CN103329437A - 弹性表面波滤波器装置 - Google Patents

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Abstract

提供具有陡峭的滤波器特性、并且通带宽且抑制了通带内的脉动的弹性表面波滤波器装置。弹性表面波滤波器装置（1）利用瑞利波作为主模，具备梯型弹性表面波滤波器部（20）。构成串联臂谐振器的弹性表面波谐振器（30）的电介质层（33）的厚度（t1）与构成并联臂谐振器的弹性表面波谐振器（40）的电介质层（43）的厚度（t2）不同。构成串联臂谐振器的弹性表面波谐振器（30）中的弹性表面波的传播方位（A1）与构成并联臂谐振器的弹性表面波谐振器（40）中的弹性表面波的传播方位（A2）不同。

Description

弹性表面波滤波器装置
技术领域
本发明涉及弹性表面波滤波器装置。本发明特别涉及具有梯型弹性表面波滤波器部的弹性表面波滤波器装置。
背景技术
现有技术中，例如作为搭载于便携式电话机等的通信机中的RF（Radio Frequency，无线频率）电路中的带通滤波器或分波器，使用利用了弹性表面波的弹性表面波滤波器装置。作为这样的弹性表面波滤波器装置的一例，例如在下述的专利文献1中记载了具有梯型弹性表面波滤波器部的弹性表面波滤波器装置。在专利文献1中进行了如下记载：在构成梯型弹性表面波滤波器部的多个弹性表面波谐振器中，在各弹性表面波谐振器的IDT电极上设置保护膜，通过使并联臂弹性表面波谐振器中的IDT电极上的保护膜的厚度、与串联臂弹性表面波谐振器中的IDT电极上的保护膜的厚度不同，来使滤波器特性陡峭，并使通带中的频率特性平坦。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2000－196409号公报
发明的概要
发明要解决的课题
但是，在专利文献1记载的弹性表面波滤波器装置中，存在会在通带内产生脉动的情形。
发明内容
本发明鉴于相关点而提出，其目的在于，提供一种弹性表面波滤波器装置，具有陡峭的滤波器特性，并且通带宽且抑制了通带内的脉动。
用于解决课题的手段
本发明所涉及的弹性表面波滤波器装置利用瑞利波作为主模，具备梯型弹性表面波滤波器部。弹性表面波滤波器部具有：串联臂、串联臂谐振器、并联臂和并联臂谐振器。串联臂谐振器连接在串联臂上。并联臂连接串联臂和接地。并联臂谐振器设于并联臂。并联臂谐振器设于并联臂。串联臂谐振器和并联臂谐振器分别通过具有压电基板、IDT电极、和电介质层的弹性表面波谐振器构成。IDT电极形成于压电基板上。电介质层覆盖IDT电极地形成。构成串联臂谐振器的弹性表面波谐振器的电介质层的厚度与构成并联臂谐振器的弹性表面波谐振器的电介质层的厚度不同，且构成串联臂谐振器的弹性表面波谐振器中的弹性表面波的传播方位与构成并联臂谐振器的弹性表面波谐振器中的弹性表面波的传播方位不同。
在本发明所涉及的弹性表面波滤波器装置的某特定的局面下，压电基板由LiNbO3基板构成，在欧拉角（
Figure BDA00003510885300021
θ，ψ）中，θ处于25°～45°的范围内，ψ是构成串联臂谐振器的弹性表面波谐振器中的弹性表面波的传播方位以及构成并联臂谐振器的弹性表面波谐振器中的弹性表面波的传播方位。
另外，在本发明中，欧拉角（θ，ψ）是表现压电基板的切断面和弹性表面波的传播方向的参数。在本发明中，欧拉角（
Figure BDA00003510885300023
θ，ψ）是文献“弹性波元件技术手册”（日本学术振兴会弹性波元件技术第150委员会、第1版第1次印刷、平成13年11约30日发行、第549页）记载的右手系欧拉角。即，对于压电基板的结晶轴X、Y、Z，以Z轴为轴，绕X轴逆时针旋转
Figure BDA00003510885300024
得到Xa轴。接下来，以Xa轴为轴，绕Z轴逆时针旋转θ得到Z′轴。将包含Xa轴，以Z′轴为法线的面设为压电基板的切断面。然后，将以Z′轴为轴，绕Xa轴逆时针旋转ψ后的轴X′方向设为弹性表面波的传播方向。另外，作为欧拉角的初始值而赋予压电基板的结晶轴X、Y、Z中，将Z轴设为与c轴平行，将X轴设为与等价的3方向的a轴中的任意一个平行，将Y轴设为包含X轴和X轴的面的法线方向。
在本发明所涉及的弹性表面波滤波器装置的其它的特定的局面下，构成串联臂谐振器的弹性表面波谐振器中的弹性表面波的传播方位相对于构成并联臂谐振器的弹性表面波谐振器中的弹性表面波的传播方位而成的角度大于0°且为8°以下。
在本发明所涉及的弹性表面波滤波器装置的另外的特定的局面下，构成串联臂谐振器的弹性表面波谐振器的电介质层厚于构成并联臂谐振器的弹性表面波谐振器的电介质层，构成串联臂谐振器的弹性表面波谐振器的ψ处于0°±1°的范围内，构成并联臂谐振器的弹性表面波谐振器的ψ处于1°～8°的范围内。
在本发明所涉及的弹性表面波滤波器装置的再其它的特定的局面下，构成并联臂谐振器的弹性表面波谐振器的ψ处于3.5°～6.5°的范围内。
在本发明所涉及的弹性表面波滤波器装置的再另外的特定的局面下，构成串联臂谐振器的弹性表面波谐振器的电介质层薄于构成并联臂谐振器的弹性表面波谐振器的电介质层，构成串联臂谐振器的弹性表面波谐振器的ψ处于1°～8°的范围内，构成并联臂谐振器的弹性表面波谐振器的ψ处于0°±1°的范围内。
在本发明所涉及的弹性表面波滤波器装置的又其它的特定的局面下，构成串联臂谐振器的弹性表面波谐振器的ψ处于3.5°～6.5°的范围内。
在本发明所涉及的弹性表面波滤波器装置的又另外的特定的局面下，电介质层包含SiO2层。另外，电介质层既可以仅由SiO2层构成，也可以由包含SiO2层的层叠体构成。
在本发明所涉及的弹性表面波滤波器装置的又再其它的特定的局面下，串联臂谐振器的压电基板和并联臂谐振器的压电基板通过公共的压电基板构成。
发明的效果
根据本发明，能提供一种弹性表面波滤波器装置，具有陡峭的滤波器特性，并且通带宽且抑制了通带内的脉动。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式所涉及的弹性表面波滤波器装置的等效电路图。
图2是本发明的一个实施方式的弹性表面波滤波器芯片的示意透视俯视图。
图3是构成本发明的一个实施方式中的串联臂谐振器的弹性表面波谐振器的一部分的概略的截面图。
图4是构成本发明的一个实施方式中的并联臂谐振器的弹性表面波谐振器的一部分的概略的截面图。
图5是表示比较例1的弹性表面波滤波器装置的发送滤波器的滤波器特性、和比较例2的弹性表面波滤波器装置的发送滤波器的滤波器特性的曲线图。
图6是表示本发明的一个实施方式所涉及的弹性表面波滤波器装置的发送滤波器的滤波器特性、和比较例1的弹性表面波滤波器装置的发送滤波器的滤波器特性的曲线图。
图7是表示本发明的一个实施方式所涉及的弹性表面波滤波器装置的发送滤波器的滤波器特性、和比较例2的弹性表面波滤波器装置的发送滤波器的滤波器特性的曲线图。
图8是表示比较例3的弹性表面波滤波器装置的发送滤波器的滤波器特性的曲线图。
图9是表示本发明的一个实施方式所涉及的弹性表面波滤波器装置的发送滤波器的滤波器特性的曲线图。
图10是表示在实验例中制作的单端口型弹性表面波谐振器的IDT电极的示意俯视图。
图11是表示ψ＝0°时的单端口型弹性表面波谐振器的阻抗特性的曲线图。
图12是表示ψ＝0°时的单端口型弹性表面波谐振器的逆程损失的曲线图。
图13是表示ψ＝2.5°时的单端口型弹性表面波谐振器的阻抗特性的曲线图。
图14是表示ψ＝2.5°时的单端口型弹性表面波谐振器的逆程损失的曲线图。
图15是表示ψ＝5.0°时的单端口型弹性表面波谐振器的阻抗特性的曲线图。
图16是表示ψ＝5.0°时的单端口型弹性表面波谐振器的逆程损失的曲线图。
图17是表示ψ＝7.5°时的单端口型弹性表面波谐振器的阻抗特性的曲线图。
图18是表示ψ＝7.5°时的单端口型弹性表面波谐振器的逆程损失的曲线图。
图19是表示ψ＝10°时的单端口型弹性表面波谐振器的阻抗特性的曲线图。
图20是表示ψ＝10°时的单端口型弹性表面波谐振器的逆程损失的曲线图。
图21是表示欧拉角（
Figure BDA00003510885300051
θ，ψ）的ψ与SH波引起的脉动的逆程损失的大小的关系的曲线图。
图22是表示在实验例的单端口型弹性表面波谐振器中，未使IDT电极的电极指短路时的瑞利波以及SH波各自的声速、和使IDT电极的电极指短路时的瑞利波以及SH波各自的声速的曲线图。
图23是表示由氧化硅构成的电介质膜的膜厚、与TCF的关系的曲线图。
图24是表示由氧化硅构成的电介质膜的膜厚、与IDT电极的指条部的宽度变化1nm时的频率变化量的关系的曲线图。
具体实施方式
下面，关于实施本发明的优选的形态，举出图1所示的弹性表面波滤波器装置1为例来进行说明。本实施方式的弹性表面波滤波器装置1是具有梯型弹性表面波滤波器部的双工器。双工器是分波器的一种。但本发明所涉及的弹性表面波滤波器装置并不限定于双工器。本发明所涉及的弹性表面波滤波器装置只要具有梯型弹性表面波滤波器部，就没有特别的限定，也可以是三工器等的其它的分波器，也可以是包含输入信号端子或输出信号端子的至少一方未公共连接的多个滤波器部的构成，也可以是仅具有1个梯型弹性表面波滤波器部的构成。
图1是本实施方式所涉及的弹性表面波滤波器装置1的等效电路图。图2是本实施方式中的弹性表面波滤波器芯片的示意透视俯视图。图3是构成本实施方式中的串联臂谐振器S1、S2、S3的弹性表面波谐振器30的一部分的概略的截面图。图4是构成本实施方式中的并联臂谐振器P1、P2、P3的弹性表面波谐振器40的一部分的概略的截面图。
本实施方式的弹性表面波滤波器装置1例如搭载于与UMTS这样的CDMA方式对应的便携式电话机等的RF电路中。具体地，弹性表面波滤波器装置1是与UMTS-BAND3对应的双工器。UMTS-BAND3的发送频带为1710MHz～1785MHz，接收频带为1805MHz～1880MHz。如此，在UMTS-BAND3中，发送侧频带位于接收侧频带的低频侧。
如图1所示，弹性表面波滤波器装置1具备：与天线连接的天线端子10、发送侧信号端子11、和接收侧信号端子12。在天线端子10和接收侧信号端子12之间连接有接收滤波器13。在本实施方式中，接收滤波器13的构成并没有特别的限定。接收滤波器13例如可以由纵耦合谐振器型弹性表面波滤波器部构成，也可以由梯型弹性表面波滤波器部构成。另外，在图1中仅描绘1个接收侧信号端子12，但在接收滤波器13是由具有平衡－不平衡变换功能的平衡型的滤波器部构成的情况下，设置2个接收侧信号端子。
在天线端子10和发送侧信号端子11之间连接有发送滤波器20。在发送滤波器20和接收滤波器13的连接点与天线端子10间的连接点、和接地之间连接有作为匹配电路的电感器L。
发送滤波器20由梯型弹性表面波滤波器部构成。发送滤波器20具有连接天线端子10和发送侧信号端子11的串联臂21。在串联臂21串联连接多个串联臂谐振器S1、S2、S3。另外，串联臂谐振器S1、S2、S3分别由作为1个谐振器发挥功能的多个弹性表面波谐振器构成。由此，提高了发送滤波器20的耐电性。本身在本发明中，串联臂谐振器既可以由作为1个谐振器发挥功能的多个弹性表面波谐振器构成，也可以由1个弹性表面波谐振器构成。
发送滤波器20具有连接在串联臂21和接地之间的多个并联臂22、23、24。在并联臂22、23、24分别设有并联臂谐振器P1、P2、P3。并联臂谐振器P1、P2、P3分别由作为1个谐振器发挥功能的多个弹性表面波谐振器构成。由此，提高了发送滤波器20的耐电性。本身在本发明中，并联臂谐振器既可以由作为1个谐振器发挥功能的多个弹性表面波谐振器构成，也可以由1个弹性表面波谐振器构成。
接下来，参照图3以及图4来说明构成串联臂谐振器S1、S2、S3的弹性表面波谐振器30、和构成并联臂谐振器P1、P2、P3的弹性表面波谐振器40。
弹性表面波谐振器30、40具备压电基板31。即，弹性表面波谐振器30、40共有压电基板31。
弹性表面波谐振器30具有IDT电极32、和电介质层33。IDT电极32形成在压电基板31的主面31a上。电介质层33形成在IDT电极32和压电基板31的主面31a上。即，由电介质层33覆盖IDT电极32。另一方面，弹性表面波谐振器40具有IDT电极42、和电介质层43。IDT电极42形成在压电基板31的主面31a上。电介质层43形成在IDT电极42和压电基板31的主面31a上。即，由电介质层43覆盖IDT电极42。
IDT电极32、42由1组的梳齿状电极构成。梳齿状电极具有多个电极指、和多个电极指所连接的母线（汇流条）。在图3以及图4中，仅图示了IDT电极32、42中的电极指的部分。
在本实施方式的发送滤波器20中，以瑞利波为主模。为此，压电基板31由LiNbO3基板构成。更具体地，压电基板31由欧拉角（
Figure BDA00003510885300081
θ，ψ）的θ处于25°～45°的范围的LiNbO3基板构成。由此，能使瑞利波的机电耦合系数较大，能使发送滤波器20的通带较宽。另外，
Figure BDA00003510885300082
优选在0°±5°的范围内。
本身在本发明中，压电基板也可以不由LiNbO3基板构成。压电基板也可以由LiTaO3基板或水晶基板等构成。以下，在本实施方式中，说明压电基板由欧拉角为（0°，37.5°，ψ）的LiNbO3基板构成的示例。这种情况下，在发送滤波器20中，将在ψ的方向传播的瑞利波设为主模。即，ψ成为传播方位。欧拉角为（0°，37.5°，ψ）的LiNbO3基板在其它的表现中成为127.5°Y切割X传播LiNbO3基板。
IDT电极32、42没有特别的限定。IDT电极32、42能通过从由Al、Pt、Cu、Au、Ag、W、Ni、Cr、Ti、Co以及Ta构成的群中选出的金属、或包含从由Al、Pt、Cu、Au、Ag、W、Ni、Cr、Ti、Co以及Ta构成的群中选出的一种以上的金属的合金形成。另外，IDT电极32、42通过上述金属或合金所构成的多个导电膜的层叠体构成。具体地，在本实施方式中，IDT电极32、42都是由按照从压电基板31侧起NiCr层（厚度10nm）、Pt层（厚度40nm）、Ti层（厚度10nm）、Al层（厚度150nm）、Ti层（厚度10nm）的顺序层叠的层叠体构成。即，在IDT电极32和IDT电极42中为相同的层构成。在本实施方式中，IDT电极32、42能以瑞利波为主模地构成。
电介质层33、43例如能通过SiO2、SiN、SiON、Ta2O5、AlN、Al2O3、ZnO等的各种电介质材料形成。另外，电介质层33、43例如可以通过由上述电介质材料形成的多个电介质层的层叠体构成。当中，电介质层33、43优选包含SiO2层。这种情况下，SiO2层优选具有正的频率温度系数（TCF：Temperature Coefficientof Frequency），由于LiNbO3基板具有负的频率温度系数，因此电介质层33、43的频率温度系数、和压电基板31的频率温度系数的正负号相反，从而能改善发送滤波器20的频率温度特性。具体地，在本实施方式中，电介质层33、43通过SiO2层33a、43a和SiN层33b、43b的层叠体构成。SiO2层33a、43a覆盖IDT电极32、42和压电基板31的主面31a地形成。SiN层33b、43b形成在SiO2层33a、43a上。另外，SiN层33b、43b通过对其厚度进行调整，作为用于调整发送滤波器20的频率的频率调整膜而发挥功能。SiN层33b、43b的厚度例如能设为20nm程度。
在本实施方式中，SiO2层33a的厚度为670nm，SiO2层43a的厚度为370nm。由此，构成串联臂谐振器S1、S2、S3的弹性表面波谐振器30中的电介质层33的厚度t1厚于构成并联臂谐振器P1、P2、P3的弹性表面波谐振器40中的电介质层43的厚度t2（t1>t2）。在此，电介质层的厚度是从与电介质层或电极指抵接的压电基板的表面到与电介质层的压电基板侧相反侧的表面为止的距离。其中，在1个波长内在电介质层的表面形状中有起伏而厚度不均匀的情况下，设为分布于电极指间的电介质层的上述厚度的算术平均值。进而，在覆盖IDT的电介质层的厚度作为整体而不相同的情况下，将弹性波传播的方向的IDT的中央部的电极指间的厚度设为t1以及t2的值。
在图2中示出本实施方式的弹性表面波滤波器装置1中的弹性表面波滤波器芯片即发送滤波器50。在发送滤波器芯片50中形成有构成发送滤波器20的串联臂谐振器S1、S2、S3以及并联臂谐振器P1、P2、P3的多个弹性表面波谐振器30、40。
如图2所示，在本实施方式中，构成串联臂谐振器S1、S2、S3的弹性表面波谐振器30中的弹性表面波的传播方位A1与构成并联臂谐振器P1、P2、P3的弹性表面波谐振器40中的弹性表面波的传播方位A2不同。具体地，在作为压电基板31的LiNbO3基板的欧拉角（
Figure BDA00003510885300091
θ，ψ）中，在弹性表面波谐振器30中，ψ被设为0°，在弹性表面波谐振器40中，ψ被设为－5°。如此，传播方位A1相对于传播方位A2而成的角度成为大于0°且8°以下地形成弹性表面波谐振器30、40。即，在本实施方式中，如图2所示，按照构成串联臂谐振器的IDT电极32中产生的弹性表面波的传播方位A1、和构成并联臂谐振器的IDT电极42中产生的弹性表面波的传播方位A2之差大于0°且为8°以下的方式（即在串联臂谐振器和并联臂谐振器，弹性表面波的传播角之差大于0°且为8°以下）形成IDT电极32、42。
在UMTS-BAND3中，发送频带和接收频带仅偏离20MHz。如此，在与发送频带和接收频带的间隔狭窄的系统对应的双工器中，谋求发送滤波器以及接收滤波器的至少一方具有陡峭性高的滤波器特性和频率温度特性优越。更详细地，在发送频带位于接收频带的低频侧的情况下，发送滤波器谋求具有通带高频侧的陡峭性高的滤波器特性。另外，在发送频带位于接收频带的高频侧的情况下，发送滤波器谋求具有通带低频侧的陡峭性高的滤波器特性。
在此，在发送滤波器由梯型弹性表面波滤波器部构成的情况下，为了实现通带高频侧的陡峭性高的滤波器特性，需要使构成串联臂谐振器的弹性表面波谐振器的Δf（谐振频率和反谐振频率的频率差）较小。这是因为，构成串联臂谐振器的弹性表面波谐振器的Δf对通带高频侧的陡峭性有较大的影响。另一方面，为了实现通带低频侧的陡峭性高的滤波器特性，需要使构成并联臂谐振器的弹性表面波谐振器的Δf较小。这是因为，构成并联臂谐振器的弹性表面波谐振器的Δf对通带低频侧的陡峭性有较大的影响。
在弹性表面波谐振器中，通过使覆盖IDT电极和压电基板的主面地形成的电介质层较厚，能使Δf较小。特别在压电基板为LiNbO3基板或LiTaO3基板的弹性表面波谐振器的情况下，通过设为包含SiO2层的电介质层、使电介质层较厚，能使Δf较小，并能改善频率温度特性。从改善发送滤波器的通带高频侧的陡峭性和通带低频侧的陡峭性的两者的观点来看，考虑在构成串联臂谐振器以及并联臂谐振器的两者的弹性表面波谐振器中使电介质层较厚。
准备将构成发送滤波器20的弹性表面波谐振器30、40中的电介质层33、43的厚度设为370nm的弹性表面波滤波器装置，作为比较例1，准备将构成发送滤波器20的弹性表面波谐振器30、40中的电介质层33、43的厚度设为670nm的弹性表面波滤波器装置，作为比较例2。图5中示出比较例1的弹性表面波滤波器装置的发送滤波器的滤波器特性、和比较例2的弹性表面波滤波器装置的发送滤波器的滤波器特性。在图5中，实线表示比较例1，虚线表示比较例2。
在比较例1中，在构成发送滤波器的串联臂谐振器以及并联臂谐振器的两者的弹性表面波谐振器中，由于将电介质层设得较薄，因此，全部的弹性表面波谐振器的Δf变大。由此，如从图5所知那样，通带宽度变宽，另一方面通带高频侧的陡峭性和通带低频侧的陡峭性两者变低。为此，在比较例1中，UMTS－BAND3的接收频带中的衰减量不充分。
另外，在比较例2中，在构成发送滤波器的串联臂谐振器以及并联臂谐振器的两者的弹性表面波谐振器中，由于将电介质层设得较厚，因此，全部的弹性表面波谐振器的Δf变小。由此，如从图5所示那样，通带高频侧和通带低频侧的陡峭性的两者变高，另一方面，通带宽度变窄。由此，在比较例2中，不能实现与UMTS-BAND3的发送频带对应的通带宽度。如此，在构成串联臂谐振器的弹性表面波谐振器中的电介质层的厚度等于构成并联臂谐振器的弹性表面波谐振器中的电介质层的厚度的情况下，难以实现具有高陡峭性和宽的通带宽度的滤波器特性。
图6中示出本实施方式的弹性表面波滤波器装置1的发送滤波器20的滤波器特性、和比较例1的弹性表面波滤波器装置的发送滤波器的滤波器特性。在图6中，实线表示本实施方式，虚线表示比较例1。图7表示本实施方式的弹性表面波滤波器装置1的发送滤波器20的滤波器特性、和比较例2的弹性表面波滤波器装置的发送滤波器的滤波器特性。在图7中，实线表示本实施方式，虚线表示比较例2。
如上述那样，在本实施方式的弹性表面波滤波器装置1的发送滤波器20中，构成串联臂谐振器S1、S2、S3的弹性表面波谐振器30中的电介质层33的厚度t1厚于构成并联臂谐振器P1、P2、P3的弹性表面波谐振器40中的电介质层43的厚度t2。由此，在本实施方式中，如图6所示那样，能得到与比较例1大致同等宽度的通带宽度。进而，如图7所示那样，能得到与比较例2同等的陡峭性。
在本实施方式中，通过使构成串联臂谐振器S1、S2、S3的弹性表面波谐振器30中的电介质层33较厚，弹性表面波谐振器33的Δf变小，通带高频侧的陡峭性变高。另一方面，通过使构成并联臂谐振器P1、P2、P3的弹性表面波谐振器40中的电介质层43较薄，弹性表面波谐振器40的Δf变大，通带宽度变宽。即，在本实施方式中，构成串联臂谐振器S1、S2、S3的弹性表面波谐振器30中的电介质层33的厚度t1厚于构成并联臂谐振器P1、P2、P3的弹性表面波谐振器40中的电介质层43的厚度t2，能实现具有高陡峭性和宽的通带宽度的滤波器特性。或者，使构成串联臂谐振器S1、S2、S3的弹性表面波谐振器30中的电介质层33的厚度t1薄于构成并联臂谐振器P1、P2、P3的弹性表面波谐振器40中的电介质层43的厚度t2，在这样的实施方式中也能实现具有高陡峭性和宽的通带宽度的滤波器特性。这是因为，通过使电介质层33的厚度t1变小，弹性表面波谐振器30的Δf变大，因此通带宽度变宽。通过使电介质层43的厚度t2变大，
弹性表面波元件40的Δf变小，通带低频侧的陡峭性变高。
在此，将串联臂谐振器S1、S2、S3以及并联臂谐振器P1、P2、P3的波长分别设为λ（S1）、λ（S2）、λ（S3）以及λ（P1）、λ（P2）、λ（P3）。
未形成电介质层的LiTaO3基板中的漏波（leaky wave）的TCF为约－35[ppm/℃]。在图23中示出串联臂谐振器S1、S2、S3的由氧化硅构成的电介质层33的膜厚、和TCF的关系。在图23中，纵轴是TCF[ppm/℃]，横轴是以波长λ对由氧化硅构成的电介质膜的膜厚[nm]进行归一化而得到的波长归一化膜厚。根据图23所示的结果可知，通过将电介质层的波长归一化厚度设为23％以上，能使LiTaO3基板中的漏波的TCF小于－35[ppm/℃]。由此可知，优选将电介质层33的波长归一化厚度设为23％以上。
若电介质层33的厚度t1和电介质层43的厚度t2之差变大，则IDT电极的电极指的宽度每单位长度变化时的频率的变化量有变大的倾向。另外，频带宽度存在相对于串联臂谐振器S1、S2、S3的IDT电极的最大波长和并联臂谐振器P1、P2、P3的IDT电极的最小波长的依赖性较高的倾向。在此，从一般的IDT电极的形成精度的观点来看，在容许的电极指的宽度变化量为40[nm]时，与此对应的频率的变化容许量为2.5[MHz]。图24是表示由氧化硅构成的电介质膜的膜厚、和IDT电极的指条部的宽度变化1nm时的频率的变化量的关系的曲线图。从图24所示的结果可知，通过使电介质层33的波长归一化厚度与电介质层43的波长归一化厚度之差为16.6％以下，能使频率的变化容许量为2.5[MHz]以下。
但是，如本实施方式那样，在是发送滤波器20利用瑞利波为主模的构成的情况下，有在通带内产生无用波即SH波引起的脉动的情况。通常，该SH波引起的脉动通过调整作为压电基板的LiNbO3基板的欧拉角（
Figure BDA00003510885300131
θ，ψ）的θ来抑制。具体地，通过将LiNbO3基板的欧拉角（θ，ψ）的θ设为25°～45°，特别优选为37.5°，使SH波的机电耦合系数变得充分小，抑制了SH波引起的脉动。在梯型弹性表面波滤波器部中，若在构成串联谐振器的弹性表面波谐振器和构成并联臂谐振器的弹性表面波谐振器中，电介质层的厚度相等，则能通过该手法来抑制SH波引起的脉动。
但是，在本实施方式中，在由梯型弹性表面波滤波器部构成的发送滤波器20中，构成串联臂谐振器S1、S2、S3的弹性表面波谐振器30中的电介质层33的厚度t1厚于构成并联臂谐振器P1、P2、P3的弹性表面波谐振器40中的电介质层43的厚度t2（t1>t2）。在此，在利用瑞利波作为主模的情况下，若在多个弹性表面波谐振器中电介质层的厚度不同，则为了使SH波的机电耦合系数较小而最合适的θ的值也不同。
为此，例如在使用1个压电基板来形成构成串联臂谐振器的弹性表面波谐振器和构成并联臂谐振器的弹性表面波谐振器时，若在构成串联臂谐振器的弹性表面波谐振器和构成并联臂谐振器的弹性表面波谐振器中电介质层的厚度不同，则在构成串联臂谐振器的弹性表面波谐振器中选择为了使SH波的机电耦合系数充分小而最合适的θ时，所选择的θ在构成并联臂谐振器的弹性表面波谐振器中不再是最合适的值。
即，在使用1个压电基板来形成构成串联臂谐振器的弹性表面波谐振器和构成并联臂谐振器的弹性表面波谐振器时，在构成串联臂谐振器的弹性表面波谐振器和构成并联臂谐振器的弹性表面波谐振器中电介质层的厚度不同的情况下，不能为了在构成串联臂谐振器的弹性表面波谐振器和构成并联臂谐振器的弹性表面波谐振器的两者使SH波的机电耦合系数较小而对串联臂谐振器和并联臂谐振器都设定最合适的θ。因而，仅通过压电基板的欧拉角θ的设定，难以对串联臂谐振器和并联臂谐振器都使SH波引起的脉动得到最合适抑制。在以下示出其具体例。
准备在发送滤波器20中构成串联臂谐振器S1、S2、S3的弹性表面波谐振器30中的弹性表面波的传播方位A1等于构成并联臂谐振器P1、P2、P3的弹性表面波谐振器40中的弹性表面波的传播方位A2的弹性表面波滤波器装置，作为比较例3。即，在比较例3中，传播方位A1相对于传播方位A2而成的角度成为0°地形成弹性表面波谐振器30、40。具体地，在构成串联臂谐振器S1、S2、S3的弹性表面波谐振器30、和构成并联臂谐振器P1、P2、P3的弹性表面波谐振器40中，作为压电基板的LiNbO3基板的欧拉角（
Figure BDA00003510885300141
θ，ψ）的ψ被设为0°。在图8中示出比较例3的弹性表面波滤波器装置的发送滤波器的滤波器特性。
在比较例3的弹性表面波滤波器装置中，通过将作为压电基板的LiNbO3基板的欧拉角（
Figure BDA00003510885300151
θ，ψ）的θ设为37.5°，在构成串联臂谐振器的弹性表面波谐振器产生的SH波的机电耦合系数成为零。如图8所示，在比较例3的弹性表面波滤波器装置中，由于在构成并联臂谐振器的弹性表面波谐振器中产生的SH波的机电耦合系数未变得充分小，因此，不能充分地抑制SH波引起的脉动。
与此相对，在本实施方式中，使构成串联臂谐振器S1、S2、S3的弹性表面波谐振器30中的弹性表面波的传播方位A1与构成并联臂谐振器P1、P2、P3的弹性表面波谐振器40中的弹性表面波的传播方位A2不同。具体地，在作为压电基板31的LiNbO3基板的欧拉角（
Figure BDA00003510885300152
θ，ψ）中，在弹性表面波谐振器30中将ψ设为0°，在弹性表面波谐振器40中，将ψ设为－5°，传播方位A1相对于传播方位A2而成的角度大于0°且为8°以下地形成弹性表面波谐振器30、40。即，在本实施方式中，如图2所示，按照构成串联臂谐振器S1、S2、S3的弹性表面波谐振器30中的弹性表面波的传播方位A1和构成并联臂谐振器P1、P2、P3的弹性表面波谐振器40中的弹性表面波的传播方位A2之差大于0°且为8°以下的方式（即在弹性表面波谐振器30和弹性表面波谐振器40弹性表面波的传播角之差大于0°且为8°以下）形成IDT电极32、42。
在本实施方式中，在弹性表面波谐振器30的ψ为0°时，将压电基板31的欧拉角（
Figure BDA00003510885300153
θ，ψ）的θ设为37.5°，以使得在弹性表面波谐振器30产生的SH波的机电耦合系数成为零。此时，由于在弹性表面波谐振器30、40，电介质层33、43的厚度不同，因此，虽然为了使在弹性表面波谐振器40产生的SH波的机电耦合系数较小而最合适的θ的值与37.5°不同，但通过将弹性表面波谐振器40的ψ设为－5°，能使在弹性表面波谐振器40产生的SH波的机电耦合系数为零。
如此，在即使在构成串联臂谐振器的弹性表面波谐振器和构成并联臂谐振器的弹性表面波谐振器电介质层的厚度不同，也按照使在构成串联臂谐振器的弹性表面波谐振器中产生的SH波的机电耦合系数变小的方式来设定作为压电基板的LiNbO3基板的欧拉角（θ，ψ）的θ的情况下，能通过调整构成并联臂谐振器的弹性表面波谐振器中的弹性表面波的传播方位（ψ）来使在构成并联臂谐振器的弹性表面波谐振器中产生的SH波的机电耦合系数较小。其结果，能抑制SH波引起的脉动。
欧拉角（θ，ψ）的
Figure BDA00003510885300163
以及θ是决定用于传播弹性表面波的压电基板的切割面的角度，ψ是决定弹性表面波的传播方向的角度。因此，如图2所示，通过在同一切割面的压电基板上使弹性表面波谐振器30中的弹性表面波的传播方位A1与弹性表面波谐振器40中的弹性表面波的传播方位A2不同，能得到SH波的机电耦合系数不同的条件。
在图9示出本实施方式的弹性表面波滤波器装置1的发送滤波器20的滤波器特性。如图9所示，在本实施方式中，实现了具有高陡峭性和宽的通带宽度的滤波器特性，并能抑制通带内的SH波引起的脉动。
在本实施方式中，将弹性表面波谐振器30的ψ设为0°，但ψ只要是0°±1°即可。在本实施方式中，在弹性表面波谐振器30的ψ为0°±1°时，将压电基板31的欧拉角（
Figure BDA00003510885300164
θ，ψ）的θ设为37.5°，以使得在弹性表面波谐振器30中产生的SH波的机电耦合系数成为零，将弹性表面波谐振器40的ψ设为－5°，但传播方位A1相对于传播方位A2而成的角度为1°～8°即可，优选成为3.5°～6.5°这样的角度。由此，能使在弹性表面波谐振器40中产生的SH波的机电耦合系数为零。但是，本发明并不限定于该构成。只要在考虑了IDT电极32、42的厚度以及电介质层33、43的厚度的基础上，将弹性表面波谐振器30、40的ψ设定为最合适的值即可。
接下来，基于实验例来详细说明在弹性表面波谐振器30的ψ为0°±1°时，弹性表面波40的ψ优选为1°～8°，更优选为3.5°～6.5°，进一步优选为约5°的理由。
首先，使作为压电基板31的LiNbO3基板的欧拉角（0°，37.5°，ψ）的ψ在0°～10°的范围内进行各种变化来制作多个具有与上述实施方式的构成并联臂谐振器的弹性表面波谐振器40实质同样构成的图10所示那样的单端口型弹性表面波谐振器。另外，该单端口型弹性表面波谐振器的构成与本实施方式的IDT电极32、42相同。
接下来，使用具有接地端子和信号端子的探测器来测定单端口型弹性表面波谐振器的阻抗特性以及逆程损失。在图11～图20中示出其结果。另外，在图10中，G表示具有接地端子的探测器，S表示具有信号端子的探测器。
图11是表示ψ＝0°时的单端口型弹性表面波谐振器的阻抗特性的曲线图。图12是表示ψ＝0°时的单端口型弹性表面波谐振器的逆程损失的曲线图。图13是表示ψ＝2.5°时的单端口型弹性表面波谐振器的阻抗特性的曲线图。图14是表示ψ＝2.5°时的单端口型弹性表面波谐振器的逆程损失的曲线图。图15是表示ψ＝5.0°时的单端口型弹性表面波谐振器的阻抗特性的曲线图。图16是表示ψ＝5.0°时的单端口型弹性表面波谐振器的逆程损失的曲线图。图17是表示ψ＝7.5°时的单端口型弹性表面波谐振器的阻抗特性的曲线图。图18是表示ψ＝7.5°时的单端口型弹性表面波谐振器的逆程损失的曲线图。图19是表示ψ＝10°时的单端口型弹性表面波谐振器的阻抗特性的曲线图。图20是表示ψ＝10°时的单端口型弹性表面波谐振器的逆程损失的曲线图。图21是表示作为压电基板31的LiNbO3基板的欧拉角（
Figure BDA00003510885300171
θ，ψ）的ψ和SH波引起的脉动的逆程损失的大小的关系的曲线图。
根据图11～图21所示的结果可知，通过使ψ大于0°且小于8°，能抑制在构成并联臂谐振器的弹性表面波谐振器中产生的SH波引起的脉动。
接下来，求取未使IDT电极的电极指短路时的瑞利波以及SH波各自的声速、和使IDT电极的电极指短路时的瑞利波以及SH波各自的声速。在图22示出其结果。从图22所示的结果可知，关于未使IDT电极的电极指短路时的瑞利波以及SH波各自的声速、和使IDT电极的电极指短路时的瑞利波以及SH波各自的声速，以作为压电基板的LiNbO3基板的ψ＝0°为边界在正负上对称。因而可知，即使通过使ψ小于0°且大于－8°，也能抑制在构成并联臂谐振器的弹性表面波谐振器中产生的SH波引起的脉动。
接下来，说明本实施方式的发送滤波器20的制造方法的一例。
首先，在压电基板31上形成IDT电极32、42。IDT电极32、42例如能通过蒸镀法、溅镀法形成。优选通过使用了蒸镀法的剥离（lift off）工艺来形成。
接下来，在IDT电极32、42和压电基板31的主面31a上，覆盖IDT电极32、42地形成SiO2层。SiO2层例如能通过偏压溅镀法等形成。接下来，通过内腐蚀工法对形成的SiO2层的表面实施平坦化。
接下来，在SiO2层的位于IDT电极32上的部分形成有抗蚀剂构成的掩模，通过对SiO2层的位于IDT电极42上的部分进行蚀刻来形成SiO2层33a、43a。之后，剥离掩模。
最后，能通过形成SiN层33b、43b来形成发送滤波器20。
在上述实施方式中，发送频带位于接收频带的低频侧，但在发送频带位于接收频带的高频侧的情况下，发送滤波器谋求具有通带低频侧的陡峭性高的滤波器特性。为此，使构成串联臂谐振器的弹性表面波谐振器30中的电介质层33的厚度t1薄于构成并联臂谐振器的弹性表面波谐振器40中的电介质层43的厚度t2（t2>t1），并在作为压电基板31的LiNbO3基板的欧拉角（
Figure BDA00003510885300181
θ，ψ）中，将弹性表面波谐振器30的ψ设为1°～8°，将弹性表面波谐振器的ψ设为0°±1°，能实现具有高陡峭性和宽的通带宽度的滤波器特性，并能抑制通带内的SH波引起的脉动。
详细地，通过使弹性表面波谐振器30中的电介质层33较薄，弹性表面波谐振器30的Δf变大，通带变宽。然后，通过使弹性表面波谐振器40中的电介质层43较厚，弹性表面波谐振器40的Δf变小，通带低频侧的陡峭性变高。进而，通过使弹性表面波谐振器30的ψ为1°～8°，弹性表面波谐振器40的ψ为0°±1°，抑制了通带内的SH波引起的脉动。这种情况下，也是只要传播方位A1相对于传播方位A2而成的角度为1°～8°、优选成为3.5°～6.5°的角度即可。
标号的说明
1…弹性表面波滤波器装置
10…天线端子
11…发送侧信号端子
12…接收侧信号端子
13…接收滤波器
20…发送滤波器
21…串联臂
22、23、24…并联臂
30、40…弹性表面波谐振器
31…压电基板
31a…主面
32、42…IDT电极
33、43…电介质层
33a、43a…SiO2层
33b、43b…SiN层
50…发送滤波器芯片
P1、P2、P3…并联臂谐振器
S1、S2、S3…串联臂谐振器

Claims (9)

1.一种弹性表面波滤波器装置，具备梯型弹性表面波滤波器部，利用瑞利波为主模，其中，所述梯型弹性表面波滤波器部具有：
串联臂；
连接在所述串联臂上的串联臂谐振器；
连接所述串联臂和接地的并联臂；和
设于所述并联臂的并联臂谐振器，
所述弹性表面波滤波器装置的特征在于，
所述串联臂谐振器和所述并联臂谐振器分别由弹性表面波谐振器构成，其中所述弹性表面波谐振器具有：压电基板、形成于所述压电基板上的IDT电极、和覆盖所述IDT电极地形成的电介质层，
构成所述串联臂谐振器的弹性表面波谐振器的电介质层的厚度与构成所述并联臂谐振器的弹性表面波谐振器的电介质层的厚度不同，且构成所述串联臂谐振器的弹性表面波谐振器中的弹性表面波的传播方位与构成所述并联臂谐振器的弹性表面波谐振器中的弹性表面波的传播方位不同。
2.根据权利要求1所述的弹性表面波滤波器装置，其特征在于，
所述压电基板由LiNbO3基板构成，在欧拉角（
Figure FDA00003510885200011
θ，ψ）中，θ处于25°～45°的范围内，ψ是构成所述串联臂谐振器的弹性表面波谐振器中的弹性表面波的传播方位以及构成所述并联臂谐振器的弹性表面波谐振器中的弹性表面波的传播方位。
3.根据权利要求2所述的弹性表面波滤波器装置，其特征在于，
构成所述串联臂谐振器的弹性表面波谐振器中的弹性表面波的传播方位相对于构成所述并联臂谐振器的弹性表面波谐振器中的弹性表面波的传播方位而成的角度大于0°且为8°以下。
4.根据权利要求3所述的弹性表面波滤波器装置，其特征在于，
构成所述串联臂谐振器的弹性表面波谐振器的电介质层厚于构成所述并联臂谐振器的弹性表面波谐振器的电介质层，构成所述串联臂谐振器的弹性表面波谐振器的ψ处于0°±1°的范围内，构成所述并联臂谐振器的弹性表面波谐振器的ψ处于1°～8°的范围内。
5.根据权利要求4所述的弹性表面波滤波器装置，其特征在于，
构成所述并联臂谐振器的弹性表面波谐振器的ψ处于3.5°～6.5°的范围内
6.根据权利要求3所述的弹性表面波滤波器装置，其特征在于，
构成所述串联臂谐振器的弹性表面波谐振器的电介质层薄于构成所述并联臂谐振器的弹性表面波谐振器的电介质层，构成所述串联臂谐振器的弹性表面波谐振器的ψ处于1°～8°的范围内，构成所述并联臂谐振器的弹性表面波谐振器的ψ处于0°±1°的范围内。
7.根据权利要求6所述的弹性表面波滤波器装置，其特征在于，
构成所述串联臂谐振器的弹性表面波谐振器的ψ处于3.5°～6.5°的范围内。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的弹性表面波滤波器装置，其特征在于，
所述电介质层包含SiO2层。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的弹性表面波滤波器装置，其特征在于，
所述串联臂谐振器的压电基板和所述并联臂谐振器的压电基板通过公共的压电基板构成。
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