 전달정수에 관해서는 의논되어 있지 않다.
제4 종래예로서 일본 특허공고 평3 - 51330호 공보에 기재된 종형 2중 모드 SAW 필터가 알려져 있다.
이 SAW 필터는 ST컷 수정 기판 또는 탄탈산 리튬 기판상에 1개의 탄성 표면파 전파 트랙을 설치하여, 2 개의 교차지전극을 전파방향을 따라서 직렬로 근접 배치하고, 양외측에 교차지전극 주기보다 넓은 주기를 가지는 반사기를 배치하여, 2개의 교차지전극내로 억제된 대칭 및 반대칭 모드의 2진동의 주파수차가 통과 대역의 거의 반정도가 되도록, ST컷 수정 기판의 경우에는 교차지전극의 총쌍 갯수를 600쌍 이하, 규격화 개구길이를 5 이상으로 하고, 탄탈산 리튬 기판의 경우에는 교차지전극의 총쌍 갯수를 400쌍 이하, 규격화 개구길이를 20 이상으로 하는 것이다. 예컨대, ST컷 수정 기판상에 규격화 알루미늄막 두께 2%, 규격화 개구길이 50, 교차지전극의 총쌍 갯수 200쌍, 각 반사기의 갯수를 500개 형성하면, 비대역폭 0.2%를 얻고 있다.
그러나, 이 종래예에 있어서도 군지연시간 특성은 고려되고 있지 않다. 본원 발명자들의 검토에 의하면, 이 종래예의 경우, 통과 대역의 저역측에 몇개의 스퓨리어스가 발생하여, 특히 통과 대역 부근의 스퓨리어스는 쉐이프 펙터를 열화시킨다는 것을 알았다. 이 때문에, 중간 주파수 필터로서 이용하기 위해서는 대역 부근의 스퓨리어스를 억제할 필요가 있다. 한편, 이 종래예의 필터는 대칭 모드와 반대칭 모드를 이용하고 있어서, 하나의 탄성 표면파 전파 트랙내에서는 그 중앙에 대한 대칭성을 지니고 있다.
제5 종래예로서, 특개평7 - 95003호 공보에 기재된 탄성 표면파 장치가 알려져 있다. Ns쌍의 입력용 IDT와 Nf쌍의 출력용 IDT를 지니는 탄성 표면파 장치에 있어서, 입력용 IDT와 출력용 IDT의 쌍의 갯수의 합인 Ns + Nf의 범위를 규정하여, 군지연시간이 평탄하고 비대역폭이 비교적 넓고, 저삽입 손실의 탄성 표면파 필터를 실현하고 있다. 그러나, 특개평7 - 95003호의 실시예의 도 9 내지 도 14에 나타나 있는 것과 같이, 통과 대역의 저역측 근방에 스퓨리어스가 발생하고 있다. 따라서, 통과 대역의 저역측 근방의 스퓨리어스의 개선에 대해서는 언급되어 있지 않다. 또, 특개평7 - 95003호의 비교예의 도 15 내지 도 17에서는 통과 대역의 저역측 근방의 스퓨리어스가 발생하지 않고 있지만, 통과 대역내의 특성(예컨대, 군지연시간 리플, 진폭 리플)이 충분하지는 않다.
제6 종래예로서, 일본 특개소64 - 82706호 공보에 기재된 탄성 표면파 협대역 필터가 알려져 있다. 입력용 발모양 전극의 양측에 2 개의 출력용 발모양 전극이 설치된 3IDT 구조로서, 입력용 IDT쌍 갯수를 출력용 IDT 쌍 갯수보다 적게 함으로써, 손실이 적으면서도 협대역인 탄성 표면파 필터를 실현하고 있다. 그러나, 통과 대역의 저역측 근방의 스퓨리어스의 개선에 관하여는 언급되어 있지 않다.
제7 종래예로서, 특개평6 - 252693호 공보에 기재된 음향파 트랜스듀서가 알려져 있다. 제1 전극 구조열에 있는 N1쌍의 IDT를 지니는 음향파 트랜스듀서와 제2 전극 구조열에 있는 N2쌍의 IDT를 지니는 음향파 트랜스듀서를 종속 접속한 음향파 필터가 개시되어 있다.
제8 종래예로서, 특개소59 - 37724호 공보에 기재된 탄성 표면파 공진기형 필터가 알려져 있다. 입력용 전극과 출력용 전극의 전극지 쌍 갯수를 달리하고, 입력용 전극과 출력용 전극의 공진 주파수가 일치하도록 전극지 간격을 다르게 함으로써, 손실이 적으면서도 협대역인 탄성 표면파 공진기형 필터를 실현하고 있다. 그러나, 이 종래예는 반사기가 없는 전극구조이며, 통과 대역의 고역측 근방의 스퓨리어스를 억제하는 것으로, 통과 대역의 저역측 근방의 스퓨리어스의 개선이나 대역내 리플의 개선에 관하여는 언급되어 있지 않다.
이와 같이, 상술한 종래의 탄성 표면파 필터는 디지털 통신방식에 사용되는 중간 주파수 필터로서 필요로 하는 비교적 넓은 비대역폭과 큰 대역외 감쇠량 특히 대역 부근에 스퓨리어스가 없음으로 양호한 쉐이프 펙터, 소형, 저삽입 손실로 평탄한 군지연시간 등의 특성을 달성할 수 없었다.
따라서, 본 발명의 목적은 군지연시간이 평탄하고, 비대역폭이 비교적 넓으며, 저삽입 손실로 쉐이프 펙터가 좋고, 대역외 감쇠량이 크며, 대역의 감소측 근방의 스퓨리어스를 억제하여, 횡모드에 의한 리플 영향을 개선한 탄성 표면파 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 이동체 통신기기의 중간 주파수 필터 등에 사용되는 탄성 표면파 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시형태에 의한 탄성 표면파 장치의 전극 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시형태에 의한 탄성 표면파 장치와 전기적으로 등가인 대칭격자형 회로를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 실시형태에 의한 탄성 표면파 장치에 있어서, 규격화 알루미늄막 두께(h/L)가 1.7%인 경우에, 교차지전극의 총쌍 갯수(N1+ N2)를 일정하게 하여, 교차지전극의 쌍 갯수비(N2/N1)를 변화시킨 경우에 저역 스퓨리어스 레벨의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 한 실시형태에 의한 탄성 표면파 장치에 있어서, 규격화 알루미늄막 두께(h/L)가 1.7%인 경우에, 교차지전극의 쌍 갯수비(N2/N1)를 일정하게 하여, 교차지전극의 총 쌍 갯수(N1+ N2)를 변화시킨 경우에 저역 스퓨리어스 레벨의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 한 실시형태에 의한 탄성 표면파 장치에 있어서, 규격화 알루미늄막 두께(h/L)가 1.0%인 경우에, 교차지전극의 총 쌍 갯수(N1+ N2)를 일정하게 하여, 교차지전극의 쌍 갯수비(N2/N1)를 변화시킨 경우에 저역 스퓨리어스 레벨의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 한 실시형태에 의한 탄성 표면파 장치에 있어서, 규격화 알루미늄막 두께(h/L)가 3.0%인 경우에, 교차지전극의 총 쌍 갯수(N1+ N2)를 일정하게 하여, 교차지전극의 쌍 갯수비(N2/N1)를 변화시킨 경우에 저역 스퓨리어스 레벨의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 한 실시형태에 의한 탄성 표면파 장치에 있어서, 규격화 알루미늄막 두께를 변화시킨 경우에, 저역측 스퓨리어스를 억제하는데 적절한 교차지전극의 쌍 갯수비(N2/N1)의 범위 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 한 실시형태에 의한 탄성 표면파 장치에 있어서, 입출력용 IDT의 쌍 갯수(N1)을 변화시킨 경우의 정규화 비대역폭, 정규화 군지연시간 리플, 진폭 리플의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 한 실시형태에 의한 탄성 표면파 장치에 있어서, 가장 적합한 교차지전극의 쌍 갯수보다 적은 경우(입출력용 IDT의 쌍 갯수(N1)가 19.5쌍이고 접속용 IDT의 쌍 갯수(N2)가 13.5쌍인 경우)의 전달정수의 실수부, 복소공액 영상 임피던스, 군지연시간의 주파수 응답을 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 한 실시형태에 의한 탄성 표면파 장치에 있어서, 가장 적합한 교차지전극 쌍 갯수의 경우(입출력용 IDT의 쌍 갯수(N1)가 37.5쌍이고 접속용 IDT의 쌍 갯수(N2)가 25.5쌍인 경우)의 전달정수의 실수부, 복소공액 영상 임피던스, 군지연시간의 주파수 응답을 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 한 실시형태에 의한 탄성 표면파 장치에 있어서, 가장 적합한 교차지전극의 쌍 갯수보다 많은 경우(입출력용 IDT의 쌍 갯수(N1)가 50.5쌍이고, 접속용 IDT의 쌍 갯수(N2)가 34.5쌍인 경우)에 전달정수의 실수부, 복소공액 영상 임피던스 및 군지연시간의 주파수 응답을 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 발명의 한 실시 형태에 따른 탄성 표면파 장치에 있어서, 입출력용 교차지전극의 쌍 갯수(N1)에 대한 정규화 복소공액 영상 임피던스 자승편차(DCII)의 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 한 실시형태에 따른 탄성 표면파 장치에 있어서, 규격화 알루미늄막 두께를 변화시킨 경우에, 횡모드의 영향을 효과적으로 억제하여 양호한 주파수 특성을 얻기 위해서 적절한 입출력용 교차지전극 쌍 갯수(N1)의 범위 변화를 나타내는 그래프이다.
도 14는 본 발명의 한 실시형태에 의한 탄성 표면파 장치에 있어서, 가장 적합한 교차지전극 쌍 갯수의 경우에 대칭격자형 회로의 격자아암 임피던스(Zb)와 직렬아암 임피던스(Za)의 주파수 특성과, 주파수 응답 및 복소공액 영상 임피던스를 나타내는 그래프이다.
도 15는 본 발명의 실시예의 통과 특성을 나타내는 그래프이다.
도 16은 종래의 탄성 표면파 장치의 전극 구조를 나타내는 도면이다.
도 17은 제1 비교예의 복소공액 영상 임피던스와 전달정수를 나타내는 그래프이다.
도 18은 제1 비교예의 통과 특성과 1개의 전극 구조열의 복소공액 영상 임피던스를 나타내는 그래프이다.
도 19는 제2 비교예의 복소공액 영상 임피던스와 전달정수를 나타내는 그래프이다.
도 20은 제2 비교예의 통과 특성과 격자아암 임피던스(Zb)와 직렬아암 임피던스(Za)를 나타내는 그래프이다.
본원의 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해서 1986년 12월에 개최된 제7회 초음파 일렉트로닉스의 기초와 응용에 관한 심포지엄에서 시미즈(淸水)에 의해 발표된 탄성 표면파 공진기의 에너지 억제에 관한 구상을 2 개의 교차지전극과 그 외측에 설치된 반사기로 구성되는 전극 구조열을 포함하는 탄성 표면파 장치로 확장하는 것을 검토하였다.
시미즈에 의해 발표된 탄성 표면파 공진기의 에너지 억제 구상의 내용은 다음과 같다(淸水洋, 「압전 공진기에 있어서 에너지 억제」, 제7 회 초음파 일렉트로닉스의 기초와 응용에 관한 심포지엄 강연 예비집, 81 ∼ 86페이지, 1986년 12월).
우선, 에너지 억제 모드는 단순한 형상을 가지는 진동체의 일부 영역에 진동 에너지가 집중하여, 그로부터 어느 정도 떨어진 영역에서는 진동의 변위나 응력도가 0이라고 간주될 수 있다. 즉, 원리적으로 0에 점차 가까워지는 공진 모드라고 정의되어 있다. 그리고, 탄성 표면파 공진기의 주기적인 스트립 열의 분산 특성은 후방파(backward wave)의 분기가 생기기 때문에 스톱밴드가 형성되므로, 전파정수는 복소수가 된다.
교차지전극의 양측에 그레이팅 반사기를 배치한 탄성 표면파 공진기는 복소 분기에 의한 에너지 억제를 이용한 것이다. 반사기 주기를 교차지전극의 주기보다 약간 넓게 하고, 교차지전극 부분의 스톱밴드 하단이 반사기의 스톱밴드 중심 부근에 오도록 하면, 교차지전극 부분의 전파정수가 실수가 되는 주파수에서 반사기 부분의 전파정수는 복소수가 되기 때문에, 양호한 억제 공진 모드가 실현된다.
또한, 교차지전극을 반사기와 연속인 주기 배열로 구성한 경우는 교차지전극 내의 전파정수도 반사기와 같은 주파수에서 복소수가 되기 때문에, 교차지전극의 단락시, 공진 모드가 존재하지 않고 교차지전극의 개방시, 반공진 모드가 교차지전극과 반사기 전체에서 억제된 형태가 된다.
한편, 반사기가 없는 다수쌍의 교차지전극의 경우에 공진은 스톱밴드 하단보다 약간 낮은 주파수에서 발생하며, 대역 전역에 있어서 전파정수는 실수가 되므로 탄성 표면파가 완전히 반사되지 않고, 원리적으로 손실이 없는 경우가 없기 때문에, 에너지 억제 범주에 들어가지 않는다고 기술되어 있다.
이 구상을 2 개의 교차지전극과 그 양측의 반사기로 이루어지는 전극 구조열을 포함하는 탄성 표면파 장치로 확장한다. 반사기의 주기를 2 개의 교차지전극의 주기보다 약간 넓게 하고, 교차지전극 부분의 스톱밴드 하단이 반사기 부분의 스톱밴드 중심 부근에 오도록 하면, 교차지전극 부분의 전파정수가 실수가 되는 주파수에서 반사기 부분의 전파정수는 복소수가 되기 때문에, 양호한 억제 공진 모드가 실현된다. 이 상태를 완전 에너지 억제라고 부르기로 한다.
또한, 2 개의 교차지전극을 반사기와 연속인 주기배열로 구성한 경우는 이들 교차지전극내의 전파정수도 반사기와 같은 주파수에서 복소수가 되기 때문에, 교차지전극의 단락시에 공진 모드가 존재하지 않고, 교차지전극의 개방시에는 반공진 모드가 교차지전극과 반사기 전체에 억제된 형태가 된다고 생각된다.
한편, 이 구상에 따라 전술한 종래예를 분류하면, 제1 종래예, 제2 종래예 및 제8 종래예는 완전 에너지 억제가 아니고, 제3 종래예 및 제4 종래예는 완전 에너지 억제 구조라고 생각된다. 그 밖의 종래예에 대해서는 반사기 주기나 교차지전극 주기가 기재되어 있지 않기 때문에, 완전 에너지 억제 구조인지의 여부는 판단할 수 없다.
완전 에너지 억제 구조의 경우에는 탄성 표면파 필터의 외부로 탄성 표면파 에너지가 새지 않기 때문에, 저손실성 모놀리식 크리스탈 필터와 유사한 반대칭 모드가 억제되기 때문에 광대역폭을 얻을 수 있다고 생각된다.
한편, 횡모드를 본질적으로 억제하기 위해서는 개구길이를 좁게 하면 좋다는 것이 알려져 있다. 4붕산 리튬의 경우, 횡모드 스퓨리어스가 문제되지 않는 개구길이는 12L 이하이며, ST컷 수정의 경우는 15L 이하이고, X컷 112° Y전파 탄탈산 리튬의 경우는 20L 이하이다. 그리고, 개구길이를 좁게 한 경우의 문제점은 실수치를 갖는 종단 임피던스와 정합을 취할 수 없다는 것이다.
제1 비교예는 4붕산 리튬 단결정의 압전 기판상에 도 16의 전극 구성을 형성한 탄성 표면파 장치이다. 2 개의 전극 구조열을 종속 접속한 전극 구성을 하고 있다.
제1 전극 구조열(10)로서 압전 기판상에 입출력용 IDT(11)를 설치하고, 이 입출력용 IDT(11)의 우측에 입출력용 IDT(11)와 거의 동일한 주기로 동일한 쌍 갯수의 접속용 IDT(12)를 설치하며, 입출력용 IDT(11)과 접속용 IDT(12)의 외측에 반사기(13, 14)를 설치한다.
제2 전극 구조열(20)로서 압전 기판상에 입출력용 IDT(21)을 설치하고, 이 입출력용 IDT(21)의 좌측에 입출력용 IDT(21)와 거의 동일한 주기로 동일한 쌍 갯수의 접속용 IDT(22)를 설치하며, 접속용 IDT(22)와 입출력용 IDT(21)의 외측에 반사기(23, 24)를 설치한다.
제1 전극 구조열(10)의 접속용 IDT(12)와 제2 전극 구조열(20)의 접속용 IDT(22)는 배선에 의해 접속되며, 제1 전극 구조열(10)과 제2 전극 구조열(20)은 종속 접속된다.
이 제1 비교예에 있어서, 압전 기판으로 45° 회전 X컷 Z전파 4붕산 리튬 단결정 기판(Li2B4O7)을 이용한다. 입출력용 IDT(11, 21)의 쌍 갯수(N1) 및 접속용 IDT(12, 22)의 쌍 갯수(N2)는 각각 31.5쌍이고, 반사기(13, 14, 23, 24)의 전극 갯수는 60개이다. 반사기(13, 14, 23, 24)의 주기를 L로 하고, 입출력용 IDT(11, 21) 및 접속용 IDT(12, 22)의 교차지전극의 주기는 0.9836L, 교차지전극 사이의 거리는 0.4918L이다. 입출력용 IDT(11, 21) 및 접속용 IDT(12, 22)와 반사기(13, 14, 23, 24) 사이의 거리는 0.4959L이다. 전극의 규격화 알루미늄막 두께(h/L)는 1.7%이다. 개구길이(W)는 7L로 비교적 좁다.
도 17은 제1 비교예의 2단 종속 접속한 탄성 표면파 장치의 입력용 IDT(또는 출력용 IDT)에서 본 복소공액 영상 임피던스와 전달정수를 도시하고, 도 18은 제1 비교예의 통과 특성을 나타낸다. 주파수는 교차지전극의 스톱밴드의 하단 주파수로 정규화한 정규화된 값으로 표시되며, 통과 대역은 전달정수의 실수부를 외삽(外揷)했을 때의 주파수 대역으로 정의된다. 입력용 IDT에서 본 복소공액 영상 임피던스와 출력용 IDT에서 본 복소공액 영상 임피던스는 대칭성으로 동일하다.
도 17에 도시된 바와 같이, 제1 비교예의 복소공액 영상 임피던스는 대역내에 있어서 그 허수부는 189 ∼ 2043이고, 그 실수부는 300 ∼ 3280Ω 이며, 주파수 의존성이 크다. 도 18에 도시된 제1 비교예의 통과 특성은 입출력 단자의 종단 임피던스를 2000Ω로 하여 측정하였다. 도 18에 도시된 바와 같이, 제1 비교예에는 통과 대역내 리플이 남아 있다.
여기서, 입출력용 IDT(11, 21)와 접속용 IDT(13, 14)를 같은 쌍 갯수로 하여 변화시키더라도 통과 특성의 대역내 리플은 감소하지 않았다. 그리고, 대역내의 어떤 주파수에서 복소공액 영상 임피던스의 실수부 값으로 종단하더라도 대역내 리플이 남았다.
이 때의 탄성 표면파 장치의 1개의 전극 구조열에서, 입력용 IDT(또는 출력용 IDT)측에서 본 복소공액 영상 임피던스와 접속용 IDT측에서 본 복소공액 영상 임피던스를 도 18에 함께 나타낸다. 입출력용 IDT의 쌍 갯수와 접속용 IDT의 쌍 갯수는 동일하므로 입력용 IDT(또는 출력용 IDT)측에서 본 복소공액 영상 임피던스와 접속용 IDT측에서 본 복소공액 영상 임피던스는 같아진다.
도 18에 도시된 바와 같이, 접속용 IDT측에서 본 복소공액 영상 임피던스는 대역내에서 허수부를 가지기 때문에, 종속 접속면에서의 정합을 충분히 취할 수 없음을 알 수 있다. 그리고, 도 17에 도시된 바와 같이, 입출력 단자에서 본 복소공액 영상 임피던스의 실수부 및 허수부, 특히 허수부는 종단 임피던스 2000Ω와 정합을 취할 수 없고, 대역내 리플의 원인이 되는 것을 알 수 있다.
제2 비교예는 4붕산 리튬 단결정의 압전 기판상에 도 16에 나타낸 전극 구성을 형성한 탄성 표면파 장치이다. 2 개의 전극 구조열을 종속 접속한 전극 구성을 하고 있다. 제2 비교예의 전극은 압전 기판은 다르지만, 제4 종래예와 기본적으로 동일한 구조이다.
이 제2 비교예에서는 압전 기판으로서 45°회전 X컷 Z전파 4붕산 리튬 단결정 기판(Li2B4O7)를 이용하였다. 입출력용 IDT(11, 21)의 쌍 갯수(N1)및 접속용 IDT(12, 22)의 쌍 갯수(N2)는 각각 29.5쌍이고, 반사기(13, 14, 23, 24)의 전극 갯수는 60개이다. 반사기(13, 14, 23, 24)의 주기를 L로 하고, 입출력용 IDT(11, 21) 및 접속용 IDT(12, 22)의 교차지전극의 주기는 0.9836L, 교차지전극 사이의 거리는 0.4918L이다. 입출력용 IDT(11, 21) 및 접속용 IDT(12, 22)와, 반사기(13, 14, 23, 24) 사이의 거리는 0.4959L이다. 전극의 규격화 알루미늄막 두께(h/L)는 1.7%이다. 개구길이(W)는 350L로 비교적 넓다.
도 19는 제2 비교예의 2단 종속 접속한 탄성 표면파 장치의 입력용 IDT(또는 출력용 IDT)측에서 본 복소공액 영상 임피던스와 전달정수를 나타내고, 도 20은 제 2 비교예의 통과 특성을 나타낸다. 도 20에 도시된 제2 비교예의 통과 특성은 입출력단자에서의 종단 임피던스를 50Ω으로 하여 측정하였다.
도 19에 있어서, 입력용 IDT측에서 본 복소공액 영상 임피던스와 출력용 IDT측에서 본 복소공액 영상 임피던스는 대칭성으로 동일하며, 대역내의 주파수에서 실수부는 약 50Ω, 허수부는 약 0Ω이다. 따라서, 종단 임피던스를 50Ω으로 한 경우의 통과 특성은 도 20에 도시된 바와 같이, 리플이 비교적 적은 양호한 대역내특성이다.
이 경우에 있어서, 탄성 표면파 전파 트랙내의 전극 구조는 입출력 IDT와 접속용 IDT 사이의 중앙에 대해 대칭이기 때문에, 탄성 표면파 전파 트랙의 접속용 IDT측의 복소공액 영상 임피던스도 입출력 단자측의 복소공액 영상 임피던스와 동일한 대역내의 주파수에 있어서 실수부는 약 50Ω, 허수부는 약 0Ω이다. 따라서, 종속 접속면에 있어서의 복소 복소공액 임피던스의 정합이 이루어지고 있다. 제2 비교예의 대역내 특성은 최소 삽입손실이 2dB, 비대역폭이 0.56%, 대역내의 군지연 시간 리플이 3μsec 이하로, 양호한 전기적 특성을 얻을 수 있었다.
그러나, 제2 비교예에서는 도 20에 도시된 바와 같이, 반사기의 스톱밴드내의 저역측에 큰 스퓨리어스(1)와 스퓨리어스(2)가 발생하고 있다. 특히, 스퓨리어스(1)가 있기 때문에 쉐이프 펙터에 문제가 있어서, 양호한 세이프 펙터가 요구되는 디지털 신호의 중간 주파수 필터로서 사용할 수 없다.
또한, 제2 비교예에서는 개구길이가 350L이나 되어서, 전극지 저항의 영향이 크고, 최소 삽입손실이 증대한다. 더욱이, 이동체 통신기기의 제1 중간 주파수로서 이용되는 30MHz ∼ 100MHz의 주파수대에서는 전극치수가 커져 소자의 대형화를 초래하는 문제가 있다.
또한, 도 20은 수치 시뮬레이션에 의한 결과를 도시한 것이기 때문에, 횡모드의 영향에 대해서 나타나 있지 않지만, 실제의 탄성 표면파 소자의 경우에는 횡 모드에 의한 대역내 리플이 발생한다. 교차지전극의 코사인 웨이팅에 의해 리플을 약간 억제할 수 있었다고 하더라도, 본질적으로는 대역내 리플이 존재하는 문제가있다. 특히, 군지연시간 특성의 리플이 커서, 제2 비교예를 중간 주파수 필터로서는 사용할 수 없다.
한편, 일반적으로 알려져 있는 필터 이론의 영상 파라미터를 이용하는 설계 방법에서 대역은 전달정수의 실수부가 영(0)이라고 정의되어 있지만, 도 19에서 명백하듯이, 탄성 표면파 필터의 복소공액 영상 파라미터의 일부인 전달정수의 실수부는 모든 주파수 범위에 걸쳐 영이 되지 않는다. 그래서, 본 명세서에서는 전달정수의 실수부 포락선의 극소치가 상술한 종래 필터 이론에서 전달정수의 실수부가 영인 경우에 대응한다고 간주하여, 도 19에 도시된 바와 같이, 전달정수의 실수부의 외삽선이 주파수축과 교차하고 있는 위치의 주파수 범위를 대역폭으로서 정의하기로 한다.
도 16에 도시된 바와 같이, 2 개의 전극 구조열을 종속 접속한 전극 구성의 경우, 입출력 단자에 있어서 허수부를 가지는 복소공액 영상 임피던스에서 종단하는 것이 가장 정합된 상태라는 것을 고려하여, 본원 발명자들은 전극 구조의 바람직한 형태를 고찰하였다.
종속 접속면에서의 복소공액 영상 임피던스는 종속 접속면에서의 복소공액 임피던스 정합을 생각하면, 되도록 실수인 것이 바람직하다. 한편, 입출력 단자에서는 상술한 바와 같이 허수부를 가지는 복소공액 영상 임피던스에서 정합하기 때문에, 탄성 표면파 전파 트랙에 있어서의 입출력 IDT측의 영상 임피던스와 접속용 IDT측의 영상 임피던스는 비대칭이 되는 것이 바람직하다. 한편, 제4 종래예 및 제 2 비교예에 대한 검토에서, 탄성 표면파 필터에 있어 전극구조가 대칭이면 복소공액 영상 임피던스도 대칭이 되는 것을 알 수 있다.
이로부터, 본원 발명자들은, 복소공액 영상 임피던스를 비대칭으로 하기 위해서는 탄성 표면파 장치의 전극 구성을 비대칭으로 하면 좋다는 데에 생각이 미치어 본 발명을 이루어냈다.
따라서, 본 발명에 의한 탄성 표면파 장치는 압전 기판과, 상기 압전 기판상에 형성되어 N1쌍의 입출력용 IDT와, 상기 입출력용 IDT의 한쪽에 근접하여 배치된 N2쌍의 접속용 IDT와, 상기 입출력용 IDT와 상기 접속용 IDT의 외측에 배치된 2 개의 반사기를 가지는 제1 전극 구조열과, 상기 압전 기판상에 형성되어 N1쌍의 입출력용 IDT와, 상기 입출력용 IDT의 다른쪽에 근접하여 배치된 N2쌍의 접속용 IDT와, 상기 접속용 IDT와 상기 입출력용 IDT의 외측에 형성된 2 개의 반사기를 가지며, 상기 제1 전극 구조열과 종속 접속된 제2 전극 구조열을 가지고, 상기 제1 전극 구조열의 상기 접속용 IDT와 상기 제2 전극 구조열의 상기 접속용 IDT가 종속 접속면에 대하여 전기적으로 대칭이 되도록 배치되어 있는 탄성 표면파 장치로서, 상기 탄성 표면파 장치를 격자아암 임피던스와 직렬아암 임피던스로 표현되는 전기적으로 등가인 대칭격자형 회로로 나타냈을 때, 상기 격자아암 임피던스의 적어도 1개의 공진점과 적어도 1개의 반공진점 및 상기 직렬아암 임피던스의 적어도 1개의 공진점과 적어도 1개의 반공진점을 이용하여 통과대역을 형성하며, 상기 입출력용 IDT의 쌍 갯수(N1)와 상기 접속용 IDT의 쌍 갯수(N2)가 다른 것을 특징으로 한다.
상술한 탄성 표면파 장치에 있어서, 상기 격자아암 임피던스의 적어도 2 개의 공진점과 적어도 1개의 반공진점과, 상기 직렬아암 임피던스의 적어도 2 개의 공진점과 적어도 2 개의 반공진점을 이용하여 통과 대역을 형성한 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 의한 탄성 표면파 장치는 압전 기판과, 상기 압전 기판상에 형성되어 N1쌍의 입출력용 IDT와, 상기 입출력용 IDT의 한쪽에 근접하여 배치된 N2쌍의 접속용 IDT와, 상기 입출력용 IDT와 상기 접속용IDT의 외측에 배치된 2 개의 반사기를 가지는 제1 전극 구조열과, 상기 압전 기판상에 형성되어 N1쌍의 입출력용 IDT와, 상기 입출력용 IDT의 다른쪽에 근접하여 배치된 N2쌍의 접속용 IDT와, 상기 접속용 IDT과 상기 입출력용IDT의 외측에 형성된 2 개의 반사기를 가지며, 상기 제 1 전극 구조열과 종속 접속된 제2 전극 구조열을 가지고, 상기 제1 전극 구조열의 상기 접속용 IDT과 상기 제2 전극 구조열의 상기 접속용 IDT가 종속 접속면에 대해 전기적으로 대칭이 되도록 배치되어 있는 탄성 표면파 장치로서, 상기 입출력용 IDT의 쌍 갯수(N1)와 상기 접속용 IDT의 쌍 갯수(N2)가 다르고, 상기 입출력용 IDT와 상기 접속용 IDT의 규격화 전극막 두께를 h/L로 했을 때, 상기 입출력용 IDT의 쌍 갯수(N1)가, 수식 1을 만족하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 규격화 전극막 두께는 % 표시이다. 또, 본 명세서 중의 규격화 전극막 두께도 전부 % 표시로 한다.
[수식 1]
상술한 탄성 표면파 장치에 있어서, 상기 입출력용 IDT의 쌍 갯수(N1)가 수식 2를 만족하는 것이 바람직하다.
[수식 2]
또한, 본 발명에 의한 탄성 표면파 장치는 압전 기판과, 상기 압전 기판상에 형성되어 N1쌍의 입출력용 IDT와, 상기 입출력용 IDT의 한쪽에 근접하여 배치된 N2쌍의 접속용 IDT와, 상기 입출력용 IDT와 상기 접속용 IDT의 외측에 배치된 2 개의 반사기를 가지는 제1 전극 구조열과, 상기 압전 기판상에 형성되어 N1쌍의 입출력용 IDT와, 상기 입출력용 IDT의 다른쪽에 근접하여 배치된 N2쌍의 접속용 IDT와, 상기 접속용 IDT와 상기 입출력용 IDT의 외측에 형성된 2 개의 반사기를 가지며, 상기 제1 전극 구조열과 종속 접속된 제2 전극 구조열을 가지고, 상기 제1 전극 구조열의 상기 접속용 IDT와 상기 제2 전극 구조열의 상기 접속용 IDT가 종속 접속면에 대해 전기적으로 대칭이 되도록 배치되어 있는 탄성 표면파 장치로서, 상기 입출력용 IDT의 쌍 갯수(N1)과 상기 접속용 IDT의 쌍 갯수(N2)가 다르고, 상기 입출력용 IDT와 상기 접속용 IDT의 규격화 전극막 두께를 h/L로 했을 때, 상기 접속용 IDT의쌍 갯수(N2)와 상기 입출력용 IDT의 쌍 갯수(N1)의 비(N2/N1)가 수식 3 을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 3]
상술한 탄성 표면파 장치에 있어서, 상기 접속용 IDT의 쌍 갯수(N2)와 상기 입출력용 IDT의 쌍 갯수(N1)의 비(N2/N1)가 수식 4를 만족하는 것이 바람직하다.
[수식 4]
또한, 본 발명에 의한 탄성 표면파 장치는 압전 기판과, 상기 압전 기판상에 형성되어 N1쌍의 입출력용 IDT와, 상기 입출력용 IDT의 한쪽에 근접하여 배치된 N2쌍의 접속용 IDT와, 상기 입출력용 IDT와 상기 접속용 IDT의 외측에 배치된 2 개의 반사기를 가지는 제1 전극 구조열과, 상기 압전 기판상에 형성되어 N1쌍의 입출력용 IDT와, 상기 입출력용 IDT의 다른쪽에 근접하여 배치된 N2쌍의 접속용 IDT와, 상기 접속용 IDT와 상기 입출력용 IDT의 외측에 형성된 2 개의 반사기를 가지며, 상기 제1 전극 구조열과 종속 접속된 제2 전극 구조열을 가지고, 상기 제1 전극 구조열의 상기 접속용 IDT와 상기 제2 전극 구조열의 상기 접속용 IDT가 종속 접속면에 대해 전기적으로 대칭이 되도록 배치되어 있는 탄성 표면파 장치로서, 상기 입출력용 IDT의 쌍 갯수(N1)와 상기 접속용 IDT의 쌍 갯수(N2)가 다르며, 상기 입출력용 IDT와 상기 접속용 IDT의 규격화 전극 막두께를 h/L로 했을 때, 상기 접속용 IDT의 쌍 갯수(N2)와 상기 입출력용 IDT의 쌍 갯수(N1)의 비(N2/N1)가 수식 3을 만족하고, 상기 입출력용 IDT의 쌍 갯수(N1)가 수식 1을 만족하는 것을 특징으로 한다.
수식 3
수식 1
상술한 탄성 표면파 장치에 있어서, 상기 접속용 IDT의 쌍 갯수(N2)와 상기 입출력용 IDT의 쌍 갯수(N1)의 비(N2/N1)가 수식 4를 만족하고, 상기 입출력용 IDT의 쌍 갯수(N1)가 수식 2를 만족하는 것이 바람직하다.
수식 4
수식 2
또한, 본 발명에 의한 탄성 표면파 장치는 압전 기판과, 상기 압전 기판상에 형성되어, N1쌍의 입출력용 IDT와, 상기 입출력용 IDT의 한쪽에 근접하여 배치된 N2쌍의 접속용 IDT와, 상기 입출력용 IDT와 상기 접속용 IDT의 외측에 배치된 2 개의 반사기를 가지는 제1 전극 구조열과, 상기 압전 기판상에 형성되어 N1쌍의 입출력용 IDT와, 상기 입출력용 IDT의 다른쪽에 근접하여 배치된 N2쌍의 접속용 IDT와, 상기 접속용 IDT와 상기 입출력용 IDT의 외측에 형성된 2 개의 반사기를 가지며, 상기 제1 전극 구조열과 종속 접속된 제2 전극 구조열을 가지고, 상기 제1 전극 구조열의 상기 접속용 IDT와 상기 제2 전극 구조열의 상기 접속용 IDT가 종속 접속면에 대해 전기적으로 대칭이 되도록 배치되어 있는 탄성 표면파 장치로서, 상기 입출력용 IDT의 쌍 갯수(N1)와 상기 접속용 IDT의 쌍 갯수(N2)가 다르고, 통과 대역 중앙의 주파수(fo)에서의 복소공액 영상 임피던스를 Zo = R(fo) + jI(fo)로 하여, 상기 통과 대역내에서 n개로 분할했 때의 각점(fi)에서의 주파수의 복소공액 영상 임피던스를 Z(fi) = R(fi) + jI(fi) (i = 1, 2, 3, - , n)으로 했을 때, 수식 5로 나타내어지는 정규화 복소공액 영상 임피던스 자승편차(DCII)가 수식 6를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[수식 5]
[수식 6]
상술한 탄성 표면파 장치에 있어서, 상기 정규화 복소공액 영상 임피던스 자승편차(DCII)가 수식 7을 만족하는 것이 바람직하다.
[수식 7]
상술한 탄성 표면파 장치에 있어서, 상기 압전 기판이 4붕산 리튬 기판인 것이 바람직하다.
본 발명의 한 실시형태에 따른 탄성 표면파 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
본 실시형태에 따른 탄성 표면파 장치는 4붕산 리튬 단결정의 압전 기판상에 도 1에 도시된 바와 같은 전극 구조를 형성한다. 압전 기판상에 전극 구조열(10, 20)에 의해 2 개의 탄성 표면파 전파 트랙을 형성한다.
제1 전극 구조열(10)로서, 압전 기판상에 N1쌍의 입출력용 IDT(11)를 설치하고, 이 입출력용 IDT(11)의 우측에 입출력용 IDT(11)와 거의 동일한 주기로 쌍 갯수가 다른 N2쌍의 접속용 IDT(12)을 설치하며, 입출력용 IDT(11)와 접속용 IDT(12)의 외측에 반사기(13, 14)를 설치한다.
제2 전극 구조열(20)로서, 압전 기판상에 N1쌍의 입출력용 IDT(21)을 설치하고, 이 입출력용 IDT(21)의 좌측에 입출력용 IDT(21)와 거의 동일한 주기이며 쌍 갯수가 다른 N2쌍의 접속용 IDT(22)를 설치하며, 접속용 IDT(22)와 입출력용 IDT(21)의 외측에 반사기(23, 24)를 설치한다.
제1 전극 구조열(10)의 접속용 IDT(12)와 제2 전극 구조열(20)의 접속용 IDT(22)는 압전 기판상에 형성된 배선에 의해 접속되고, 제1 전극 구조열(10)과 제 2 전극 구조열(20)은 종속 접속된다. 접속용 IDT(12)와 접속용 IDT(22)의 타단은 접지되어 있다. 한편, 접속용 IDT(12)과 접속용 IDT(22)을 압전 기판 밖의 배선에 의해 접속하여도 좋다.
IDT의 주기(LL)와 반사기의 주기(L)는 인접하는 전극지 사이 거리에 2배로 정의되고, 통상 전극지의 중심간의 거리이다. IDT의 쌍 갯수는 조합된 전극지를 1개씩으로 1 쌍이라고 세고, 한쪽 전극지만의 경우는 0.5쌍이라고 센다. IDT 사이 거리(Li)는 각 IDT의 최외측의 전극지의 중심간의 거리로 정의된다. IDT와 반사기 사이의 거리(Lir)는 IDT의 최외측의 전극지와 반사기의 가장 가까운 전극지와의 중심간의 거리로 정의된다.
IDT내의 탄성 표면파 전파 방향으로 기판상에 전극이 형성되어 있는 비율을나타내는 금속전극 형성율은 전극지의 폭을 Lidt로 하여, 2x Lidt/LL로 정의된다. 반사기내의 탄성 표면파 전파 방향으로 기판상에 전극이 형성되어 있는 비율을 나타내는 금속전극 형성율은 전극지의 폭을 Lref로 하여, 2x Lref/L에 의해 정의된다. 규격화 알루미늄막 두께(h/L)는 전극 막두께(h)를 반사기 주기(L)로 나눈 값으로 정의된다. 개구길이는 각 IDT의 겹침폭의 최대치로 정의된다.
이러한 구성의 탄성 표면파 장치에 있어서, 제1 과제인 저역측 스퓨리어스의 억제에 대해서 검토한다.
압전 기판으로서 45°회전 X컷 Z전파 4붕산 리튬 단결정 기판을 이용한다. 반사기(13, 14, 23, 24)의 전극 갯수는 60개이다. 반사기(13, 14, 23, 24)의 주기를 L로 하고, 입출력용 IDT(11, 21) 및 접속용 IDT(12, 22)의 교차지전극의 주기는 0.9836L, 교차지전극 간의 거리는 0.4918L이다. 입출력용 IDT(11, 21) 및 접속용 IDT(12, 22)와 반사기(13, 14, 23, 24) 간의 거리는 0.4959L이다. 전극의 규격화 알루미늄막 두께(h/L)는 1.7%이다.
입출력용 IDT(11, 21)의 쌍 갯수(N1)와 접속용 IDT(12, 22)의 쌍 갯수(N2)의 합(N1+ N2)을 59쌍으로 일정하게 하고, 접속용 IDT(12, 22)의 쌍 갯수(N2)를 입출력용 IDT(11, 21)의 쌍 갯수(N1)로 나눈 쌍 갯수비(N2/N1)를 변화시켰을 경우에 스퓨리어스 레벨의 변화가 도 3에 도시된다. 종단 임피던스는 50Ω이다. 여기서, 스퓨리어스 레벨은 대역 부근의 저역측에 발생하는 스퓨리어스의 극대치에서 최소 삽입손실를 뺀 차이다.
도 3에서 명백하듯이, 저역측 스퓨리어스를 30dB 이상으로 억제하기 위해서는 교차지전극 쌍 갯수비(N2/N1)가 0.590 ∼ 0.770의 범위 또는 1.198 ∼ 1.986의 범위로 설정하면 좋다. 저역측 스퓨리어스를 30dB 이상으로 억제하면 쉐이프 펙터가 양호한 탄성 표면파 필터를 실현할 수 있다.
또한, 저역측 스퓨리어스를 40dB 이상으로 억제하기 위해서 교차지전극 쌍 갯수비(N2/N1)는 0.641 ∼ 0.725의 범위 또는 1.296 ∼ 1.766의 범위로 설정하면 좋다. 저역측 스퓨리어스를 40dB 이상으로 억제하면 쉐이프 펙터가 더욱 양호한 탄성 표면파 필터를 실현할 수 있다.
더욱이, 교차지전극 쌍 갯수비(N2/N1)를 0.680 또는 1.500으로 하면, 저역측 스퓨리어스를 가장 효과적으로 억제할 수 있다.
이어서, 교차지전극 쌍 갯수비(N2/N1)를 저역측 스퓨리어스의 억제 효과가 큰 0.660 ∼ 0.690 범위에 포함되는 일정치로 하여, 교차지전극의 총 쌍 갯수(N1+ N2)를 변화시킨 경우의 저감측 스퓨리어스의 변화가 도 4에 도시된다. 또, 교차지전극의 쌍 갯수비(N2/N1)가 일정한 범위의 값이 되는 것은 교차지전극의 쌍 갯수가 0.5쌍을 최소 단위로 한 이산치밖에 취하지 않기 때문이다. 도 4에서 명백하듯이, 교차지전극의 총 쌍 갯수(N1+ N2)가 변화하여도 저역측 스퓨리어스는 30dB 이상 억제된다.
또한, 규격화 알루미늄막 두께(h/L)가 1%와 3%인 경우에 있어서 동일한 측정을 실시하였다.
도 5은 규격화 알루미늄막 두께(h/L)가 1%이고, 교차지전극 쌍 갯수의 합(N1+ N2)을 59쌍으로 일정하게 하여, 교차지전극의 쌍 갯수비(N2/N1)를 변화시켰을 경우에 대한 스퓨리어스 레벨의 변화를 나타낸다.
도 5에서 명백하듯이, 저역측 스퓨리어스를 30dB 이상으로 억제하기 위해서는 교차지전극 쌍 갯수비(N2/N1)가 0.547 ∼ 0.747의 범위, 또는 1.166 ∼ 2.161의 범위로 설정하면 좋다. 또한, 저역측 스퓨리어스를 40dB 이상으로 억제하기 위해서 교차지전극의 쌍 갯수비(N2/N1)가 0.610 ∼ 0.690의 범위, 또는 1.270 ∼ 1.817의 범위로 설정하면 좋다. 더욱이, 교차지전극의 쌍 갯수비(N2/N1)를 0.650 또는 1.490으로 하면, 저역측 스퓨리어스를 가장 효과적으로 억제할 수 있다.
도 6은 규격화 알루미늄막 두께(h/L)가 3%이고, 교차지전극 쌍 갯수의 합(N1+ N2)을 59쌍으로 일정하게 하여, 교차지전극 쌍 갯수비(N2/N1)를 변화시켰을 경우에 대한 스퓨리어스 레벨의 변화를 나타낸다.
도 6에서 명백하듯이, 저역측 스퓨리어스를 30dB 이상으로 억제하기 위해서는 교차지전극 쌍 갯수비(N2/N1)가 0.750 ∼ 0.910의 범위, 또는 1.066 ∼ 1.512의 범위로 설정하면 좋다. 또한, 저역측 스퓨리어스를 40dB 이상으로 억제하기 위해서는 교차지전극 쌍 갯수비(N2/N1)가 0.780 ∼ 0.870의 범위, 또는 1.128 ∼ 1.362의범위로 설정하면 좋다. 더욱이, 교차지전극 쌍 갯수비(N2/N1)를 0.820 또는 1.231으로 하면, 저역측 스퓨리어스를 가장 효과적으로 억제할 수 있다.
그러나, 개구길이가 5L에서 12L인 범위에서 N2/N1을 1보다 크게 한 경우, 진폭 리플이 커진다. 횡모드에 의한 스퓨리어스를 충분히 억제하기 위해서는 4붕산 리튬 단결정의 경우, 개구길이를 5L에서 12L의 범위로 설정할 필요가 있다. 이후, N2/N1< 1의 경우에 대해서 진술한다.
상술한 결과를 정리하여 도 7에 나타낸다.
저역측 스퓨리어스를 가장 효과적으로 억제할 수 있는 교차지전극 쌍 갯수비(N2/N1)의 최적치를 ◎로 나타내고, 저역측 스퓨리어스를 40dB 이상 억제할 수 있는 교차지전극 쌍 갯수비(N2/N1)의 상한을 0로, 하한을 ●로 나타내며, 저역측 스퓨리어스를 30dB 이상 억제할 수 있는 교차지전극 쌍 갯수비(N2/N1)의 상한을 △로, 하한을 ▲로 나타낸다.
저역측 스퓨리어스를 30dB 이상 억제하기 위해서는 교차지전극 쌍 갯수비(N2/N1)를 수식 3의 범위내로 설정하면 좋다.
수식 3
저역측 스퓨리어스를 또한 40dB 이상 억제하기 위해서는 교차지전극 쌍 갯수비(N2/N1)를 수식 4의 범위내로 설정하면 좋다.
수식 4
저역측 스퓨리어스를 가장 효과적으로 억제하기 위해서는 교차지전극 쌍 갯수비(N2/N1)(◎)가 수식 8을 만족하도록 설정하면 좋다.
[수식 8]
이어서, 제2 과제인 횡모드 영향의 억제에 대해서 검토한다. 탄성 표면파 장치의 개구길이를 좁게 하여 억제하도록 한다.
도 1에 나타내는 전극 구조에 있어서, 반사기(13, 14, 23, 24)의 주기를 L로 하고, 입출력용 IDT(11, 21) 및 접속용 IDT(12, 22)의 교차지전극 주기는 0.9836L, 교차지전극 간의 거리는 0.4918L이다. 입출력용 IDT(11, 21) 및 접속용 IDT(12, 22)과 반사기(13, 14, 23, 24) 간의 거리는 0.4959L이다. 전극의 규격화 알루미늄 막 두께(h/L)는 1.7%이고, 개구길이(W)를 7L로 하였다.
입출력용 IDT(11, 21)의 쌍 갯수(N1)와 접속용 IDT(12, 22)의 쌍 갯수(N2)의 교차지전극 쌍 갯수비(N2/N1)를 0.660 ∼ 0.690의 범위로 하고, 입출력용 IDT(11, 21)의 쌍 갯수(N1)를 변화시킨 경우의 복소공액 영상 임피던스와 전달정수의 변화를구하였다. 또, 교차지전극 쌍 갯수비(N2/N1)가 일정한 범위의 값이 되는 것은 교차지전극의 쌍 갯수가 0.5쌍을 최소 단위로 한 이산치 밖에 취하지 않기 때문이다.
이 전달정수로부터 대역폭을 정의하고, 대역내 중앙 주파수를 복소공액 영상 임피던스의 값으로 종단했을 때의 주파수 응답을 구하였다. 이 주파수 응답에서 정규화 비대역폭(□), 정규화 군지연시간 리플(○) 및 진폭 리플(■)이 도 8에 나타난다.
여기서, 정규화 비대역폭(□)은 비대역폭을 기판의 전기기계 결합계수로 나눈 정규화 비대역폭의 값이고, 정규화 군지연시간 리플(○)은 군지연시간 리플 즉, 대역내의 최대 군지연시간과 최소 군지연시간과의 차에 주파수 응답의 중심 주파수를 곱한 정규화 군지연시간 리플 값이며, 진폭 리플(■)은 대역내 최대 삽입손실과 최소 삽입손실과의 차 값이다.
또, 비대역폭으로서 정규화 비대역폭을 이용하기로 한 것은 다음 이유 때문이다. 탄성 표면파 공진기 필터의 비대역폭은 사용한 압전 기판의 전기기계 결합계수에 비례한다고 알려져 있다. 판단기준이 사용된 압전 기판의 종류에 따라 달라지지 않도록 하기 위해 비대역폭을 기판의 전기기계 결합계수로 나눈 값을 정규화 비대역폭으로 하였다.
또한, 군지연시간 리플로서 정규화 군지연시간 리플을 이용하기로 한 것은 다음 이유 때문이다. 군지연시간은 그 정의에서 중심 주파수에 반비례하기 때문에, 탄성 표면파 장치의 중심 주파수를 바꾸면 변화한다. 그래서, 판단기준을 일반화하기 위해서 군지연시간 리플에 중심 주파수를 곱한 정규화 군지연시간 리플을 이용한다.
도 8에서 명백하듯이, 정규화 비대역폭은 입출력용 IDT(11, 21) 쌍 갯수(N1)가 37.5쌍, 접속용 IDT(12, 22) 쌍 갯수(N2)가 25.5쌍일 때 최대가 된다. 또한, 진폭 리플은 입출력용 IDT(11, 21) 쌍 갯수(N1)가 적은 경우 영이고, 쌍 갯수(N1)가 39.5쌍보다 크면 증가한다. 또한, 정규화 군지연시간 리플은 입출력용 IDT(11, 21)의 쌍 갯수(N1)가 33.5쌍일 때에 극소가 되고, 쌍 갯수(N1)가 33.5쌍보다 작아지면 약간 증대하고, 쌍 갯수(N1)가 43쌍 이상이면 600을 넘는다.
교차지전극 쌍 갯수의 가장 적합한 범위를 한정하기 위한 기준을, 정규화 비 대역폭이 0.38 이상, 정규화 군지연시간 리플이 600 이하, 진폭 리플이 3dB 이하로하면, 규격화 알루미늄막 두께 1.7%의 경우는 입출력용 IDT(11, 21)의 쌍 갯수(N1)가 25쌍 ∼ 43쌍의 범위일 때에 양호한 전기적 특성을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
이어서, 입출력용 IDT(11, 21)의 쌍 갯수(N1)와 접속용 IDT(12, 22)의 쌍 갯수(N2)를 여러가지로 변화시킨 경우에 전달정수의 실수부, 복소공액 영상 임피던스 및 군지연시간의 주파수 응답을 도 9 내지 도 11에 나타낸다. 규격화 알루미늄막 두께는 1.7%이다.
도 9는 입출력용 IDT(11, 21)의 쌍 갯수(N1)가 상기 범위보다 작은 19.5쌍이고 접속용 IDT(12, 22)의 쌍 갯수(N2)가 13.5쌍인 경우에 전달정수의 실수부와 복소공액 영상 임피던스 및 군지연시간의 주파수 응답이다.
도 9에서 분명하듯이, 전달정수의 실수부에서 얻을 수 있는 대역폭은 넓지만, 이 범위내의 복소공액 영상 임피던스는 크게 변화한다. 그래서, 대역 중앙의 복소공액 영상 임피던스 값(215 + j1902Ω)으로 정합을 취하고, 50Ω계에서 종단하면, 그 주파수에서는 정합되지만, 그 양쪽 외측의 주파수에서는 복소공액 영상 임피던스가 크게 변화하고 있기 때문에, 정합이 이루어지지 않고, 그 통과 특성은 단봉성(單峰性)으로 협대역 특성이 된다. 진폭 리플은 영이고 군지연시간 리플도 비교적 적다.
도 10은 입출력용 IDT(11 ,21) 쌍 갯수(N1)가 상기 범위내인 37.5쌍이고 접속용 IDT(12, 22)의 쌍 갯수(N2)가 25.5쌍인 경우에 전달정수의 실수부와 복소공액 영상 임피던스 및 군지연시간의 주파수 응답이다.
도 10에서 명백하듯이, 전달정수의 실수부에서 얻을 수 있는 대역폭은 비교적 넓고, 이 범위의 복소공액 영상 임피던스는 평탄하며, 특히 그 허수부는 평탄하다. 대역 중앙에서의 복소공액 영상 임피던스(759 + j580Ω)로 정합을 취하고, 50Ω계에서 종단하면, 진폭이 평탄하고 군지연시간 리플이 적은 주파수 응답을 얻을 수 있다.
도 11은 입출력용 IDT(11, 21) 쌍 갯수(N1)가 상기 범위보다 큰 50.5쌍이고접속용 IDT(12, 22) 쌍 갯수(N2)가 34.5쌍인 경우에 대한 전달정수의 실수부와 복소공액 영상 임피던스 및 군지연시간의 주파수 응답이다.
도 11에서 명백하듯이, 전달정수의 실수부에서 얻을 수 있는 대역폭은 좁고, 더구나 이 범위내에서의 복소공액 영상 임피던스가 크게 변화하고 있기 때문에, 대역 중앙에서의 복소공액 영상 임피던스(464-j127Ω)로 정합을 취하고, 50Ω계에서 종단하면, 협대역이며, 진폭 리플과 군지연시간 리플이 큰 주파수 응답이 된다.
이들 변화를 수치화하기 위해서, 대역내의 주파수에서 복소공액 영상 임피던스의 대역내 중앙값에 대한 자승편차를 구하였다. 대역내의 정규화 주파수를 0.0001씩 n개로 분할하고, 각 점(fi)(i = 1, 2. 3, … , n)의 복소공액 영상 임피던스의 실수부 R(fi)와 허수부 I(fi)를 기초로 하여, 각각의 대역 중앙에서 값 R(f0)과 I(f0)의 차를 구하여 제곱하고, n 개의 합의 제곱근을 구하여, 각각을 대역 중앙에서 R(f0)과 I(f0)에 의해 정규화하고, 또한 대역의 분할수 n으로 나눈다. 이들의 실수부와 허수부를 더하여 정규화 복소공액 영상 임피던스 자승편차(DCII)가 된다. 따라서, 정규화 복소공액 영상 임피던스 자승편차(DCII)는 수식 5로 표현된다.
수식 5
도 12는 입출력용 교차지전극 쌍 갯수(N1)에 대한 정규화된 복소공액 영상임피던스 자승편차(DCII)의 의존성을 나타낸다. 여기서, 교차지전극 쌍 갯수비(N2/N1)의 범위는 0.660∼0.690이다.
도 12에서 명백하듯이, 입출력용 교차지전극 쌍 갯수(N1)가 25쌍∼43쌍인 범위에서는 정규화된 복소공액 영상 임피던스 자승편차(DCII)는 0.2 이하이므로, 광 대역이며, 진폭 리플 및 군지연시간 리플이 적은 양호한 특성을 얻을 수 있다. 또한, 입출력용 교차지전극 쌍 갯수(N1)가 31쌍∼40.5쌍인 범위에서는 정규화 복소공액 영상 임피던스 자승편차(DCII)는 0.13 이하이므로, 역시 광대역이고 진폭 리플 및 군지연시간 리플이 적은 더욱 양호한 특성을 얻을 수 있다. 또한, 입출력용 교차지전극 쌍 갯수(N1)가 37쌍인 경우에, 정규화 복소공액 영상 임피던스 자승편차(DCII)는 최소치이므로, 광대역이고 진폭 리플 및 군지연시간 리플이 적은 가장 양호한 특성을 얻을 수 있다.
상술한 상세한 검토는 규격화 알루미늄막 두께가 1.7%인 경우에 해당하지만, 규격화 알루미늄막 두께가 1%, 3%인 경우에 관해서도 역시 상세한 검토가 이루어진다.
규격화 알루미늄막 두께가 1%인 경우에, 입출력용 교차지전극 쌍 갯수(N1)가 32쌍∼50쌍인 범위에서 정규화 복소공액 영상 임피던스 자승편차(DCII)는 0.2 이하이므로, 광대역이고 진폭 리플 및 군지연시간 리플이 적은 양호한 특성을 얻을 수 있다. 또한, 입출력용 교차지전극 쌍 갯수(N1)가 39쌍∼48쌍인 범위에서, 정규화 복소공액 영상 임피던스 자승편차(DCII)는 0.13 이하이므로, 역시 광대역이고 진폭 리플 및 군지연시간 리플이 적은 더욱 양호한 특성을 얻을 수 있다. 또한, 입출력용 교차지전극 쌍 갯수(N1)가 45쌍인 경우에는, 정규화 복소공액 영상 임피던스 자승편차(DCII)가 최소치가 되므로, 광대역이고 진폭 리플 및 군지연시간 리플이 적은 가장 양호한 특성을 얻을 수 있다.
규격화 알루미늄막 두께가 3%인 경우에는 입출력용 교차지전극쌍 갯수(N1)가 10쌍∼28쌍인 범위에서, 정규화 복소공액 영상 임피던스 자승편차(DCII)는 0.2 이하이므로, 광대역이고 진폭 리플 및 군지연시간 리플이 적은 양호한 특성을 얻을 수 있다. 또한, 입출력용 교차지전극 쌍 갯수(N1)가 17쌍∼26쌍인 범위에서, 정규화 복소공액 영상 임피던스 자승편차(DCII)는 0.13 이하이므로, 역시 광대역이고 진폭 리플 및 군지연시간 리플이 적은 더욱 양호한 특성을 얻을 수 있다. 또한, 입출력용 교차지전극 쌍 갯수(N1)가 23쌍인 경우에는 정규화 복소공액 영상 임피던스 자승편차(DCII)는 최소치가 되므로, 광대역이고 진폭 리플 및 군지연시간 리플이 가장 양호한 특성을 얻을 수 있다.
상술한 결과의 정리가 도 13에 도시된다.
정규화 복소공액 영상 임피던스 자승편차(DCII)가 최소치가 되므로 횡모드의 영향을 가장 효과적으로 억제할 수 있는 입출력용 교차지전극 쌍 갯수(N1)의 최적치를 ◎로 나타내고, 정규화 복소공액 영상 임피던스 자승편차(DCII)가 0.13 이하가되므로 횡모드의 영향을 매우 효과적으로 억제할 수 있는 입출력용 교차지전극 쌍 갯수(N1)의 상한을 ○로, 하한을 ●로 나타내고, 정규화 복소공액 영상 임피던스 자승편차(DCII)가 0.20 이하가 되므로 횡모드의 영향을 효과적으로 억제할 수 있는 입출력용 교차지전극 쌍 갯수(N1)의 상한을 △로, 하한을 ▲로 나타낸다.
정규화 복소공액 영상 임피던스 자승편차(DCII)가 0.20 이하가 되어 횡모드의 영향이 효과적으로 억제되도록 양호한 주파수 특성을 얻기 위해서 입출력용 교차지전극의 쌍 갯수(N1)를 수식 1의 범위내로 설정하면 좋다.
수식 1
정규화 복소공액 영상 임피던스 자승편차(DCII)가 0.13 이하가 되어, 횡모드의 영향이 보다 효과적으로 억제되도록 보다 양호한 주파수 특성을 얻기 위해서는 입출력용 교차지전극 쌍 갯수(N1)를 수식 2의 범위내로 설정하면 좋다.
수식 2
정규화 복소공액 영상 임피던스 자승편차(DCII)가 최소치가 되어 횡모드의 영향이 가장 효과적으로 억제되도록 가장 양호한 주파수 특성을 얻기 위해서는 수식 9를 만족하도록 설정하면 좋다.
[수식 9]
본 발명에 의한 탄성 표면파 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 종속 접속면에 대해 전기적으로 대칭인 전극 구성이기 때문에, 도 2에 도시된 바와 같이, 종속 접속면에 대한 전기적 대칭격자형 회로로 간주할 수 있다.
입출력용 IDT(11, 21) 쌍 갯수(N1)가 37.5쌍이고, 접속용 IDT(12, 22) 쌍 갯수(N2)가 25.5쌍이며, 개구길이(W)가 7L이고, 규격화 알루미늄막 두께(h/L)가 1.7%이며, 반사기(13, 14, 23, 24)의 주기를 L로 하고, 입출력용 IDT(11, 21) 및 접속용 IDT(12, 22)의 교차지전극의 주기는 0.9836L이며, 입출력용 IDT(11, 21)와 접속용 IDT(12, 22) 사이의 거리는 0.4918L이다. 입출력용 IDT(11, 21)와 접속용 IDT(12, 22) 및 반사기(13, 14, 23, 24) 사이의 거리는 0.4959L이다.
이러한 탄성 표면파 장치와 전기적 등가인 대칭격자형 회로에 있어서, 격자 아암 임피던스(Zb)와 직렬아암 임피던스(Za)의 주파수 특성이 도 14에 도시된다. 주파수 응답은 700 + j334Ω에서 정합을 취하고, 50Ω계에서 종단하여 측정하였다.
격자아암 임피던스(Zb)와 직렬아암 임피던스(Za)에 있어서, 고주파측에 있는 공진 및 반공진 한 셋트를 0차 모드, 저주파측에 있는 공진 및 반공진 한 셋트를 1차 모드라 부르기로 한다. 이 경우의 대칭격자형 회로의 격자아암 임피던스(Zb) 및 직렬아암 임피던스(Za)의 공진, 반공진 주파수의 위치는 Zb의 대칭 1차 모드의 공진 주파수(fb1)와 Za의 반대칭 1차 모드의 반공진 주파수(fa1')는 약간 벗어나 있으며, Zb의 대칭 1차 모드의 반공진 주파수(fb1' )와 Za의 반대칭 0차 모드의 공진 주파수(fa0)는 일치하지 않는다. Zb의 대칭 0차 모드의 공진 주파수(fb0)와 Za의 반대칭 0차 모드의 반공진 주파수(fa0' )는 거의 일치한다. 또한, Za의 반대칭 1차 모드의 공진 주파수(fa1' )와 Zb의 대칭 0차 모드의 반공진 주파수(fb0' )는 다른 공진 주파수 또는 반공진 주파수와 일치하지 않는다.
이어서, 대역을 형성하기 위해 필요한 모드에 대해서 고찰한다.
이미 대역폭은 복소공액 영상 임피던스의 전달함수의 실수부의 포락선과 전달정수의 실수부가 영인 직선과의 교점으로 정의하였다.
이 정의에 따르면, 대역내에 존재하는 모드는 직렬아암 임피던스(Za)의 반대칭 0차 모드의 공진 주파수(fa0)와 반대칭 1차 모드의 반공진 주파수(fa1' ) 및 격자아암 임피던스(Zb)의 대칭 1차 모드의 반공진 주파수(fb1' )와 대칭 1차 모드의 공진 주파수(fb1)이다.
한편으로, 격자아암 임피던스(Zb)의 공진 주파수(fb0) 및 직렬아암 임피던스(Za)의 반대칭 1차 모드의 공진 주파수(fa1)와 반대칭 0차 모드의 반공진 주파수(fa0' )는 상기 정의된 대역내의 약간 외측에 위치하고 있는데, 복소공액 영상 임피던스의 평탄화에 기여하고 있다. 이 관점에서 보면, 이들 3 개의 모드도 대역을 형성하기 위해서 필요한 모드라고 할 수 있다.
한편, 제2 비교예의 경우에 대해서, 제2 비교예의 탄성 표면파 장치와 전기적 등가인 대칭격자형 회로에 대한 격자아암 임피던스(Zb)와 직렬아암 임피던스(Za)의 주파수 특성이 도 20에 도시된다.
직렬아암 임피던스(Za)와 격자아암 임피던스(Zb)에는 각각 2 개의 공진과 2개의 반공진이 존재한다. 각 임피던스에 있어서, 고주파측에 있는 공진 및 반공진한 셋트를 0차 모드, 저주파측에 있는 공진 및 반공진 한 셋트를 1차 모드라 부르기로 한다. 격자아암 임피던스(Zb)의 대칭인 1차 모드의 공진 주파수와 직렬아암 임피던스(Za)의 반대칭 1차 모드의 반공진 주파수가 거의 일치하고(f1), Zb의 대칭인 1차 모드의 반공진 주파수와 Za의 반대칭인 0차 모드의 공진 주파수가 거의 일치하고(f2), Zb의 대칭인 0차 모드의 공진 주파수와 Za의 반대칭인 0차 모드의 반공진 주파수가 거의 일치하고 있으며(f3), 주파수(f1)와 주파수(f3)의 주파수 간격이 통과 대역폭과 거의 일치하고 있다.
종래의 대칭 모드와 반대칭 모드를 이용한 탄성 표면파 장치에 있어서 「주파수 맞추기」의 기술은 제2 비교예와 같은 경우에 성립하고 있다. 그러나, 본 발명의 경우에 도 17에 도시된 바와 같이, 직렬아암 임피던스(Za)와 격자아암 임피던스(Zb)의 공진 주파수 및 반공진 주파수가 완전히 일치하지 않는다. 이러한 조건에도 평탄한 진폭 리플 및 군지연시간 리플을 얻을 수 있는 것은 복소공액 영상 임피던스가 평탄하기 때문이다.
본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고 여러 가지의 변형이 가능하다.
예컨대, 상기 실시형태에서는 교차지전극 사이의 거리(Li)를 0.4918L로 하고, 교차지전극과 반사기 사이의 거리(Lir)를 0.4959L로 하여 검토하였지만, 이 값에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 실시형태에서는 개구길이를 7L로 하여 설명하였지만, 개구길이가5L∼12L 범위에 있더라도 같은 결과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 실시형태에 한하지 않고, 개구길이를 50L∼350L로 넓게 한 경우에도 종단 임피던스를 20∼130Ω의 실수에서 종단한 경우, 횡모드에 의한 대역내 리플의 영향이 관찰되고, 비록 탄성 표면파 장치의 치수는 커지지만, 양호한 주파수 응답(저역측 스퓨리어스의 억제 효과)을 얻을 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는 2 개의 전극 구조열을 2 단으로 종속 접속하였지만, 2단 종속 전극 구조를 더욱 종속 접속하여, 4단, 6단, 8단, …으로 다수단 종속 접속하여도 좋다.
또한, 교차지전극의 재료로서 알루미늄에 동, 실리콘, 티탄, HfB2 등을 첨가하여도 좋고, 다른 도전성 재료를 이용하여 전극을 형성하여도 좋다.
또한, 교차지전극을 형성하는 방법으로 리프트오프(lift-off)에 의해 형성하여도 좋고, 에칭에 의해 패터닝하여 형성하여도 좋다.
도 1에 도시된 구조의 탄성 표면파 장치를 제작하고 평가하였다. 도 15에 통과 특성이 도시된다. 압전 기판으로서 45° Y회전 X판의 4붕산 리튬 단결정 기판을 이용하고, 탄성 표면파의 전파 방향은 Z방향으로 하였다. 교차지전극 및 반사기의 패턴 형성은 알려진 포토리소그래피 기술에 의해 형성한 레지스트 패턴상에 알루미늄 금속막을 진공증착한 후, 리프트오프함으로써 행하였다.
교차지전극은 쌍이 되는 전극지가 겹쳐져 있는 길이가 거의 같은 소위 정규형이고, 그 개구길이는 6.88L이다. 입출력용 IDT(11, 21)의 쌍 갯수(N1)는 37.5쌍이고, 접속용 IDT(12, 22)의 쌍 갯수(N2)는 25.5쌍이며, 반사기(13, 14, 23, 24)의 갯수는 60개이다. 금속전극 형성율는 0.5이다. 반사기(13, 14, 23, 24)의 주기를 L(=12㎛)로 하고, 입출력용 IDT(11, 21) 및 접속용 IDT(12, 22)의 교차지전극의 주기는 0.9836L이고, 입출력용 IDT(11, 21)과 접속용 IDT(12, 22) 사이의 거리는 0.4918L이며, 입출력용 IDT(11, 21) 및 접속용 IDT(12, 22)와 반사기(13, 14, 23, 24) 사이의 거리는 0.4959L이다.
종단 임피던스는 전달정수의 실수부에서 구한 대역 중앙에서의 복소공액 영상 임피던스의 값에서 759 + j580Ω 이 되도록 인덕터와 커패시터로 L형 정합회로를 형성하였다.
그 전기적 특성은 최소 삽입손실이 2dB, 진폭 리플이 0.2dB, 군지연시간 리플이 2μsec, 비대역폭이 0.46%, 쉐이프 펙터(3dB 대역폭/30dB 대역폭)가 0.55, 스톱밴드내의 저역측 스퓨리어스가 50dB 이상인 우수한 필터 특성을 얻을 수 있었다.
본 발명에 의한 탄성 표면파 장치는 삽입손실이 작고, 진폭 리플과 군지연시간 리플이 적으며, 비대역폭이 비교적 넓어 쉐이프 펙터가 좋고, 대역외 감쇠량이 큰 우수한 특성을 실현할 수 있으며, 이동체 통신 등에 이용하는 필터, 특히 디지털 통신용의 중간 주파수 필터로서 유용하다.

Claims (20)

  1. 압전 기판과,
    상기 압전 기판상에 형성되어 N1쌍의 입출력용 IDT와, 상기 입출력용 IDT의 한쪽에 근접하게 배치된 N2쌍의 접속용 IDT와, 상기 입출력용 IDT와 상기 접속용 IDT의 외측에 배치된 2 개의 반사기를 구비하는 제1 전극 구조열과,
    상기 압전 기판상에 형성되어 N1쌍의 입출력용 IDT와, 상기 입출력용 IDT의 한쪽에 근접하게 배치된 N2쌍의 접속용 IDT와, 상기 접속용 IDT와 상기 입출력용 IDT의 외측에 형성된 2 개의 반사기를 구비하며, 상기 제1 전극 구조열과 종속 접속된 제2 전극 구조열을 포함하고,
    상기 제1 전극 구조열의 상기 접속용 IDT와 상기 제2 전극 구조열의 상기 접속용 IDT가 종속 접속면에 대해 전기적으로 대칭이 되도록 배치되어 있는 탄성 표면파 장치에 있어서,
    상기 탄성 표면파 장치를 격자아암 임피던스와 직렬아암 임피던스로 나타내어지는 전기적으로 등가인 대칭격자형 회로로 나타냈을 때, 상기 격자아암 임피던스의 적어도 1 개의 공진점과 적어도 1 개의 반공진점 및 상기 직렬아암 임피던스의 적어도 1 개의 공진점과 적어도 1 개의 반공진점을 이용하여 통과대역을 형성하도록, 상기 입출력용 IDT쌍 개수(N1) 또는 접속용 IDT 쌍 갯수(N2)와 상기 입출력용IDT쌍 갯수(N1)의 비(N2/N1)가 결정되며,
    상기 입출력용 IDT쌍 갯수(N1)와 상기 접속용 IDT쌍 갯수(N2)가 다른 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 격자아암 임피던스의 적어도 2 개의 공진점과 적어도 1 개의 반공진점과, 상기 직렬아암 임피던스의 적어도 2 개의 공진점과 적어도 2 개의 반공진점을 이용하여 통과 대역을 형성하도록, 상기 입출력용 IDT쌍 갯수(N1)가 결정되는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  3. 압전 기판과,
    상기 압전 기판상에 형성되어 N1쌍의 입출력용 IDT와, 상기 입출력용 IDT의 한쪽에 근접하게 배치된 N2쌍의 접속용 IDT와, 상기 입출력용 IDT와 상기 접속용 IDT의 외측에 배치된 2 개의 반사기를 구비하는 제1 전극 구조열과,
    상기 압전 기판상에 형성되어 N1쌍의 입출력용 IDT와, 상기 입출력용 IDT의 한쪽에 근접하게 배치된 N2쌍의 접속용 IDT와, 상기 접속용 IDT와 상기 입출력용 IDT의 외측에 형성된 2 개의 반사기를 구비하며, 상기 제1 전극 구조열과 종속 접속된 제2 전극 구조열을 포함하고,
    상기 제1 전극 구조열의 상기 접속용 IDT와 상기 제2 전극 구조열의 상기 접속용 IDT가 종속 접속면에 대해 전기적으로 대칭이 되도록 배치되어 있는 탄성 표면파 장치에 있어서,
    상기 입출력용 IDT쌍 갯수(N1)와 상기 접속용 IDT쌍 갯수(N2)가 다르고,
    상기 입출력용 IDT와 상기 접속용 IDT의 규격화 전극막 두께를 h/L로 했을 때, 상기 입출력용 IDT쌍 갯수(N1)가 다음 수식 1
    수식 1
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 입출력용 IDT쌍 갯수(N1)가 다음 수식 2
    수식 2
    를 만족하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  5. 압전 기판과,
    상기 압전 기판상에 형성되어 N1쌍의 입출력용 IDT와, 상기 입출력용 IDT의 한쪽에 근접하게 배치된 N2쌍의 접속용 IDT와, 상기 입출력용 IDT와 상기 접속용 IDT의 외측에 배치된 2 개의 반사기를 구비하는 제1 전극 구조열과,
    상기 압전 기판상에 형성되어 N1쌍의 입출력용 IDT와, 상기 입출력용 IDT의 한쪽에 근접하게 배치된 N2쌍의 접속용 IDT와, 상기 접속용 IDT와 상기 입출력용 IDT의 외측에 형성된 2 개의 반사기를 구비하며, 상기 제1 전극 구조열과 종속 접속된 제2 전극 구조열을 포함하고,
    상기 제1 전극 구조열의 상기 접속용 IDT와 상기 제2 전극 구조열의 상기 접속용 IDT가 종속 접속면에 대해 전기적으로 대칭이 되도록 배치되어 있는 탄성 표면파 장치에 있어서,
    상기 입출력용 IDT쌍 갯수(N1)와 상기 접속용 IDT쌍 갯수(N2)가 다르고,
    상기 입출력용 IDT와 상기 접속용 IDT의 규격화 전극막 두께를 h/L로 했을 때, 상기 접속용 IDT 쌍 갯수(N2)와 상기 입출력용 IDT 쌍 갯수(N1)의 비(N2/N1)가 다음 수식 3
    수식 3
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 접속용 IDT쌍 갯수(N2)와 상기 입출력용 IDT쌍 갯수(N1)의 비(N2/N1)가 다음 수식 4
    수식 4
    를 만족하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  7. 압전 기판과,
    상기 압전 기판상에 형성되어 N1쌍의 입출력용 IDT와, 상기 입출력용 IDT의 한쪽에 근접하게 배치된 N2쌍의 접속용 IDT와, 상기 입출력용 IDT와 상기 접속용 IDT의 외측에 배치된 2 개의 반사기를 구비하는 제1 전극 구조열과,
    상기 압전 기판상에 형성되어 N1쌍의 입출력용 IDT와, 상기 입출력용 IDT의 한쪽에 근접하게 배치된 N2쌍의 접속용 IDT와, 상기 접속용 IDT와 상기 입출력용 IDT의 외측에 형성된 2 개의 반사기를 구비하며, 상기 제1 전극 구조열과 종속 접속된 제2 전극 구조열을 포함하고,
    상기 제1 전극 구조열의 상기 접속용 IDT와 상기 제2 전극 구조열의 상기 접속용 IDT가 종속 접속면에 대해 전기적으로 대칭이 되도록 배치되어 있는 탄성 표면파 장치에 있어서,
    상기 입출력용 IDT쌍 갯수(N1)와 상기 접속용 IDT쌍 갯수(N2)가 다르고,
    상기 입출력용 IDT와 상기 접속용 IDT의 규격화 전극막 두께를 h/L로 했을때, 상기 접속용 IDT 쌍 갯수(N2)와 상기 입출력용 IDT 쌍 갯수(N1)의 비(N2/N1)가다음 수식 3
    수식 3
    을 만족하고, 상기 입출력용 IDT쌍 갯수(N1)가 다음 수식 1
    수식 1
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 접속용 IDT쌍 갯수(N2)와 상기 입출력용 IDT 쌍 갯수(N1)의 비(N2/N1)가 다음 수식 4
    수식 4
    를 만족하고, 상기 입출력용 IDT쌍 갯수(N1)가 다음 수식 2
    수식 2
    를 만족하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  9. 압전 기판과,
    상기 압전 기판상에 형성되어 N1쌍의 입출력용 IDT와, 상기 입출력용 IDT의 한쪽에 근접하게 배치된 N2쌍의 접속용 IDT와, 상기 입출력용 IDT와 상기 접속용 IDT의 외측에 배치된 2 개의 반사기를 구비하는 제1 전극 구조열과,
    상기 압전 기판상에 형성되어 N1쌍의 입출력용 IDT와, 상기 입출력용 IDT의 한쪽에 근접하게 배치된 N2쌍의 접속용 IDT와, 상기 접속용 IDT와 상기 입출력용 IDT의 외측에 형성된 2 개의 반사기를 구비하며, 상기 제1 전극 구조열과 종속 접속된 제2 전극 구조열을 포함하고,
    상기 제1 전극 구조열의 상기 접속용 IDT와 상기 제2 전극 구조열의 상기 접속용 IDT가 종속 접속면에 대해 전기적으로 대칭이 되도록 배치되어 있는 탄성 표면파 장치에 있어서,
    상기 입출력용 IDT쌍 갯수(N1)와 상기 접속용 IDT쌍 갯수(N2)가 다르고,
    통과 대역 중앙의 주파수(fo)에서의 복소공액 영상 임피던스를 Zo= R(fo) + jI(fo)로 하여, 상기 통과 대역내에서 n개로 분할했을 때의 각 점(fi)에서의 주파수의 복소공액 영상 임피던스를 z(fi) = R(fi) + jI(fi) (i = 1, 2, 3, …, n)로 했을때, 다음 수식 5
    수식 5
    로 나타내어지는 정규화 복소공액 영상 임피던스 자승편차(DCII)가 다음 수식 6
    수식 6
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 정규화 복소공액 영상 임피던스 자승편차(DCII)가 다음 수식 7
    수식 7
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압전 기판이 4붕산 리튬 기판인 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  12. 압전 기판과,
    상기 압전 기판상에 형성되어 N1쌍의 입출력용 IDT와, 상기 입출력용 IDT에 근접하게 배치된 N2쌍의 접속용 IDT와, 상기 입출력용 IDT와 상기 접속용 IDT 외측에 배치된 2 개의 반사기를 구비하는 제1 전극 구조열과,
    상기 압전 기판상에 형성되어 N1쌍의 입출력용 IDT와, 상기 입출력용 IDT에 근접하게 배치된 N2쌍의 접속용 IDT와, 상기 접속용 IDT와 상기 입출력용 IDT의 외측에 형성된 2 개의 반사기를 구비하며, 상기 제1 전극 구조열과 종속 접속된 제2 전극 구조열을 포함하고,
    상기 제1 전극 구조열의 상기 접속용 IDT와 상기 제2 전극 구조열의 상기 접속용 IDT가 종속 접속면에 대해 전기적으로 대칭이 되도록 배치되어 있는 탄성 표면파 장치에 있어서,
    상기 입출력용 IDT쌍 갯수(N1)와 상기 접속용 IDT쌍 갯수(N2)가 다르고,
    상기 입출력용 IDT와 상기 접속용 IDT의 규격화 전극막 두께를 h/L로 했을때, 상기 입출력용 IDT쌍 갯수(N1)가 다음 수식 1
    수식 1
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 입출력용 IDT 쌍 갯수(N1)가 다음 수식 2를
    수식 2
    만족하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  14. 압전 기판과,
    상기 압전 기판상에 형성되어 N1쌍의 입출력용 IDT와, 상기 입출력용 IDT에 근접하게 배치된 N2쌍의 접속용 IDT와, 상기 입출력용 IDT와 상기 접속용 IDT의 외측에 배치된 2 개의 반사기를 구비하는 제1 전극 구조열과,
    상기 압전 기판상에 형성되어 N1쌍의 입출력용 IDT와, 상기 입출력용 IDT에 근접하게 배치된 N2쌍의 접속용 IDT와, 상기 접속용 IDT와 상기 입출력용 IDT 외측에 형성된 2 개의 반사기를 구비하며, 상기 제1 전극 구조열과 종속 접속된 제2 전극 구조열을 포함하고,
    상기 제1 전극 구조열의 상기 접속용 IDT와 상기 제2 전극 구조열의 상기 접속용 IDT가 종속 접속면에 대해 전기적으로 대칭이 되도록 배치되어 있는 탄성 표면파 장치 있어서,
    상기 입출력용 IDT쌍 갯수(N1)와 상기 접속용 IDT쌍 갯수(N2)가 다르고,
    상기 입출력용 IDT와 상기 접속용 IDT의 규격화 전극막 두께를 h/L로 했을때, 상기 접속용 IDT 쌍 갯수(N2)와 상기 입출력용 IDT 쌍 갯수(N1)의 비(N2/N1)가 다음 수식 3
    수식 3
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 접속용 IDT 쌍 갯수(N2)와 상기 입출력용 IDT 쌍 갯수(N1)의 비(N2/N1)가 다음 수식 4
    수식 4
    를 만족하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  16. 압전 기판과,
    상기 압전 기판상에 형성되어 N1쌍의 입출력용 IDT와, 상기 입출력용 IDT에 근접하게 배치된 N2쌍의 접속용 IDT와, 상기 입출력용 IDT와 상기 접속용 IDT의 외측에 배치된 2 개의 반사기를 구비하는 제1 전극 구조열과,
    상기 압전 기판상에 형성되어 N1쌍의 입출력용 IDT와, 상기 입출력용 IDT에근접하게 배치된 N2쌍의 접속용 IDT와, 상기 접속용 IDT와 상기 입출력용 IDT의 외측에 형성된 2 개의 반사기를 구비하며, 상기 제1 전극 구조열과 종속 접속된 제2 전극 구조열을 포함하고,
    상기 제1 전극 구조열의 상기 접속용 IDT와 상기 제2 전극 구조열의 상기 접속용 IDT가 종속 접속면에 대해 전기적으로 대칭이 되도록 배치되어 있는 탄성 표면파 장치에 있어서,
    상기 입출력용 IDT쌍 갯수(N1)와 상기 접속용 IDT쌍 갯수(N2)가 다르고,
    상기 입출력용 IDT와 상기 접속용 IDT의 규격화 전극막 두께를 h/L로 했을때, 상기 접속용 IDT 쌍 갯수(N2)와 상기 입출력용 IDT 쌍 갯수(N1)의 비(N2/N1)가 다음 수식 3
    수식 3
    을 만족하고, 상기 입출력용 IDT쌍 갯수(N1)가 다음 수식 1
    수식 1
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 접속용 IDT 쌍 갯수(N2)와 상기 입출력용 IDT쌍갯수(N1)의 비(N2/N1)가 다음 수식 4
    수식 4
    를 만족하고, 상기 입출력용 IDT의 쌍수(N1)가 다음 수식 2
    수식 2
    를 만족하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  18. 압전 기판과,
    상기 압전 기판상에 형성되어 N1쌍의 입출력용 IDT와, 상기 입출력용 IDT에 근접하게 배치된 N2쌍의 접속용 IDT와, 상기 입출력용 IDT와 상기 접속용 IDT의 외측에 배치된 2 개의 반사기를 구비하는 제1 전극 구조열과,
    상기 압전 기판상에 형성되어 N1쌍의 입출력용 IDT와, 상기 입출력용 IDT에 근접하게 배치된 N2쌍의 접속용 IDT와, 상기 접속용 IDT와 상기 입출력용 IDT의 외측에 형성된 2 개의 반사기를 구비하며, 상기 제1 전극 구조열과 종속 접속된 제2 전극 구조열을 포함하고,
    상기 제1 전극 구조열의 상기 접속용 IDT와 상기 제2 전극 구조열의 상기 접속용 IDT가 종속 접속면에 대해 전기적으로 대칭이 되도록 배치되어 있는 탄성 표면파 장치에 있어서,
    상기 입출력용 IDT쌍 갯수(N1)와 상기 접속용 IDT쌍 갯수(N2)가 다르고,
    통과 대역 중앙의 주파수(fo)에서의 복소공액 영상 임피던스를 Zo= R(fo) + jI(fo)로 하여, 상기 통과 대역내에서 n개로 분할했을 때의 각 점(fi)에서의 주파수의 복소공액 영상 임피던스를 Z(fi) = R(fi) + jI(fi) (i = 1, 2, 3, …, n)로 했을때, 다음 수식 5
    수식 5
    로 표현되는 정규화 복소공액 영상 임피던스 자승편차(DCII)가 다음 수식 6
    수식 6
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 정규화 복소공액 영상 임피던스 자승편차(DCII)가 다음 수식 7
    수식 7
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  20. 제12항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압전 기판이 4붕산 리튬 기판인 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
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