CN111527699A - 弹性波滤波器 - Google Patents

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Abstract

弹性波滤波器(10)具备串联臂谐振器(101～105)以及并联臂谐振器(201～204)，串联臂谐振器(101～105)以及并联臂谐振器(201～204)是具有形成在具有压电性的基板(5)上的IDT电极的弹性波谐振器，串联臂谐振器(101～105)具有的IDT电极包含第1间隔剔除电极(浮动电极)，并联臂谐振器(201～204)具有的IDT电极包含第2间隔剔除电极(填充电极)。

Description

弹性波滤波器
技术领域
本发明涉及具有间隔剔除电极的弹性波滤波器。
背景技术
作为在通信设备等的RF(Radio Frequency，射频)电路中使用的带通滤波器，声表面波滤波器已被实用化。从有效利用无线通信用的频率资源这一观点出发，作为便携式电话机等的通信频带而分配了许多的频带，因此相邻的频带的间隔变窄。鉴于该频带的分配状况，在声表面波滤波器中，通带低频侧的从通带到衰减带的插入损耗的变化率(以后，记为低频端的陡峭性)、以及通带高频侧的从通带到衰减带的插入损耗的变化率(以后，记为高频端的陡峭性)成为重要的设计参数。
在专利文献1中公开了如下结构，即，在由串联臂声表面波谐振器和并联臂声表面波谐振器构成的声表面波装置中，为了改善通带低频端的肩垂、以及高频端的陡峭性，在串联臂声表面波谐振器以及并联臂声表面波谐振器的至少一个实施了基于间隔剔除法的加权。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-152004号公报
发明内容
发明要解决的课题
弹性波滤波器的低频端以及高频端处的陡峭性较大程度依赖于构成该弹性波滤波器的串联臂谐振器以及并联臂谐振器的Q特性。
然而，在专利文献1公开的声表面波装置中，在弹性波谐振器应用了间隔剔除电极，但关于间隔剔除电极的形状与应用了该间隔剔除电极的弹性波谐振器的Q特性的关系没有研究。即，专利文献1公开的间隔剔除电极并非考虑到起因于该间隔剔除电极的形状的Q特性，因此不能根据要求规格实际有效地改善通带高频端以及低频端的陡峭性。
因此，本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于，提供一种在由串联臂谐振器以及并联臂谐振器构成的弹性波滤波器中实际有效地改善了通带的低频端以及高频端的陡峭性的弹性波滤波器。
用于解决课题的手段
为了达到上述目的，本发明的一个方式涉及的多工器具备：第1输入输出端子以及第2输入输出端子；一个以上的串联臂谐振器，配置在将所述第1输入输出端子和所述第2输入输出端子连结的路径上；和一个以上的并联臂谐振器，配置在所述路径以及接地之间，所述一个以上的串联臂谐振器以及所述一个以上的并联臂谐振器分别是具有形成在具有压电性的基板上的IDT(InterDigital Transducer，叉指换能器)电极的弹性波谐振器，所述IDT电极具有一对由多个电极指和汇流条电极构成的梳形电极，所述多个电极指在与弹性波传播方向交叉的方向上延伸且相互平行地配置，所述汇流条电极将构成该多个电极指的电极指的一端彼此连接，将所述多个电极指之中与构成所述一对梳形电极的任一个所述汇流条电极均不连接的电极指定义为第1间隔剔除电极，将所述多个电极指之中具有最大的电极指宽度的电极指且具有除了该电极指以外的电极指中的平均电极指宽度的2倍以上的电极指宽度的电极指定义为第2间隔剔除电极，在该情况下，所述一个以上的串联臂谐振器的至少一个具有的IDT电极包含所述第1间隔剔除电极，所述一个以上的并联臂谐振器的至少一个具有的IDT电极包含所述第2间隔剔除电极。
为了使由串联臂谐振器和并联臂谐振器构成的弹性波滤波器的通带的低频端以及高频端的陡峭性提高，在IDT电极实施利用了所谓的间隔剔除法的加权是有效的。特别是，在梯型的弹性波滤波器中，若并联臂谐振器的谐振频率附近的Q特性变好，则通带的低频端处的陡峭性提高，若串联臂谐振器的反谐振频率附近的Q特性变好，则通带的高频端的陡峭性提高。
发明人们发现，在对包含第1间隔剔除电极的弹性波谐振器和包含第2间隔剔除电极的弹性波谐振器的Q值进行了比较的情况下，在谐振频率附近的低频侧，包含第2间隔剔除电极的弹性波谐振器的Q值更高，在反谐振频率附近的高频侧，包含第1间隔剔除电极的弹性波谐振器的Q值更高。
从该观点出发，在上述结构中，在并联臂谐振器应用了包含第2间隔剔除电极的IDT电极，在串联臂谐振器应用了包含第1间隔剔除电极的IDT电极。由此，能够在通带的低频端和高频端双方实际有效地改善陡峭性。
此外，所述一个以上的串联臂谐振器各自具有的IDT电极也可以包含所述第1间隔剔除电极。
在上述结构中，在构成弹性波滤波器的全部串联臂谐振器应用了包含第1间隔剔除电极的IDT电极。由此，能够将通带的高频端处的陡峭性提高为最大。
此外，所述一个以上的并联臂谐振器各自具有的IDT电极也可以包含所述第2间隔剔除电极。
在上述结构中，在构成弹性波滤波器的全部并联臂谐振器应用了包含第2间隔剔除电极的IDT电极。由此，能够将通带的低频端处的陡峭性提高为最大。
此外，也可以是，在所述一个以上的串联臂谐振器各自具有的IDT电极中，将所述第1间隔剔除电极的根数相对于所述多个电极指的总数的比例定义为该IDT电极的第1间隔剔除率，在该情况下，包含所述第1间隔剔除电极的所述IDT电极的所述第1间隔剔除率为30％以下。
虽然若IDT电极包含第1间隔剔除电极则Q值提高，但若使其第1间隔剔除率比30％高，则该IDT电极的Q值劣化。相对于此，根据上述结构，在包含第1间隔剔除电极的串联臂谐振器的反谐振频率附近，能够维持高的Q值。因此，与具有相同的频带宽度、且在串联臂谐振器未应用第1间隔剔除电极的弹性波滤波器相比较，能够提高通带的高频端处的陡峭性。
此外，也可以是，在所述一个以上的并联臂谐振器各自具有的IDT电极中，将所述第2间隔剔除电极的根数相对于所述多个电极指的总数的比例定义为该IDT电极的第2间隔剔除率，在该情况下，包含所述第2间隔剔除电极的所述IDT电极的所述第2间隔剔除率为30％以下。
虽然若IDT电极包含第2间隔剔除电极则Q值提高，但若使其第2间隔剔除率比30％高，则该IDT电极的Q值劣化。相对于此，根据上述结构，在包含第2间隔剔除电极的并联臂谐振器的谐振频率附近，能够维持高的Q值。因此，与具有相同的频带宽度、且在并联臂谐振器未应用第2间隔剔除电极的弹性波滤波器相比较，能够提高通带的低频端处的陡峭性。
此外，所述基板也可以具备：压电膜，在一个面上形成了所述IDT电极；高声速支承基板，所传播的体波声速与在所述压电膜中传播的弹性波声速相比为高速；和低声速膜，配置在所述高声速支承基板与所述压电膜之间，所传播的体波声速与在所述压电膜中传播的体波声速相比为低速。
根据上述结构，除了施加间隔剔除电极所引起的弹性波谐振器的Q值提高之外，还能够将弹性波谐振器的Q值维持在高的值。因此，能够形成具有通带内的低损耗性的弹性波滤波器。
发明效果
根据本发明涉及的弹性波滤波器，能够实际有效地改善通带的低频端以及高频端的陡峭性。
附图说明
图1是实施方式涉及的弹性波滤波器的电路结构图。
图2A是示意性地表示实施方式涉及的弹性波谐振器的一例的俯视图以及剖视图。
图2B是示意性地表示实施方式的变形例涉及的弹性波谐振器的剖视图。
图3是说明梯型的弹性波滤波器的动作原理的电路结构图以及表示频率特性的曲线图。
图4A是示出构成实施方式涉及的弹性波滤波器的串联臂谐振器的IDT电极的结构的一例的概略俯视图。
图4B是示出构成实施方式涉及的弹性波滤波器的并联臂谐振器的IDT电极的结构的一例的概略俯视图。
图5是对应用了第1间隔剔除电极的弹性波谐振器以及应用了第2间隔剔除电极的弹性波谐振器的阻抗特性以及Q特性进行了比较的曲线图。
图6A是对应用了第1间隔剔除电极的弹性波谐振器以及应用了第2间隔剔除电极的弹性波谐振器的、间隔剔除率为5％的情况下的Q特性进行了比较的曲线图。
图6B是对应用了第1间隔剔除电极的弹性波谐振器以及应用了第2间隔剔除电极的弹性波谐振器的、间隔剔除率为15％的情况下的Q特性进行了比较的曲线图。
图6C是对应用了第1间隔剔除电极的弹性波谐振器以及应用了第2间隔剔除电极的弹性波谐振器的、间隔剔除率为20％的情况下的Q特性进行了比较的曲线图。
图7是示出实施方式涉及的弹性波滤波器的通过特性、串联臂谐振器的通过特性、以及并联臂谐振器的反射特性的曲线图。
图8是对实施方式、比较例1以及比较例2涉及的弹性波滤波器的通带周边的插入损耗进行了比较的曲线图。
图9是对实施方式以及比较例3涉及的弹性波滤波器的通带周边的插入损耗进行了比较的曲线图。
具体实施方式
以下，使用实施方式以及附图对本发明的实施方式详细进行说明。另外，以下说明的实施方式均表示概括性或具体的例子。以下的实施方式中示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置以及连接方式等为一例，其主旨并不在于限定本发明。关于以下的实施方式中的构成要素之中未记载于独立权利要求的构成要素，作为任意的构成要素而进行说明。此外，附图所示的构成要素的大小或大小之比未必严谨。
(实施方式)
[1.弹性波滤波器的电路结构]
图1是实施方式涉及的弹性波滤波器10的电路结构图。如该图所示，弹性波滤波器10具备串联臂谐振器101、102、103、104以及105、并联臂谐振器201、202、203以及204、和输入输出端子310以及320。
串联臂谐振器101～105配置在将输入输出端子310(第1输入输出端子)和输入输出端子320(第2输入输出端子)连结的路径上，相互串联连接。此外，并联臂谐振器201～204配置在上述路径上的节点与接地端子之间。连接了并联臂谐振器201、202以及203的接地端子被公共化。根据串联臂谐振器101～105以及并联臂谐振器201～204的上述连接结构，弹性波滤波器10构成了梯型的带通滤波器。
另外，连接了并联臂谐振器201、202、203以及204的接地端子的公共化以及独立化不限定于图1所示的连接方式，从调整弹性波滤波器10的衰减极这一观点出发，可以任意地设定。
此外，构成弹性波滤波器10的串联臂谐振器的数目不限定于图1所示的5个，只要为一个以上即可。此外，构成弹性波滤波器10的并联臂谐振器的数目不限定于图1所示的4个，只要为一个以上即可。
此外，在串联臂谐振器101～105、并联臂谐振器201～204、和输入输出端子310以及320之间，可以插入电感器以及电容器等电路元件、和纵耦合型谐振器等。
以下，对构成弹性波滤波器10的串联臂谐振器以及并联臂谐振器的基本构造进行说明。
[2.弹性波谐振器的构造]
图2A是示意性地表示本实施方式涉及的弹性波谐振器的一例的概略图，(a)是俯视图，(b)以及(c)是(a)所示的单点划线处的剖视图。在图2A中，例示了具有构成弹性波滤波器10的串联臂谐振器101～105以及并联臂谐振器201～204的基本构造的弹性波谐振器100。另外，图2A所示的弹性波谐振器100用于说明弹性波谐振器的典型的构造，构成电极的电极指的根数以及长度等不限定于此。
弹性波谐振器100由具有压电性的基板5、和梳形电极100a以及100b构成。
如图2A的(a)所示，在基板5上形成有相互对置的一对梳形电极100a以及100b。梳形电极100a由相互平行的多个电极指150a、和将多个电极指150a连接的汇流条电极160a构成。此外，梳形电极100b由相互平行的多个电极指150b、和将多个电极指150b连接的汇流条电极160b构成。多个电极指150a以及150b沿着与弹性波传播方向(X轴方向)正交的方向形成。
此外，由多个电极指150a以及150b和汇流条电极160a以及160b构成的IDT(InterDigital Transducer，叉指换能器)电极54如图2A的(b)所示，成为密接层541和主电极层542的层叠构造。
密接层541是用于使基板5和主电极层542的密接性提高的层，作为材料，例如可使用Ti。密接层541的膜厚例如为12nm。
主电极层542例如可使用含有1％的Cu的Al作为材料。主电极层542的膜厚例如为162nm。
保护层55形成为覆盖梳形电极100a以及100b。保护层55是以保护主电极层542不受外部环境影响、调整频率温度特性、以及提高耐湿性等为目的的层，例如是以二氧化硅为主要成分的电介质膜。保护层55的厚度例如为25nm。
另外，构成密接层541、主电极层542以及保护层55的材料不限定于上述的材料。进而，IDT电极54也可以不是上述层叠构造。IDT电极54例如也可以由Ti、Al、Cu、Pt、Au、Ag、Pd等金属或者合金构成，此外，还可以由上述的金属或者合金所构成的多个层叠体构成。此外，也可以不形成保护层55。
其次，对基板5的层叠构造进行说明。
如图2A的(c)所示，基板5具备高声速支承基板51、低声速膜52、和压电膜53，并具有高声速支承基板51、低声速膜52以及压电膜53被依次层叠的构造。
压电膜53由50°Y切割X传播LiTaO3压电单晶或者压电陶瓷(是在将以X轴为中心轴从Y轴旋转了50°的轴作为法线的面进行了切断的钽酸锂单晶、或者陶瓷，且是声表面波在X轴方向上传播的单晶或者陶瓷)构成。压电膜53例如厚度为600nm。另外，根据各滤波器的要求规格，可适当选择作为压电膜53而使用的压电单晶的材料以及切割角。
高声速支承基板51是对低声速膜52、压电膜53和IDT电极54进行支承的基板。进而，高声速支承基板51是高声速支承基板51中的体波的声速与在压电膜53中传播的表面波以及边界波等弹性波相比成为高速的基板，发挥功能以使得将声表面波陷获在层叠有压电膜53以及低声速膜52的部分，不泄漏到比高声速支承基板51更靠下方。高声速支承基板51例如为硅基板，厚度例如为200μm。
低声速膜52是低声速膜52中的体波的声速与在压电膜53中传播的体波相比成为低速的膜，配置在压电膜53与高声速支承基板51之间。通过该构造和弹性波在本质上能量集中于低声速的介质这样的性质，可抑制声表面波能量向IDT电极外的泄漏。低声速膜52例如是以二氧化硅为主要成分的膜，厚度例如为670nm。
另外，根据基板5的上述层叠构造，与以单层使用压电基板的以往构造相比较，能够大幅提高谐振频率以及反谐振频率下的Q值。即，能够构成Q值高的弹性波谐振器，因此能够使用该弹性波谐振器来构成插入损耗小的滤波器。
此外，若为了改善弹性波滤波器10的通带低频端以及高频端的陡峭性而如后述那样在弹性波谐振器应用了间隔剔除电极，则可设想弹性波谐振器的Q值根据间隔剔除率而等效地变小的情况。然而，根据上述基板的层叠构造，能够将弹性波谐振器100的Q值维持在高的值。因而，能够形成维持了通带内的低损耗的弹性波滤波器10。
另外，高声速支承基板51也可以具有支承基板、和所传播的体波的声速与在压电膜53中传播的表面波以及边界波等弹性波相比成为高速的高声速膜被层叠的构造。在该情况下，支承基板能够使用钽酸锂、铌酸锂、石英等压电体、矾土、氧化镁、氮化硅、氮化铝、碳化硅、氧化锆、堇青石、莫来石、块滑石、镁橄榄石等各种陶瓷、蓝宝石、玻璃等电介质或者硅、氮化镓等半导体以及树脂基板等。此外，高声速膜能够使用氮化铝、氧化铝、碳化硅、氮化硅、氮氧化硅、DLC膜或者金刚石、以上述材料为主要成分的介质、以上述材料的混合物为主要成分的介质等各种高声速材料。
此外，图2B是示意性地表示实施方式的变形例1涉及的弹性波谐振器的剖视图。在图2A所示的弹性波谐振器100中，示出了IDT电极54形成在具有压电膜53的基板5上的例子，但如图2B所示，形成该IDT电极54的基板也可以是由压电体层的单层构成的压电单晶基板57。压电单晶基板57例如由LiNbO3的压电单晶构成。本变形例涉及的弹性波谐振器100由LiNbO3的压电单晶基板57、IDT电极54和形成在压电单晶基板57上以及IDT电极54上的保护层55构成。
上述的压电膜53以及压电单晶基板57也可以根据弹性波滤波器装置的要求通过特性等，适当变更层叠构造、材料、切割角以及厚度。即使是使用了具有上述的切割角以外的切割角的LiTaO3压电基板等的弹性波谐振器100，也能够起到与使用了上述的压电膜53的弹性波谐振器100同样的效果。
在此，对构成弹性波谐振器100的IDT电极的电极参数的一例(实施例)进行说明。
弹性波谐振器的波长由作为构成图2A的(b)所示的IDT电极54的多个电极指150a或者150b的重复周期的波长λ规定。此外，电极间距为波长λ的1/2，在将构成梳形电极100a以及100b的电极指150a以及150b的线宽度设为W，将相邻的电极指150a与电极指150b之间的间隔宽度设为S的情况下，由(W+S)来定义。此外，一对梳形电极100a以及100b的交叉宽度L如图2A的(a)所示，是电极指150a与电极指150b的从弹性波传播方向(X轴方向)观察的情况下的重复的电极指长度。此外，各弹性波谐振器的电极占空比是多个电极指150a以及150b的线宽度占有率，是多个电极指150a以及150b的线宽度相对于该线宽度和间隔宽度的相加值的比例，由W/(W+S)来定义。此外，将梳形电极100a以及100b的高度设为h。以后，将波长λ、交叉宽度L、电极占空比、IDT电极54的高度h等与弹性波谐振器的IDT电极的形状相关的参数称为电极参数。
[3.弹性波滤波器的动作原理]
其次，对本实施方式涉及的梯型的弹性波滤波器的动作原理进行说明。
图3是说明梯型的弹性波滤波器的动作原理的电路结构图以及表示频率特性的曲线图。
图3的(a)所示的弹性波滤波器是由一个串联臂谐振器301以及一个并联臂谐振器302构成的基本的梯型滤波器。如图3的(b)所示，并联臂谐振器302在谐振特性中具有谐振频率frp以及反谐振频率fap(＞frp)。此外，串联臂谐振器301在谐振特性中具有谐振频率frs以及反谐振频率fas(＞frs＞rfp)。
在使用梯型的弹性波谐振器来构成带通滤波器时，使并联臂谐振器302的反谐振频率fap和串联臂谐振器301的谐振频率frs接近。由此，并联臂谐振器302的阻抗接近于0的谐振频率frp附近成为低频侧阻带。此外，若频率比其增加，则在反谐振频率fap附近，并联臂谐振器302的阻抗变高，且在谐振频率frs附近，串联臂谐振器301的阻抗接近于0。由此，在反谐振频率fap～谐振频率frs的附近，在从输入输出端子310向320的信号路径中成为信号通带。进而，若频率变高而成为反谐振频率fas附近，则串联臂谐振器301的阻抗变高，成为高频侧阻带。
另外，由并联臂谐振器以及串联臂谐振器构成的谐振级的级数根据要求规格，被适当最佳化。一般地，在由多个谐振级来构成弹性波滤波器的情况下，使多个并联臂谐振器的反谐振频率fap大体一致，使多个串联臂谐振器的反谐振频率fas大体一致。
在具有上述动作原理的弹性波滤波器中，若从输入输出端子310输入高频信号，则在输入输出端子310与基准端子之间产生电位差，由此，压电体层形变从而产生在X方向上传播的声表面波。在此，通过预先使IDT电极54的波长λ和通带的波长大体一致，从而仅具有想要使其通过的频率分量的高频信号通过该弹性波滤波器。
[4.弹性波滤波器的电极结构]
其次，对作为本实施方式涉及的弹性波滤波器10的特征性结构的串联臂谐振器以及并联臂谐振器的IDT电极的结构进行说明。
图4A是示出构成实施方式涉及的弹性波滤波器10的串联臂谐振器101～105的IDT电极的结构的一例的概略俯视图。图4B是示出构成实施方式涉及的弹性波滤波器10的并联臂谐振器201～204的IDT电极的结构的一例的概略俯视图。
在图4A中，代表串联臂谐振器101～105，例示了表示串联臂谐振器101的IDT电极构造的俯视示意图。另外，图4A所示的串联臂谐振器101用于说明串联臂谐振器101～105的典型的构造，构成电极的电极指的根数以及长度等不限定于此。
串联臂谐振器101由具有压电性的基板5、形成在基板5上的梳形电极101a以及101b、和反射器141构成。
如图4A所示，梳形电极101a由相互平行的多个电极指151a、和将多个电极指151a的一端彼此连接的汇流条电极161a构成。此外，梳形电极101b由相互平行的多个电极指151b、和将多个电极指151b的一端彼此连接的汇流条电极161b构成。多个电极指151a以及151b沿着与弹性波传播方向(X轴方向)正交的方向形成。梳形电极101a以及101b对置配置为多个电极指151a和151b彼此相互交替插入。即，串联臂谐振器101的IDT电极具有一对梳形电极101a以及101b。
另外，梳形电极101a具有在多个电极指151b的长边方向上对置配置的虚设电极，但也可以不具有该虚设电极。此外，梳形电极101b具有在多个电极指151a的长边方向上对置配置的虚设电极，但也可以不具有该虚设电极。
反射器141由相互平行的多个电极指和将该多个电极指连接的汇流条电极构成，配置在一对梳形电极101a以及101b的两端。
另外，由一对梳形电极101a以及101b构成的IDT电极如图2A的(b)所示成为密接层541与主电极层542的层叠构造，但不限定于该层叠构造。
在此，在串联臂谐振器101的IDT电极，离散地形成有电极指152。电极指152是与汇流条电极161a以及161b的任一个均不连接，与多个电极指151a以及151b平行且以相同间距配置的第1间隔剔除电极(浮动电极)。此外，在相邻的两个电极指152之间配置有多个电极指151a以及151b。即，电极指152的间距大于多个电极指151a以及151b的间距。
在图4B中，代表并联臂谐振器201～204，例示了表示并联臂谐振器201的IDT电极构造的俯视示意图。另外，图4B所示的并联臂谐振器201用于说明并联臂谐振器201～204的典型的构造，构成电极的电极指的根数以及长度等不限定于此。
并联臂谐振器201由具有压电性的基板5、形成在基板5上的梳形电极201a以及201b、和反射器241构成。
如图4B所示，梳形电极201a由相互平行的多个电极指251a、和将多个电极指251a的一端彼此连接的汇流条电极261a构成。此外，梳形电极201b由相互平行的多个电极指251b、和将多个电极指251b的一端彼此连接的汇流条电极261b构成。多个电极指251a以及251b沿着与弹性波传播方向(X轴方向)正交的方向形成。梳形电极201a以及201b对置配置为多个电极指251a和251b彼此相互交替插入。即，并联臂谐振器201的IDT电极具有一对梳形电极201a以及201b。
另外，梳形电极201a具有在多个电极指251b的长边方向上对置配置的虚设电极，但也可以不具有该虚设电极。此外，梳形电极201b具有在多个电极指251a的长边方向上对置配置的虚设电极，但也可以不具有该虚设电极。
反射器241由相互平行的多个电极指和将该多个电极指连接的汇流条电极构成，配置在一对梳形电极201a以及201b的两端。
另外，由一对梳形电极201a以及201b构成的IDT电极如图2A的(b)所示成为密接层541与主电极层542的层叠构造，但不限定于该层叠构造。
在此，在并联臂谐振器201的IDT电极，离散地形成有电极指252。电极指252是第2间隔剔除电极(填充电极(filled electrode))，该第2间隔剔除电极(填充电极)是在并联臂谐振器201的IDT电极中具有最大的电极指宽度的电极指，且具有除了电极指252以外的电极指中的平均电极指宽度的2倍以上的电极指宽度。换言之，电极指252是相邻的电极指251a以及251b和该相邻的多个电极指251a以及251b之间的间隔汇集成为一根电极指，并与汇流条电极261a以及261b的任一个连接，且电极指宽度比多个电极指251a以及251b宽的第2间隔剔除电极(填充电极)。此外，在相邻的两个电极指252之间配置有多个电极指251a以及251b。即，电极指252的间距大于多个电极指251a以及251b的间距。
在此，定义IDT电极的间隔剔除率。所谓串联臂谐振器101～105中的IDT电极的间隔剔除率(第1间隔剔除率)，在将该IDT电极中的电极指152的根数设为M，将相邻的一组电极指151a以及151b设为一对电极指，将不施加电极指152而通过仅电极指151a以及151b的重复来构成的情况下的IDT电极的对数设为N的情况下，由以下的式1来表示。此外，所谓并联臂谐振器201～204中的IDT电极的间隔剔除率(第2间隔剔除率)，在将该IDT电极中的电极指252的根数设为M，将相邻的一组电极指251a以及251b设为一对电极指，将不施加电极指252而通过仅电极指251a以及251b的重复来构成的情况下的IDT电极的对数设为N的情况下，由以下的式1来表示。
间隔剔除率(第1间隔剔除率或者第2间隔剔除率)＝M/{2(N-M)+1}(式1)
在表1中示出实施方式涉及的弹性波滤波器10的电极参数的一例。
[表1]
Figure BDA0002556067340000131
如表1所示，在本实施方式中，在串联臂谐振器101～105的全部IDT电极应用了第1间隔剔除电极，在并联臂谐振器201～204的全部IDT电极应用了第2间隔剔除电极。由此，能够在通带的低频端以及高频端双方将陡峭性提高为最大。
另外，也可以在串联臂谐振器101～105的IDT电极的至少一个应用第1间隔剔除电极。即使在该情况下，也能够在通带的高频端提高陡峭性。此外，也可以在并联臂谐振器201～204的IDT电极的至少一个应用第2间隔剔除电极。即使在该情况下，也能够在通带的低频端提高陡峭性。
[5.弹性波谐振器的谐振特性]
图5是对应用了第1间隔剔除电极(浮动电极)的弹性波谐振器以及应用了第2间隔剔除电极(填充电极)的弹性波谐振器的阻抗特性(图5的(a))以及Q特性(图5的(b))进行了比较的曲线图。另外，图5所示的弹性波谐振器的第1间隔剔除率以及第2间隔剔除率均为9％。
如图5的(a)所示，示出弹性波谐振器的谐振特性的阻抗在谐振频率fr处成为接近于0的极小值，在反谐振频率fa处成为接近于无限大的极大值。应用了第1间隔剔除电极(浮动电极)的弹性波谐振器以及应用了第2间隔剔除电极(填充电极)的弹性波谐振器的阻抗特性大体一致。无论将具有上述阻抗特性的弹性波谐振器应用于弹性波滤波器的串联臂谐振器以及并联臂谐振器的哪个，滤波器通过特性中的衰减极的频率以及衰减量都大致相同。
与之相对，如图5的(b)所示，在从谐振频率fr到反谐振频率fa的频率范围之中低频侧的频率范围BL中，第2间隔剔除电极(填充电极)与第1间隔剔除电极(浮动电极)相比Q值更高。另一方面，在从谐振频率fr到反谐振频率fa的频率范围之中高频侧的频率范围BH中，第1间隔剔除电极(浮动电极)与第2间隔剔除电极(填充电极)相比Q值更高。
以往已知为了使由串联臂谐振器和并联臂谐振器构成的弹性波滤波器的通带低频端以及高频端的陡峭性提高，对IDT电极实施利用了所谓的间隔剔除法的加权是有效的。特别是，在梯型的弹性波滤波器中，若并联臂谐振器的谐振频率附近的Q值变好，则通带的低频端处的陡峭性提高，若串联臂谐振器的反谐振频率附近的Q特性变好，则通带的高频端的陡峭性提高。
发明人们发现，如图5所示，在对包含第1间隔剔除电极(浮动电极)的弹性波谐振器以及包含第2间隔剔除电极(填充电极)的弹性波谐振器的Q值进行了比较的情况下，在谐振频率附近的低频侧区域(频率范围BL)中，包含第2间隔剔除电极(填充电极)的弹性波谐振器的Q值更高，在反谐振频率附近的高频侧区域(频率范围BH)中，包含第1间隔剔除电极(浮动电极)的弹性波谐振器的Q值更高。
关于基于该间隔剔除电极的形状的Q值的频率特性，可列举以下的主要原因。关于第2间隔剔除电极(填充电极)，由于被填充的区域被电极膜占有，因此与未被填充的通常的区域相比较成为低声速。另一方面，关于第1间隔剔除电极(浮动电极)，与被填充的区域以及通常的区域相比较成为高声速。因而，第2间隔剔除电极(填充电极)在与低声速对应的低频侧，Q值良化，第1间隔剔除电极(浮动电极)在与高声速对应的高频侧，Q值良化。
从该观点出发，在实施方式涉及的弹性波滤波器10中，将包含第2间隔剔除电极(填充电极)的IDT电极应用于并联臂谐振器201～204，将包含第1间隔剔除电极(浮动电极)的IDT电极应用于串联臂谐振器101～105。由此，能够实现在通带的低频端和高频端双方陡峭性高的弹性波滤波器10。
图6A是对应用了第1间隔剔除电极的弹性波谐振器以及应用了第2间隔剔除电极的弹性波谐振器的、间隔剔除率(第1间隔剔除率以及第2间隔剔除率分别)为5％的情况下的Q特性进行了比较的曲线图。此外，图6B是对应用了第1间隔剔除电极的弹性波谐振器以及应用了第2间隔剔除电极的弹性波谐振器的、间隔剔除率(第1间隔剔除率以及第2间隔剔除率分别)为15％的情况下的Q特性进行了比较的曲线图。此外，图6C是对应用了第1间隔剔除电极的弹性波谐振器以及应用了第2间隔剔除电极的弹性波谐振器的、间隔剔除率(第1间隔剔除率以及第2间隔剔除率分别)为20％的情况下的Q特性进行了比较的曲线图。另外，图6A～图6C中的弹性波谐振器与图5的(b)中的弹性波谐振器相比较，间隔剔除率以外的电极参数的数值不同。
如图6A～图6C所示，即使改变间隔剔除率，在从谐振频率fr到反谐振频率fa的频率范围之中低频侧的频率范围BL中，第2间隔剔除电极(填充电极)与第1间隔剔除电极(浮动电极)相比Q值也更高，在高频侧的频率范围BH中，第1间隔剔除电极(浮动电极)与第2间隔剔除电极(填充电极)相比Q值也更高。
另外，虽然若IDT电极包含间隔剔除电极则Q值提高，但若使其间隔剔除率比30％高，则该IDT电极的Q值劣化。因而，与用于确保相同的频带宽度的、不应用间隔剔除电极的IDT电极相比较，有时不能进一步提高通带的高频端以及低频端处的陡峭性。因而，包含第1间隔剔除电极(浮动电极)的IDT电极的第1间隔剔除率优选为30％以下。
由此，在包含第1间隔剔除电极的串联臂谐振器101～105的反谐振频率fas附近，能够维持高的Q值。因此，与具有相同的频带宽度、且在串联臂谐振器未应用第1间隔剔除电极的弹性波滤波器相比较，能够提高通带的高频端处的陡峭性。
此外，包含第2间隔剔除电极(填充电极)的IDT电极的第2间隔剔除率优选为30％以下。
由此，在包含第2间隔剔除电极的并联臂谐振器201～204的谐振频率frp附近，能够维持高的Q值。因此，与具有相同的频带宽度、且在并联臂谐振器未应用第2间隔剔除电极的弹性波滤波器相比较，能够提高通带的低频端处的陡峭性。
[6.弹性波滤波器的通过特性]
图7是示出实施方式涉及的弹性波滤波器10的通过特性、串联臂谐振器101～105的通过特性、以及并联臂谐振器201～204的反射特性的曲线图。在该图中，除了弹性波滤波器10的通带附近的通过特性(插入损耗)以外，还示出串联臂谐振器101～105之中的一个的通过特性(插入损耗)以及并联臂谐振器201～204之中的一个的反射特性(反射损耗)。在并联臂谐振器的反射特性中，具有反射损耗的极大值的频率表示该并联臂谐振器的谐振频率frp。此外，在串联臂谐振器的通过特性中，具有插入损耗的极大值的频率表示该串联臂谐振器的反谐振频率fas。
在实施方式涉及的弹性波滤波器10中，通过将包含第2间隔剔除电极(填充电极)的IDT电极应用于并联臂谐振器201～204，将包含第1间隔剔除电极(浮动电极)的IDT电极应用于串联臂谐振器101～105，从而如图7所示，在通带的低频端和高频端双方陡峭性变高。
图8是对实施方式、比较例1以及比较例2涉及的弹性波滤波器的通带周边的插入损耗进行了比较的曲线图。另外，在图8中，实施方式、比较例1以及比较例2涉及的弹性波滤波器具有的各IDT电极的间隔剔除率均为9％。
另外，比较例1涉及的弹性波滤波器与实施方式涉及的弹性波滤波器10相比较，作为结构，不同点在于，在串联臂谐振器101～105以及并联臂谐振器201～204的全部谐振器应用了第1间隔剔除电极(浮动电极)，在并联臂谐振器201～204未应用第2间隔剔除电极(填充电极)。
此外，比较例2涉及的弹性波滤波器与实施方式涉及的弹性波滤波器10相比较，作为结构，不同点在于，在串联臂谐振器101～105以及并联臂谐振器201～204的全部谐振器应用了第2间隔剔除电极(填充电极)，在串联臂谐振器101～105未应用第1间隔剔除电极(浮动电极)。
如图8所示，在通带的中央区域中，实施方式、比较例1以及比较例2涉及的弹性波滤波器的插入损耗看不到差异。此外，在比通带的低频端更靠低频侧的区域(插入损耗的陡峭性在低频侧成为最大的区域)、以及比通带的高频端更靠高频侧的区域(插入损耗的陡峭性在高频侧成为最大的区域)中，实施方式、比较例1以及比较例2涉及的弹性波滤波器的插入损耗看不到差异。与之相对，在通带低频端以及高频端，实施方式、比较例1以及比较例2涉及的弹性波滤波器的插入损耗能看到差异。
在通带的低频端，按插入损耗从小到大的顺序依次为比较例2、实施方式、比较例1。在比较例1涉及的弹性波滤波器中，在并联臂谐振器201～204应用了在高频侧的频率范围BH中Q值高的第1间隔剔除电极(浮动电极)，因此在低频侧的频率范围BL中，插入损耗增大。与之相对，在并联臂谐振器201～204应用了在低频侧的频率范围BL中Q值高的第2间隔剔除电极(填充电极)的实施方式以及比较例2涉及的弹性波滤波器中，可降低低频侧的频率范围BL中的插入损耗。由此，关于通带的低频端处的插入损耗的陡峭性，与比较例1涉及的弹性波滤波器相比，实施方式以及比较例2涉及的弹性波滤波器更高。
此外，在通带的高频端，按插入损耗从小到大的顺序依次为实施方式、比较例1、比较例2。在比较例2涉及的弹性波滤波器中，在串联臂谐振器101～105应用了在低频侧的频率范围BL中Q值高的第2间隔剔除电极(填充电极)，因此在高频侧的频率范围BH中，插入损耗增大。与之相对，在串联臂谐振器101～105应用了在高频侧的频率范围BH中Q值高的第1间隔剔除电极(浮动电极)的实施方式以及比较例1涉及的弹性波滤波器中，可降低高频侧的频率范围BH中的插入损耗。由此，关于通带的高频端处的插入损耗的陡峭性，与比较例2涉及的弹性波滤波器相比，实施方式以及比较例1涉及的弹性波滤波器更高。
因此，可知，能够在通带的低频端以及高频端双方改善插入损耗的陡峭性的是实施方式涉及的弹性波滤波器10。
图9是对实施方式以及比较例3涉及的弹性波滤波器的通带周边的插入损耗进行了比较的曲线图。
另外，比较例3涉及的弹性波滤波器与实施方式涉及的弹性波滤波器10相比较，作为结构，不同点在于，在串联臂谐振器101～105以及并联臂谐振器201～204的任一个谐振器均未应用间隔剔除电极。此外，调整比较例3涉及的弹性波滤波器的IDT电极的电极参数，使得比较例3涉及的弹性波滤波器的通带宽度和实施方式涉及的弹性波滤波器10的通带宽度相同。
如图9所示，在通带的低频端以及高频端，实施方式涉及的弹性波滤波器10与比较例3涉及的弹性波滤波器相比降低了插入损耗。此外，在比通带的低频端更靠低频侧的区域(插入损耗的陡峭性在低频侧成为最大的区域)、以及比通带的高频端更靠高频侧的区域(插入损耗的陡峭性在高频侧成为最大的区域)中，实施方式以及比较例3涉及的弹性波滤波器的插入损耗看不到差异。
由此，相对于在串联臂谐振器101～105未应用第1间隔剔除电极(浮动电极)且在并联臂谐振器201～204未应用第2间隔剔除电极(填充电极)的、所谓的间隔剔除率为0％的弹性波滤波器，在将实施方式以及比较例3涉及的弹性波滤波器的通带宽度确保为同等的状态下，实施方式涉及的弹性波滤波器10能够在通带的低频端以及高频端双方改善插入损耗的陡峭性。
(其他变形例等)
以上，关于本发明的实施方式涉及的弹性波滤波器10，列举实施方式进行了说明，但本发明的弹性波滤波器不限定于上述实施方式。组合上述实施方式中的任意的构成要素而实现的其他实施方式、在不脱离本发明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、内置了本发明的实施方式涉及的弹性波滤波器10的各种设备也包含于本发明。
产业上的可利用性
本发明作为能够应用于被多频段化以及多模式化的频率标准的陡峭性高的弹性波滤波器，能够广泛利用于便捷式电话等通信设备。
附图标记说明
5 基板；
10 弹性波滤波器；
51 高声速支承基板；
52 低声速膜；
53 压电膜；
54 IDT电极；
55 保护层；
57 压电单晶基板；
100 弹性波谐振器；
100a、100b、101a、101b、201a、201b 梳形电极；
101、102、103、104、105、301 串联臂谐振器；
141、241 反射器；
150a、150b、151a、151b、152、251a、251b、252 电极指；
160a、160b、161a、161b、261a、261b 汇流条电极；
201、202、203、204、302 并联臂谐振器；
310、320 输入输出端子；
541 密接层；
542 主电极层。

Claims (6)

1.一种弹性波滤波器，具备：
第1输入输出端子以及第2输入输出端子；
一个以上的串联臂谐振器，配置在将所述第1输入输出端子和所述第2输入输出端子连结的路径上；和
一个以上的并联臂谐振器，配置在所述路径以及接地之间，
所述一个以上的串联臂谐振器以及所述一个以上的并联臂谐振器分别是具有形成在具有压电性的基板上的叉指换能器电极即IDT电极的弹性波谐振器，
所述IDT电极具有一对由多个电极指和汇流条电极构成的梳形电极，所述多个电极指在与弹性波传播方向交叉的方向上延伸且相互平行地配置，所述汇流条电极将构成该多个电极指的电极指的一端彼此连接，
将所述多个电极指之中与构成所述一对梳形电极的任一个所述汇流条电极均不连接的电极指定义为第1间隔剔除电极，
将所述多个电极指之中具有最大的电极指宽度的电极指且具有除了该电极指以外的电极指中的平均电极指宽度的2倍以上的电极指宽度的电极指定义为第2间隔剔除电极，在该情况下，
所述一个以上的串联臂谐振器的至少一个具有的IDT电极包含所述第1间隔剔除电极，
所述一个以上的并联臂谐振器的至少一个具有的IDT电极包含所述第2间隔剔除电极。
2.根据权利要求1所述的弹性波滤波器，其中，
所述一个以上的串联臂谐振器各自具有的IDT电极包含所述第1间隔剔除电极。
3.根据权利要求1或2所述的弹性波滤波器，其中，
所述一个以上的并联臂谐振器各自具有的IDT电极包含所述第2间隔剔除电极。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的弹性波滤波器，其中，
在所述一个以上的串联臂谐振器各自具有的IDT电极中，将所述第1间隔剔除电极的根数相对于所述多个电极指的总数的比例定义为该IDT电极的第1间隔剔除率，在该情况下，
包含所述第1间隔剔除电极的所述IDT电极的所述第1间隔剔除率为30％以下。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的弹性波滤波器，其中，
在所述一个以上的并联臂谐振器各自具有的IDT电极中，将所述第2间隔剔除电极的根数相对于所述多个电极指的总数的比例定义为该IDT电极的第2间隔剔除率，在该情况下，
包含所述第2间隔剔除电极的所述IDT电极的所述第2间隔剔除率为30％以下。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的弹性波滤波器，其中，
所述基板具备：
压电膜，在一个面上形成了所述IDT电极；
高声速支承基板，所传播的体波声速与在所述压电膜中传播的弹性波声速相比为高速；和
低声速膜，配置在所述高声速支承基板与所述压电膜之间，所传播的体波声速与在所述压电膜中传播的体波声速相比为低速。
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