JP2007318607A - 弾性表面波装置及び通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 挿入損失劣化を低減し、小型化を実現した弾性表面波装置及びそれを用いた通信装置を提供すること。
【解決手段】 第１，第２の弾性波表面共振子１８，１９は、中心共通バスバー電極２５の両側に接続されて形成され、中心共通バスバー電極２５に不平衡信号端子２２が接続されており、第１，第２の弾性表面波素子２０，２１は、中心共通バスバー電極部２９の両側に接続されて形成され、弾性表面波素子２０，２１と弾性表面波共振子１８，１９とは、互いに隣接して弾性表面波の伝搬方向に直交する方向に並んで配置され、弾性表面波素子２０，２１の各中央のＩＤＴ電極のバスバー電極が平衡信号端子２３，２４に接続され、弾性表面波素子２０，２１のそれぞれの中央のＩＤＴ電極以外のもののバスバー電極が弾性表面波共振子１８，１９のＩＤＴ電極のバスバー電極に並列接続されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば携帯電話等の移動体通信機器に用いられる弾性表面波フィルタや弾性表面波共振器などの弾性表面波装置及びこれを備えた通信装置に関するものである。

従来、携帯電話や自動車電話等の移動体通信機器のＲＦ（無線周波数）段に用いられる周波数選択フィルタとして、弾性表面波フィルタが広く用いられている。一般に、周波数選択フィルタに求められる特性としては、広通過帯域、低損失、高減衰量等の諸特性が挙げられる。近年、特に移動体通信機器における受信感度の向上、低消費電力化のために、さらに弾性表面波フィルタに対する低損失化の要求が高まっている。また、近年、移動体通信機器において、小型化のためアンテナが、従来のホイップアンテナから誘電体セラミックス等を用いた内蔵アンテナに移行してきている。そのため、アンテナのゲインを充分に得ることが難しくなり、弾性表面波フィルタに対してさらに挿入損失を改善させる要求が増大している。

また、ＩＤＴ電極（Inter Digital Transducer）の電極指ピッチは、高周波になるほど小さくなり、ＩＤＴ電極の膜厚は薄くなる。例えば、１．９ＧＨｚ帯の弾性表面波フィルタのＩＤＴ電極の膜厚は、９００ＭＨｚ帯の弾性表面波フィルタの約半分の膜厚で設計されることとなり、フィルタ間を接続する引き出し電極等の伝送線路におけるオーミック損失が高周波になるほど大きくなる。そのため、さらに挿入損失が劣化する傾向がある。

このような挿入損失の劣化を抑制するために、種々の提案がされている。例えば、圧電基板上に３つのＩＤＴ電極を設けた縦１次モードと縦３次モードを利用した２重モード弾性表面波共振器フィルタについて、次のような挿入損失を改善する手段が提案されている。

図５に、従来の共振器型弾性表面波フィルタの電極構造について、上からみた平面図及び電極指ピッチの変化を示すグラフを示す。圧電基板２０２上に配設された複数の電極指を有するＩＤＴ電極２０４は、互いに対向させ噛み合わせた一対の櫛歯状電極からなり、この一対の櫛歯状電極に電界を印加し弾性表面波を生じさせるものである。ＩＤＴ電極２０４の一方の櫛歯状電極に接続された入力端子２１５から電気信号を入力することにより、励振された弾性表面波がＩＤＴ電極２０４の両側に配置されたＩＤＴ電極２０３，２０５に伝搬される。また、ＩＤＴ電極２０３，２０５のそれぞれを構成する一方の櫛歯状電極からＩＤＴ電極２０６，２０９を通じて出力端子２１６，２１７へ電気信号が出力される。なお、図中２１０，２１１，２１２，２１３はそれぞれ反射器電極である。このように、共振器電極パターンを２段縦続接続させることにより、１段目と２段目の定在波の相互干渉により、通過帯域外減衰量を高減衰化し、フィルタ特性の通過帯域外減衰量を向上させることができる。

即ち、同様の特性をもつ弾性表面波フィルタを２段縦続接続の構成とすることで、１段目で減衰された信号が２段目でさらに減衰され、通過帯域外減衰量を約２倍に向上させることができる。

ここで、ＩＤＴ電極２０４に接続された入力端子２１５に電気信号を入力することにより、弾性表面波を励振させ、この弾性表面波がＩＤＴ電極２０４の両側に位置するＩＤＴ電極２０３，２０５に伝搬され、ＩＤＴ電極２０７，２０８に接続された出力端子２１６，２１７から電気信号が出力される。また、ＩＤＴ電極２０３〜２０５及び２０６〜２０９の両端に位置する反射器電極２１０，２１１及び２１２，２１３により弾性表面波が反射され、両端の反射器電極２１０，２１１間及び反射器電極２１２，２１３間で定在波となる。

この定在波のモードには、３つのＩＤＴ電極により１次モードとその高次（３次）モードが含まれる。これらのモードで発生する共振により通過特性が得られるため、これらのモードで発生する共振周波数のピーク位置を制御することにより通過帯域内の挿入損失を改善することができる。また従来、隣り合うＩＤＴ電極の端部に電極指の狭ピッチ部を設けることにより、ＩＤＴ電極間におけるバルク波の放射損を低減して、共振モードの状態を制御することにより挿入損失の改善が図られていた（例えば、特許文献１，２を参照。）。

また、図６に従来の縦結合共振器型弾性表面波フィルタの電極構造の平面図を示す。低損失化を実現する他の手段として、３つの縦結合共振器型弾性表面波フィルタで構成されており、１つの共振器型弾性表面波共振子１１６に２つの縦結合共振器弾性表面波素子１１４，１１５を並列接続している。これにより、図５に示した２段縦続接続したタイプの縦結合共振器型弾性表面波フィルタと比べて、ＩＤＴ電極の電極指の交差幅を小さくし、さらに、並列接続することにより、縦結合共振器弾性表面波フィルタにおける抵抗損失を小さくすることができ、低損失な縦結合共振器弾性表面波フィルタを実現することができる（例えば、特許文献３を参照。）。

なお、共振器型弾性表面波共振子１１６は、３個のＩＤＴ電極１３１〜１３３の両側に反射器電極１４０，１４１が形成されて成り、中央のＩＤＴ電極１３２に不平衡信号端子（不平衡信号入（出）力端子）１２２が接続されている。また、縦結合共振器弾性表面波素子１１４は、３個のＩＤＴ電極１３４〜１３６の両側に反射器電極１４２，１４３が形成されて成り、中央のＩＤＴ電極１３５に平衡信号端子（不平衡信号出（入）力端子）１２３が接続されている。また、縦結合共振器弾性表面波素子１１５は、３個のＩＤＴ電極１３７〜１３９の両側に反射器電極１４４，１４５が形成されて成り、中央のＩＤＴ電極１３８に平衡信号端子（不平衡信号出（入）力端子）１２４が接続されている。
特開２００２−９５８７号公報 特表２００２−５２８９８７号公報 特開２００１−３０８６７２号公報

しかし、特許文献１，２に開示されている弾性表面波装置では、ＩＤＴ電極間における弾性表面波がバルク波へモード変換されることによる挿入損失の劣化を抑制することは可能であるが、２つの弾性表面波素子を２段縦続接続させた場合、図６に示した２つの縦結合共振器弾性表面波フィルタを並列接続した弾性表面波装置と比較して、ＩＤＴ電極の電極指の交差幅が大きくなり、さらに縦続接続させることによって、弾性表面波素子の抵抗損失が大きくなり、縦結合共振器弾性表面波フィルタの低損失化が十分に実現できない。

また、特許文献３に開示されているような弾性表面波装置では、１つ縦結合共振器弾性表面波フィルタに対して２つの縦結合共振器弾性表面波フィルタを並列接続させていることにより、前段に縦結合共振器弾性表面波フィルタまたは弾性表面波共振子を用いた場合、各ＩＤＴ電極の電極指の交差幅をさらに小さくすることが困難になる。さらに、２つの縦結合共振器弾性表面波フィルタを並列接続させているので、弾性表面波素子の配置上、スペースを多く取ることとなり、弾性表面波装置の小型化には不利な配置となっていた。

従って、本発明は上記従来の技術における問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、挿入損失の劣化を生じず、優れたフィルタ特性を有し、高品質な弾性表面波フィルタとしても機能でき、さらに小型化することができる弾性表面波装置及びそれを用いた通信装置を提供することにある。

本発明の弾性表面波装置は、圧電基板上に、該圧電基板上を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に沿って、該伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えたＩＤＴ電極と、前記伝搬方向に沿って前記ＩＤＴ電極の両側に配置された反射器電極とを備えた第１及び第２の弾性波表面共振子と、前記伝搬方向に沿って、前記伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた３個以上の奇数個のＩＤＴ電極と、該奇数個のＩＤＴ電極の両側にそれぞれ配置され、前記伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた反射器電極とを有する第１及び第２の弾性表面波素子とが形成された弾性表面波装置であって、前記第１及び第２の弾性波表面共振子は、前記伝搬方向に延びるように形成された中心共通バスバー電極の両側に、前記中心共通バスバー電極によって互いに接続されて形成されているとともに、前記中心共通バスバー電極に不平衡信号端子が接続されており、前記第１及び第２の弾性表面波素子は、前記伝搬方向に延びるように形成されるとともにＩＤＴ電極及び反射器電極のそれぞれに形成された中心共通バスバー電極部の両側に、前記中心共通バスバー電極部によって互いに接続されて形成されており、前記第１及び第２の弾性表面波素子と前記第１及び第２の弾性表面波共振子とは、互いに隣接して前記伝搬方向に直交する方向において並んで配置されており、前記第１及び第２の弾性表面波素子のそれぞれの中央の前記ＩＤＴ電極のバスバー電極が平衡信号端子に接続され、前記第１及び第２の弾性表面波素子のそれぞれの中央の前記ＩＤＴ電極以外のもののバスバー電極が前記第１及び第２の弾性表面波共振子の前記ＩＤＴ電極のバスバー電極に並列接続されていることを特徴とするものである。

また、本発明の弾性表面波装置は、圧電基板上に、該圧電基板上を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に沿って、該伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えたＩＤＴ電極と、前記伝搬方向に沿って前記ＩＤＴ電極の両側に配置された反射器電極とを備えた第１及び第２の弾性波表面共振子と、前記伝搬方向に沿って、前記伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた３個以上の奇数個のＩＤＴ電極と、該奇数個のＩＤＴ電極の両側にそれぞれ配置され、前記伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた反射器電極とを有する第１及び第２の弾性表面波素子とが形成された弾性表面波装置であって、前記第１及び第２の弾性波表面共振子は、前記伝搬方向に延びるように形成された中心共通バスバー電極の両側に、前記中心共通バスバー電極によって互いに接続されて形成されているとともに、前記中心共通バスバー電極に不平衡信号端子が接続されており、前記第１及び第２の弾性表面波素子は、前記伝搬方向に延びるように形成されるとともにＩＤＴ電極及び反射器電極のそれぞれに形成された中心共通バスバー電極部の両側に、前記中心共通バスバー電極部によって互いに接続されて形成されており、前記第１及び第２の弾性表面波素子と前記第１及び第２の弾性表面波共振子とは、弾性表面波の前記伝搬方向において並んで配置されているとともに、前記第１及び第２の弾性表面波素子のそれぞれの中央の前記ＩＤＴ電極のバスバー電極が平衡信号端子に接続され、前記第１及び第２の弾性表面波素子のそれぞれの中央の前記ＩＤＴ電極以外のもののバスバー電極が前記第１及び第２の弾性表面波共振子の前記ＩＤＴ電極のバスバー電極に並列接続されていることを特徴とするものである。

また、本発明の弾性表面波装置は好ましくは、上記各構成において、前記第１及び第２の弾性波表面共振子は、前記中心共通バスバー電極上に、それに沿って絶縁体を介して形成されるとともに、前記ＩＤＴ電極に接続された引き出し電極が設けられており、該引き出し電極が前記不平衡信号端子に接続されていることを特徴とするものである。

また、本発明の弾性表面波装置は好ましくは、上記各構成において、前記第１及び第２の弾性表面波素子は、前記平衡信号端子と前記第１及び第２の弾性表面波素子のそれぞれの中央の前記ＩＤＴ電極とを接続する平衡側信号用引き出し配線と、前記第１及び第２の弾性表面波素子と前記第１及び第２の弾性表面波共振子とを接続する不平衡側信号用引き出し配線とが、絶縁体を介して交差して配設されていることによって、前記第１及び第２の弾性表面波素子と前記第１及び第２の弾性表面波共振子との接続部に容量形成部が設けられていることを特徴とするものである。

本発明の通信装置は、上記いずれかの本発明の弾性表面波装置を有する、受信回路及び送信回路の少なくとも一方を備えたことを特徴とするものである。

本発明の弾性表面波装置は、圧電基板上に、圧電基板上を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に沿って、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えたＩＤＴ電極と、伝搬方向に沿ってＩＤＴ電極の両側に配置された反射器電極とを備えた第１及び第２の弾性波表面共振子と、伝搬方向に沿って、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた３個以上の奇数個のＩＤＴ電極と、奇数個のＩＤＴ電極の両側にそれぞれ配置され、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた反射器電極とを有する第１及び第２の弾性表面波素子とが形成された弾性表面波装置であって、第１及び第２の弾性波表面共振子は、伝搬方向に延びるように形成された中心共通バスバー電極の両側に、中心共通バスバー電極によって互いに接続されて形成されているとともに、中心共通バスバー電極に不平衡信号端子が接続されており、第１及び第２の弾性表面波素子は、伝搬方向に延びるように形成されるとともにＩＤＴ電極及び反射器電極のそれぞれに形成された中心共通バスバー電極部の両側に、中心共通バスバー電極部によって互いに接続されて形成されており、第１及び第２の弾性表面波素子と第１及び第２の弾性表面波共振子とは、互いに隣接して伝搬方向に直交する方向において並んで配置されており、第１及び第２の弾性表面波素子のそれぞれの中央のＩＤＴ電極のバスバー電極が平衡信号端子に接続され、第１及び第２の弾性表面波素子のそれぞれの中央のＩＤＴ電極以外のもののバスバー電極が第１及び第２の弾性表面波共振子のＩＤＴ電極のバスバー電極に並列接続されていることにより、中心共通バスバー電極によって、第１及び第２の弾性表面波共振子が接続されて、共通化して形成されていることにより、ＩＤＴ電極の交差幅を従来の弾性表面波共振子の約半分にまで狭くすることができ、また、従来の弾性表面波共振子と比べて抵抗損失を小さくすることができるので、弾性表面波共振子による挿入損失を小さくすることができる。

同様に、中心共通バスバー電極部によって、第１及び第２の弾性表面波素子が接続されて、共通化して形成されていることにより、それらを接続する引き出し電極を省略することができ、弾性表面波素子を極めて小型にすることができる。

また、第１及び第２の弾性表面波素子が、弾性表面波の伝搬方向に直交する方向において２つの弾性表面波共振子と並んで配置されているとともに、弾性表面波共振子に並列接続されているので、従来の弾性表面波素子と比べて抵抗損失を小さくすることができ、弾性表面波素子による挿入損失を小さくすることができる。

さらに、中心共通バスバー電極により共通化された第１及び第２の弾性表面波共振子、及び中心共通バスバー電極部により共通化された第１及び第２の弾性表面波素子が、それぞれ弾性表面波の伝搬方向に対して直交した方向に、並行して配置されており、反射器電極も共通化されているため、弾性表面波装置全体の面積を小さくすることができ、弾性表面波装置を極めて小型化することができる。

また、本発明の弾性表面波装置は、圧電基板上に、圧電基板上を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に沿って、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えたＩＤＴ電極と、伝搬方向に沿ってＩＤＴ電極の両側に配置された反射器電極とを備えた第１及び第２の弾性波表面共振子と、伝搬方向に沿って、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた３個以上の奇数個のＩＤＴ電極と、奇数個のＩＤＴ電極の両側にそれぞれ配置され、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた反射器電極とを有する第１及び第２の弾性表面波素子とが形成された弾性表面波装置であって、第１及び第２の弾性波表面共振子は、伝搬方向に延びるように形成された中心共通バスバー電極の両側に、中心共通バスバー電極によって互いに接続されて形成されているとともに、中心共通バスバー電極に不平衡信号端子が接続されており、第１及び第２の弾性表面波素子は、伝搬方向に延びるように形成されるとともにＩＤＴ電極及び反射器電極のそれぞれに形成された中心共通バスバー電極部の両側に、中心共通バスバー電極部によって互いに接続されて形成されており、第１及び第２の弾性表面波素子と第１及び第２の弾性表面波共振子とは、弾性表面波の伝搬方向において並んで配置されているとともに、第１及び第２の弾性表面波素子のそれぞれの中央のＩＤＴ電極のバスバー電極が平衡信号端子に接続され、第１及び第２の弾性表面波素子のそれぞれの中央のＩＤＴ電極以外のもののバスバー電極が第１及び第２の弾性表面波共振子のＩＤＴ電極のバスバー電極に並列接続されていることにより、ＩＤＴ電極の交差幅を従来の弾性表面波共振子の約半分にまで狭くすることができ、また、従来の弾性表面波共振子と比べて抵抗損失を小さくすることができるので、弾性表面波共振子による挿入損失を小さくすることができる。

また、中心共通バスバー電極部によって第１及び第２の弾性表面波素子部が接続されて、共通化して形成されていることにより、それらを接続する引き出し電極を省略することができ、弾性表面波素子を極めて小型にすることができる。

さらに、中心共通バスバー電極により共通化された第１及び第２の弾性表面波共振子、及び中心共通バスバー電極部により共通化された第１及び第２の弾性表面波素子が、それぞれ弾性表面波の伝搬方向に対して直交した方向に並行して配置されており、反射器電極も共通化されているため、弾性表面波装置全体の面積を小さくすることができ、弾性表面波装置を極めて小型化することができる。

また、弾性表面波共振子と弾性表面波素子を、弾性表面波の伝搬方向において並べて配置することにより、中心共通バスバー電極及び中心共通バスバー電極部に対して略対称な配置を実現することができるので、弾性表面波装置の平衡度を向上させることができる。さらに、圧電基板ウェハ１枚当たりの弾性表面波装置の取り数を多くすることができ、弾性表面波装置の部材コストを大幅に削減することができる。

本発明の弾性表面波装置は好ましくは、上記各構成において、第１及び第２の弾性波表面共振子は、中心共通バスバー電極上に、それに沿って絶縁体を介して形成されるとともに、ＩＤＴ電極に接続された引き出し電極が設けられており、この引き出し電極が不平衡信号端子に接続されていることにより、中心共通バスバー電極上に絶縁体及びその上に引き出し電極が形成されているため、中心共通バスバー電極上の構造物のトータル厚みが厚くなり、中心共通バスバー電極上において、金属膜と絶縁体による質量効果が、従来のバスバー構造と比較して大きくはたらくこととなる。そのため、中心共通バスバー電極の部位における弾性表面波の音速が遅くなっている。この構成により、弾性表面波の励振に寄与しないＩＤＴ電極の中心共通バスバー電極近傍における音速を、弾性表面波の励振に寄与する電極指交差部領域の音速より遅くすることができ、弾性表面波のエネルギーを閉じ込めることが可能となり、挿入損失を低減し、通過帯域におけるフィルタ特性の急峻性を向上させた弾性表面波装置を提供することができる。

また、中心共通バスバー電極上に引き出し電極を配置したことにより、弾性表面波装置の面積において引き出し電極が占める面積を極力低減することができ、弾性表面波装置を極端に小型化することが可能である。

また、本発明の弾性表面波装置は好ましくは、上記各構成において、第１及び第２の弾性表面波素子は、平衡信号端子と第１及び第２の弾性表面波素子のそれぞれの中央のＩＤＴ電極とを接続する平衡側信号用引き出し配線と、第１及び第２の弾性表面波素子と第１及び第２の弾性表面波共振子とを接続する不平衡側信号用引き出し配線とが、絶縁体を介して交差して配設されていることによって、第１及び第２の弾性表面波素子と第１及び第２の弾性表面波共振子との接続部に容量形成部が設けられていることにより、従来、寄生容量を発生させる要因となる、弾性表面波素子や弾性表面波共振子の周辺の電極パターン等の構造が異なっていると、例えば弾性表面波素子や弾性表面波共振子の周辺の電極パターン等の構造に対称性がないと、２つの平衡出力端子に伝わる信号が互いに振幅が異なり、また位相が逆相からずれてしまって平衡度が劣化することがあるが、上記の構成により、不平衡側信号用引き出し配線と平衡側信号用引き出し配線とが、絶縁体を介して交差して配設して形成された容量形成部により、弾性表面波装置の等価回路上に導入される容量を、第１及び第２の弾性表面波素子において調整することが可能となり、振幅平衡度及び位相平衡度を向上させることができる。

また、上記の構成と同様に、弾性表面波素子の各ＩＤＴ電極及び反射器電極のバスバー電極を中心共通バスバー電極部として一体化したことにより、弾性表面波素子の面積を極力低減することができ、弾性表面波装置を極端に小型化することが可能である。

本発明の通信装置は、上記いずれかの本発明の弾性表面波装置を有する、受信回路及び送信回路の少なくとも一方を備えたことにより、従来より要求されていた厳しい挿入損失を満たすことができるものが得られ、感度が格段に良好な通信装置を実現できる。

以下、本発明の弾性表面波装置の実施の形態について図面を参照にしつつ詳細に説明する。また、本発明の弾性表面波素子について、簡単な構造の共振器型の弾性表面波フィルタを例にとり説明する。なお、以下に説明する図面において同一構成には同一符号を付すものとする。また、各電極の大きさや電極間の距離等、電極指の本数や間隔等については、説明のために模式的に図示している。

図１は、本発明の弾性表面波装置について実施の形態の１例を示す平面図である。

図１に示すように、本発明の弾性表面波装置は、圧電基板上１に、圧電基板１上を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に沿って、この伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えたＩＤＴ電極２，３と、伝搬方向に沿ってＩＤＴ電極２，３の両側に配置された反射器電極１０〜１３とを備えた第１及び第２の弾性波表面共振子１８，１９と、伝搬方向に沿って、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた３個以上の奇数個のＩＤＴ電極４〜６及び７〜９と、この奇数個のＩＤＴ電極４〜６及び７〜９の両側にそれぞれ配置され、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた反射器電極１４〜１７とを有する第１及び第２の弾性表面波素子２０，２１とが形成された弾性表面波装置であって、第１及び第２の弾性波表面共振子１８，１９は、伝搬方向に延びるように形成された中心共通バスバー電極２５の両側に、中心共通バスバー電極２５によって互いに接続されて形成されているとともに、中心共通バスバー電極２５に不平衡信号端子（不平衡入力端子２２または不平衡出力端子２２）が接続されており、第１及び第２の弾性表面波素子２０，２１は、伝搬方向に延びるように形成されるとともにＩＤＴ電極４〜９及び反射器電極１４〜１７のそれぞれに形成された中心共通バスバー電極部２９の両側に、中心共通バスバー電極部２９によって互いに接続されて形成されており、第１及び第２の弾性表面波素子２０，２１と第１及び第２の弾性表面波共振子１８，１９とは、互いに隣接して伝搬方向に直交する方向において並んで配置されており、第１及び第２の弾性表面波素子２０，２１のそれぞれの中央のＩＤＴ電極５，８のバスバー電極が平衡信号端子（平衡入力端子２３，２４または平衡出力端子２３，２４）に接続され、第１及び第２の弾性表面波素子２０，２１のそれぞれの中央のＩＤＴ電極以外のもののバスバー電極が第１及び第２の弾性表面波共振子１８，１９のＩＤＴ電極のバスバー電極に並列接続されている。

この構成により、中心共通バスバー電極２５によって第１及び第２の弾性表面波共振子１８，１９が接続されて、共通化して形成されていることにより、ＩＤＴ電極の交差幅を従来の弾性表面波共振子の約半分にまで狭くすることができ、また、従来の弾性表面波共振子と比べて抵抗損失を小さくすることができるので、弾性表面波共振子による挿入損失を小さくすることができる。

また、同様に、中心共通バスバー電極部２９によって第１及び第２の弾性表面波素子２０，２１が接続されて、共通化して形成されていることにより、それらを接続する引き出し電極を省略することができ、弾性表面波素子を極めて小型にすることができる。

また、第１及び第２の弾性表面波素子２０，２１が、弾性表面波の伝搬方向に直交する方向において２つの弾性表面波共振子１８，１９と並んで配置されているとともに、弾性表面波共振子に並列接続されているので、従来の弾性表面波素子と比べて抵抗損失を小さくすることができ、弾性表面波素子による挿入損失を小さくすることができる。

さらに、中心共通バスバー電極２５により共通化された第１及び第２の弾性表面波共振子１８，１９と、中心共通バスバー電極部２９により共通化された第１及び第２の弾性表面波素子２０，２１とが、弾性表面波の伝搬方向に対して直交した方向に並行して配置されており、反射器電極も共通化されているため、弾性表面波装置全体の面積を小さくすることができ、弾性表面波装置を極めて小型化することができる。さらに、圧電基板ウェハ１枚当たりの弾性表面波装置の取り数を多くすることができ、弾性表面波装置の部材コストを大幅に削減することができる。

本発明の図１の弾性表面波装置において、第１及び第２の弾性表面波共振子１８，１９は、中心共通バスバー電極２５を中心にして、線対称状に形成される。また、第１及び第２の弾性表面波素子２０，２１は、中心共通バスバー電極部２９を中心にして、線対称状に形成される。

ただし、第１及び第２の弾性表面波素子２０，２１について、それらの特性を異なるものとする場合には、第１及び第２の弾性表面波素子２０，２１を、中心共通バスバー電極部２９を中心にして、全体的には線対称状に形成するが、電極指の長さや極性等を異なるようにしてもよい。

また、中心共通バスバー電極２５の幅は、それに対向するバスバー電極と同じ幅であり、単に弾性表面波共振子を２つ繋げると、中心共通バスバー電極２５の幅はそれに対向するバスバー電極の２倍になるが、そのような構成にせずともよい。従って、単に弾性表面波共振子を２つ繋げた場合よりも小型化が達成される。

また、中心共通バスバー電極部２９の幅は、それに対向するバスバー電極と同じ幅であり、単に弾性表面波素子を２つ繋げると、中心共通バスバー電極部２９の幅はそれに対向するバスバー電極の２倍になるが、そのような構成にせずともよい。従って、単に弾性表面波素子を２つ繋げた場合よりも小型化が達成される。

なお、中心共通バスバー電極２５は、弾性表面波の伝搬方向に一直線状に延びるように連続して形成される。一方、中心共通バスバー電極部２９は、弾性表面波の伝搬方向に一直線状に延びるように形成されるとともにＩＤＴ電極４〜９及び反射器電極１４〜１７のそれぞれに形成される。即ち、中心共通バスバー電極部２９は断続的に形成される。

また、図２に、本発明の弾性表面波装置について、好適な例であって実施の形態の他例の平面図を示す。図２に示すように、上記図１の構成において、第１及び第２の弾性波表面共振子１８，１９は、中心共通バスバー電極２５上に、それに沿って絶縁体２６を介して形成されるとともに、ＩＤＴ電極２，３に接続された引き出し電極２７が設けられており、この引き出し電極２７が不平衡入力端子２２または不平衡出力端子２２に接続されている。

これにより、中心共通バスバー電極２５上の絶縁体２６及びその上に形成された引き出し電極２７が形成されているため、中心共通バスバー電極２５上の構造物のトータル厚みが厚くなり、中心共通バスバー電極２５上において、金属膜と絶縁体２６による質量効果が従来のバスバー電極構造と比較して大きくはたらくこととなる。その結果、中心共通バスバー電極２５部において弾性表面波の音速が遅くなっている。この構成により、弾性表面波の励振に寄与しないＩＤＴ電極の共通電極近傍における音速を、弾性表面波の励振に寄与する電極指交差部領域の音速より遅くすることができ、弾性表面波のエネルギーを閉じ込めることが可能となり、挿入損失を低減し、通過帯域におけるフィルタ特性の急峻性を向上させた弾性表面波装置を提供することができる。

この引き出し電極２７は、ＩＤＴ電極や中心共通バスバー電極２５と同じ材質のアルミニウムやアルミニウム合金等から成り、その幅は中心共通バスバー電極２５と同程度であり、引き出し電極２７の電極膜厚は０．１５μｍ〜０．４０μｍ程度である。

また、絶縁体２６は、酸化シリコン、ポリイミド系樹脂またはアクリル系樹脂のレジスト等の材料から成り、中心共通バスバー電極２５と同程度の幅で、厚みは１μｍ〜１０μｍ程度である。厚みが１μｍ未満では、引き出し電極２７と中心共通バスバー電極２５との間の絶縁性を確保するのが難しくなり、１０μｍを超えると、引き出し電極２７等の配線の断線の発生を抑制することが難しくなり、弾性表面波装置の信頼性が低下し易くなる。

また、絶縁体２６は、単層からなっていてもよいが、複数層を積層したものであってもよい。また、絶縁体２６の誘電率を小さくするために、誘電率が１の気泡を多く含む多孔質体としたり、または誘電率を大きくするためにアルミナやチタン酸バリウム等の高誘電率の粒子を含有させてもよい。また、中心共通バスバー電極２５部の音速をより遅くするために、絶縁体２６に比重の大きいセラミック粒子等を混入させてもよい。

また、図３に本発明の弾性表面波装置について実施の形態の他例を示す平面図を示す。図３に示すように、本発明の弾性表面波装置は、圧電基板上１に、圧電基板１上を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に沿って、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えたＩＤＴ電極２，３と、伝搬方向に沿ってＩＤＴ電極２，３の両側に配置された反射器電極１０〜１３とを備えた第１及び第２の弾性波表面共振子１８，１９と、圧電基板１上を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に沿って、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた３個以上の奇数個のＩＤＴ電極４〜９と、奇数個のＩＤＴ電極４〜９の両側にそれぞれ配置され、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた反射器電極１４〜１７とからなる第１及び第２の弾性表面波素子２０，２１とが形成された弾性表面波装置であって、第１及び第２の弾性波表面共振子１８，１９は、伝搬方向に延びるように形成された中心共通バスバー電極２５の両側に、中心共通バスバー電極２５によって互いに接続されて形成されているとともに、中心共通バスバー電極２５に不平衡入力端子２２または不平衡出力端子２２が接続されており、第１及び第２の弾性表面波素子２０，２１は、伝搬方向に延びるように形成された中心共通バスバー電極部２９の両側に、中心共通バスバー電極部２９によって互いに接続されて形成されており、第１及び第２の弾性表面波素子２０，２１と第１及び第２の弾性表面波共振子１８，１９とは、弾性表面波の伝搬方向において並んで配置されているとともに、第１及び第２の弾性表面波素子２０，２１のそれぞれの中央のＩＤＴ電極５，８のバスバー電極が平衡入力端子２３，２４または平衡出力端子２３，２４に接続され、第１及び第２の弾性表面波素子２０，２１のそれぞれの中央のＩＤＴ電極以外のもののバスバー電極が第１及び第２の弾性表面波共振子１８，１９のＩＤＴ電極のバスバー電極に並列接続されている。

これにより、中心共通バスバー電極２５によって第１及び第２の弾性表面波共振子１８，１９が接続されて、共通化して形成されていることにより、ＩＤＴ電極の交差幅を従来の弾性表面波共振子の約半分にまで狭くすることができ、また、従来の弾性表面波素子と比べて抵抗損失を小さくすることができるので、弾性表面波素子による挿入損失を小さくすることができる。

また、中心共通バスバー電極部２９によって第１及び第２の弾性表面波素子２０，２１が接続されて、共通化して形成されていることにより、それらを接続する引き出し電極を省略することができ、弾性表面波素子を極めて小型にすることができる。

さらに、中心共通バスバー電極２５により共通化された第１及び第２の弾性表面波共振子１８，１９、及び中心共通バスバー電極部２９により共通化された第１及び第２の弾性表面波素子２０，２１が、それぞれ弾性表面波の伝搬方向に対して直交した方向に並行して配置されており、反射器電極１０〜１７も共通化されているため、弾性表面波装置全体の面積を小さくすることができ、弾性表面波装置を極めて小型化することができる。

また、弾性表面波共振子と弾性表面波素子を、弾性表面波の伝搬方向に対して並べて配置することにより、中心共通バスバー電極２５及び中心共通バスバー電極部２９に対して全体として略対称な電極の配置を実現することができるので、弾性表面波装置の平衡度を向上させることができる。さらに、圧電基板ウェハ１枚当たりの弾性表面波装置の取り数を多くすることができ、弾性表面波装置の部材コストを大幅に削減することができる。

また、図４に、本発明の弾性表面波装置について、好適な例であって実施の形態の他例を示す平面図を示す。図４に示すように、上記図３の構成において、第１及び第２の弾性波表面共振子１８，１９は、中心共通バスバー電極２５上に、それに沿って絶縁体２６を介して形成されるとともに、ＩＤＴ電極２，３に接続された引き出し電極２７が設けられており、この引き出し電極２７が不平衡入力端子２２または不平衡出力端子２２に接続されている。

これにより、中心共通バスバー電極２５上に、絶縁体２６及びその上に引き出し電極２７が形成されているため、中心共通バスバー電極２５上の構造物のトータル厚みが厚くなり、中心共通バスバー電極２５上において、金属膜と絶縁体２６による質量効果が従来のバスバー電極構造と比較して大きくはたらくこととなる。その結果、中心共通バスバー電極２５部において弾性表面波の音速が遅くなっている。この構成により、弾性表面波の励振に寄与しないＩＤＴ電極の共通電極近傍における音速を、弾性表面波の励振に寄与する電極指交差部領域の音速より遅くすることができ、弾性表面波のエネルギーを閉じ込めることが可能となり、挿入損失を低減し、通過帯域におけるフィルタ特性の急峻性を向上させた弾性表面波装置を提供することができる。

また、図１〜図４に示すように、本発明の弾性表面波装置は、第１及び第２の弾性表面波素子２０，２１は、平衡信号端子と第１及び第２の弾性表面波素子２０，２１のそれぞれの中央のＩＤＴ電極５，８とを接続する平衡側信号用引き出し配線３０と、第１及び第２の弾性表面波素子２０，２１と第１及び第２の弾性表面波共振子１８，１９とを接続する不平衡側信号用引き出し配線３１とが、絶縁体２８を介して交差して配設されていることによって、第１及び第２の弾性表面波素子２０，２１と第１及び第２の弾性表面波共振子１８，１９との接続部に容量形成部３２が設けられている。

これにより、弾性表面波装置の等価回路上に導入される容量を、第１及び第２の弾性表面波素子２０，２１において調整することが可能となり、振幅平衡度及び位相平衡度を向上させることができる。

また、絶縁体２８は、酸化シリコン、ポリイミド系樹脂またはアクリル系樹脂のレジスト等の材料から成り、平衡側信号用引き出し配線３０の幅よりも大きな幅で、厚みは１μｍ〜１０μｍ程度である。厚みが１μｍ未満では、不平衡側信号用引き出し配線３１と平衡側信号用引き出し配線３０との間の絶縁性を確保することが難しくなり、１０μｍを超えると、平衡側信号用引き出し配線３０の断線の発生を抑制することが難しくなり、弾性表面波装置の信頼性が低下し易くなる。

また、絶縁体２８は、単層からなっていてもよいが、複数層を積層したものであってもよい。また、絶縁体２８の誘電率を小さくするために、誘電率が１の気泡を多く含む多孔質体としたり、または誘電率を大きくするためにアルミナやチタン酸バリウム等の高誘電率の粒子を含有させてもよい。

なお、ＩＤＴ電極２〜９，反射器電極１０〜１７の電極指の本数は数本〜数１００本にも及ぶので、簡単のため、図面においてはそれらの形状を簡略化して図示している。

次に、本発明の弾性表面波装置の製造方法について説明する。図１の構成の場合、まず、圧電基板１上に導体層を形成し、この導体層を一対の平行な共通電極（バスバー電極）と各共通電極から互いに噛み合うように延びた複数の電極指とにパターニングしてＩＤＴ電極２〜９を形成し、ＩＤＴ電極２〜９上を絶縁体（保護膜）で被覆し、引き出し電極及びパッド電極部となる導体層をリフトオフ工程またはフォトリソグラフィにより形成する。

ここで、圧電基板１としてはタンタル酸リチウム単結晶やニオブ酸リチウム単結晶や四ホウ酸リチウム単結晶等を用いることができる。

また、圧電基板１上に形成する導体層として、アルミニウム，アルミニウム合金，銅，銅合金，金，金合金，タンタル，タンタル合金、またはこれらの材料から成る層の積層膜、またはこれらの材料の層とチタン，クロム等の材料の層との積層膜を用いることができる。引き出し電極及びパッド電極部となる導体層としては、アルミニウム層、アルミニウム及びクロム等の材料の層の積層膜、クロム，ニッケル，金等の材料の層の積層膜等を用いることができる。導体層の成膜方法としては、スパッタリング法や電子ビーム蒸着法を用いることができる。

この導体層をパターニングする方法としては、導体層の成膜後にフォトリソグラフィを行い、次いでＲＩＥ（Reactive Ion Etching）やウェットエッチングを行う方法がある。または、導体層の成膜前に圧電基板１の一方主面にレジストを形成しフォトリソグラフィを行って所望のパターンの開口を形成した後、導体層を成膜し、その後レジストを不要部分に成膜された導体層ごと除去するリフトオフプロセスを行ってもよい。

次に、ＩＤＴ電極２〜９を保護するための絶縁体（保護膜）を成膜する。絶縁体（保護膜）の材料としてはシリコン，シリカ等を用いることができる。成膜方法としては、スパッタリング法，ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法，電子ビーム蒸着法等を用いることができる。

なお、絶縁体２８は、感光性ポリイミド樹脂を用いて、スピンコート法によって圧電基板１上に感光性ポリイミド樹脂を塗布した後、所定箇所を露光し現像する工程によって形成される。

また、本発明の弾性表面波装置を通信装置に適用することができる。即ち、少なくとも受信回路及び送信回路の一方を備え、これらの回路に含まれるバンドパスフィルタとして用いる。例えば、送信回路から出力された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、デュプレクサを通ってアンテナより送信することができる送信回路を備えた通信装置や、受信信号をアンテナで受信し、デュプレクサ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受信回路へ伝送するような受信回路を備えた通信装置に適用可能であり、本発明の弾性表面波装置を採用すれば、感度が向上した優れた通信装置を提供できる。

以上により、優れた弾性表面波装置を有する受信回路や送信回路を備え、感度が格段に良好な優れた通信機等の通信装置を提供できる。

本発明の弾性表面波装置について実施の形態の１例を示す平面図である。 本発明の弾性表面波装置について実施の形態の他例を示す平面図である。 本発明の弾性表面波装置について実施の形態の他例を示す平面図である。 本発明の弾性表面波装置について実施の形態の他例を示す平面図である。 従来の弾性表面波装置の電極構造の平面図及び電極指ピッチの変化を示すグラフである。 従来の弾性表面波装置を示す平面図である。

符号の説明

１：圧電基板
２〜９：ＩＤＴ電極
１０〜１７：反射器電極
１８：第１の弾性表面波共振子
１９：第２の弾性表面波共振子
２０：第１の弾性表面波素子
２１：第２の弾性表面波素子
２５：中心共通バスバー電極
２７：引き出し電極
２８：絶縁体
２９：中心共通バスバー電極部

Claims (5)

1. 圧電基板上に、該圧電基板上を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に沿って、該伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えたＩＤＴ電極と、前記伝搬方向に沿って前記ＩＤＴ電極の両側に配置された反射器電極とを備えた第１及び第２の弾性波表面共振子と、
   前記伝搬方向に沿って、前記伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた３個以上の奇数個のＩＤＴ電極と、該奇数個のＩＤＴ電極の両側にそれぞれ配置され、前記伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた反射器電極とを有する第１及び第２の弾性表面波素子とが形成された弾性表面波装置であって、
   前記第１及び第２の弾性波表面共振子は、前記伝搬方向に延びるように形成された中心共通バスバー電極の両側に、前記中心共通バスバー電極によって互いに接続されて形成されているとともに、前記中心共通バスバー電極に不平衡信号端子が接続されており、
   前記第１及び第２の弾性表面波素子は、前記伝搬方向に延びるように形成されるとともにＩＤＴ電極及び反射器電極のそれぞれに形成された中心共通バスバー電極部の両側に、前記中心共通バスバー電極部によって互いに接続されて形成されており、
   前記第１及び第２の弾性表面波素子と前記第１及び第２の弾性表面波共振子とは、互いに隣接して前記伝搬方向に直交する方向において並んで配置されており、
   前記第１及び第２の弾性表面波素子のそれぞれの中央の前記ＩＤＴ電極のバスバー電極が平衡信号端子に接続され、前記第１及び第２の弾性表面波素子のそれぞれの中央の前記ＩＤＴ電極以外のもののバスバー電極が前記第１及び第２の弾性表面波共振子の前記ＩＤＴ電極のバスバー電極に並列接続されていることを特徴とする弾性表面波装置。
2. 圧電基板上に、該圧電基板上を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に沿って、該伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えたＩＤＴ電極と、前記伝搬方向に沿って前記ＩＤＴ電極の両側に配置された反射器電極とを備えた第１及び第２の弾性波表面共振子と、
   前記伝搬方向に沿って、前記伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた３個以上の奇数個のＩＤＴ電極と、該奇数個のＩＤＴ電極の両側にそれぞれ配置され、前記伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた反射器電極とを有する第１及び第２の弾性表面波素子とが形成された弾性表面波装置であって、
   前記第１及び第２の弾性波表面共振子は、前記伝搬方向に延びるように形成された中心共通バスバー電極の両側に、前記中心共通バスバー電極によって互いに接続されて形成されているとともに、前記中心共通バスバー電極に不平衡信号端子が接続されており、
   前記第１及び第２の弾性表面波素子は、前記伝搬方向に延びるように形成されるとともにＩＤＴ電極及び反射器電極のそれぞれに形成された中心共通バスバー電極部の両側に、前記中心共通バスバー電極部によって互いに接続されて形成されており、
   前記第１及び第２の弾性表面波素子と前記第１及び第２の弾性表面波共振子とは、弾性表面波の前記伝搬方向において並んで配置されているとともに、
   前記第１及び第２の弾性表面波素子のそれぞれの中央の前記ＩＤＴ電極のバスバー電極が平衡信号端子に接続され、前記第１及び第２の弾性表面波素子のそれぞれの中央の前記ＩＤＴ電極以外のもののバスバー電極が前記第１及び第２の弾性表面波共振子の前記ＩＤＴ電極のバスバー電極に並列接続されていることを特徴とする弾性表面波装置。
3. 前記第１及び第２の弾性波表面共振子は、前記中心共通バスバー電極上に、それに沿って絶縁体を介して形成されるとともに、前記ＩＤＴ電極に接続された引き出し電極が設けられており、該引き出し電極が前記不平衡信号端子に接続されていることを特徴とする請求項１または２記載の弾性表面波装置。
4. 前記第１及び第２の弾性表面波素子は、前記平衡信号端子と前記第１及び第２の弾性表面波素子のそれぞれの中央の前記ＩＤＴ電極とを接続する平衡側信号用引き出し配線と、前記第１及び第２の弾性表面波素子と前記第１及び第２の弾性表面波共振子とを接続する不平衡側信号用引き出し配線とが、絶縁体を介して交差して配設されていることによって、前記第１及び第２の弾性表面波素子と前記第１及び第２の弾性表面波共振子との接続部に容量形成部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の弾性表面波装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか記載の弾性表面波装置を有する、受信回路及び送信回路の少なくとも一方を備えたことを特徴とする通信装置。
   
   

Images