JP2006270929A - 弾性表面波素子、分波器及び通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低損失で急峻な減衰特性を持ち、小型化された分波器に好適な弾性表面波素子を提供すること。
【解決手段】圧電基板の主面上に、送信用ラダー型弾性表面波素子Ｔ１と受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２とを備える。送信用ラダー型弾性表面波素子Ｔ１の弾性表面波共振子Ｓ１における電極指のピッチＰＴに対する電極指幅ＬＴの比（ＬＴ／ＰＴ）を、受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２の弾性表面波共振子Ｓ２における弾性表面波共振子Ｓ２の電極指のピッチＰＲに対する電極指幅ＬＲの比（ＬＲ／ＰＲ）より小さくする。その結果、帯域内で低損失、帯域外で急峻な減衰特性を持ち、小型化された弾性表面波素子Ｄ１を提供することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、携帯電話等の移動体通信機器を始めとする通信装置に分波器として使用される弾性表面波素子に関し、電気特性を改善しつつ小型化が可能な弾性表面波素子及びそれを分波器として用いた通信装置に関する。

近年、電波を利用する電子機器のフィルタ，遅延線，発振器等の構成素子として多くの弾性表面波素子が用いられている。特に、小型・軽量でかつフィルタとしての急峻遮断性能が高い弾性表面波素子は、移動体通信分野において、携帯端末装置のＲＦ段及びＩＦ段のフィルタとして多用されるようになって来ており、低損失であること、通過帯域外に高い減衰特性を有すること、かつ広い通過帯域幅を有することが要求されている。

また、弾性表面波素子はアンテナ直下の回路である分波器としても多用されるようになって来ており、送信帯域における挿入損失が小さなことが要求され、送信側と受信側とのアイソレーションの高いことも要求されている。このような市場の要求に対し、分波器の特性を改善することが移動体通信分野における、携帯端末装置の品質向上につながるため、分波器の電極構造は各々変更して対応させる必要がある。

図８、図９は、送信帯域と受信帯域とをそれぞれ通過させる分波器のフィルタとして、弾性表面波素子を用いた場合の通過特性を示すグラフである。この例では、送信帯域の周波数よりも、受信帯域の周波数のほうが高くなっている。

弾性表面波素子の通過帯域における減衰量を、「挿入損失」または単に「損失」という。また、通過帯域外の信号の減衰特性を「減衰特性」という。送信回路の信号が受信回路へ漏洩する量を「アイソレーション」という。

また、分波器に用いる弾性表面波素子の１種には、圧電基板上に複数個の弾性表面波共振子を配設し、弾性表面波共振子を信号線に対して直列及び並列に、全体として梯子状に接続したラダー型弾性表面波フィルタが知られている。

このラダー型弾性表面波フィルタは小型であるとともに低損失であり、急峻な減衰特性のフィルタが実現できるため、携帯電話等の分波器の送信用及び受信用の弾性表面波フィルタとして広く使用され始めている。

これまで、分波器として弾性表面波素子を使用する場合には、弾性表面波素子の作製プロセスの精度を改善する目的で、弾性表面波共振子の電極指のピッチ（周期）Ｐに対する櫛歯状電極の電極指幅Ｌの比（Ｌ／Ｐ）を０．５より大きな値にすることが検討されていた（例えば、特許文献１を参照）。

また一方で、良好な急峻遮断性能を得るためには、弾性表面波共振子の電極指のピッチＰに対する櫛歯状電極の電極指幅Ｌの比（Ｌ／Ｐ）を０．５より小さな比にすることがよいとされていた（例えば、特許文献２を参照）。
特開２００１−３０８６７１号公報 特開２００３−１９８３１７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、前記Ｌ／Ｐを０．５より大きな値にすることにより、電極指のピッチＰが一定であれば、電極指幅Ｌが広くなるので、電極指間隔（Ｐ−Ｌ）が狭くなり、これにより弾性表面波共振子の静電容量が増大してしまい、その結果、弾性表面波素子の挿入損失が増大してしまう。

分波器の送信用ラダー型弾性表面波素子には送信周波数帯での低損失化が求められていることから、この特許文献１に開示された技術では、損失の多い分波器となってしまうという問題点があった。

また、特許文献２に開示された技術では、前記Ｌ／Ｐを０．５より小さな値にすることにより、電極指幅Ｌが狭くなるので、電極指間隔（Ｐ−Ｌ）が広くなり、これにより弾性表面波共振子の静電容量が減少してしまい、その結果、弾性表面波素子の通過帯域外の減衰量つまりアイソレーションが小さくなってしまう。

分波器の受信用ラダー型弾性表面波素子では、高アイソレーション特性を実現するために、送信周波数帯での減衰特性の向上が不可欠であることから、この特許文献２に開示された技術では、アイソレーション特性の悪い分波器となってしまうという問題点があった。

なお、弾性表面波素子の挿入損失を低損失なものにし、及び減衰特性を急峻なものにするには、弾性表面波共振子の電極指の対数や電極指交差幅を増加すれば調整できることが一般的に知られている。しかし、電極指の対数や電極指交差幅が増加するのに伴い、弾性表面波共振子のサイズが大型化してしまうことから、小型化を図るという市場の要求を満足できなくなってしまうという問題点があった。

本発明は以上のような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、小型化を図りつつ、低損失で高減衰な弾性表面波素子及びこの弾性表面波素子を用いた分波器並びに通信装置を提供することにある。

本発明の弾性表面波素子は、１又は複数の圧電基板の主面上に形成された弾性表面波素子であって、送信側信号線に対して直列接続された１又は複数の送信用弾性表面波共振子と、送信側信号線に対して並列接続された１又は複数の送信用弾性表面波共振子とを含む送信用ラダー型弾性表面波素子と、受信側信号線に対して直列接続された１又は複数の受信用弾性表面波共振子と、受信側信号線に対して並列接続された１又は複数の受信用弾性表面波共振子とを含む受信用ラダー型弾性表面波素子とを含み、少なくとも１つの前記送信用弾性表面波共振子における、櫛歯状電極の互いに隣り合う電極指のピッチＰＴに対する櫛歯状電極の電極指幅ＬＴの比（ＬＴ／ＰＴ）と、少なくとも１つの前記受信用弾性表面波共振子における、櫛歯状電極の互いに隣り合う電極指のピッチＰＲに対する櫛歯状電極の電極指幅ＬＲの比（ＬＲ／ＰＲ）とが下記式を満足する。
（ＬＴ／ＰＴ） ＜ （ＬＲ／ＰＲ）
本発明の弾性表面波素子は、上記構成において、前記直列接続された送信用弾性表面波共振子における前記比（ＬＴ／ＰＴ）と、前記並列接続された受信用弾性表面波共振子における前記比（ＬＲ／ＰＲ）とが、前記式を満足する。

本発明の弾性表面波素子は、上記構成において、直並列に接続されたすべての送信用弾性表面波共振子における前記比（ＬＴ／ＰＴ）と、直並列に接続されたすべての受信用弾性表面波共振子における前記比（ＬＲ／ＰＲ）とが、前記式を満足する。

本発明の弾性表面波素子は、上記構成において、送信用ラダー型弾性表面波素子の通過帯域の周波数よりも、受信用ラダー型弾性表面波素子の通過帯域の周波数が高い。

本発明の弾性表面波素子は、上記構成において、電極指のピッチＰは、前記送信用弾性表面波共振子と、前記受信用弾性表面波共振子で、ほぼ同等である。

本発明の弾性表面波素子は、上記構成において、前記少なくとも１つの送信用弾性表面波共振子における前記比（ＬＴ／ＰＴ）が下記式を満足する。
（ＬＴ／ＰＴ） ＜ ０．６
本発明の弾性表面波素子は、上記構成において、前記少なくとも１つの受信用弾性表面波共振子における前記比（ＬＲ／ＰＲ）が下記式を満足する。
０．６＜ （ＬＲ／ＰＲ）
本発明の弾性表面波素子は、上記構成において、前記送信用ラダー型弾性表面波素子と前記受信用ラダー型弾性表面波素子とは、それぞれ異なる圧電基板の主面上に形成されている。

本発明の分波器は、本発明の弾性表面波素子をフィルタとして用いたものである。

本発明の通信装置は、本発明の分波器を搭載したものである。

本発明の弾性表面波素子は、１又は複数の圧電基板の主面上に形成された弾性表面波素子であって、送信側信号線に対して直列接続された１又は複数の送信用弾性表面波共振子と、送信側信号線に対して並列接続された１又は複数の送信用弾性表面波共振子とを含む送信用ラダー型弾性表面波素子と、受信側信号線に対して直列接続された１又は複数の受信用弾性表面波共振子と、受信側信号線に対して並列接続された１又は複数の受信用弾性表面波共振子とを含む受信用ラダー型弾性表面波素子とを含み、少なくとも１つの前記送信用弾性表面波共振子における、櫛歯状電極の互いに隣り合う電極指のピッチＰＴに対する櫛歯状電極の電極指幅ＬＴの比（ＬＴ／ＰＴ）と、少なくとも１つの前記受信用弾性表面波共振子における、櫛歯状電極の互いに隣り合う電極指のピッチＰＲに対する櫛歯状電極の電極指幅ＬＲの比（ＬＲ／ＰＲ）とが下記式を満足している。
（ＬＴ／ＰＴ） ＜ （ＬＲ／ＰＲ）
この構成の弾性表面波素子によれば、前記式を満足することにより、いずれかの送信用弾性表面波共振子では、電極指幅Ｌが相対的に狭くなるので、電極指間隔（Ｐ−Ｌ）が広くなり、これにより弾性表面波共振子の静電容量が減少し、弾性表面波共振子に発生する余分な寄生容量を削減することができる、その結果、送信用ラダー型弾性表面波素子で低損失な特性を得ることができる。

また、いずれかの受信用弾性表面波共振子では、電極指幅Ｌが相対的に広くなるので、電極指間隔（Ｐ−Ｌ）を狭くすることができ、これにより弾性表面波共振子の静電容量を増大させることができ、これにより、受信用ラダー型弾性表面波素子に発生する寄生容量を増加させることができる。この結果、受信用ラダー型弾性表面波素子が高減衰な特性となり、送信帯域で高いアイソレーション特性を得ることができる。

また、前記直列接続されたいずれかの送信用弾性表面波共振子における前記比（ＬＴ／ＰＴ）と、前記並列接続されたいずれかの受信用弾性表面波共振子における前記比（ＬＲ／ＰＲ）とが、前記式を満足するようにすれば、低挿入損失と高アイソレーションという２つの要求を、容易に満たすことができる。

さらに、直並列に接続されたすべての送信用弾性表面波共振子における前記比（ＬＴ／ＰＴ）と、直並列に接続されたすべての受信用弾性表面波共振子における前記比（ＬＲ／ＰＲ）とが、前記式を満足するようにすれば、低挿入損失と高アイソレーションという２つの要求を容易に、しかも確実に満たすことができる。

また、弾性表面波素子を形成するために必要な圧電基板のサイズを大型化することなく、小型の分波器に好適に使用できる弾性表面波素子を得ることができる。

前記少なくとも１つの送信用弾性表面波共振子における前記比（ＬＴ／ＰＴ）が下記式を満足することが好ましい。
（ＬＴ／ＰＴ） ＜ ０．６
この構成によれば、送信用弾性表面波共振子に発生する寄生容量の影響を少なくすることができ、より容易に低損失な特性を得ることができる。したがって、より低損失で高アイソレーション特性の弾性表面波素子を得ることができる。

前記少なくとも１つの受信用弾性表面波共振子における前記比（ＬＲ／ＰＲ）が下記式を満足することが好ましい。
０．６＜ （ＬＲ／ＰＲ）
この構成によれば、受信用ラダー型弾性表面波素子に発生する帯域外減衰に必要な寄生容量を増加させることができ、より容易に、高減衰な特性を得ることができる。

前記送信用ラダー型弾性表面波素子と前記受信用ラダー型弾性表面波素子とが異なる圧電基板の主面上に形成されているときには、圧電基板の表面を伝搬する弾性表面波（ＳＡＷ）又は圧電基板中を伝搬するバルク波による送信用ラダー型弾性表面波素子と受信用ラダー型弾性表面波素子との結合をなくすことができるので、よりアイソレーション特性に優れた分波器として好適に使用できる弾性表面波素子とすることが可能となる。

また、前記本発明の弾性表面波素子を分波器として用いれば、送信信号の減衰が小さくなるので、低消費電力の通信装置を構成することが可能となる。また、通信装置の送信信号が受信信号として戻ることが無くなるので、受信雑音の少ない高品質な通信ができる通信装置を構成することが可能となる。

以下、図面を参照しつつ本発明の弾性表面波素子を詳細に説明する。

図１は、本発明の弾性表面波素子の一例を示す回路図であり、図２は弾性表面波共振子の櫛歯状電極指のパターン例を示す図である。なお、図２は櫛歯状電極指を模式的に示した図にすぎず、櫛歯状電極指の形状、対数などは、この図に示したものに限定されることはない。

図１に示すように、本発明の弾性表面波素子Ｄ１は、分波器として使用されるものであり、送信用ラダー型弾性表面波素子Ｔ１及び受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２で構成され、好適にはさらに整合線路Ｍ１が付加される。

以下の例では、送信用ラダー型弾性表面波素子Ｔ１の通過帯域の周波数よりも、受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２の通過帯域の周波数のほうが高いものとする。

弾性表面波素子Ｄ１の送信入力端子１０とアンテナ端子２０との間に、複数の弾性表面波共振子Ｓ１が直列及び並列に接続され、これにより送信用ラダー型弾性表面波素子Ｔ１が構成されている。

また、弾性表面波素子Ｄ１のアンテナ端子２０と受信出力端子３０との間にも、複数の弾性表面波共振子Ｓ２が直列及び並列に接続された受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２が構成されている。

なお、アンテナ端子２０と受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２との間に、整合線路Ｍ１が付加されている。この整合線路Ｍ１は、圧電基板９に形成された電極パターンにより構成される。この整合線路Ｍ１は、圧電基板９を実装する筐体、セラミック基板、セラミック積層基板、又は弾性表面波素子Ｄ１が実装される基板などに形成してもよい。

なお、整合線路Ｍ１に代えて、インダクタンス素子やキャパシタンス素子等のリアクタンス部品を線路の代用として使用しても構わない。

弾性表面波共振子Ｓ１，Ｓ２は、ＬｉＴａＯ_３単結晶あるいはＬｉＮｂＯ_３単結晶等の圧電基板９の主面上に、図２に示すように、それぞれ一対の櫛歯状電極指を組み合わせて形成されたＩＤＴ（Inter Digital Transducer）電極１，３の両側に反射器電極２，４をそれぞれ配置した構成となっている。

ここで、図２に示す、送信用ラダー型弾性表面波素子Ｔ１の、弾性表面波共振子Ｓ１のＩＤＴ電極１の電極指のピッチＰＴに対する、電極指幅ＬＴの比である線幅比率（ＬＴ／ＰＴ）が、弾性表面波共振子Ｓ１の電気特性を改善するのに重要な設計パラメータとなっている。

また、受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２の、ＩＤＴ電極３の電極指のピッチＰＲに対する電極指幅ＬＲの比である線幅比率（ＬＲ／ＰＲ）も、送信用と同様に、弾性表面波共振子Ｓ２の電気特性を改善するのに重要な設計パラメータとなっている。

本弾性表面波素子Ｄ１の特徴は、送信用ラダー型弾性表面波素子Ｔ１のいずれかの弾性表面波共振子Ｓ１の線幅比率（ＬＴ／ＰＴ）を、受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２のいずれかの弾性表面波共振子Ｓ２の線幅比率（ＬＲ／ＰＲ）より小さい、
（ＬＴ／ＰＴ）＜（ＬＲ／ＰＲ）
という関係にすることにある。

例えば、送信用ラダー型弾性表面波素子Ｔ１のうち、送信入力端子１０に一番近い弾性表面波共振子Ｓ１の線幅比率（ＬＴ／ＰＴ）を、受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２のうち、受信出力端子３０に一番近い弾性表面波共振子Ｓ２の線幅比率（ＬＲ／ＰＲ）より小さくする。

このように、いずれかの弾性表面波共振子Ｓ１の線幅比率（ＬＴ／ＰＴ）を、いずれかの弾性表面波共振子Ｓ２の線幅比率（ＬＲ／ＰＲ）より小さくすることによって、送信用ラダー型弾性表面波素子Ｔ１に発生する余分な寄生容量を削減することができるので、送信用ラダー型弾性表面波素子Ｔ１を低損失な特性にすることができる。

また、弾性表面波素子Ｄ１の送信帯域でのアイソレーション特性は、受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２の減衰量が大きな影響を持つ。

従来品は、受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２も、送信用ラダー型弾性表面波素子Ｔ１と同様に、線幅比率（ＬＲ／ＰＲ）を小さくし、減衰に必要な寄生容量まで削減してしまうことから、送信用ラダー型弾性表面波素子Ｔ１を低損失にすると、受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２も低アイソレーション特性になってしまう。

しかし本発明の弾性表面波素子Ｄ１では、受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２のいずれかの弾性表面波共振子Ｓ２の線幅比率（ＬＲ／ＰＲ）を、前記送信用ラダー型弾性表面波素子Ｔ１のいずれかの弾性表面波共振子Ｓ１の線幅比率（ＬＴ／ＰＴ）よりも相対的に大きくする。この結果、受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２に発生する減衰増加に必要な寄生容量を増加させることができるので、受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２を高減衰な特性にすることができる。よって高アイソレーション特性を得ることができる。

特に、送信用ラダー型弾性表面波素子Ｔ１において直列接続された送信用弾性表面波共振子Ｓ１における比（ＬＴ／ＰＴ）と、受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２において並列接続された受信用弾性表面波共振子Ｓ２における前記比（ＬＲ／ＰＲ）とが、前記式
（ＬＴ／ＰＴ）＜（ＬＲ／ＰＲ）
を満足するようにすると、効果的である。
この理由を述べると、ラダーフィルタの直列弾性表面波共振子は、並列弾性表面波共振子と比較して、高い周波数で設計しているため、直列弾性表面波共振子の設計により、おもに通過帯域の高周波側の特性を制御することができる。また、並列弾性表面波共振子は、直列弾性表面波共振子と比較して、低い周波数で設計しているため、並列弾性表面波共振子の設計により、おもに通過帯域の低周波側の特性を制御することができる。また、送信帯域が受信帯域より低周波側に配置されている通信システムでは、送信帯域の高周波側が、受信帯域に近いため、より低損失、高減衰な特性が求められる。すなわち送信用の直列弾性表面波共振子の設計が重要となる。また、受信帯域の低周波側が、送信帯域に近いため、より低損失、高減衰な特性が求められる。すなわち受信用の並列弾性表面波共振子の設計が重要となる。以上の理由から送信用の直列弾性表面波共振子と受信用の並列弾性表面波共振子を、前記式を満足するようにすると効果的である。

特に、送信用ラダー型弾性表面波素子Ｔ１において直並列接続されたすべての送信用弾性表面波共振子Ｓ１における比（ＬＴ／ＰＴ）と、受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２において直並列接続されたすべての受信用弾性表面波共振子Ｓ２における前記比（ＬＲ／ＰＲ）とが、前記式
（ＬＴ／ＰＴ）＜（ＬＲ／ＰＲ）
を満足するようにすると、さらに効果的である。

ここで、図３に、全ての共振子が前記式を満たした場合の、線幅比率（ＬＴ／ＰＴ）と送信側挿入損失との関係をグラフで示す。

線幅比率（ＬＴ／ＰＴ）が０．６を超えると急激に送信側挿入損失が増加し、０．６より小さいと送信側挿入損失が低損失で安定したものが得られることが分かる。

そこで、送信用ラダー型弾性表面波素子Ｔ１の弾性表面波共振子Ｓ１の線幅比率（ＬＴ／ＰＴ）を、式（ＬＴ／ＰＴ）＜０．６を満足するものとすることにより、送信用ラダー型弾性表面波素子Ｔ１に発生する寄生容量の影響を確実になくすことができ、より安定して低損失な特性を得ることができる。

また、図４に、全ての共振子が前記式を満たした場合の、線幅比率（ＬＲ／ＰＲ）と送信帯域アイソレーションとの関係をグラフで示す。

線幅比率（ＬＲ／ＰＲ）が０．６より小さいと送信帯域アイソレーションが急激に劣化し、０．６を超えると送信帯域アイソレーションが高く安定したものが得られることが分かる。

そこで、受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２の弾性表面波共振子Ｓ２の線幅比率（ＬＲ／ＰＲ）を、式０．６＜（ＬＲ／ＰＲ）を満足するものとすることにより、受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２に発生する減衰増加に必要な寄生容量を増加させることができ、より安定して高減衰な特性を得ることができる。

次に、図５は、本発明の弾性表面波素子のより好適な例を示す回路図である。

この例の弾性表面波素子Ｄ２の特徴は、送信用ラダー型弾性表面波素子Ｔ１の弾性表面波共振子Ｓ１と受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２の弾性表面波共振子Ｓ２とを異なる圧電基板９ａ，９ｂの主面上に形成したことである。

このように弾性表面波共振子Ｓ１と弾性表面波共振子Ｓ２とを異なる圧電基板９ａ，９ｂの主面上に形成することにより、弾性表面波共振子Ｓ１と弾性表面波共振子Ｓ２との間に洩れた弾性表面波が結合することによるアイソレーション特性の劣化を防ぐことができる。

また、弾性表面波共振子Ｓ１と弾性表面波共振子Ｓ２との電極パターンが、互いに異なる圧電基板９ａ，９ｂに分離されるため、共振子間の電気的、磁気的結合によるアイソレーション特性の劣化を防ぐことができる。

本発明の弾性表面波素子Ｄ１の弾性表面波共振子Ｓ１，Ｓ２のＩＤＴ電極は、Ａｌまたは、Ａｌ−Ｃｕ系，Ａｌ−Ｔｉ系，Ａｌ−Ｍｇ系，Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系等のＡｌ合金、又はＡｌ−Ｃｕ／Ｃｕ／Ａｌ−Ｃｕ，Ｔｉ／Ａｌ−Ｃｕ，Ｔｉ／Ａｌ−Ｃｕ／Ｔｉ等の異種金属の積層膜からなるもので形成すればよい。

また、ＩＤＴ電極は蒸着法，スパッタリング法又はＣＶＤ法等の薄膜形成法により形成すればよい。

ＩＤＴ電極の櫛歯状電極指の対数は５０〜３００程度とし、電極指の線幅Ｌは０．１〜１０μｍ程度とし、電極指間のピッチＰは０．１〜１０μｍ程度とし、電極指の開口幅（交差幅）Ｗは１０〜２００μｍ程度とし、電極指の厚みは０．１〜０．５μｍ程度とすることが、弾性表面波共振子Ｓ１，Ｓ２あるいは弾性表面波素子Ｄ１，Ｄ２としての所期の特性を得る上で好適である。

圧電基板としては、３６°±１０°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ_３単結晶，６４°±１０°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＮｂＯ_３単結晶，４５°±１０°Ｘカット−Ｚ伝搬のＬｉ_２Ｂ_４Ｏ_７単結晶等が、電気機械結合係数が大きく、かつ群遅延時間温度係数が小さいため好ましい。特に、電気機械結合係数の大きく温度による特性変化が小さい３６°±１０°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ_３単結晶がよい。結晶Ｙ軸方向におけるカット角は３６°±１０°の範囲内であればよく、それにより十分な圧電特性が得られる。

圧電基板の厚みは０．１〜０．５ｍｍ程度がよく、０．１ｍｍ未満では圧電基板が脆くなり、０．５ｍｍを超えると材料コストが大きくなる。

また、圧電基板の焦電効果による電極破壊を防ぐために、還元処理を施した圧電基板を使用してもよい。

また、圧電基板の焦電効果による電極破壊を防ぐために、Ｆｅ元素が添加された圧電基板を使用してもよい。

また、送信用ラダー型弾性表面波素子Ｔ１を構成する複数の弾性表面波共振子Ｓ１について、それぞれ線幅比率（ＬＴ／ＰＴ）は概略一致させることが望ましいが、電極指の本数，電極指の交差幅，電極指のピッチ等他の数値は、それぞれ異なる設計であっても構わない。

同様に、受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２を構成する複数の弾性表面波共振子Ｓ２について、それぞれ線幅比率（ＬＲ／ＰＲ）は概略一致させることが望ましいが、電極指の本数，電極指の交差幅，電極指のピッチ等他の数値は、それぞれ異なる設計であっても構わない。

本発明の本発明の弾性表面波素子は、通信装置に適用することができる。

すなわち、受信回路又は送信回路の一方又は両方を備える通信装置において、本発明の本発明の弾性表面波素子を用いたバンドパスフィルタや分波器を搭載することができる。

前記送信回路は、送信信号をミキサでキャリア周波数にのせて、不要信号をバンドパスフィルタで減衰させ、その後、パワーアンプで送信信号を増幅して、分波器を通ってアンテナより送信する回路である。

前記受信回路は、受信信号をアンテナで受信し、分波器を通った受信信号をローノイズアンプで増幅し、その後、バンドパスフィルタで不要信号を減衰して、ミキサでキャリア周波数から信号を分離し、この信号を取り出す回路である。

前記分波器やバンドパスフィルタを、通信装置に組み込むことにより、優れた特性を有する通信装置が実現できる。

次に、本発明の弾性表面波素子について具体例を示す。

まず、圧電基板としてタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）を用い、その主面上に厚みが６ｎｍのＴｉ薄膜を形成し、その上に厚みが１３０ｎｍのＡｌ−Ｃｕ薄膜を形成し、これを交互に各３層ずつ積層し、合計６層のＴｉ／Ａｌ−Ｃｕ積層膜を形成した。

次に、レジスト塗布装置によりフォトレジストを約０．５μｍの厚みに塗布した。

次に、縮小投影露光装置（ステッパー）により、図２に示す送信用ラダー型弾性表面波素子Ｔ１における弾性表面波共振子Ｓ１の櫛歯状電極指の線幅比率（ＬＴ／ＰＴ）が、受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２における弾性表面波共振子Ｓ２の櫛歯状電極指の線幅比率（ＬＲ／ＰＲ）より小さくなるようにして、フォトレジストパターンを形成した。

次に、現像装置にて不要部分のフォトレジストをアルカリ現像液で溶解させ、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置により、電極パターンを形成した。

次に、電極パターンの所定領域上に保護膜を作製した。すなわち、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置により、電極パターン及び圧電基板の主面上にＳｉＯ_２膜を約０．０２μｍの厚みに形成した。

次に、フォトリソグラフィによってフォトレジストのパターニングを行ない、ＲＩＥ装置等でフリップチップ用電極部の保護膜のエッチングを行なった。

次に、スパッタリング装置を使用し、Ｃｒ，Ｎｉ，Ａｕよりなる積層電極を成膜した。このときの電極膜厚は約１μｍとした。

次に、フォトレジスト及び不要箇所の積層電極をリフトオフ法により同時に除去し、フリップチップ用バンプを接続するパッドを形成した。

次に、圧電基板にダイシング線に沿ってダイシング加工を施し、弾性表面波素子のチップごとに分割した。

次に、セラミック実装基板上に、半田より成る電極パターンを印刷した。

次に、各チップをフリップチップ実装装置を用いて電極形成面を下面にしてセラミック実装基板上に仮接着した。

次に、Ｎ_２雰囲気中でベークを行ない、半田を溶融することにより、チップとセラミック実装基板とを接着した。

次に、チップが接着されたセラミック実装基板に樹脂を塗布し、Ｎ_２雰囲気中でベークを行ない、チップを樹脂封止した。

次に、セラミック実装基板にダイシング線に沿ってダイシング加工を施し、個片に分割し、本発明の弾性表面波素子を用いた分波器を作製した。なお、個片に分割されたセラミック実装基板には、２．５×２．０ｍｍの積層構造のものを用いた。

一方、整合線路Ｍ１は、弾性表面波素子が実装されるセラミック実装基板に配置されたインダクタンス素子及びキャパシタンス素子のリアクタンス部品により構成した。

以上により、本発明の弾性表面波素子Ａを作製した。この弾性表面波素子Ａにおける送信用ラダー型弾性表面波素子Ｔ１のそれぞれの弾性表面波共振子Ｓ１の線幅比率（ＬＴ／ＰＴ）はともに０．６０であり、受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２のそれぞれの弾性表面波共振子Ｓ２の線幅比率（ＬＲ／ＰＲ）はともに０．７１であった。

また、比較例として、上記と同じ膜構成で、線幅比率（ＬＴ／ＰＴ）及び（ＬＲ／ＰＲ）をそれぞれ０．６５に設定して形成して、従来の弾性表面波素子Ｂを同じく作製した。

これらの弾性表面波素子Ａ及びＢの電気特性をネットワークアナライザ装置により測定した。その結果を図６及び図７に示す。

図６は弾性表面波素子Ａ及びＢの挿入損失を示す線図であり、横軸は周波数（単位：ＭＨｚ）を、縦軸は挿入損失（単位：ｄＢ）を表わしており、実線の特性曲線は弾性表面波素子Ａの結果を、破線の特性曲線は弾性表面波素子Ｂの結果を示している。

また、図７は弾性表面波素子Ａ及びＢのアイソレーション特性を示す線図であり、横軸は周波数（単位：ＭＨｚ）を、縦軸はアイソレーション特性（単位：ｄＢ）を表わしており、実線の特性曲線は弾性表面波素子Ａの結果を、破線の特性曲線は弾性表面波素子Ｂの結果を示している。

図６及び図７に示すように、本発明の実施例の弾性表面波素子Ａでは挿入損失が２．０ｄＢであり、アイソレーション特性が５８ｄＢであったのに対し、比較例の弾性表面波素子Ｂでは挿入損失が２．４ｄＢであり、アイソレーション特性が５４ｄＢであって、本発明の実施例によれば、挿入損失及びアイソレーション特性ともに大きく改善できた。

また、図２に示すパターンにしたがって、送信用ラダー型弾性表面波素子Ｔ１における弾性表面波共振子Ｓ１の線幅比率（ＬＴ／ＰＴ）を以下に示すように変化させた弾性表面波素子Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆを作製した。なお、弾性表面波素子Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆにおける線幅比率（ＬＴ／ＰＴ）及び（ＬＲ／ＰＲ）は以下に示すようなものであった。

これら実施例の弾性表面波素子Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの電気特性を、ネットワークアナライザ装置により測定した。その測定結果を図３に線図で示す。

図３において、横軸は線幅比率（ＬＴ／ＰＴ）を、縦軸は送信側挿入損失（単位：ｄＢ）を表わしており、黒丸のプロット及び特性曲線は線幅比率（ＬＴ／ＰＴ）と送信側挿入損失との関係を示している。

図３に示すように、送信用ラダー型弾性表面波素子Ｔ１における弾性表面波共振子Ｓ１の線幅比率（ＬＴ／ＰＴ）が増加するに伴い、挿入損失が増加した。

この結果より分かるように、送信用ラダー型弾性表面波素子Ｔ１における弾性表面波共振子Ｓ１の線幅比率（ＬＴ／ＰＴ）が０．６以上の場合には、送信用ラダー型弾性表面波素子Ｔ１における弾性表面波共振子Ｓ１の線幅比率（ＬＴ／ＰＴ）が受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２における弾性表面波共振子Ｓ２の線幅比率（ＬＲ／ＰＲ）より小さい値であっても、損失が増加することが分かった。

よって、（ＬＴ／ＰＴ）＜０．６であることが好ましい。

また、図２に示す櫛歯状電極指のパターンにしたがって、受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２における弾性表面波共振子Ｓ２の線幅比率（ＬＲ／ＰＲ）を以下に示すように変化させた、実施例の弾性表面波素子Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋを作製した。

これら実施例の弾性表面波素子Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋの電気特性を同様にネットワークアナライザ装置により測定した。なお、弾性表面波素子Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋにおける線幅比率（ＬＴ／ＰＴ）及び（ＬＲ／ＰＲ）は以下に示すようなものであった。

これら実施例の弾性表面波素子Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋの電気特性を同様にネットワークアナライザ装置により測定した。その測定結果を図４に線図で示す。

図４において、横軸は線幅比率（ＬＲ／ＰＲ）を、縦軸は送信側アイソレーション（単位：ｄＢ）を表わしており、黒丸のプロット及び特性曲線は線幅比率（ＬＲ／ＰＲ）と送信側アイソレーションとの関係を示している。

図４に示すように、受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２における弾性表面波共振子Ｓ２の線幅比率（ＬＲ／ＰＲ）が増加するに伴い、送信側アイソレーションが増加した。

この結果より分かるように、受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２における弾性表面波共振子Ｓ２の線幅比率（ＬＲ／ＰＲ）が０．６以下の場合には、送信用ラダー型弾性表面波素子Ｔ１における弾性表面波共振子Ｓ１の線幅比率（ＬＴ／ＰＴ）が受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２における弾性表面波共振子Ｓ２の線幅比率（ＬＲ／ＰＲ）より小さい値であっても、送信側アイソレーションが減少することが分かった。

よって、（ＬＲ／ＰＲ）＞０．６であることが好ましい。

以上の結果により、本発明の弾性表面波素子によれば、良好な電気特性を有する分波器となることが確認できた。

なお、以上はあくまで本発明の実施の形態の例示であって、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更や改良を加えることは何ら差し支えない。また、上述の各請求項記載の構成を任意に組み合わせても構わない。

例えば、電極指の対数や交差幅等は、弾性表面波共振子毎に変更させた構成としてもよい。この場合には、電極指対数，交差幅等の変更による寄生容量の調整及び弾性表面波の制御を行なうことができるので、さらに低損失で高アイソレーションな特性を得ることができる。

また、上述の例では、送信用ラダー型弾性表面波素子Ｔ１の通過帯域の周波数よりも、受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２の通過帯域の周波数が高いものとしていた。しかし、この逆の関係、すなわち送信用ラダー型弾性表面波素子Ｔ１の通過帯域の周波数よりも、受信用ラダー型弾性表面波素子Ｒ２の通過帯域の周波数が低い関係であってもよい。この場合、特に送信側の並列接続の弾性表面波共振子と受信側の直列弾性表面波共振子が式
（ＬＴ／ＰＴ）＜（ＬＲ／ＰＲ）
を満足するようにすると効果的である。この理由は次の通りである。

ラダーフィルタの直列弾性表面波共振子は、並列弾性表面波共振子と比較して、高い周波数で設計しているため、直列弾性表面波共振子の設計により、おもに通過帯域の高周波側の特性を制御することができる。また、並列弾性表面波共振子は、直列弾性表面波共振子と比較して、低い周波数で設計しているため、並列弾性表面波共振子の設計により、おもに通過帯域の低周波側の特性を制御することができる。また、送信帯域が受信帯域より高周波側に配置されている通信システムでは、送信帯域の低周波側が、受信帯域に近いため、より低損失、高減衰な特性が求められる。すなわち送信用の並列弾性表面波共振子の設計が重要となる。また、受信帯域の高周波側が、送信帯域に近いため、より低損失、高減衰な特性が求められる。すなわち受信用の直列弾性表面波共振子の設計が重要となる。以上の理由から送信用の並列弾性表面波共振子と受信用の直列弾性表面波共振子を、前記式を満足するようにすると効果的である。

本発明の弾性表面波素子の実施の形態の一例を示す回路図である。 圧電基板に形成された櫛歯状電極指の一例を示す概略パターン図である。 本発明の弾性表面波素子の実施例における送信用ラダー型弾性表面波素子の線幅比率（ＬＴ／ＰＴ）と挿入損失との関係を示す線図である。 本発明の弾性表面波素子の実施例における受信用ラダー型弾性表面波素子の線幅比率（ＬＲ／ＰＲ）とアイソレーション特性との関係を示す線図である。 圧電基板に形成された櫛歯状電極指の一例を示す概略パターン図である。 本発明の実施例及び比較例の弾性表面波素子の挿入損失を示す線図である。 本発明の実施例及び比較例の弾性表面波素子のアイソレーション特性を示す線図である。 挿入損失の定義を説明するための線図である。 アイソレーションの定義を説明するための線図である。

符号の説明

Ｄ１、Ｄ２：弾性表面波素子
Ｔ１：送信用ラダー型弾性表面波素子
Ｒ２：受信用ラダー型弾性表面波素子
Ｍ１：整合線路
Ｓ１：送信用ラダー型弾性表面波素子を構成する弾性表面波共振子
Ｓ２：受信用ラダー型弾性表面波素子を構成する弾性表面波共振子
１：送信用弾性表面波共振子のＩＤＴ電極
２：送信用弾性表面波共振子の反射器
３：受信用弾性表面波共振子のＩＤＴ電極
４：受信用弾性表面波共振子の反射器
９：圧電基板
１０：送信入力端子
２０：アンテナ端子
３０：受信出力端子

Claims (10)

1. １又は複数の圧電基板の主面上に形成された弾性表面波素子であって、
   送信側信号線に対して直列接続された１又は複数の送信用弾性表面波共振子と、送信側信号線に対して並列接続された１又は複数の送信用弾性表面波共振子とを含む送信用ラダー型弾性表面波素子と、
   受信側信号線に対して直列接続された１又は複数の受信用弾性表面波共振子と、受信側信号線に対して並列接続された１又は複数の受信用弾性表面波共振子とを含む受信用ラダー型弾性表面波素子とを含み、
   少なくとも１つの前記送信用弾性表面波共振子における、櫛歯状電極の互いに隣り合う電極指のピッチＰＴに対する櫛歯状電極の電極指幅ＬＴの比（ＬＴ／ＰＴ）と、少なくとも１つの前記受信用弾性表面波共振子における、櫛歯状電極の互いに隣り合う電極指のピッチＰＲに対する櫛歯状電極の電極指幅ＬＲの比（ＬＲ／ＰＲ）とが下記式を満足する弾性表面波素子。
   （ＬＴ／ＰＴ） ＜ （ＬＲ／ＰＲ）
2. 前記直列接続された送信用弾性表面波共振子における前記比（ＬＴ／ＰＴ）と、前記並列接続された受信用弾性表面波共振子における前記比（ＬＲ／ＰＲ）とが、前記式を満足する、請求項１に記載の弾性表面波素子。
3. 直並列に接続されたすべての送信用弾性表面波共振子における前記比（ＬＴ／ＰＴ）と、直並列に接続されたすべての受信用弾性表面波共振子における前記比（ＬＲ／ＰＲ）とが、前記式を満足する、請求項１又は請求項２に記載の弾性表面波素子。
4. 送信用ラダー型弾性表面波素子の通過帯域の周波数よりも、受信用ラダー型弾性表面波素子の通過帯域の周波数が高い、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の弾性表面波素子。
5. 電極指のピッチＰは、前記送信用弾性表面波共振子と、前記受信用弾性表面波共振子で、ほぼ同等である、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の弾性表面波素子。
6. 前記少なくとも１つの送信用弾性表面波共振子における前記比（ＬＴ／ＰＴ）が下記式を満足する、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の弾性表面波素子。
   （ＬＴ／ＰＴ） ＜ ０．６
7. 前記少なくとも１つの受信用弾性表面波共振子における前記比（ＬＲ／ＰＲ）が下記式を満足する、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の弾性表面波素子。
   ０．６＜ （ＬＲ／ＰＲ）
8. 前記送信用ラダー型弾性表面波素子と前記受信用ラダー型弾性表面波素子とは、それぞれ異なる圧電基板の主面上に形成されている請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の弾性表面波素子。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の弾性表面波素子をフィルタとして用いた分波器。
10. 請求項９記載の分波器を搭載した通信装置。
    
    

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