JP2012175315A - Surface acoustic wave filter device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、弾性表面波フィルタ装置に関する。特に、本発明は、ラダー型弾性表面波フィルタ部を有する弾性表面波フィルタ装置に関する。 The present invention relates to a surface acoustic wave filter device. In particular, the present invention relates to a surface acoustic wave filter device having a ladder type surface acoustic wave filter section.
従来、例えば携帯電話機などの通信機におけるRF(Radio Frequency)回路に搭載される帯域通過フィルタや分波器として、弾性表面波を利用した弾性表面波フィルタ装置が用いられている。そのような弾性表面波フィルタ装置の一例として、例えば下記の特許文献1には、ラダー型弾性表面波フィルタ部を有する弾性表面波フィルタ装置が記載されている。特許文献1には、ラダー型弾性表面波フィルタ部を構成する複数の弾性表面波共振子において、各弾性表面波共振子のIDT電極の上に保護膜を設け、並列腕共振子を構成している弾性表面波共振子におけるIDT電極の上の保護膜の厚さと、直列腕共振子を構成している弾性表面波共振子におけるIDT電極の上の保護膜の厚さとを異ならせることにより、フィルタ特性を急峻にすると共に、通過帯域における周波数特性を平坦にすることが記載されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a surface acoustic wave filter device using a surface acoustic wave is used as a band-pass filter or a duplexer mounted on an RF (Radio Frequency) circuit in a communication device such as a mobile phone. As an example of such a surface acoustic wave filter device, for example,
しかしながら、特許文献1に記載の弾性表面波フィルタ装置を製造しようとすると、フィルタ特性の製造ばらつきが大きくなってしまうという問題がある。
However, when the surface acoustic wave filter device described in
本発明は、斯かる点に鑑みて成されたものであり、その目的は、急峻なフィルタ特性を有すると共に、通過帯域が広く、かつフィルタ特性の製造ばらつきが小さい弾性表面波フィルタ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a surface acoustic wave filter device having a steep filter characteristic, a wide pass band, and a small manufacturing variation in filter characteristics. There is.
本発明に係る弾性表面波フィルタ装置は、ラダー型弾性表面波フィルタ部を備えている。ラダー型弾性表面波フィルタ部は、直列腕と、直列腕共振子と、並列腕と、並列腕共振子とを有する。直列腕共振子は、直列腕において接続されている。並列腕は、直列腕とグラウンドとを接続している。並列腕共振子は、並列腕に設けられている。直列腕共振子と並列腕共振子とのそれぞれは、圧電基板と、IDT電極と、誘電体層とを有する弾性表面波共振子により構成されている。IDT電極は、圧電基板の上に形成されている。誘電体層は、IDT電極を覆うように形成されている。直列腕共振子を構成する弾性表面波共振子の誘電体層の厚さが、並列腕共振子を構成する弾性表面波共振子の誘電体層の厚さと異なっている。誘電体層の厚さが厚い弾性表面波共振子のIDT電極のデューティー比が、誘電体層の厚さが薄い弾性表面波共振子のIDT電極のデューティー比よりも小さい。 The surface acoustic wave filter device according to the present invention includes a ladder type surface acoustic wave filter section. The ladder-type surface acoustic wave filter unit includes a series arm, a series arm resonator, a parallel arm, and a parallel arm resonator. The series arm resonator is connected in the series arm. The parallel arm connects the serial arm and the ground. The parallel arm resonator is provided on the parallel arm. Each of the series arm resonator and the parallel arm resonator is constituted by a surface acoustic wave resonator having a piezoelectric substrate, an IDT electrode, and a dielectric layer. The IDT electrode is formed on the piezoelectric substrate. The dielectric layer is formed so as to cover the IDT electrode. The thickness of the dielectric layer of the surface acoustic wave resonator constituting the series arm resonator is different from the thickness of the dielectric layer of the surface acoustic wave resonator constituting the parallel arm resonator. The duty ratio of the IDT electrode of the surface acoustic wave resonator having the thick dielectric layer is smaller than the duty ratio of the IDT electrode of the surface acoustic wave resonator having the thin dielectric layer.
本発明に係る弾性表面波フィルタ装置のある特定の局面では、直列腕共振子と前記並列腕共振子とのそれぞれは、複数の弾性表面波共振子により構成されており、誘電体層の厚さが厚い弾性表面波共振子のIDT電極のデューティー比の平均値が、誘電体層の厚さが薄い弾性表面波共振子のIDT電極のデューティー比の平均値よりも小さい。 In a specific aspect of the surface acoustic wave filter device according to the present invention, each of the series arm resonator and the parallel arm resonator includes a plurality of surface acoustic wave resonators, and the thickness of the dielectric layer The average value of the duty ratio of the IDT electrode of the surface acoustic wave resonator having a large thickness is smaller than the average value of the duty ratio of the IDT electrode of the surface acoustic wave resonator having a thin dielectric layer.
本発明に係る弾性表面波フィルタ装置の他の特定の局面では、直列腕共振子及び並列腕共振子のそれぞれを構成する弾性表面波共振子のIDT電極のデューティー比が0.4〜0.6の範囲内にある。 In another specific aspect of the surface acoustic wave filter device according to the present invention, the duty ratio of the IDT electrode of the surface acoustic wave resonator constituting each of the series arm resonator and the parallel arm resonator is 0.4 to 0.6. It is in the range.
本発明に係る弾性表面波フィルタ装置の別の特定の局面では、弾性表面波フィルタ装置は、直列腕共振子又は並列腕共振子を構成しており、誘電体層の厚さが厚い弾性表面波共振子の誘電体層の弾性表面波の波長で規格化された厚さをt1、直列腕共振子又は並列腕共振子を構成しており、誘電体層の厚さが薄い弾性表面波共振子の誘電体層の弾性表面波の波長で規格化された厚さをt2、直列腕共振子又は並列腕共振子を構成しており、誘電体層の厚さが厚い弾性表面波共振子のIDT電極のデューティー比の平均値をD1、直列腕共振子又は並列腕共振子を構成しており、誘電体層の厚さが薄い弾性表面波共振子のIDT電極のデューティー比の平均値をD2としたときに、D1<D2<D1+0.465×(t1−t2)を満たす。 In another specific aspect of the surface acoustic wave filter device according to the present invention, the surface acoustic wave filter device forms a series arm resonator or a parallel arm resonator, and the surface acoustic wave has a thick dielectric layer. A surface acoustic wave resonator in which the thickness normalized by the surface acoustic wave wavelength of the dielectric layer of the resonator is t1, a series arm resonator or a parallel arm resonator is formed, and the dielectric layer is thin. The thickness of the dielectric layer of the surface acoustic wave that is normalized by the wavelength of the surface acoustic wave is t2, which constitutes a series arm resonator or a parallel arm resonator, and the IDT of the surface acoustic wave resonator having a thick dielectric layer. The average value of the duty ratio of the electrode is D1, and the average value of the duty ratio of the IDT electrode of the surface acoustic wave resonator in which the series arm resonator or the parallel arm resonator is formed and the thickness of the dielectric layer is thin is D2. Then, D1 <D2 <D1 + 0.465 × (t1−t2) is satisfied.
本発明に係る弾性表面波フィルタ装置のさらに他の特定の局面では、圧電基板がLiNbO3基板からなる。弾性表面波フィルタ装置は、主モードとしてレイリー波を利用するものである。 In still another specific aspect of the surface acoustic wave filter device according to the present invention, the piezoelectric substrate is made of a LiNbO 3 substrate. The surface acoustic wave filter device uses Rayleigh waves as the main mode.
本発明に係る弾性表面波フィルタ装置のさらに別の特定の局面では、誘電体層は、SiO2層を含む。なお、誘電体層は、SiO2層のみにより構成されていてもよいし、SiO2層を含む積層体により構成されていてもよい。 In still another specific aspect of the surface acoustic wave filter device according to the present invention, the dielectric layer includes a SiO 2 layer. The dielectric layer may be composed of only the SiO 2 layer, it may be constituted by a laminate including a SiO 2 layer.
本発明によれば、急峻なフィルタ特性を有すると共に、通過帯域が広く、かつフィルタ特性の製造ばらつきが小さい弾性表面波フィルタ装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a surface acoustic wave filter device having steep filter characteristics, a wide pass band, and small manufacturing variations in filter characteristics.
以下、本発明を実施した好ましい形態について、図1に示す弾性表面波フィルタ装置1を例に挙げて説明する。本実施形態の弾性表面波フィルタ装置1は、ラダー型弾性表面波フィルタ部を有する、デュプレクサである。デュプレクサは、分波器の一種である。但し、本発明に係る弾性表面波フィルタ装置は、デュプレクサに限定されない。本発明に係る弾性表面波フィルタ装置は、ラダー型弾性表面波フィルタ部を有するものである限りにおいて特に限定されず、トリプレクサなどの他の分波器であってもよいし、入力信号端子または出力信号端子の少なくとも一方が共通に接続されていない複数のフィルタ部を含むものであってもよいし、ひとつのラダー型弾性表面波フィルタ部のみを有するものであってもよい。
Hereinafter, a preferred embodiment in which the present invention is implemented will be described taking the surface acoustic
図1は、本実施形態に係る弾性表面波フィルタ装置1の等価回路図である。図2は、本実施形態における直列腕共振子S1,S2,S3を構成している弾性表面波共振子30の一部分の略図的断面図である。図3は、本実施形態における並列腕共振子P1,P2,P3を構成している弾性表面波共振子40の一部分の略図的断面図である。
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a surface acoustic
本実施形態の弾性表面波フィルタ装置1は、例えば、UMTSのようなCDMA方式に対応する携帯電話機などのRF回路に搭載されるものである。具体的には、弾性表面波フィルタ装置1は、UMTS−BAND3に対応するデュプレクサである。UMTS−BAND3の送信周波数帯は、1710MHz〜1785MHzであり、受信周波数帯は、1805MHz〜1880MHzである。このように、UMTS−BAND3においては、送信側周波数帯が受信側周波数帯よりも低域側に位置している。
The surface acoustic
図1に示すように、弾性表面波フィルタ装置1は、アンテナに接続されるアンテナ端子10と、送信側信号端子11と、受信側信号端子12とを備えている。アンテナ端子10と受信側信号端子12との間には、受信フィルタ13が接続されている。本実施形態において受信フィルタ13の構成は、特に限定されない。受信フィルタ13は、例えば、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部により構成されていてもよいし、ラダー型弾性表面波フィルタ部により構成されていてもよい。なお、図1においては、ひとつの受信側信号端子12のみを描画しているが、受信フィルタ13が平衡−不平衡変換機能を有するバランス型のフィルタ部により構成されている場合は、2つの受信側信号端子が設けられる。
As shown in FIG. 1, the surface acoustic
アンテナ端子10と送信側信号端子11との間には、送信フィルタ20が接続されている。送信フィルタ20と受信フィルタ13との接続点とアンテナ端子10との間の接続点と、グラウンドとの間には、整合回路としてのインダクタLが接続されている。
A
送信フィルタ20は、ラダー型弾性表面波フィルタ部により構成されている。送信フィルタ20は、アンテナ端子10と送信側信号端子11とを接続している直列腕21を有する。直列腕21には、複数の直列腕共振子S1,S2,S3が直列に接続されている。なお、直列腕共振子S1,S2,S3は、それぞれ、ひとつの共振子として機能する複数の弾性表面波共振子によって構成されている。これにより、送信フィルタ20の耐電力性が高められている。もっとも、本発明においては、直列腕共振子は、ひとつの共振子として機能する複数の弾性表面波共振子によって構成されていてもよいし、ひとつの弾性表面波共振子によって構成されていてもよい。
The
送信フィルタ20は、直列腕21とグラウンドとの間に接続されている複数の並列腕22,23,24を有する。並列腕22,23,24のそれぞれには、並列腕共振子P1,P2,P3が設けられている。並列腕共振子P1,P2,P3のそれぞれは、ひとつの共振子として機能する複数の弾性表面波共振子により構成されている。これにより、送信フィルタ20の耐電力性が高められている。もっとも、本発明においては、並列腕共振子は、ひとつの共振子として機能する複数の弾性表面波共振子によって構成されていてもよいし、ひとつの弾性表面波共振子によって構成されていてもよい。
The
次に、図2及び図3を参照しながら、直列腕共振子S1,S2,S3を構成している弾性表面波共振子30と、並列腕共振子P1,P2,P3を構成している弾性表面波共振子40との構成について説明する。
Next, referring to FIGS. 2 and 3, the surface
弾性表面波共振子30,40は、圧電基板31を備えている。すなわち、弾性表面波共振子30,40は、圧電基板31を共有している。本実施形態の送信フィルタ20では、レイリー波を主モードとしている。そのため、圧電基板31は、LiNbO3基板により構成されている。具体的には、本実施形態では、圧電基板31は、オイラー角(φ,θ,ψ)のθが25°〜45°の範囲にあるLiNbO3基板により構成されている。なお、φは、0°±5°の範囲内であることが好ましい。
The surface
以下、本実施形態においては、圧電基板31が、オイラー角が(0°,37.5°,0°)であるLiNbO3基板により構成されている例について説明する。この場合、送信フィルタ20では、ψの方向に伝搬するレイリー波を主モードとする。すなわち、ψ=0°が伝搬方位となる。なお、オイラー角が(0°,37.5°,0°)であるLiNbO3基板は、別の表現では、127.5°YカットX伝搬LiNbO3基板となる。もっとも、本発明において、圧電基板は、LiNbO3基板により構成されていなくてもよい。圧電基板は、例えば、LiTaO3基板や水晶基板等により構成されていてもよい。
Hereinafter, in the present embodiment, an example in which the
弾性表面波共振子30は、IDT電極32と、誘電体層33とを有する。IDT電極32は、圧電基板31の主面31aの上に形成されている。誘電体層33は、IDT電極32と圧電基板31の主面31aとの上に形成されている。すなわち、誘電体層33によりIDT電極32が覆われている。弾性表面波共振子40は、IDT電極42と、誘電体層43とを有する。IDT電極42は、圧電基板31の主面31aの上に形成されている。誘電体層43は、IDT電極42と圧電基板31の主面31aとの上に形成されている。すなわち、誘電体層43によりIDT電極42が覆われている。
The surface
IDT電極32,42は、1組の櫛歯状電極により構成されている。櫛歯状電極は、複数の電極指と、複数の電極指が接続されているバスバーとを有する。図2及び図3では、IDT電極32,42のうち、電極指の部分のみが図示されている。IDT電極32,42は、特に限定されない。IDT電極32,42は、例えば、Al,Pt,Cu,Au,Ag,W,Ni,Cr,Ti,Co及びTaからなる群から選ばれた金属、もしくは、Al,Pt,Cu,Au,Ag,W,Ni,Cr,Ti,Co及びTaからなる群から選ばれた一種以上の金属を含む合金により形成することができる。また、IDT電極32,42は、上記金属や合金からなる複数の導電膜の積層体により構成されていてもよい。
The
具体的には、本実施形態では、IDT電極32,42は、共に、圧電基板31側から、NiCr層(厚さ10nm)と、Pt層(厚さ40nm)と、Ti層(厚さ10nm)と、Al層(厚さ150nm)と、Ti層(厚さ10nm)とがこの順番で積層された積層体により構成されている。すなわち、IDT電極32とIDT電極42とでは、同一の層構成及び同一の膜厚となっている。本実施形態では、IDT電極32,42は、レイリー波を主モードとすることができるように構成されている。
Specifically, in the present embodiment, the
本実施形態では、弾性表面波共振子30と弾性表面波共振子40とは、IDT電極のデューティー比(メタライゼーション・レシオ)が異ならされている。具体的には、IDT電極32のデューティー比は0.475であり、IDT電極42のデューティー比は0.52である。
In the present embodiment, the surface
誘電体層33,43は、例えば、SiO2,SiN,SiON,Ta2O5,AlN,Al2O3,ZnOなどの各種誘電体材料により形成することができる。また、誘電体層33,43は、単一の誘電体層により構成されていてもよいが、複数の誘電体層の積層体により構成されていてもよい。誘電体層33,43は、SiO2層を含むことが好ましい。この場合、SiO2層は正の周波数温度係数(TCF:Temperature Coefficient of Frequency)を有し、LiNbO3基板は負の周波数温度係数を有することから、誘電体層33,43の周波数温度係数と、圧電基板31の周波数温度係数との符号が逆になるため、送信フィルタ20の周波数温度特性を改善することができる。
The dielectric layers 33 and 43 can be formed of various dielectric materials such as SiO 2 , SiN, SiON, Ta 2 O 5 , AlN, Al 2 O 3 , and ZnO. The dielectric layers 33 and 43 may be formed of a single dielectric layer, but may be formed of a laminate of a plurality of dielectric layers. The dielectric layers 33 and 43 preferably include a SiO 2 layer. In this case, since the SiO 2 layer has a positive frequency temperature coefficient (TCF) and the LiNbO 3 substrate has a negative frequency temperature coefficient, the frequency temperature coefficient of the
誘電体層33,43は、例えば、SiO2層のみにより構成されていてもよいが、SiO2層を含む積層体により構成されていてもよい。具体的には、本実施形態では、誘電体層33,43は、SiO2層33a,43aとSiN層33b,43bとの積層体により構成されている。SiO2層33a,43aは、IDT電極32,42と圧電基板31の主面31aとを覆うように形成されている。SiN層33b,43bは、SiO2層33a,43aの上に形成されている。なお、SiN層33b,43bは、その厚さを調整することにより、送信フィルタ20の周波数を調整するための周波数調整膜として機能する。SiN層33b,43bの厚さは、例えば、20nm程度とすることができる。
The
本実施形態においては、SiO2層33aの厚さが670nmであり、SiO2層43aの厚さが370nmである。このため、直列腕共振子S1,S2,S3を構成している弾性表面波共振子30における誘電体層33の厚みt1が、並列腕共振子P1,P2,P3を構成している弾性表面波共振子40における誘電体層43の厚さt2よりも大きい(t1>t2)。
In the present embodiment, the thickness of the SiO 2 layer 33a is 670 nm, and the thickness of the SiO 2 layer 43a is 370 nm. For this reason, the thickness t1 of the
本実施形態の弾性表面波フィルタ装置1においては、直列腕共振子を構成する弾性表面波共振子の誘電体層の厚さが、並列腕共振子を構成する弾性表面波共振子の誘電体層の厚さと異なっており、かつ、誘電体層の厚さが厚い弾性表面波共振子のIDT電極のデューティー比が、誘電体層の厚さが薄い弾性表面波共振子のIDT電極のデューティー比よりも小さい。
In the surface acoustic
すなわち、本実施形態の弾性表面波フィルタ装置1においては、直列腕共振子S1,S2,S3を構成している弾性表面波共振子30の誘電体層33の厚さが、並列腕共振子P1,P2,P3を構成している弾性表面波共振子40の誘電体層43の厚さと異なっており、かつ、誘電体層の厚さが厚い弾性表面波共振子30のIDT電極32のデューティー比が、誘電体層の厚さが薄い弾性表面波共振子40のIDT電極42のデューティー比よりも小さい。
That is, in the surface acoustic
UMTS−BAND3では、送信周波数帯と受信周波数帯とは20MHzしか離れていない。このように、送信周波数帯と受信周波数帯との間隔が狭いシステムに対応するデュプレクサにおいては、送信フィルタ及び受信フィルタの少なくとも一方は、急峻性が高いフィルタ特性を有することや周波数温度特性が優れていることが求められる。より詳細には、送信周波数帯が受信周波数帯よりも低域側に位置する場合、送信フィルタは、通過帯域高域側の急峻性が高いフィルタ特性を有することが求められる。また、送信周波数帯が受信周波数帯よりも高域側に位置する場合、送信フィルタは、通過帯域低域側の急峻性が高いフィルタ特性を有することが求められる。 In UMTS-BAND3, the transmission frequency band and the reception frequency band are separated by only 20 MHz. As described above, in a duplexer corresponding to a system in which the interval between the transmission frequency band and the reception frequency band is narrow, at least one of the transmission filter and the reception filter has high steep filter characteristics and excellent frequency temperature characteristics. It is required to be. More specifically, when the transmission frequency band is located on the lower frequency side than the reception frequency band, the transmission filter is required to have a filter characteristic having high steepness on the high frequency band side. Further, when the transmission frequency band is located on the higher frequency side than the reception frequency band, the transmission filter is required to have a filter characteristic having high steepness on the low frequency band side.
ここで、送信フィルタがラダー型弾性表面波フィルタ部により構成されている場合、通過帯域高域側の急峻性が高いフィルタ特性を実現するためには、直列腕共振子を構成している弾性表面波共振子のΔf(共振周波数と反共振周波数との周波数差)を小さくすることが必要となる。これは、直列腕共振子を構成している弾性表面波共振子のΔfが、通過帯域高域側の急峻性に大きく影響するためである。一方、通過帯域低域側の急峻性が高いフィルタ特性を実現するためには、並列腕共振子を構成している弾性表面波共振子のΔfを小さくすることが必要となる。これは、並列腕共振子を構成している弾性表面波共振子のΔfが、通過帯域低域側の急峻性に大きく影響するためである。 Here, when the transmission filter is constituted by a ladder-type surface acoustic wave filter unit, in order to realize a filter characteristic having high steepness on the high side of the pass band, the elastic surface constituting the series arm resonator is used. It is necessary to reduce the Δf (frequency difference between the resonance frequency and the antiresonance frequency) of the wave resonator. This is because Δf of the surface acoustic wave resonator constituting the series arm resonator greatly affects the steepness on the high side of the passband. On the other hand, in order to realize filter characteristics with high steepness on the low pass band side, it is necessary to reduce Δf of the surface acoustic wave resonator constituting the parallel arm resonator. This is because Δf of the surface acoustic wave resonator constituting the parallel arm resonator greatly affects the steepness on the low pass band side.
弾性表面波共振子においては、IDT電極と圧電基板の主面とを覆うように形成されている誘電体層を厚くすることにより、Δfを小さくすることができる。特に、圧電基板がLiNbO3基板またはLiTaO3基板である弾性表面波共振子の場合、SiO2層を含む誘電体層とし、誘電体層を厚くすることにより、Δfを小さくすることができるとともに、周波数温度特性を改善することができる。送信フィルタの通過帯域高域側の急峻性と通過帯域低域側の急峻性との両方を改善する観点からは、直列腕共振子及び並列腕共振子の両方を構成している弾性表面波共振子において、誘電体層を厚くすることが考えられる。 In the surface acoustic wave resonator, Δf can be reduced by increasing the thickness of the dielectric layer formed so as to cover the IDT electrode and the main surface of the piezoelectric substrate. In particular, in the case of a surface acoustic wave resonator in which the piezoelectric substrate is a LiNbO 3 substrate or a LiTaO 3 substrate, Δf can be reduced by using a dielectric layer including a SiO 2 layer and increasing the thickness of the dielectric layer. The frequency temperature characteristic can be improved. From the viewpoint of improving both the steepness on the high band side of the pass band and the steepness on the low band side of the transmission filter, the surface acoustic wave resonance that constitutes both the series arm resonator and the parallel arm resonator. It is conceivable to increase the thickness of the dielectric layer in the child.
送信フィルタ20を構成している弾性表面波共振子30,40における誘電体層33,43の厚さを370nmとした弾性表面波フィルタ装置を比較例1として用意し、送信フィルタ20を構成している弾性表面波共振子30,40における誘電体層33,43の厚さを670nmとした弾性表面波フィルタ装置を比較例2として用意した。図4に、比較例1の弾性表面波フィルタ装置の送信フィルタのフィルタ特性と、比較例2の弾性表面波フィルタ装置の送信フィルタのフィルタ特性とを示す。図4において、実線が比較例1を示し、破線が比較例2を示す。
A surface acoustic wave filter device in which the thicknesses of the
比較例1では、送信フィルタの直列腕共振子及び並列腕共振子の両方を構成している弾性表面波共振子において、誘電体層を薄くしたため、全ての弾性表面波共振子のΔfが大きくなる。このため、図4から分かるように、通過帯域幅が広くなる一方で、通過帯域高域側の急峻性と通過帯域低域側の急峻性との両方が低くなっている。そのため、比較例1では、UMTS−BAND3の受信周波数帯における減衰量が不十分となっている。 In the first comparative example, in the surface acoustic wave resonator constituting both the series arm resonator and the parallel arm resonator of the transmission filter, the dielectric layer is thinned, so that Δf of all the surface acoustic wave resonators is increased. . For this reason, as can be seen from FIG. 4, while the pass band width is widened, both the steepness on the high side of the pass band and the steepness on the low side of the pass band are low. Therefore, in Comparative Example 1, the amount of attenuation in the reception frequency band of UMTS-BAND3 is insufficient.
また、比較例2では、送信フィルタの直列腕共振子及び並列腕共振子の両方を構成している弾性表面波共振子において、誘電体層を厚くしたため、全ての弾性表面波共振子のΔfが小さくなる。このため、図4から分かるように、通過帯域高域側の急峻性と通過帯域低域側の急峻性との両方が高くなる一方で、通過帯域幅が狭くなっている。そのため、比較例2では、UMTS−BAND3の送信周波数帯に対応する通過帯域幅が実現できていない。 In Comparative Example 2, since the dielectric layer is thickened in the surface acoustic wave resonators constituting both the serial arm resonator and the parallel arm resonator of the transmission filter, Δf of all the surface acoustic wave resonators is Get smaller. For this reason, as can be seen from FIG. 4, both the steepness on the high side of the passband and the steepness on the low side of the passband are high, while the passband width is narrow. Therefore, in Comparative Example 2, a passband width corresponding to the transmission frequency band of UMTS-BAND3 cannot be realized.
このように、直列腕共振子を構成している弾性表面波共振子における誘電体層の厚さと並列腕共振子を構成している弾性表面波共振子における誘電体層の厚さとを等しくした場合は、高い急峻性と、広い通過帯域幅とを有するフィルタ特性を実現することは困難である。 In this way, when the thickness of the dielectric layer in the surface acoustic wave resonator constituting the series arm resonator is equal to the thickness of the dielectric layer in the surface acoustic wave resonator constituting the parallel arm resonator It is difficult to realize a filter characteristic having a high steepness and a wide pass bandwidth.
図5に、本実施形態の弾性表面波フィルタ装置1の送信フィルタ20のフィルタ特性と、比較例1の弾性表面波フィルタ装置の送信フィルタのフィルタ特性とを示す。図5において、実線が本実施形態を示し、破線が比較例1を示す。図6に、本実施形態の弾性表面波フィルタ装置1の送信フィルタ20のフィルタ特性と、比較例2の弾性表面波フィルタ装置の送信フィルタのフィルタ特性とを示す。図6において、実線が本実施形態を示し、破線が比較例2を示す。
FIG. 5 shows the filter characteristics of the
上述のように、本実施形態の弾性表面波フィルタ装置1の送信フィルタ20においては、直列腕共振子S1,S2,S3を構成している弾性表面波共振子30における誘電体層33の厚さt1が、並列腕共振子P1,P2,P3を構成している弾性表面波共振子40における誘電体層43の厚さt2よりも厚くされている。そのため、本実施形態では、図5に示すように、比較例1とほぼ同等の広さの通過帯域幅を得ることができる。さらに、図6に示すように、比較例2と同等の通過帯域高域側の急峻性を得ることができる。
As described above, in the
本実施形態では、直列腕共振子S1,S2,S3を構成している弾性表面波共振子30における誘電体層33が厚くされていることにより、弾性表面波共振子30のΔfが小さくなり、通過帯域高域側の急峻性が高くなっている。一方、並列腕共振子P1,P2,P3を構成している弾性表面波共振子40における誘電体層43が薄くされていることにより、弾性表面波共振子40のΔfが大きくなり、通過帯域幅が広くなっている。すなわち、直列腕共振子S1,S2,S3を構成している弾性表面波共振子30における誘電体層33の厚さt1が、並列腕共振子P1,P2,P3を構成している弾性表面波共振子40における誘電体層43の厚さt2よりも厚くされている本実施形態では、高い急峻性と、広い通過帯域幅とを有するフィルタ特性を実現することができる。
In the present embodiment, since the
なお、本実施形態では、送信側周波数帯が受信側周波数帯よりも低域側に位置しており、通過帯域高域側の急峻性が高いフィルタ特性を有する送信フィルタが求められる、UMTS−BAND3に対応するため、直列腕共振子S1,S2,S3を構成している弾性表面波共振子30における誘電体層33の厚さt1が、並列腕共振子P1,P2,P3を構成している弾性表面波共振子40における誘電体層43の厚さt2よりも厚くされている。
In the present embodiment, the transmission side frequency band is located on the lower side of the reception side frequency band, and a transmission filter having a filter characteristic with high steepness on the high side of the pass band is required. UMTS-BAND3 Therefore, the thickness t1 of the
本発明において、送信側周波数帯が受信側周波数帯よりも高域側に位置しており、通過帯域低域側の急峻性が高いフィルタ特性を有する送信フィルタが求められる、通信システムに対応する弾性表面波フィルタ装置では、直列腕共振子を構成している弾性表面波共振子における誘電体層の厚さが、並列腕共振子を構成している弾性表面波共振子における誘電体層の厚さよりも薄くされる。この場合、並列腕共振子を構成している弾性表面波共振子における誘電体層が厚くされていることにより、弾性表面波共振子のΔfが小さくなり、通過帯域低域側の急峻性が高くなる一方、直列腕共振子を構成している弾性表面波共振子における誘電体層が薄くされていることにより、弾性表面波共振子のΔfが大きくなり、通過帯域幅が広くなる。 In the present invention, the transmission-side frequency band is located higher than the reception-side frequency band, and a transmission filter having a filter characteristic with high steepness in the low pass band is required. In the surface acoustic wave filter device, the thickness of the dielectric layer in the surface acoustic wave resonator constituting the series arm resonator is larger than the thickness of the dielectric layer in the surface acoustic wave resonator constituting the parallel arm resonator. Is also thinned. In this case, since the dielectric layer in the surface acoustic wave resonator constituting the parallel arm resonator is thickened, Δf of the surface acoustic wave resonator is reduced, and the steepness on the low pass band side is high. On the other hand, since the dielectric layer in the surface acoustic wave resonator constituting the series arm resonator is thinned, Δf of the surface acoustic wave resonator is increased and the passband width is increased.
一方で、本発明者らは、鋭意研究の結果、直列腕共振子を構成している弾性表面波共振子における誘電体層の厚さと並列腕共振子を構成している弾性表面波共振子における誘電体層の厚さとが異なる場合は、IDT電極の電極指の幅が変化したときにおける、直列腕共振子を構成している弾性表面波共振子の周波数の変化量と、並列腕共振子を構成している弾性表面波共振子の周波数の変化量とが異なることを見出した。このため、IDT電極の電極指の幅が変化すると、得られるフィルタ特性が変化してしまう。従って、IDT電極の電極指の幅に製造ばらつきが生じることによって、得られるフィルタ特性にも大きなばらつきが生じてしまうこととなる。 On the other hand, as a result of earnest research, the present inventors have found that the thickness of the dielectric layer in the surface acoustic wave resonator that constitutes the series arm resonator and the surface acoustic wave resonator that constitutes the parallel arm resonator. When the thickness of the dielectric layer is different, the amount of change in the frequency of the surface acoustic wave resonator constituting the series arm resonator when the width of the electrode finger of the IDT electrode changes, and the parallel arm resonator It has been found that the amount of change in the frequency of the surface acoustic wave resonator is different. For this reason, when the width of the electrode finger of the IDT electrode changes, the obtained filter characteristics change. Therefore, when the manufacturing variation occurs in the width of the electrode finger of the IDT electrode, a large variation occurs in the obtained filter characteristics.
この知見を元に、本発明者らは、さらに鋭意研究した結果、直列腕共振子を構成している弾性表面波共振子における誘電体層の厚さと並列腕共振子を構成している弾性表面波共振子における誘電体層の厚さとが異なる場合であっても、IDT電極のデューティー比を異ならせることで、IDT電極の電極指の幅が変化したときにおける、弾性表面波共振子の周波数の変化量を調整し、フィルタ特性の製造ばらつきを小さくすることができることを見出した。 Based on this knowledge, the present inventors have conducted further research, and as a result, the thickness of the dielectric layer in the surface acoustic wave resonator constituting the series arm resonator and the elastic surface constituting the parallel arm resonator. Even if the thickness of the dielectric layer in the wave resonator is different, the frequency of the surface acoustic wave resonator when the width of the electrode finger of the IDT electrode is changed by changing the duty ratio of the IDT electrode. It has been found that the variation in the filter characteristics can be reduced by adjusting the amount of change.
図7は、IDT電極のデューティー比と、IDT電極の周波数の電極指幅依存性との関係を表すグラフである。ここで、IDT電極の周波数の電極指幅依存性とは、IDT電極の電極指の幅が変化したときの周波数の変化量を示すものである。IDT電極の周波数の電極指幅依存性が0.00に近いほど、IDT電極の電極指の幅が変化したときにおける、弾性表面波共振子の周波数の変化量が小さくなる。 FIG. 7 is a graph showing the relationship between the duty ratio of the IDT electrode and the electrode finger width dependency of the frequency of the IDT electrode. Here, the electrode finger width dependency of the frequency of the IDT electrode indicates a change amount of the frequency when the width of the electrode finger of the IDT electrode is changed. As the electrode finger width dependency of the frequency of the IDT electrode is closer to 0.00, the amount of change in the frequency of the surface acoustic wave resonator when the width of the electrode finger of the IDT electrode changes is smaller.
なお、図7において、菱形で示すデータは、本実施形態の弾性表面波共振子30,40と同じ構成を有する弾性表面波共振子であって、IDT電極の上に形成されている誘電体層のSiO2層の弾性表面波の波長で規格化された厚さが0.33である場合のデータである。図7において、正方形で示すデータは、本実施形態の弾性表面波共振子30,40と同じ構成を有する弾性表面波共振子であって、IDT電極の上に形成されている誘電体層のSiO2層の弾性表面波の波長で規格化された厚さが0.29である場合のデータである。図7において、三角で示すデータは、本実施形態の弾性表面波共振子30,40と同じ構成を有する弾性表面波共振子であって、IDT電極の上に形成されている誘電体層のSiO2層の弾性表面波の波長で規格化された厚さが0.24である場合のデータである。図7において、×で示すデータは、本実施形態の弾性表面波共振子30,40と同じ構成を有する弾性表面波共振子であって、IDT電極の上に形成されている誘電体層のSiO2層の弾性表面波の波長で規格化された厚さが0.20である場合のデータである。
In FIG. 7, the data indicated by diamonds is a surface acoustic wave resonator having the same structure as the surface
図7に示す結果から、IDT電極のデューティー比が一定である場合、誘電体層が薄くなるにつれて、IDT電極の周波数の電極指幅依存性が大きくなっていくことが分かる。また、誘電体層の厚さが一定である場合、IDT電極のデューティー比が小さくなるにつれて、IDT電極の周波数の電極指幅依存性が大きくなっていくことが分かる。 From the results shown in FIG. 7, it can be seen that when the duty ratio of the IDT electrode is constant, the dependency of the frequency of the IDT electrode on the electrode finger width increases as the dielectric layer becomes thinner. It can also be seen that when the thickness of the dielectric layer is constant, the dependency of the IDT electrode frequency on the electrode finger width increases as the duty ratio of the IDT electrode decreases.
例えば、ラダー型弾性表面波フィルタ部において、直列腕共振子を構成している弾性表面波共振子のIDT電極の上に形成されている誘電体層のSiO2層の弾性表面波の波長で規格化された厚さが0.33であり、並列腕共振子を構成している弾性表面波共振子のIDT電極の上に形成されている誘電体層のSiO2層の弾性表面波の波長で規格化された厚さが0.20である場合において、直列腕共振子及び並列腕共振子を構成している弾性表面波共振子のそれぞれのIDT電極のデューティー比を0.5に統一した場合は、直列腕共振子を構成している弾性表面波共振子のIDT電極の周波数の電極指幅依存性と、並列腕共振子を構成している弾性表面波共振子のIDT電極の周波数の電極指幅依存性とが、約0.05異なることとなる。このため、直列腕共振子を構成している弾性表面波共振子における誘電体層の厚さと並列腕共振子を構成している弾性表面波共振子における誘電体層の厚さとが異なる場合は、直列腕共振子及び並列腕共振子を構成している弾性表面波共振子のそれぞれのIDT電極のデューティー比が同じであると、IDT電極の電極指幅に製造ばらつきが生じた場合に、直列腕共振子を構成している弾性表面波共振子の周波数の変化量と、並列腕共振子を構成している弾性表面波共振子の周波数の変化量とが異なり、得られるフィルタ特性にも製造ばらつきが生じる結果となる。その具体例を以下に示す。 For example, in a ladder-type surface acoustic wave filter unit, the standard is determined by the surface acoustic wave wavelength of the SiO 2 layer of the dielectric layer formed on the IDT electrode of the surface acoustic wave resonator constituting the series arm resonator. The thickness is 0.33, and the wavelength of the surface acoustic wave of the SiO 2 layer of the dielectric layer formed on the IDT electrode of the surface acoustic wave resonator constituting the parallel arm resonator is When the standardized thickness is 0.20 and the duty ratio of each IDT electrode of the surface acoustic wave resonator constituting the series arm resonator and the parallel arm resonator is unified to 0.5 The electrode finger width dependency of the frequency of the IDT electrode of the surface acoustic wave resonator constituting the series arm resonator and the electrode of the frequency of the IDT electrode of the surface acoustic wave resonator constituting the parallel arm resonator The finger width dependency is about 0.05 different from That. Therefore, when the thickness of the dielectric layer in the surface acoustic wave resonator constituting the series arm resonator differs from the thickness of the dielectric layer in the surface acoustic wave resonator constituting the parallel arm resonator, If the duty ratios of the IDT electrodes of the surface acoustic wave resonators constituting the series arm resonator and the parallel arm resonator are the same, when the manufacturing variation occurs in the electrode finger width of the IDT electrode, the series arm The amount of change in the frequency of the surface acoustic wave resonator that makes up the resonator is different from the amount of change in the frequency of the surface acoustic wave resonator that makes up the parallel arm resonator. Result. Specific examples are shown below.
直列腕共振子を構成する弾性表面波共振子のIDT電極のデューティー比が、並列腕共振子を構成する弾性表面波共振子のIDT電極のデューティー比と等しくされている点以外は、本実施形態の弾性表面波共振子30,40と同じ構成を有する弾性表面波共振子からなるラダー型弾性表面波フィルタ部を有する弾性表面波フィルタ装置を比較例3として用意した。IDT電極の電極指幅に製造ばらつきが生じた場合を想定して、IDT電極の電極指幅を500nmとしたものを比較例3の第1のパターンとし、IDT電極の電極指幅を520nmとしたものを比較例3の第2のパターンとして、送信フィルタのフィルタ特性を測定した。
The present embodiment except that the duty ratio of the IDT electrode of the surface acoustic wave resonator constituting the series arm resonator is equal to the duty ratio of the IDT electrode of the surface acoustic wave resonator constituting the parallel arm resonator As a comparative example 3, a surface acoustic wave filter device having a ladder type surface acoustic wave filter section composed of surface acoustic wave resonators having the same configuration as the surface
図8に、比較例3の第1のパターンの弾性表面波フィルタ装置の送信フィルタのフィルタ特性と、第2のパターンの弾性表面波フィルタ装置の送信フィルタのフィルタ特性とを示す。図8において、実線が比較例3の第1のパターンを示し、破線が比較例3の第2のパターンを示す。 FIG. 8 shows the filter characteristics of the transmission filter of the surface acoustic wave filter device of the first pattern of Comparative Example 3 and the filter characteristics of the transmission filter of the surface acoustic wave filter device of the second pattern. In FIG. 8, the solid line indicates the first pattern of Comparative Example 3, and the broken line indicates the second pattern of Comparative Example 3.
図8に示すように、比較例3の第1のパターンと第2のパターンでは、送信フィルタのフィルタ特性が異なる。詳細には、比較例3の第1のパターンと第2のパターンでは、送信フィルタの周波数だけではなく、波形も異なっている。比較例3の第2のパターンでは、通過帯域内にリップルが発生している。このように、直列腕共振子を構成する弾性表面波共振子と並列腕共振子を構成する弾性表面波共振子とでIDT電極のデューティー比が等しい場合は、IDT電極の電極指幅に製造ばらつきが生じると、直列腕共振子を構成している弾性表面波共振子の周波数の変化量と、並列腕共振子を構成している弾性表面波共振子の周波数の変化量とが異なることから、送信フィルタのフィルタ特性に製造ばらつきが生じてしまう。 As illustrated in FIG. 8, the filter characteristics of the transmission filter are different between the first pattern and the second pattern of Comparative Example 3. Specifically, in the first pattern and the second pattern of Comparative Example 3, not only the frequency of the transmission filter but also the waveform is different. In the second pattern of Comparative Example 3, ripples are generated in the passband. As described above, when the duty ratio of the IDT electrode is equal between the surface acoustic wave resonator constituting the series arm resonator and the surface acoustic wave resonator constituting the parallel arm resonator, the manufacturing variation is caused in the electrode finger width of the IDT electrode. When this occurs, the amount of change in the frequency of the surface acoustic wave resonator that constitutes the series arm resonator is different from the amount of change in the frequency of the surface acoustic wave resonator that constitutes the parallel arm resonator. Manufacturing variations occur in the filter characteristics of the transmission filter.
ここで、本実施形態の弾性表面波フィルタ装置1では、直列腕共振子S1,S2,S3を構成している弾性表面波共振子30の誘電体層33の厚さが、並列腕共振子P1,P2,P3を構成している弾性表面波共振子40の誘電体層43の厚さと異なっており、かつ、誘電体層の厚さが厚い弾性表面波共振子30のIDT電極32のデューティー比が、誘電体層の厚さが薄い弾性表面波共振子40のIDT電極42のデューティー比よりも小さくされている。このため、本実施形態では、直列腕共振子S1,S2,S3を構成している弾性表面波共振子30のIDT電極32の周波数の電極指幅依存性と、並列腕共振子P1,P2,P3を構成している弾性表面波共振子40のIDT電極42の周波数の電極指幅依存性との差が小さい。従って、IDT電極の電極指幅に製造ばらつきが生じた場合であっても、フィルタ特性の製造ばらつきを抑制することができる。
Here, in the surface acoustic
具体的には、例えば、ラダー型弾性表面波フィルタ部において、直列腕共振子を構成している弾性表面波共振子のIDT電極の上に形成されている誘電体層のSiO2層の弾性表面波の波長で規格化された厚さが0.33であり、並列腕共振子を構成している弾性表面波共振子のIDT電極の上に形成されている誘電体層のSiO2層の弾性表面波の波長で規格化された厚さが0.20である場合において、直列腕共振子を構成している弾性表面波共振子のIDT電極のデューティー比を0.55とし、並列腕共振子を構成している弾性表面波共振子のIDT電極のデューティー比を0.60とすることによって、直列腕共振子を構成している弾性表面波共振子のIDT電極の周波数の電極指幅依存性と、並列腕共振子を構成している弾性表面波共振子のIDT電極の周波数の電極指幅依存性とを実質的に等しくすることができる。従って、IDT電極の電極指幅に製造ばらつきが生じた場合であっても、フィルタ特性の製造ばらつきを抑制することができる。その具体例を以下に示す。 Specifically, for example, in the ladder-type surface acoustic wave filter unit, the SiO 2 layer elastic surface of the dielectric layer formed on the IDT electrode of the surface acoustic wave resonator constituting the series arm resonator The elasticity of the SiO 2 layer of the dielectric layer formed on the IDT electrode of the surface acoustic wave resonator having a thickness normalized by the wave wavelength of 0.33 and constituting the parallel arm resonator When the thickness normalized by the wavelength of the surface wave is 0.20, the parallel arm resonator has a duty ratio of the IDT electrode of the surface acoustic wave resonator constituting the series arm resonator of 0.55. Of the IDT electrodes of the surface acoustic wave resonators constituting the series arm resonator by making the duty ratio of the IDT electrodes of the surface acoustic wave resonators constituting the IDT 0.60 And the elasticity constituting the parallel arm resonator And an electrode finger width dependence of the frequency of the IDT electrode of the surface acoustic wave resonator may be substantially equal. Therefore, even if manufacturing variation occurs in the electrode finger width of the IDT electrode, manufacturing variation in filter characteristics can be suppressed. Specific examples are shown below.
本実施形態の弾性表面波共振子30,40と同じ構成を有する弾性表面波共振子からなるラダー型弾性表面波フィルタ部を有する弾性表面波フィルタ装置を実施例として用意した。IDT電極の電極指幅に製造ばらつきが生じた場合を想定して、IDT電極の電極指幅を500nmとしたものを実施例の第1のパターンとし、IDT電極の電極指幅を520nmとしたものを実施例の第2のパターンとして、送信フィルタのフィルタ特性を測定した。
A surface acoustic wave filter device having a ladder-type surface acoustic wave filter unit composed of surface acoustic wave resonators having the same configuration as the surface
図9に、実施例の第1のパターンの弾性表面波フィルタ装置の送信フィルタのフィルタ特性と、第2のパターンの弾性表面波フィルタ装置の送信フィルタのフィルタ特性とを示す。図9において、実線が実施例の第1のパターンを示し、破線が実施例の第2のパターンを示す。 FIG. 9 shows the filter characteristics of the transmission filter of the surface acoustic wave filter device having the first pattern according to the embodiment and the filter characteristics of the transmission filter of the surface acoustic wave filter device having the second pattern. In FIG. 9, the solid line indicates the first pattern of the embodiment, and the broken line indicates the second pattern of the embodiment.
図9に示すように、実施例の第1のパターンと第2のパターンで、送信フィルタのフィルタ特性はほとんど同じである。詳細には、実施例の第1のパターンと第2のパターンでは、送信フィルタの周波数が異なっているものの、波形はほとんど異なっていない。このように、直列腕共振子及び並列腕共振子を構成する弾性表面波共振子において、誘電体層の厚さが厚い弾性表面波共振子30のIDT電極32のデューティー比が、誘電体層の厚さが薄い弾性表面波共振子40のIDT電極42のデューティー比よりも小さい場合は、IDT電極の電極指幅に製造ばらつきが生じても、直列腕共振子を構成している弾性表面波共振子の周波数の変化量と、並列腕共振子を構成している弾性表面波共振子の周波数の変化量とが実質的に等しいことから、送信フィルタのフィルタ特性に製造ばらつきがほとんど生じない。
As shown in FIG. 9, the filter characteristics of the transmission filter are almost the same between the first pattern and the second pattern of the embodiment. Specifically, the first pattern and the second pattern of the embodiment have almost the same waveform, although the frequency of the transmission filter is different. As described above, in the surface acoustic wave resonator constituting the series arm resonator and the parallel arm resonator, the duty ratio of the
図9では、実施例の第1のパターンと第2のパターンでは、送信フィルタの周波数が異なっているものの、誘電体層33,43のSiN層33b,43bの厚さを調整することにより、所望の周波数にすることができる。
In FIG. 9, although the frequency of the transmission filter is different between the first pattern and the second pattern of the embodiment, the thickness of the SiN layers 33b and 43b of the
なお、本実施形態では、直列腕共振子S1,S2,S3を構成している弾性表面波共振子30における誘電体層33の厚さt1が、並列腕共振子P1,P2,P3を構成している弾性表面波共振子40における誘電体層43の厚さt2よりも厚くされているため、直列腕共振子S1,S2,S3を構成している弾性表面波共振子30のIDT電極32のデューティー比が、並列腕共振子P1,P2,P3を構成している弾性表面波共振子40のIDT電極42のデューティー比よりも小さくされている。
In the present embodiment, the thickness t1 of the
本発明において、並列腕共振子を構成している弾性表面波共振子における誘電体層の厚さが、直列腕共振子を構成している弾性表面波共振子における誘電体層の厚さよりも厚くされている弾性表面波フィルタ装置では、並列腕共振子を構成している弾性表面波共振子のIDT電極のデューティー比が、直列腕共振子を構成している弾性表面波共振子のIDT電極のデューティー比よりも小さくされる。この場合においても、送信フィルタのフィルタ特性に製造ばらつきがほとんど生じない。 In the present invention, the thickness of the dielectric layer in the surface acoustic wave resonator constituting the parallel arm resonator is thicker than the thickness of the dielectric layer in the surface acoustic wave resonator constituting the series arm resonator. In the surface acoustic wave filter device, the duty ratio of the IDT electrode of the surface acoustic wave resonator constituting the parallel arm resonator is equal to that of the IDT electrode of the surface acoustic wave resonator constituting the series arm resonator. The duty ratio is made smaller. Even in this case, manufacturing variations hardly occur in the filter characteristics of the transmission filter.
なお、本実施形態では、直列腕共振子S1,S2,S3を構成している弾性表面波共振子30のIDT電極32のデューティー比が、並列腕共振子P1,P2,P3を構成している弾性表面波共振子40のIDT電極42のデューティー比よりも小さくされているが、直列腕共振子又は並列腕共振子を構成している弾性表面波共振子の全ての弾性表面波共振子のIDT電極のデューティー比を同じ大きさにする必要はない。例えば、直列腕共振子又は並列腕共振子を構成している弾性表面波共振子のうち、特定の弾性表面波共振子のIDT電極のデューティー比を他の弾性表面波共振子のIDT電極のデューティー比と異ならせてもよい。特に、直列腕共振子又は並列腕共振子を構成している弾性表面波共振子のうち、特定の弾性表面波共振子のIDT電極のデューティー比を他の弾性表面波共振子のIDT電極のデューティー比と異ならせ、直列腕共振子を構成している弾性表面波共振子のIDT電極のデューティー比の平均値と、並列腕共振子を構成している弾性表面波共振子のIDT電極のデューティー比平均値とが異なっていればよい。
In this embodiment, the duty ratio of the
図7をより詳細に検討すると、下記の関係式(1)が成り立つことが分かる。 When FIG. 7 is examined in more detail, it can be seen that the following relational expression (1) holds.
(IDT電極の周波数の電極指幅依存性)=−0.656+0.337×(誘電体層の弾性表面波の波長で規格化された厚さ)+0.724×(IDT電極のデューティー比) ……… (1) (Dependence of IDT electrode frequency on electrode finger width) = − 0.656 + 0.337 × (thickness normalized by wavelength of surface acoustic wave of dielectric layer) + 0.724 × (duty ratio of IDT electrode) (1)
このため、以下の式(2)を満足するようにIDT電極のデューティー比を設定することが理想的である。 For this reason, it is ideal to set the duty ratio of the IDT electrode so as to satisfy the following expression (2).
D2=D1+0.465×(t1−t2) ……… (2)
但し、
t1:直列腕共振子又は並列腕共振子を構成しており、誘電体層の厚さが厚い弾性表面波共振子の誘電体層の弾性表面波の波長で規格化された厚さ、
t2:直列腕共振子又は並列腕共振子を構成しており、誘電体層の厚さが薄い弾性表面波共振子の誘電体層の弾性表面波の波長で規格化された厚さ、
D1:直列腕共振子又は並列腕共振子を構成しており、誘電体層の厚さが厚い弾性表面波共振子のIDT電極のデューティー比の平均値、
D2:直列腕共振子又は並列腕共振子を構成しており、誘電体層の厚さが薄い弾性表面波共振子のIDT電極のデューティー比の平均値、
である。
D2 = D1 + 0.465 × (t1-t2) (2)
However,
t1: a thickness standardized by the wavelength of the surface acoustic wave of the dielectric layer of the surface acoustic wave resonator constituting the series arm resonator or the parallel arm resonator and having a thick dielectric layer,
t2: a thickness that is a series arm resonator or a parallel arm resonator, the thickness of which is normalized by the wavelength of the surface acoustic wave of the dielectric layer of the surface acoustic wave resonator in which the thickness of the dielectric layer is thin,
D1: An average value of the duty ratio of the IDT electrode of the surface acoustic wave resonator that constitutes a series arm resonator or a parallel arm resonator and has a thick dielectric layer,
D2: An average value of the duty ratio of the IDT electrode of the surface acoustic wave resonator that constitutes a series arm resonator or a parallel arm resonator and has a thin dielectric layer,
It is.
しかしながら、実際上は、上記式(2)を満たす必要は必ずしもない。なぜなら、直列腕共振子又は並列腕共振子を構成している弾性表面波共振子の中には、フィルタ波形への影響が大きいものと、フィルタ波形への影響が小さいものとがあるためである。従って、直列腕共振子を構成している弾性表面波共振子のうち、フィルタ波形への影響が大きい弾性表面波共振子と、並列腕共振子を構成している弾性表面波共振子のうち、フィルタ波形への影響が大きい弾性表面波共振子との間で上記式(2)が成立することが好ましい。このような観点から、下記の式(3)が成立することが好ましい。 However, in practice, it is not always necessary to satisfy the above formula (2). This is because some surface acoustic wave resonators constituting a series arm resonator or a parallel arm resonator have a large influence on the filter waveform and a small influence on the filter waveform. . Therefore, among the surface acoustic wave resonators that constitute the series arm resonator, the surface acoustic wave resonator that has a large influence on the filter waveform, and the surface acoustic wave resonators that constitute the parallel arm resonator, It is preferable that the above formula (2) is established with a surface acoustic wave resonator having a large influence on the filter waveform. From such a viewpoint, it is preferable that the following formula (3) is satisfied.
D1<D2<D1+0.465×(t1−t2) ……… (3) D1 <D2 <D1 + 0.465 × (t1-t2) (3)
なお、直列腕共振子又は並列腕共振子を構成している弾性表面波共振子のそれぞれのIDT電極のデューティー比は、0.4〜0.6の範囲内にあることが好ましい。このようにすることにより、急峻なフィルタ特性を実現できると共に、通過帯域が広くすることができ、フィルタ特性の製造ばらつきが小さくすることができる。 In addition, it is preferable that the duty ratio of each IDT electrode of the surface acoustic wave resonator which comprises a series arm resonator or a parallel arm resonator exists in the range of 0.4-0.6. By doing so, steep filter characteristics can be realized, the passband can be widened, and manufacturing variations in filter characteristics can be reduced.
次に、本実施形態の送信フィルタ20の製造方法の一例について説明する。
Next, an example of a method for manufacturing the
まず、圧電基板31上にIDT電極32,42を形成する。IDT電極32,42は、例えば、蒸着法やスパッタリング法により形成することができる。
First,
次に、圧電基板31の上にIDT電極32,42を覆うように、SiO2層を形成する。SiO2層は、例えば、バイアススパッタリング法などにより形成することができる。次に、形成したSiO2層の表面をエッチバック工法により平坦化する。
Next, a SiO 2 layer is formed on the
次に、直列腕共振子S1,S2,S3を構成している弾性表面波共振子30のIDT電極32の上に、レジストなどからなるマスクを形成し、並列腕共振子P1,P2,P3を構成している弾性表面波共振子40のIDT電極42の上のSiO2層をエッチングすることにより、SiO2層33a,43aを形成する。その後、マスクを剥離する。
Next, a mask made of resist or the like is formed on the
最後に、SiN層33b,43bを形成することにより送信フィルタ20を形成することができる。
Finally, the
1…弾性表面波フィルタ装置
10…アンテナ端子
11…送信側信号端子
12…受信側信号端子
13…受信フィルタ
20…送信フィルタ
21…直列腕
22,23,24…並列腕
30,40…弾性表面波共振子
31…圧電基板
31a…主面
32,42…IDT電極
33,43…誘電体層
33a,43a…SiO2層
33b,43b…SiN層
P1,P2,P3…並列腕共振子
S1,S2,S3…直列腕共振子
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記直列腕において接続されている直列腕共振子と、
前記直列腕とグラウンドとを接続している並列腕と、
前記並列腕に設けられている並列腕共振子と、
を有するラダー型弾性表面波フィルタ部を備える弾性表面波フィルタ装置であって、
前記直列腕共振子と前記並列腕共振子とのそれぞれは、圧電基板と、前記圧電基板の上に形成されたIDT電極と、前記IDT電極を覆うように形成された誘電体層とを有する弾性表面波共振子により構成されており、
前記直列腕共振子を構成する弾性表面波共振子の誘電体層の厚さが、前記並列腕共振子を構成する弾性表面波共振子の誘電体層の厚さと異なっており、かつ、前記誘電体層の厚さが厚い弾性表面波共振子のIDT電極のデューティー比が、前記誘電体層の厚さが薄い弾性表面波共振子のIDT電極のデューティー比よりも小さい、弾性表面波フィルタ装置。 With serial arms,
A series arm resonator connected in the series arm;
A parallel arm connecting the series arm and the ground;
A parallel arm resonator provided in the parallel arm;
A surface acoustic wave filter device including a ladder-type surface acoustic wave filter unit having:
Each of the series arm resonator and the parallel arm resonator includes a piezoelectric substrate, an IDT electrode formed on the piezoelectric substrate, and an elastic layer formed to cover the IDT electrode. It is composed of surface wave resonators,
The thickness of the dielectric layer of the surface acoustic wave resonator constituting the series arm resonator is different from the thickness of the dielectric layer of the surface acoustic wave resonator constituting the parallel arm resonator, and the dielectric A surface acoustic wave filter device, wherein a duty ratio of an IDT electrode of a surface acoustic wave resonator having a thick body layer is smaller than a duty ratio of an IDT electrode of a surface acoustic wave resonator having a thin dielectric layer.
D1<D2<D1+0.465×(t1−t2)
を満たす、請求項1〜3のいずれか一項に記載の弾性表面波フィルタ装置。 The series arm resonator or the parallel arm resonator is configured, and the thickness normalized by the wavelength of the surface acoustic wave of the dielectric layer of the surface acoustic wave resonator having a thick dielectric layer is t1, A series arm resonator or a parallel arm resonator is formed, and the thickness normalized by the wavelength of the surface acoustic wave of the dielectric layer of the surface acoustic wave resonator having a thin dielectric layer is t2. The arm resonator or the parallel arm resonator is configured, and the average value of the duty ratio of the IDT electrode of the surface acoustic wave resonator having a thick dielectric layer is D1, and the series arm resonator or the parallel arm resonator is When the average value of the duty ratio of the IDT electrode of the surface acoustic wave resonator in which the thickness of the dielectric layer is thin is D2,
D1 <D2 <D1 + 0.465 × (t1-t2)
The surface acoustic wave filter device according to any one of claims 1 to 3, wherein
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