CN110089030B - 弹性波装置、高频前端电路以及通信装置 - Google Patents

弹性波装置、高频前端电路以及通信装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能够在谋求小型化的同时抑制由SH波造成的杂散、进而具有陡峭的滤波器特性并且通带宽的弹性波装置。一种弹性波装置(1)，具备：LiNbO3基板(2)；第一弹性波谐振器，具有第一IDT电极以及第一电介质膜；以及第二弹性波谐振器，具有第二IDT电极以及第二电介质膜，利用瑞利波，第一电介质膜以及第二电介质膜的厚度不同，第一弹性波谐振器以及第二弹性波谐振器中的弹性波的传播方向一致，LiNbO3基板(2)的欧拉角为(0°±5°，θ，0°±10°)的范围内，将通过由第一IDT电极以及第二IDT电极的电极指间距确定的波长λ进行了归一化的主电极的厚度设为T，将主电极的密度(ρ)与Pt的密度(ρPt)的密度比(ρ/ρPt)设为r，此时，在0.055λ≤T×r≤0.10λ的范围内，θ满足下述式(1)。‑0.033/(T×r‑0.037)+29.99≤θ≤‑0.050/(T×r‑0.043)+32.45…(1)。

Description

弹性波装置、高频前端电路以及通信装置
技术领域
本发明涉及利用了瑞利波的弹性波装置、使用了该弹性波装置的高频前端电路以及通信装置。
背景技术
在下述的专利文献1、2公开了利用了瑞利波的弹性波装置。
专利文献1的弹性波装置具备由弹性波谐振器构成的串联臂谐振器以及并联臂谐振器。为了得到具有陡峭的滤波器特性且通带宽的滤波器装置，在上述串联臂谐振器和上述并联臂谐振器中，构成弹性波谐振器的氧化硅膜的厚度不同。此外，为了抑制通带内的杂散，在构成上述串联臂谐振器的弹性波谐振器和构成上述并联臂谐振器的弹性波谐振器中，弹性波的传播方向不同。
此外，下述的专利文献2的弹性波装置具有LiNbO3基板和包含以Au为主体的IDT电极的电极。在专利文献2中，记载了LiNbO3基板的欧拉角
Figure GDA0002098584990000011
中的θ与电极的厚度处于特定的关系。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2012/098816号
专利文献2：国际公开第2007/125734号
发明内容
发明要解决的课题
然而，在像专利文献1那样在多个弹性波谐振器中使弹性波的传播方向不同的情况下，芯片上的弹性波谐振器的配置的效率变差，难以谋求弹性波装置的小型化。
此外，在氧化硅膜的厚度不同的多个弹性波谐振器中使弹性波的传播方向不同的情况下，有时在通带内或通带附近产生与想要抑制的杂散不同的杂散。
在专利文献2中，欧拉角的θ与电极的厚度的上述特定的关系是宽的范围，因此在多个弹性波谐振器中使氧化硅的厚度不同的情况下，有可能会产生由SH波造成的杂散。
本发明的目的在于，提供一种能够在谋求小型化的同时抑制由SH波造成的杂散、进而具有陡峭的滤波器特性并且通带宽的弹性波装置、使用了该弹性波装置的高频前端电路以及通信装置。
用于解决课题的技术方案
本发明涉及的弹性波装置具备：LiNbO3基板；第一弹性波谐振器，具有设置在所述LiNbO3基板上的第一IDT电极和设置为覆盖所述第一IDT电极的第一电介质膜；以及第二弹性波谐振器，具有设置在所述LiNbO3基板上的第二IDT电极和设置为覆盖所述第二IDT电极的第二电介质膜，利用瑞利波，所述第一电介质膜的厚度与所述第二电介质膜的厚度不同，所述第一弹性波谐振器中的弹性波的传播方向与所述第二弹性波谐振器中的弹性波的传播方向一致，所述LiNbO3基板的欧拉角
Figure GDA0002098584990000021
Figure GDA0002098584990000022
为(0°±5°，θ，0°±10°)的范围内，所述第一IDT电极以及所述第二IDT电极具有主电极，将通过由所述第一IDT电极以及所述第二IDT电极中的至少一者的电极指间距确定的波长λ进行了归一化的所述主电极的厚度设为T，将所述主电极的密度(ρ)与Pt的密度(ρPt)的密度比(ρ/ρPt)设为r，此时，在0.055λ≤T×r≤0.10λ的范围内，所述LiNbO3基板的欧拉角
Figure GDA0002098584990000023
中的θ满足下述式(1)。
-0.033/(T×r-0.037)+29.99≤θ≤-0.050/(T×r-0.043)+32.45…(1)
在本发明涉及的弹性波装置的某个特定的方面中，所述第一IDT电极以及所述第二IDT电极由相同的电极材料构成，且以相同的厚度构成。
在本发明涉及的弹性波装置的另一个特定的方面中，所述LiNbO3基板的欧拉角
Figure GDA0002098584990000024
中的ψ处于-2°以上且2°以下的范围内。在该情况下，能够抑制与由SH波造成的杂散不同的杂散。
在本发明涉及的弹性波装置的另一个特定的方面中，所述第一电介质膜以及所述第二电介质膜分别以氧化硅为主成分。在该情况下，能够更进一步改善频率温度特性。
在本发明涉及的弹性波装置的又一个特定的方面中，所述第一弹性波谐振器为串联臂谐振器，所述第二弹性波谐振器为并联臂谐振器，至少由所述第一弹性波谐振器和所述第二弹性波谐振器形成梯型滤波器。
在本发明的弹性波装置的又一个特定的方面中，所述弹性波装置是双工器，所述双工器具备：发送滤波器，具有所述第一弹性波谐振器；以及接收滤波器，具有所述第二弹性波谐振器。
本发明涉及的高频前端电路具备按照本发明构成的弹性波装置和功率放大器。
本发明涉及的通信装置具备按照本发明构成的高频前端电路和RF信号处理电路。
发明效果
根据本发明，能够提供一种能够在谋求小型化的同时抑制由SH波造成的杂散、进而具有陡峭的滤波器特性并且通带宽的弹性波装置、高频前端电路、以及通信装置。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
图2的(a)是本发明的一个实施方式涉及的弹性波装置的电路图，图2的(b)是示出单端口型的弹性波谐振器的电极构造的示意性俯视图。
图3是示出在本发明的一个实施方式涉及的弹性波装置中构成串联臂谐振器的第一弹性波谐振器的示意性剖视图。
图4是示出在本发明的一个实施方式涉及的弹性波装置中构成并联臂谐振器的第二弹性波谐振器的示意性剖视图。
图5是将第二弹性波谐振器中的弹性波的传播方向相对于第一弹性波谐振器中的弹性波的传播方向倾斜了1°时的示意性俯视图。
图6是将第二弹性波谐振器中的弹性波的传播方向相对于第一弹性波谐振器中的弹性波的传播方向倾斜了2°时的示意性俯视图。
图7的(a)是示出SiO2膜的厚度为0.2λ时的阻抗特性的图，图7的(b)是示出其反射损耗特性的图。
图8的(a)是示出SiO2膜的厚度为0.3λ时的阻抗特性的图，图8的(b)是示出其反射损耗特性的图。
图9的(a)是示出SiO2膜的厚度为0.4λ时的阻抗特性的图，图9的(b)是示出其反射损耗特性的图。
图10的(a)是示出SiO2膜的厚度为0.5λ时的阻抗特性的图，图10的(b)是示出其反射损耗特性的图。
图11的(a)是示出SiO2膜的厚度为0.6λ时的阻抗特性的图，图11的(b)是示出其反射损耗特性的图。
图12的(a)是示出欧拉角的θ为27.5°时的阻抗特性的图，图12的(b)是示出其反射损耗特性的图。
图13的(a)是示出欧拉角的θ为28.0°时的阻抗特性的图，图13的(b)是示出其反射损耗特性的图。
图14的(a)是示出欧拉角的θ为28.5°时的阻抗特性的图，图14的(b)是示出其反射损耗特性的图。
图15的(a)是示出欧拉角的θ为29.0°时的阻抗特性的图，图15的(b)是示出其反射损耗特性的图。
图16的(a)是示出欧拉角的θ为29.5°时的阻抗特性的图，图16的(b)是示出其反射损耗特性的图。
图17的(a)是示出欧拉角的θ为30.0°时的阻抗特性的图，图17的(b)是示出其反射损耗特性的图。
图18的(a)是示出欧拉角的θ为30.5°时的阻抗特性的图，图18的(b)是示出其反射损耗特性的图。
图19的(a)是示出欧拉角的θ为31.0°时的阻抗特性的图，图19的(b)是示出其反射损耗特性的图。
图20的(a)是示出欧拉角的θ为31.5°时的阻抗特性的图，图20的(b)是示出其反射损耗特性的图。
图21是示出欧拉角的θ与SH波的相对带宽的关系的图。
图22是示出使SiO2膜的厚度变化时的欧拉角的θ与SH波的相对带宽的关系的图。
图23是示出欧拉角的θ与Pt膜的厚度的关系的图。
图24的(a)是示出欧拉角的ψ为0°时的阻抗特性的图，图24的(b)是示出其反射损耗特性的图。
图25的(a)是示出欧拉角的ψ为2°时的阻抗特性的图，图25的(b)是示出其反射损耗特性的图。
图26的(a)是示出欧拉角的ψ为4°时的阻抗特性的图，图26的(b)是示出其反射损耗特性的图。
图27是本发明涉及的通信装置以及高频前端电路的结构图。
具体实施方式
以下，通过参照附图对本发明的具体的实施方式进行说明，从而明确本发明。
另外，需要指出，在本说明书记载的各实施方式是例示性的，能够在不同的实施方式间进行结构的部分置换或组合。
(弹性波装置)
图1是本发明的一个实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。图2的(a)是本发明的一个实施方式涉及的弹性波装置的电路图。图2的(b)是示出单端口型的弹性波谐振器的电极构造的示意性俯视图。
如图1所示，弹性波装置1具备作为压电基板的LiNbO3基板2。在LiNbO3基板2上构成了发送滤波器3和接收滤波器4。弹性波装置1是具有发送滤波器3和接收滤波器4的双工器。另外，弹性波装置1利用瑞利波。
如图2的(a)所示，弹性波装置1具有天线端子5。在天线端子5连接有公共端子6。在公共端子6与发送端子7之间构成了发送滤波器3。此外，在公共端子6与接收端子8之间构成了接收滤波器4。
发送滤波器3具有梯型电路结构。具体地，发送滤波器3具有串联臂谐振器S1～S4以及并联臂谐振器P1～P4。串联臂谐振器S1～S4串联地连接在天线端子5与发送端子7之间。另外，在图1中，通过用矩形的框包围了X的符号示出串联臂谐振器S1～S4以及并联臂谐振器P1～P4。
返回到图2，并联臂谐振器P1连接在发送端子7与串联臂谐振器S1的连接点和接地电位之间。并联臂谐振器P2连接在串联臂谐振器S1与串联臂谐振器S2的连接点和接地电位之间。并联臂谐振器P3连接在串联臂谐振器S2与串联臂谐振器S3的连接点和接地电位之间。此外，并联臂谐振器P4连接在串联臂谐振器S3与串联臂谐振器S4的连接点和接地电位之间。
串联臂谐振器S1～S4以及并联臂谐振器P1～P4由单端口型的弹性波谐振器构成。
单端口型的弹性波谐振器具有图2的(b)所示的电极构造。具体地，在LiNbO3基板2上形成有IDT电极9和配置在IDT电极9的弹性波传播方向两侧的反射器10、11。由此，构成单端口型弹性波谐振器。
另外，也可以不设置反射器10、11。
另一方面，在接收滤波器4中，在公共端子6连接有作为陷波器的单端口型弹性波谐振器12。而且，在单端口型弹性波谐振器12与接收端子8之间设置有3IDT型的纵向耦合谐振器型弹性波滤波器部13、14。纵向耦合谐振器型弹性波滤波器部13、14相互级联。纵向耦合谐振器型弹性波滤波器部13、14分别由三个IDT电极构成。另外，纵向耦合谐振器型弹性波滤波器部13、14也可以是由五个IDT电极构成的5IDT型，还可以是由n个IDT电极构成的nIDT型(n>1)。
进而，虽然将发送滤波器3设为了梯型电路，将接收滤波器4设为了纵向耦合谐振器型弹性波滤波器，但是发送滤波器3也可以是纵向耦合谐振器型弹性波滤波器，接收滤波器4也可以是梯型电路。
接着，参照图3以及图4，对构成串联臂谐振器S1～S4以及并联臂谐振器P1～P4的弹性波谐振器进行说明。
图3是示出在本发明的一个实施方式涉及的弹性波装置中构成串联臂谐振器的第一弹性波谐振器的示意性剖视图。此外，图4是示出在本发明的一个实施方式涉及的弹性波装置中构成并联臂谐振器的第二弹性波谐振器的示意性剖视图。
如图3所示，第一弹性波谐振器20具有LiNbO3基板2、第一IDT电极21、第一电介质膜22、以及第一频率调整膜23。在LiNbO3基板2的主面2a上设置有第一IDT电极21。设置有第一电介质膜22，使得覆盖第一IDT电极21。在第一电介质膜22上设置有第一频率调整膜23。
此外，如图4所示，第二弹性波谐振器30具有LiNbO3基板2、第二IDT电极31、第二电介质膜32、以及第二频率调整膜33。在LiNbO3基板2的主面2a上设置有第二IDT电极31。设置有第二电介质膜32，使得覆盖第二IDT电极31。在第二电介质膜32上设置有第二频率调整膜33。另外，第一弹性波谐振器20以及第二弹性波谐振器30共有LiNbO3基板2。
如图3以及图4所示，第一弹性波谐振器20中的第一电介质膜22的厚度t1比第二弹性波谐振器30中的第二电介质膜32的厚度t2厚(t1>t2)。不过，在本发明中，也可以是第二电介质膜32的厚度t2比第一电介质膜22的厚度t1厚。即，只要第一电介质膜22的厚度t1与第二电介质膜32的厚度t2不同即可。像这样，在本实施方式中，第一电介质膜22的厚度t1与第二电介质膜32的厚度t2不同，因此能够在滤波器特性中提高陡峭性，且能够拓宽通带宽度。
其理由如下。
例如，在梯型滤波器中，为了实现通带高频侧的陡峭性高的滤波器特性，需要减小构成串联臂谐振器的弹性波谐振器的Δf(谐振频率与反谐振频率之差)。因为能够通过将压电基板(LiNbO3基板)的主面和覆盖IDT电极的电介质膜的膜厚增厚来减小Δf，所以将串联臂谐振器上的电介质膜的膜厚增厚。另一方面，若使用Δf小的弹性波谐振器，则滤波器的带宽变小，因此最好增大构成并联臂谐振器的弹性波谐振器的Δf。为此，将并联臂谐振器上的电介质膜的膜厚减薄。
另一方面，为了实现通带低频侧的陡峭性高的滤波器特性，需要减小构成并联臂谐振器的弹性波谐振器的Δf。为此，将并联臂谐振器上的电介质膜的膜厚增厚。另一方面，为了增大滤波器的带宽，通过将串联臂谐振器上的电介质膜的膜厚减薄，从而增大串联臂谐振器的Δf。
而且，通过像这样在串联臂谐振器和并联臂谐振器中使电介质膜的膜厚不同，从而能够在滤波器特性中提高陡峭性，且能够拓宽通带宽度。
另外，关于上述，并不限于梯型滤波器，对于纵向耦合谐振器型弹性波滤波器也是同样的。在该情况下，例如，通过使图2的(a)的单端口型弹性波谐振器12中的覆盖IDT电极的电介质膜的膜厚比纵向耦合谐振器型弹性波滤波器部13、14中的覆盖IDT电极的电介质膜的膜厚厚，从而能够在滤波器特性中提高陡峭性，且能够拓宽通带宽度。
根据以上，在本实施方式中，因为第一电介质膜22的厚度t1与第二电介质膜32的厚度t2不同，所以能够在滤波器特性中提高陡峭性，且能够拓宽通带宽度。
另外，关于在同一LiNbO3基板2上使第一电介质膜22的厚度t1与第二电介质膜32的厚度t2不同的方法，没有特别限定，例如，可列举以下的方法。
首先，在LiNbO3基板2上形成第一IDT电极21和第二IDT电极31。另外，在形成第一IDT电极21和第二IDT电极31时，同时进行第一IDT电极21和第二IDT电极31的成膜。因此，第一IDT电极21和第二IDT电极31由相同的电极材料构成，且以相同的厚度构成。
另外，在此，所谓第一IDT电极21和第二IDT电极31的电极材料相同，意味着第一IDT电极21和第二IDT电极31同时被成膜，因此也包括在制造过程中混入有杂质的情况等。
此外，所谓第一IDT电极21和第二IDT电极31的厚度相同，意味着第一IDT电极21和第二IDT电极31同时被成膜，因此也包含在制造过程、安装过程中产生的厚度的误差。
形成电介质膜，使得覆盖LiNbO3基板2上的第一IDT电极21和第二IDT电极31。接下来，在想要将厚度增厚的弹性波谐振器的电介质膜上形成抗蚀剂膜。接着，通过对电介质膜进行蚀刻，从而将电介质膜中的未形成抗蚀剂膜的部分的厚度减薄。最后，除去抗蚀剂膜，得到厚度不同的电介质膜。
此外，也可以在LiNbO3基板2上形成了电介质膜之后，在想要将厚度减薄的弹性波谐振器的电介质膜上形成抗蚀剂膜，并从其上进一步对电介质膜进行成膜。在该情况下，通过除去抗蚀剂，从而也能够得到厚度不同的电介质膜。
此外，在本实施方式中，全部的串联臂谐振器S1～S4由第一弹性波谐振器20构成。此外，全部的并联臂谐振器P1～P4由第二弹性波谐振器30构成。不过，在本发明中，只要串联臂谐振器S1～S4中的至少一个串联臂谐振器由第一弹性波谐振器20构成即可。此外，只要并联臂谐振器P1～P4中的至少一个并联臂谐振器由第二弹性波谐振器30构成即可。此外，也可以是，构成发送滤波器3的至少一个谐振器由第一弹性波谐振器20构成，且构成接收滤波器4的至少一个谐振器由第二弹性波谐振器30构成。无论在哪种情况下，均能够得到本发明的效果。
第一IDT电极21以及第二IDT电极31由相同的电极材料构成，且以相同的厚度构成。
第一IDT电极21以及第二IDT电极31的材料没有特别限定，例如，可列举Au、Pt、Ag、Ta、W、Ni、Ru、Pd、Cr、Mo、Zn、Ti、Ni、Cr、Cu、Al或这些金属的合金等。第一IDT电极21以及第二IDT电极31可以是单层的金属膜，也可以是层叠了两种以上的金属膜的层叠金属膜。
在本实施方式中，第一IDT电极21以及第二IDT电极31是从LiNbO3基板2侧起按顺序依次层叠了密接层41、主电极42、密接层43、导电辅助膜44以及密接层45的层叠金属膜。另外，所谓主电极42，是在IDT电极之中占最大的质量的电极层。
作为密接层41、43、45的材料，例如能够使用Ti、Cr、或NiCr等。
主电极42的材料没有特别限定，能够使用密度比较高的金属，例如，Au、Pt、Ag、Ta、W、Ni、Ru、Pd、Cr、Mo、Zn、Cu或它们的合金。
导电辅助膜44的材料没有特别限定，例如能够使用Al、Cu或它们的合金。
另外，也可以不设置密接层41、43、45、以及导电辅助膜44。
第一电介质膜22以及第二电介质膜32具有改善频率温度特性的功能。作为第一电介质膜22以及第二电介质膜32的材料，没有特别限定，例如，能够使用以氧化硅、氮氧化硅等为主成分的材料。另外，在本说明书中，所谓主成分，是包含50％以上的成分。在本实施方式中，第一电介质膜22以及第二电介质膜32均为氧化硅膜。
第一频率调整膜23以及第二频率调整膜33具有调整频率的功能。作为第一频率调整膜23以及第二频率调整膜33的材料，没有特别限定，例如，能够使用氮化硅、氧化铝等。在本实施方式中，第一频率调整膜23以及第二频率调整膜33均为氮化硅膜。
另外，也可以不设置第一频率调整膜23以及第二频率调整膜33。
在弹性波装置1中，构成串联臂谐振器S1～S4的第一弹性波谐振器20中的弹性波的传播方向与构成并联臂谐振器P1～P4的第二弹性波谐振器30中的弹性波的传播方向一致。更具体地，第一弹性波谐振器20中的弹性波的传播方向为图1所示的传播方向A1。此外，第二弹性波谐振器30中的弹性波的传播方向为图1所示的传播方向A2。在图1中，传播方向A1与传播方向A2一致。另外，在本说明书中，所谓一致，是指传播方向A1与传播方向A2所成的角处于小于2°的范围内，也包括传播方向A1与传播方向A2不完全一致的情况。不过，在本实施方式中，传播方向A1与传播方向A2完全一致。
像这样，在弹性波装置1中，第一弹性波谐振器20中的弹性波的传播方向A1与第二弹性波谐振器30中的弹性波的传播方向A2一致，因此能够谋求小型化。
此外，在本实施方式中，LiNbO3基板2的欧拉角
Figure GDA0002098584990000101
处于(0°±5°，θ，0°±10°)的范围内。特别是，在0.055λ≤T×r≤0.10λ的范围内，LiNbO3基板2的欧拉角
Figure GDA0002098584990000102
中的θ满足下述式(1)。另外，T是第一IDT电极21以及第二IDT电极31中的主电极42的厚度。
另外，关于第一IDT电极21以及第二IDT电极31，虽然意图由相同的电极材料构成，且以相同的厚度构成，但是也包括如下情况，即，在制造过程、安装过程中电极材料的成分变化为一部分不同，或者膜厚变得不同。在该情况下，可以将任一者的厚度设为T，并可以将任一者的密度设为r。在本说明书中，厚度是通过由IDT电极的电极指间距确定的波长λ进行了归一化的厚度。此外，r是主电极42的密度(ρ)与Pt的密度(ρPt)的密度比(ρ/ρPt)。
-0.033/(T×r-0.037)+29.99≤θ≤-0.050/(T×r-0.043)+32.45…(1)
在本实施方式中，LiNbO3基板2的欧拉角的θ处于上述范围内，因此能够抑制由SH波造成的杂散。因此，在弹性波装置1中，具有陡峭的滤波器特性并且通带宽，能够在谋求小型化的同时抑制由SH波造成的杂散。
此外，在本发明中，优选LiNbO3基板2的欧拉角
Figure GDA0002098584990000103
中的ψ处于-2°以上且2°以下的范围内。在欧拉角的ψ处于上述范围内的情况下，能够更进一步抑制与由SH波造成的杂散不同的杂散。
接着，参照图5以及图6，对可通过使传播方向A1与传播方向A2一致而谋求小型化的理由进行说明。
图5是将第二弹性波谐振器中的弹性波的传播方向相对于第一弹性波谐振器中的弹性波的传播方向倾斜了1°时的示意性俯视图。图6是将第二弹性波谐振器中的弹性波的传播方向相对于第一弹性波谐振器中的弹性波的传播方向倾斜了2°时的示意性俯视图。另外，在图5以及图6中，LiNbO3基板2中的比虚线靠外侧的端部2b设为不能形成电极图案的部分。
如图5以及图6所示，若将第二弹性波谐振器30中的弹性波的传播方向A2倾斜，则由第二弹性波谐振器30构成的并联臂谐振器P1～P4变得倾斜相同的角度。
如图5所示，在并联臂谐振器P1～P4倾斜了1°的情况下，并联臂谐振器P1～P4未到达不能形成电极图案的端部2b。另一方面，如图6所示，在并联臂谐振器P1～P4倾斜了2°的情况下，并联臂谐振器P1～P4到达至不能形成电极图案的端部2b。此外，在并联臂谐振器P1～P4倾斜了2°的情况下，有时与串联臂谐振器S1～S4、引绕布线15相互重叠。因此，在并联臂谐振器P1～P4倾斜了2°以上的情况下，不得不拓宽设置谐振器、引绕布线15的间隔，难以谋求小型化。此外，若为了确保间隔而使引绕布线15的宽度变窄，则引绕布线15的电阻变大，有时弹性波装置1的特性会劣化。
相对于此，在本实施方式中，第一弹性波谐振器20中的弹性波的传播方向A1与第二弹性波谐振器30中的弹性波的传播方向A2所成的角处于小于2°的范围内，是一致的。因此，能够谋求弹性波装置1的小型化，还不易产生特性的劣化。
接着，参照图7～图23，对能够通过将LiNbO3基板2的欧拉角的θ设为特定的范围而抑制由SH波造成的杂散的理由进行说明。
首先，在图3所示的构造中，设计了以下的弹性波谐振器。另外，在设计的弹性波谐振器中，未使用密接层41、43、45。
LiNbO3基板2：欧拉角为(0°，30°，0°)
第一IDT电极21：占空比为0.60
主电极42：Pt膜，厚度为0.075λ
导电辅助膜44：A1膜，厚度为0.08λ
第一电介质膜22：SiO2膜，厚度在0.2λ～0.6λ的范围进行调整
第一频率调整膜23：SiN膜，厚度为0.01λ
利用的弹性波：瑞利波
在以该条件设计的弹性波谐振器中，将欧拉角的θ固定为30°，使SiO2膜的厚度在0.2λ～0.6λ的范围内变化，并测定了阻抗特性以及反射损耗特性。
在图7～图11中，(a)是示出使SiO2膜的厚度按每个图变化时的阻抗特性的图，(b)是示出其反射损耗特性的图。另外，在图7～图11中，SiO2膜的厚度依次分别为0.2λ、0.3λ、0.4λ、0.5λ、0.6λ。
根据图7～图11明确可知，在欧拉角的θ为30°时，能够与SiO2膜的厚度无关地抑制频带附近的由SH波造成的杂散。
接着，在设计的弹性波谐振器中，将SiO2膜的厚度固定为0.3λ，使欧拉角的θ在27.5°～31.5°的范围内变化，并测定了阻抗特性以及反射损耗特性。
在图12～图20中，(a)是示出使欧拉角的θ按每个图变化时的阻抗特性的图，(b)是示出其反射损耗特性的图。另外，在图12～图20中，欧拉角的θ依次分别为27.5°、28.0°、28.5°、29.0°、29.5°、30.0°、30.5°、31.0°、31.5°。
根据图16(0＝29.5°)以及图17(θ＝30.0°)明确可知，在欧拉角的θ为29.5°以上且30.0°以下时，大体上不产生由SH波造成的杂散。不过，己知在使用单端口型的弹性波谐振器制作弹性波装置的情况下，若由SH波造成的杂散的大小按绝对值大于0.3dB，则成为问题。因此，需要使杂散的大小按绝对值为0.3dB以下。根据图12～图20可知，由SH波造成的杂散的大小按绝对值成为0.3dB以下的欧拉角的θ为28.5°以上且31.0°以下。
图21是示出欧拉角的θ与SH波的相对带宽的关系的图。另外，图21是使用了与图12～图20中的设计相同的设计的弹性波谐振器时的结果。另外，SH波的相对带宽是示出由SH波造成的杂散的大小的值。根据图21可知，在欧拉角的θ为28.5°以上且31.0°以下时，SH波的相对带宽为0.005％以下。据此可知，如果SH波的相对带宽为0.005％以下，则能够充分地减小由SH波造成的杂散。因此，SH波的相对带宽成为0.005％以下的欧拉角的θ的范围成为能够充分地减小由SH波造成的杂散的欧拉角的θ的范围。
特别是，在本实施方式中，使用了SiO2膜的厚度不同的弹性波谐振器，因此只要求出SH波的相对带宽与SiO2膜的厚度无关地成为0.005％以下的欧拉角中的θ的范围即可。SH波的相对带宽与SiO2膜的厚度无关地成为0.005％以下的欧拉角中的θ的范围成为能够与SiO2膜的厚度无关地充分地减小由SH波造成的杂散的欧拉角中的θ的范围。
图22是示出使SiO2膜的厚度变化时的欧拉角的θ与SH波的相对带宽的关系的图。另外，图22是使用了除了使SiO2膜的厚度变化以外与图21相同的设计的弹性波谐振器时的结果。
虽然SH波的机电耦合系数根据SiO2膜的厚度而不同，但是根据图22可知，在欧拉角的θ为29.1°以上且30.9°以下时，能够与SiO2膜的厚度无关地充分地减小由SH波造成的杂散。
同样地，将使作为主电极42的Pt膜的厚度变化而求出的欧拉角中的θ的下限值以及上限值示于下述的表1。上述欧拉角中的θ的下限值以及上限值是SH波的相对带宽与SiO2膜的厚度无关地成为0.005％以下的值。
[表1]
p<sub>t</sub>膜的厚度 θ的下限值 θ的上限值
(λ) (°) (°)
0.055 28.15 28.2
0.06 28.55 29.45
0.065 28.8 30.15
0.07 28.95 30.6
0.075 29.1 30.9
0.08 29.2 31.15
0.085 29.25 31.3
0.09 29.3 31.45
0.095 29.35 31.55
0.1 29.4 31.6
此外，图23是示出欧拉角的θ与Pt膜的厚度的关系的图。另外，图23是描绘了表1中的Pt膜的厚度和欧拉角中的θ的下限值以及上限值的图。图23中的箭头A所示的曲线是通过描绘欧拉角中的θ的下限值而得到的曲线。若将Pt膜的厚度设为TPt，则箭头A所示的曲线可表示为式子：-0.033/(Tpt-0.037)+29.99。图23中的箭头B所示的曲线是通过描绘欧拉角中的θ的上限值而得到的曲线。若将Pt膜的厚度设为Tpt，则箭头B所示的曲线可表示为式子：-0.050/(Tpt-0.043)+32.45。在图23中，被箭头A所示的曲线和箭头B所示的曲线包围的区域为能够充分地抑制由SH波造成的杂散的区域。若用式子表示该能够充分地抑制由SH波造成的杂散的区域，则成为像下述式(2)那样。
-0.033/(Tpt-0.037)+29.99≤θ≤-0.050/(Tpt-0.043)+32.45…式(2)
另外，Pt膜的厚度的下限值是箭头A所示的曲线与箭头B所示的曲线的交点，为0.055λ。此外，若作为主电极42的Pt膜的厚度变得过大，则IDT电极的纵横比变大，变得难以形成IDT电极。此外，还会成为在IDT电极上的电介质膜中产生空隙、裂痕的原因，因此Pt膜的厚度的上限为0.10λ。
此外，在将Pt以外的金属用于主电极42的材料的情况下，只要使主电极42的厚度变化与该金属与Pt的密度比相应的量即可。具体地，在使用密度为ρ的主电极42的情况下，只要将主电极42的厚度T设为T＝TPt×(ρPt/ρ)即可。另外，ρPt是Pt的密度。此外，若设r＝ρ/ρpt并将Tpt＝T/(ρPt/ρ)代入到式(2)，则可表示为像下述式(1)那样。
-0.033/(T×r-0.037)+29.99≤θ≤-0.050/(T×r-0.043)+32.45…(1)
另外，T×r设为0.055λ≤T×r≤0.10λ的范围内。
根据以上可知，通过将欧拉角中的θ设为上述式(1)的范围内，从而能够与SiO2膜的厚度无关地抑制由SH波造成的杂散。因为能够与SiO2膜的厚度无关地抑制由SH波造成的杂散，所以在像弹性波装置1那样第一电介质膜22以及第二电介质膜32的厚度不同的情况下，也能够可靠地抑制由SH波造成的杂散。
另外，虽然在图7～图23中示出了欧拉角
Figure GDA0002098584990000141
为(0°，θ，0°)时的结果，但是已确认，在(0°±5°，θ，0°±10°)的范围内也可得到同样的结果。
接着，参照图24～图26，对能够通过使欧拉角
Figure GDA0002098584990000151
中的ψ为特定的范围而更进一步抑制与由SH波造成的杂散不同的杂散的理由进行说明。
另外，图24～图26是使用了像以下那样设计的弹性波谐振器时的结果。另外，在设计的弹性波谐振器中未使用密接层41、43、45。
LiNbO3基板2：欧拉角为(0°，30°，ψ°)
第一IDT电极21：占空比为0.60
主电极42：Pt膜，厚度为0.075λ
导电辅助膜44：A1膜，厚度为0.08λ
第一电介质膜22：SiO2膜，厚度为0.3λ
第一频率调整膜23：SiN膜，厚度为0.01λ
在图24～图26中，(a)是示出使欧拉角的ψ按每个图变化时的阻抗特性的图，(b)是示出其反射损耗特性的图。另外，在图24～图26中，欧拉角的ψ依次分别为0°、2°、4°。
根据图24～图26可知，若使欧拉角ψ变化4°，则在归一化频率1.16附近和1.23附近产生大的杂散。另一方面，可知在欧拉角ψ的变化为2°以下时，能够抑制归一化频率1.16附近和归一化频率1.23附近的杂散。
这些杂散是由于如下原因而产生的杂散，即，由于使欧拉角ψ从0°偏离，从而相对于弹性波的传播方向，LiNbO3基板的对称性被破坏。因此，ψ最好接近0°。
据此可知，通过将欧拉角ψ设为-2°以上且2°以下的范围内，从而能够更进一步抑制与由SH波造成的杂散不同的杂散。
(高频前端电路、通信装置)
上述实施方式的弹性波装置能够用作高频前端电路的双工器等。以下对该例子进行说明。
图27是通信装置以及高频前端电路的结构图。另外，在同图中还一并图示了与高频前端电路230连接的各构成要素，例如，天线元件202、RF信号处理电路(RFIC)203。高频前端电路230以及RF信号处理电路203构成通信装置240。另外，通信装置240也可以包括电源、CPU、显示器。
高频前端电路230具备开关225、双工器201A、201B、滤波器231、232、低噪声放大器电路214、224、以及功率放大器电路234a、234b、244a、244b。另外，图27的高频前端电路230以及通信装置240是高频前端电路以及通信装置的一个例子，并不限定于该结构。
双工器201A具有滤波器211、212。双工器201B具有滤波器221、222。双工器201A、201B经由开关225与天线元件202连接。另外，上述弹性波装置可以是双工器201A、201B，也可以是滤波器211、212、221、222。
进而，上述弹性波装置例如也能够对将三个滤波器的天线端子公共化的三工器、将六个滤波器的天线端子公共化的六工器等具备三个以上的滤波器的多工器进行应用。
即，上述弹性波装置包括弹性波谐振器、滤波器、双工器、具备三个以上的滤波器的多工器。而且，该多工器并不限于具备发送滤波器以及接收滤波器的双方的结构，也可以是仅具备发送滤波器或仅具备接收滤波器的结构。
开关225按照来自控制部(未图示)的控制信号将天线元件202和对应于给定的频段的信号路径连接，例如由SPDT(Single Pole Double Throw，单刀双掷)型的开关构成。另外，与天线元件202连接的信号路径并不限于一个，也可以是多个。也就是说，高频前端电路230也可以应对载波聚合。
低噪声放大器电路214是将经由了天线元件202、开关225以及双工器201A的高频信号(在此为高频接收信号)放大并向RF信号处理电路203输出的接收放大电路。低噪声放大器电路224是将经由了天线元件202、开关225以及双工器201B的高频信号(在此为高频接收信号)放大并向RF信号处理电路203输出的接收放大电路。
功率放大器电路234a、234b是将从RF信号处理电路203输出的高频信号(在此为高频发送信号)放大并经由双工器201A以及开关225输出到天线元件202的发送放大电路。功率放大器电路244a、244b是将从RF信号处理电路203输出的高频信号(在此为高频发送信号)放大并经由双工器201B以及开关225输出到天线元件202的发送放大电路。
RF信号处理电路203通过下变频等对从天线元件202经由接收信号路径输入的高频接收信号进行信号处理，并输出进行该信号处理而生成的接收信号。此外，RF信号处理电路203通过上变频等对输入的发送信号进行信号处理，并向功率放大器电路234a、234b、244a、244b输出进行该信号处理而生成的高频发送信号。RF信号处理电路203例如是RFIC。另外，通信装置也可以包括BB(基带)IC。在该情况下，BBIC对由RFIC进行了处理的接收信号进行信号处理。此外，BBIC对发送信号进行信号处理并输出到RFIC。由BBIC进行了处理的接收信号、BBIC进行信号处理之前的发送信号例如为图像信号、声音信号等。另外，高频前端电路230也可以在上述的各构成要素之间具备其它电路元件。
另外，高频前端电路230也可以代替上述双工器201A、201B而具备双工器201A、201B的变形例涉及的双工器。
另一方面，通信装置240中的滤波器231、232不经由低噪声放大器电路214、224以及功率放大器电路234a、234b、244a、244b而连接在RF信号处理电路203与开关225之间。滤波器231、232也与双工器201A、201B同样地经由开关225与天线元件202连接。
根据像以上那样构成的高频前端电路230以及通信装置240，通过具备作为本发明的弹性波装置的弹性波谐振器、滤波器、双工器、具备三个以上的滤波器的多工器等，从而能够在谋求小型化的同时抑制由SH波造成的杂散，进而能够在滤波器特性中提高陡峭性并且拓宽通带。
以上，列举实施方式对本发明的实施方式涉及的弹性波装置、高频前端电路以及通信装置进行了说明，但是关于本发明，将上述实施方式中的任意的构成要素进行组合而实现的其它实施方式、在不脱离本发明的主旨的范围内对上述实施方式实施本领域技术人员想到的各种变形而得到的变形例、内置有本发明涉及的高频前端电路以及通信装置的各种设备也包含于本发明。
本发明能够作为弹性波谐振器、滤波器、双工器、能够应用于多频段系统的多工器、前端电路以及通信装置而广泛利用于便携式电话等通信设备。
附图标记说明
1：弹性波装置；
2：LiNbO3基板；
2a：主面；
2b：端部；
3：发送滤波器；
4：接收滤波器；
5：天线端子；
6：公共端子；
7：发送端子；
8：接收端子；
9：IDT电极；
10、11：反射器；
12：单端口型弹性波谐振器；
13、14：纵向耦合谐振器型弹性波滤波器部；
15：引绕布线；
20、30：第一弹性波谐振器、第二弹性波谐振器；
21、31：第一IDT电极、第二IDT电极；
22、32：第一电介质膜、第二电介质膜；
23、33：第一频率调整膜、第二频率调整膜；
41、43、45：密接层；
42：主电极；
44：导电辅助膜；
201A、201B：双工器；
202：天线元件；
203：RF信号处理电路；
211、212：滤波器；
214：低噪声放大器电路；
221、222：滤波器；
224：低噪声放大器电路；
225：开关；
230：高频前端电路；
231、232：滤波器；
234a、234b：功率放大器电路；
240：通信装置；
244a、244b：功率放大器电路；
A1、A2：传播方向；
P1～P4：并联臂谐振器；
S1～S4：串联臂谐振器。

Claims (8)

1.一种弹性波装置，具备：
LiNbO3基板；
第一弹性波谐振器，具有设置在所述LiNbO3基板上的第一IDT电极和设置为覆盖所述第一IDT电极的第一电介质膜；以及
第二弹性波谐振器，具有设置在所述LiNbO3基板上的第二IDT电极和设置为覆盖所述第二IDT电极的第二电介质膜，
利用瑞利波，
所述第一电介质膜的厚度与所述第二电介质膜的厚度不同，
所述第一弹性波谐振器中的弹性波的传播方向与所述第二弹性波谐振器中的弹性波的传播方向一致，
所述LiNbO3基板的欧拉角（φ，θ，ψ）为（0°±5°，θ，0°±10°）的范围内，
所述第一IDT电极以及所述第二IDT电极具有主电极，
将通过由所述第一IDT电极以及所述第二IDT电极中的至少一者的电极指间距确定的波长λ进行了归一化的所述主电极的厚度设为T，将所述主电极的密度ρ与Pt的密度ρPt的密度比ρ/ρPt设为r，此时，
在0.055λ≤T×r≤0.10λ的范围内，所述LiNbO3基板的欧拉角（φ，θ，ψ）中的θ满足下述式（1），
-0.033/（T×r-0.037）+29.99≤θ≤-0.050/（T×r-0.043）+32.45 （1）。
2.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，
所述第一IDT电极以及所述第二IDT电极由相同的电极材料构成，且以相同的厚度构成。
3.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，其中，
所述LiNbO3基板的欧拉角（φ，θ，ψ）中的ψ处于-2°以上且2°以下的范围内。
4.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，其中，
所述第一电介质膜以及所述第二电介质膜分别以氧化硅为主成分。
5.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，其中，
所述第一弹性波谐振器为串联臂谐振器，
所述第二弹性波谐振器为并联臂谐振器，
至少由所述第一弹性波谐振器和所述第二弹性波谐振器形成梯型滤波器。
6.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，其中，
所述弹性波装置是双工器，所述双工器具备：
发送滤波器，具有所述第一弹性波谐振器；以及
接收滤波器，具有所述第二弹性波谐振器。
7.一种高频前端电路，具备：
权利要求1~6中的任一项所述的弹性波装置；以及
功率放大器。
8.一种通信装置，具备：
权利要求7所述的高频前端电路；以及
RF信号处理电路。
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