JP2017199984A - 弾性波装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】放熱性を向上させつつ通過帯域外の減衰特性が最適化されたフィルタ特性を有する弾性波装置を提供する。【解決手段】弾性表面波フィルタ１は、信号端子１５および２５と、Ｘ軸方向に隣り合うＩＤＴ電極１０および２０とを備え、ＩＤＴ電極１０および２０は、Ｘ軸方向に延びるバスバー電極とＹ軸方向に延びる複数の電極指とで構成された櫛形電極を一対有し、ＩＤＴ電極１０の櫛形電極１２ａは信号端子１５に接続され、ＩＤＴ電極２０の櫛形電極２２ａは信号端子２５に接続され、弾性表面波フィルタ１は、さらに、電極指の交差領域以外の領域に配置された一対の櫛歯状電極６１Ｌおよび６１Ｒで構成された橋短容量６１を備え、櫛歯状電極６１Ｌは櫛形電極１２ａに接続され、櫛歯状電極６１Ｒは櫛形電極２２ａに接続されている。【選択図】図１
Description
本発明は、弾性波装置に関する。
従来、携帯電話機などの通信機器には、縦結合共振子型ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）フィルタやラダー型ＳＡＷフィルタ等の弾性波フィルタ装置が用いられている。近年の通信機器のマルチバンド化の進展に伴い、弾性波フィルタ装置には、通信帯域における挿入損失の低減は勿論、通信帯域外における減衰量の向上も強く求められるようになっている。
図９は、特許文献１に記載された弾性波装置２００の電極構成を表す平面図である。同図に記載された弾性波装置２００は、縦結合共振子型の弾性波フィルタであり、弾性波伝搬方向に隣り合うＩＤＴ電極２２１〜２２５と、反射器２２６および２２７とを有する。ＩＤＴ電極２２２および２２４は、第１の信号端子２１１に接続され、ＩＤＴ電極２２１、２２３および２２５は、第２の信号端子２１２に接続されている。ＩＤＴ電極２２１の最もＩＤＴ電極２２２側の電極指２２１ａは、弾性波伝搬方向と垂直な方向にＩＤＴ電極２２２と対向する電極指２２１ａ１を含む。また、ＩＤＴ電極２２２の最もＩＤＴ電極２２１側の電極指２２２ａは、弾性波伝搬方向と垂直な方向にＩＤＴ電極２２１と対向する電極指２２２ａ１を含む。他のＩＤＴ電極２２３〜２２５についても同様の構造を有している。つまり、ＩＤＴ電極２２１〜２２５のそれぞれは、ＩＤＴ電極指の一部を長くして、隣接する共振子のバスバー電極との間で橋絡容量を構成している。これにより、縦結合共振子型弾性波フィルタにおける高調波の減衰量の改善を図っている。
しかしながら、特許文献１の弾性波装置２００においては、橋絡容量を含めたＩＤＴ電極の電極面積が十分確保されていないため、十分な放熱性を得ることができないという課題がある。例えば、縦結合共振子型弾性波フィルタを受信フィルタに適用した場合、放熱性が十分でないと耐電力性が劣化する。このため、送信フィルタを通過してアンテナ端子に至る送信信号の一部が漏れ電力となって受信フィルタに至ると、受信信号の検出感度低下、またはフィルタの破壊につながる恐れがある。
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、放熱性を向上させつつ通過帯域外の減衰特性が最適化されたフィルタ特性を有する弾性波装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る弾性波装置は、第１の信号端子と、第２の信号端子と、弾性波伝搬方向に隣り合う第１のＩＤＴ電極および第２のＩＤＴ電極とを備えた弾性波装置であって、前記第１のＩＤＴ電極および前記第２のＩＤＴ電極のそれぞれは、前記弾性波伝搬方向に延びるバスバー電極と当該バスバー電極に接続され前記弾性波伝搬方向と交差する方向に延びる複数の電極指とで構成された櫛形電極を一対有し、前記第１のＩＤＴ電極が有する前記一対の櫛形電極の一方である第１櫛形電極は前記第１の信号端子に接続され、前記第２のＩＤＴ電極が有する前記一対の櫛形電極の一方である第２櫛形電極は前記第２の信号端子に接続され、前記弾性波装置は、さらに、弾性波伝搬方向に隣接する電極指で挟まれた領域以外の領域に配置され、所定の間隔を介して互いに対向する一対の櫛歯状電極で構成された橋短容量を備え、前記橋絡容量を構成する一対の櫛歯状電極の一方の櫛歯状電極は前記第１櫛形電極に接続され、前記一対の櫛歯状電極の他方の櫛歯状電極は前記第２のＩＤＴ電極が有する前記一対の櫛形電極のいずれかに接続されている。
これにより、弾性波の伝搬特性を決定するＩＤＴ電極の電極指交差領域のレイアウトを変更することなく、第１のＩＤＴ電極および第２のＩＤＴ電極に接続された橋絡容量が配置されているので、弾性波装置の帯域内通過特性を劣化させることなく、帯域外減衰特性を向上させることが可能となる。また、櫛歯状電極で構成された橋絡容量が付加されることで、電極全体の面積が拡大され、放熱性および耐焦電性（耐ＥＳＤ性）の向上が図られる。
また、前記橋絡容量を構成する一対の櫛歯状電極の一方の櫛歯状電極は、前記第１櫛形電極を構成するバスバー電極に接続され、前記橋絡容量を構成する一対の櫛歯状電極の他方の櫛歯状電極は、前記第２櫛形電極を構成する前記複数の電極指のうち前記第１のＩＤＴ電極に最も近い電極指に接続されていてもよい。
これにより、橋絡容量は、入出力端子間に接続されるので、橋絡容量を構成する一対の櫛歯状電極の櫛歯本数および櫛歯間隔などを調整することにより、帯域外高域側の減衰極をフレキシブルに移動させることができ、減衰特性の最適化が容易となる。よって、帯域内通過特性を劣化させることなく、帯域外高域側の減衰特性を向上させることが可能となる。
また、前記弾性波装置は、縦結合共振子型の弾性表面波フィルタであってもよい。
縦結合共振子型の弾性表面波フィルタの場合、帯域外高域側の減衰量を確保することが困難である。これに対して、上記橋絡容量により、帯域外高域側の減衰極をフレキシブルに移動させることができ、帯域外高域側の減衰特性の最適化が容易となる。よって、本構成は、特に、縦結合共振子型の弾性表面波フィルタに好適である。
また、前記弾性波装置は、前記橋絡容量を複数備えてもよい。
これにより、第１のＩＤＴ電極と第２のＩＤＴ電極との間に、複数の橋絡容量が並列配置された構成となる。この構成により、第１のＩＤＴ電極と第２のＩＤＴ電極との間に１つの橋絡容量が配置されている構成と比較して、容量成分を維持しつつコンダクタンス成分を向上（抵抗成分を低減）させることが可能となる。よって、ＩＤＴ電極で構成された共振子のＱ値が向上し、帯域内の挿入損失を低減させることが可能となる。
また、前記弾性波装置は、複数の前記橋絡容量として、前記第１のＩＤＴ電極および前記第２のＩＤＴ電極を挟んで対向するように配置された第１の橋絡容量および第２の橋絡容量を備え、前記第１の橋絡容量を構成する一対の櫛歯状電極の一方の櫛歯状電極は、前記第１櫛形電極を構成するバスバー電極に接続され、前記第１の橋絡容量を構成する一対の櫛歯状電極の他方の櫛歯状電極は、前記第２櫛形電極を構成する前記複数の電極指のうち前記第１のＩＤＴ電極に最も近い電極指に接続され、前記第２の橋絡容量を構成する一対の櫛歯状電極の一方の櫛歯状電極は、前記第２櫛形電極を構成するバスバー電極に接続され、前記第２の橋絡容量を構成する一対の櫛歯状電極の他方の櫛歯状電極は、前記第１櫛形電極を構成する前記複数の電極指のうち前記第２のＩＤＴ電極に最も近い電極指に接続されていてもよい。
これにより、第１のＩＤＴ電極と第２のＩＤＴ電極との間であって入出力端子の間に、複数の橋絡容量が並列配置された構成となる。この構成により、入出力端子の間に１つの橋絡容量が配置されている構成と比較して、容量成分を維持しつつ入出力端子間のコンダクタンス成分を向上（抵抗成分を低減）させることが可能となる。よって、ＩＤＴ電極で構成された共振子のＱ値が向上し、帯域内の挿入損失を低減させることが可能となる。また、２つの橋絡容量がＩＤＴ電極を挟んで対向するように分散配置されているので、電極配置を省面積化できる。
本発明に係る弾性波装置によれば、放熱性を向上させつつ通過帯域外の減衰特性を最適化することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさまたは大きさの比は、必ずしも厳密ではない。
（実施の形態１）
［１−１．弾性表面波フィルタ１の基本構成］
図１は、実施の形態１に係る弾性表面波フィルタ１の電極構成を示す平面図であり、圧電基板を平面視した場合の、当該圧電基板上に形成された電極の配置レイアウトを表す図である。弾性表面波フィルタ１は、いわゆる縦結合共振子型の弾性波フィルタであり、例えば、携帯電話のフロントエンド部に配置される送信用フィルタまたは受信用フィルタに適用される。縦結合共振子型の弾性波フィルタは、その電極構成上、平衡入力（２入力）型、平衡出力（２出力）型、および平衡入力平衡出力（２入力２出力）型の入出力構成を要する場合にも適用可能である。
［１−１．弾性表面波フィルタ１の基本構成］
図１は、実施の形態１に係る弾性表面波フィルタ１の電極構成を示す平面図であり、圧電基板を平面視した場合の、当該圧電基板上に形成された電極の配置レイアウトを表す図である。弾性表面波フィルタ１は、いわゆる縦結合共振子型の弾性波フィルタであり、例えば、携帯電話のフロントエンド部に配置される送信用フィルタまたは受信用フィルタに適用される。縦結合共振子型の弾性波フィルタは、その電極構成上、平衡入力（２入力）型、平衡出力（２出力）型、および平衡入力平衡出力（２入力２出力）型の入出力構成を要する場合にも適用可能である。
図１に示すように、弾性表面波フィルタ１は、弾性波伝搬方向（Ｘ軸方向）に隣り合うＩＤＴ（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極１０、２０および３０と、反射器４０および５０と、信号端子１５、２５および３５と、橋絡容量６１および６２とを備えた弾性波装置である。
ＩＤＴ電極１０、２０および３０は、弾性波伝搬方向（Ｘ軸方向）に隣り合って配置されている。反射器４０および５０は、それぞれ、ＩＤＴ電極２０および３０と、弾性波伝搬方向（Ｘ軸方向）に隣り合って配置されている。
ＩＤＴ電極１０は、弾性波伝搬方向（Ｘ軸方向）に延びるバスバー電極１０ａおよびバスバー電極１０ａに接続され当該弾性波伝搬方向と交差する方向（Ｙ軸方向）に延びる複数の電極指１１ａとで構成された櫛形電極１２ａと、弾性波伝搬方向（Ｘ軸方向）に延びるバスバー電極１０ｂおよびバスバー電極１０ｂに接続され当該弾性波伝搬方向と交差する方向（Ｙ軸方向）に延びる複数の電極指１１ｂとで構成された櫛形電極１２ｂとを有する。櫛形電極１２ａと櫛形電極１２ｂとは、所定の間隔を介して入り組んで対向する一対の櫛形電極を構成している。
ＩＤＴ電極２０は、弾性波伝搬方向（Ｘ軸方向）に延びるバスバー電極２０ａおよびバスバー電極２０ａに接続され当該弾性波伝搬方向と交差する方向（Ｙ軸方向）に延びる複数の電極指２１ａとで構成された櫛形電極２２ａと、弾性波伝搬方向（Ｘ軸方向）に延びるバスバー電極２０ｂおよびバスバー電極２０ｂに接続され当該弾性波伝搬方向と交差する方向（Ｙ軸方向）に延びる複数の電極指２１ｂとで構成された櫛形電極２２ｂとを有する。櫛形電極２２ａと櫛形電極２２ｂとは、所定の間隔を介して入り組んで対向する一対の櫛形電極を構成している。
ＩＤＴ電極３０は、弾性波伝搬方向（Ｘ軸方向）に延びるバスバー電極３０ａおよびバスバー電極３０ａに接続され当該弾性波伝搬方向と交差する方向（Ｙ軸方向）に延びる複数の電極指３１ａとで構成された櫛形電極３２ａと、弾性波伝搬方向（Ｘ軸方向）に延びるバスバー電極３０ｂおよびバスバー電極３０ｂに接続され当該弾性波伝搬方向と交差する方向（Ｙ軸方向）に延びる複数の電極指３１ｂとで構成された櫛形電極３２ｂとを有する。櫛形電極３２ａと櫛形電極３２ｂとは、所定の間隔を介して入り組んで対向する一対の櫛形電極を構成している。
ＩＤＴ電極１０（第１のＩＤＴ電極）が有する櫛形電極１２ａ（第１櫛形電極）は、信号端子１５（第１の信号端子）に接続されている。また、ＩＤＴ電極１０が有する櫛形電極１２ｂは、グランド端子に接続されている。また、ＩＤＴ電極２０（第２のＩＤＴ電極）が有する櫛形電極２２ａ（第２櫛形電極）は、信号端子２５（第２の信号端子）に接続され、ＩＤＴ電極３０が有する櫛形電極３２ａは、信号端子３５に接続されている。また、ＩＤＴ電極２０が有する櫛形電極２２ｂおよびＩＤＴ電極３０が有する櫛形電極３２ｂは、グランド端子に接続されている。
上記構成により、弾性表面波フィルタ１は、信号端子１５を高周波入力端子とし、信号端子２５および３５を高周波出力端子とすることにより、所定の周波数帯域内の高周波信号を低損失で通過させ、当該所定の周波数帯域外の高周波信号を減衰させる非平衡入力（１入力）−非平衡出力（１出力）型のフィルタ特性を有することが可能となる。
なお、弾性表面波フィルタ１において、信号端子２５および３５を高周波入力端子とし、信号端子１５を高周波出力端子としてもよい。
また、ＩＤＴ電極１０の櫛形電極１２ｂをグランド端子に接続せず高周波入力端子とすることで、櫛形電極１２ａと櫛形電極１２ｂとで、平衡入力型の構成としてもよい。また、ＩＤＴ電極２０および３０の櫛形電極２２ｂおよび３２ｂをグランド端子に接続せず高周波入力端子とすることで、櫛形電極２２ａおよび２２ｂならびに櫛形電極３２ａおよび３２ｂで、平衡出力型の構成としてもよい。
本発明の要部構成である橋絡容量６１および６２については、後述する橋絡容量の構成において詳細に説明する。
次に、弾性表面波フィルタ１を構成する弾性表面波共振子の構造について説明する。
［１−２．弾性表面波共振子の構造］
図２は、実施の形態１に係る弾性表面波フィルタ１の共振子を模式的に表す平面図および断面図である。同図には、弾性表面波フィルタ１を構成する複数の共振子のうち、ＩＤＴ電極１０で構造された共振子の構造を表す平面摸式図および断面模式図が例示されている。なお、図２に示された共振子は、弾性表面波フィルタ１を構成する複数の共振子の典型的な構造を説明するためのものであって、電極を構成する電極指の本数や長さなどは、これに限定されない。
図２は、実施の形態１に係る弾性表面波フィルタ１の共振子を模式的に表す平面図および断面図である。同図には、弾性表面波フィルタ１を構成する複数の共振子のうち、ＩＤＴ電極１０で構造された共振子の構造を表す平面摸式図および断面模式図が例示されている。なお、図２に示された共振子は、弾性表面波フィルタ１を構成する複数の共振子の典型的な構造を説明するためのものであって、電極を構成する電極指の本数や長さなどは、これに限定されない。
図２に示された共振子は、圧電基板１００と、ＩＤＴ電極１０とで構成されている。図２の平面図に示すように、圧電基板１００の上には、互いに対向する一対の櫛形電極１２ａおよび１２ｂが形成されている。櫛形電極１２ａは、互いに平行な複数の電極指１１ａと、複数の電極指１１ａを接続するバスバー電極１０ａとで構成されている。また、櫛形電極１２ｂは、互いに平行な複数の電極指１１ｂと、複数の電極指１１ｂを接続するバスバー電極１０ｂとで構成されている。
また、ＩＤＴ電極１０は、図２の断面図に示すように、密着層１１１と主電極層１１２との積層構造となっている。
密着層１１１は、圧電基板１００と主電極層１１２との密着性を向上させるための層であり、材料として、例えば、Ｔｉが用いられる。密着層１１１の膜厚は、例えば、１２ｎｍである。
主電極層１１２は、材料として、例えば、Ｃｕを１％含有したＡｌが用いられる。主電極層１１２の膜厚は、例えば１６２ｎｍである。
保護層１１３は、ＩＤＴ電極１０を覆うように形成されている。保護層１１３は、主電極層１１２を外部環境から保護する、周波数温度特性を調整する、および、耐湿性を高めるなどを目的とする層であり、例えば、二酸化ケイ素を主成分とする膜である。
なお、密着層１１１、主電極層１１２および保護層１１３を構成する材料は、上述した材料に限定されない。さらに、ＩＤＴ電極１０は、上記積層構造でなくてもよい。ＩＤＴ電極１０は、例えば、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄなどの金属または合金から構成されてもよく、また、上記の金属または合金から構成される複数の積層体から構成されてもよい。また、保護層１１３は、形成されていなくてもよい。
圧電基板１００は、例えば、所定のカット角で切断されたタンタル酸リチウム単結晶、またはセラミックスであって、所定の方向に弾性表面波が伝搬する単結晶またはセラミックス）からなる。
ここで、ＩＤＴ電極の設計パラメータについて説明しておく。弾性表面波共振子の波長とは、図２の中段に示す複数の電極指１１ａおよび１１ｂの繰り返しピッチλで規定される。また、ＩＤＴ電極の交叉幅Ｌは、図２の上段に示すように、電極指１１ａと電極指１１ｂとが重複する電極指長さである。また、対数は、複数の電極指１１ａまたは１１ｂの本数である。
なお、本発明に係る弾性表面波フィルタ１の構造は、図２に記載された構造に限定されない。例えば、ＩＤＴ電極１０は、金属膜の積層構造でなく、金属膜の単層であってもよい。
次に、本実施の形態に係る弾性表面波フィルタ１の特徴的な構成である橋絡容量６１および６２について詳細に説明する。
［１−３．橋絡容量の構成］
橋絡容量６１は、弾性波伝搬方向（Ｘ軸方向）に隣接する電極指１１ａおよび１１ｂならびに２１ａおよび２１ｂで挟まれた領域以外の領域に配置され、所定の間隔を介して互いに対向する一対の櫛歯状電極６１Ｌおよび６１Ｒで形成されている。
橋絡容量６１は、弾性波伝搬方向（Ｘ軸方向）に隣接する電極指１１ａおよび１１ｂならびに２１ａおよび２１ｂで挟まれた領域以外の領域に配置され、所定の間隔を介して互いに対向する一対の櫛歯状電極６１Ｌおよび６１Ｒで形成されている。
櫛歯状電極６１ＬはＩＤＴ電極１０が有する櫛形電極１２ａ（第１櫛形電極）に接続され、櫛歯状電極６１ＲはＩＤＴ電極２０が有する櫛形電極２２ａ（第２櫛形電極）に接続されている。より詳細には、櫛歯状電極６１Ｌは、櫛形電極１２ａ（第１櫛形電極）を構成するバスバー電極１０ａに接続され、櫛歯状電極６１Ｒは、櫛形電極２２ａ（第２櫛形電極）を構成する複数の電極指２１ａのうちＩＤＴ電極１０に最も近い電極指２１ａに接続されている。
橋絡容量６２は、弾性波伝搬方向（Ｘ軸方向）に隣接する電極指１１ａおよび１１ｂならびに３１ａおよび３１ｂで挟まれた領域以外の領域に配置され、所定の間隔を介して互いに対向する一対の櫛歯状電極６２Ｌおよび６２Ｒで形成されている。
櫛歯状電極６２ＲはＩＤＴ電極１０が有する櫛形電極１２ａ（第１櫛形電極）に接続され、櫛歯状電極６２ＬはＩＤＴ電極３０が有する櫛形電極３２ａに接続されている。より詳細には、櫛歯状電極６２Ｒは、櫛形電極１２ａ（第１櫛形電極）を構成するバスバー電極１０ａに接続され、櫛歯状電極６２Ｌは、櫛形電極３２ａを構成する複数の電極指３１ａのうちＩＤＴ電極１０に最も近い電極指３１ａに接続されている。
図３は、実施の形態１に係る弾性表面波フィルタ１の等価回路図である。図３に示すように、弾性表面波フィルタ１は、信号端子１５と信号端子２５および３５との間に、ＩＤＴ電極１０、２０および３０、ならびに、反射器４０および５０で構成された縦結合型弾性波フィルタ部１ａと、橋絡容量６１および６２で構成された橋絡容量部Ｃ６０とが並列接続された等価回路で表すことができる。
図４は、実施の形態１に係る弾性表面波フィルタ１の通過特性を表すグラフである。同図のグラフは、信号端子１５を高周波入力端子とし、信号端子２５および３５が接続された端子を高周波出力端子とした場合の、高周波信号の通過特性を表している。
図４に示すように、橋絡容量部Ｃ６０の容量値を０．０１ｐＦ〜０．１ｐＦの範囲で変化させた場合、通過帯域内の挿入損失に変化は見られないが、通過帯域外の高周波側において、減衰極がシフトしている。具体的には、橋絡容量部Ｃ６０の容量値を０．０１ｐＦから０．１ｐＦへと大きくするほど、上記減衰極が低周波側へシフトしている。この特性変化を利用することにより、橋絡容量部Ｃ６０の容量値を変化させることで、通過帯域外の高周波側の減衰特性を最適化することができる。
上記構成によれば、橋絡容量６１および６２は、弾性波の伝搬特性を決定するＩＤＴ電極１０〜３０の電極指交差領域（縦結合型弾性波フィルタ部１ａ）のレイアウトを変更することなく配置されているので、弾性表面波フィルタ１の帯域内通過特性を劣化させることなく、帯域外減衰特性を向上させることが可能となる。また、櫛歯状電極で構成された橋絡容量６１および６２が付加されることで、電極全体の面積が拡大され、放熱性および耐焦電性（耐ＥＳＤ性）の向上が図られる。
つまり、本実施の形態に係る弾性表面波フィルタ１によれば、放熱性を向上させつつ通過帯域外の減衰特性を最適化することが可能となる。
また、橋絡容量６１および６２は、高周波信号の入出力端子間に接続されるので、櫛歯状電極６１Ｌ、６１Ｒ、６２Ｌおよび６２Ｒの櫛歯本数および櫛歯間隔などを調整することにより、帯域外高域側の減衰極をフレキシブルに移動させることができる。よって、橋絡容量が２本の直線状電極で構成された場合と比較して、電極レイアウト面積を拡げることなく、橋絡容量部Ｃ６０の容量値を調整し減衰特性の最適化を達成できる。
また、一般に、縦結合共振子型の弾性表面波フィルタは、帯域外高域側の減衰量を確保することが困難であるというフィルタ特性を有する。これに対して、本実施の形態に係る弾性表面波フィルタ１のように、橋絡容量６１および６２が配置されることにより、帯域外高域側の減衰極をフレキシブルに移動させることができ、減衰特性の最適化が容易となる。よって、本構成は、特に、縦結合共振子型の弾性表面波フィルタに好適である。
なお、本発明に係る弾性表面波フィルタは、上述した橋絡容量６１および６２の双方が配置されていなくてもよい。
図５は、実施の形態１の変形例に係る弾性表面波フィルタ１の電極構成を示す平面図である。図５に示すように、本変形例に係る弾性表面波フィルタ１Ａは、弾性波伝搬方向（Ｘ軸方向）に隣り合うＩＤＴ電極１０、２０および３０と、反射器４０および５０と、信号端子１５、２５および３５と、橋絡容量６１とを備える。弾性表面波フィルタ１Ａは、実施の形態１に係る弾性表面波フィルタ１と比較して、橋絡容量６２が配置されていないことのみが構成として異なる。つまり、隣り合うＩＤＴ電極１０とＩＤＴ電極２０との間に、橋絡容量６１が配置されているのに対して、隣り合うＩＤＴ電極１０とＩＤＴ電極３０との間には、橋絡容量６２が配置されていない。
本変形例に係る弾性表面波フィルタ１Ａにおいても、弾性表面波フィルタ１と比較して通過帯域外の高周波側における減衰極のシフト量が異なるものの、弾性表面波フィルタ１Ａの帯域内通過特性を劣化させることなく、帯域外減衰特性を向上させることが可能となる。よって、放熱性を向上させつつ通過帯域外の減衰特性を最適化することが可能となる。
（実施の形態２）
本実施の形態に係る弾性表面波フィルタ２は、実施の形態１に係る橋絡容量６１および６２を、ＩＤＴ電極を挟んで分割配置した構成を有する。以下の説明では、本実施の形態に係る弾性表面波フィルタ２について、実施の形態１に係る弾性表面波フィルタ１と同じ構成については説明を省略し、弾性表面波フィルタ１と異なる構成を中心に説明する。
本実施の形態に係る弾性表面波フィルタ２は、実施の形態１に係る橋絡容量６１および６２を、ＩＤＴ電極を挟んで分割配置した構成を有する。以下の説明では、本実施の形態に係る弾性表面波フィルタ２について、実施の形態１に係る弾性表面波フィルタ１と同じ構成については説明を省略し、弾性表面波フィルタ１と異なる構成を中心に説明する。
［２−１．弾性表面波フィルタ２の基本構成］
図６は、実施の形態２に係る弾性表面波フィルタ２の電極構成を示す平面図である。図６は、実施の形態２に係る弾性表面波フィルタ２の電極構成を示す平面図であり、圧電基板を平面視した場合の、当該圧電基板上に形成された電極の配置レイアウトを表す図である。弾性表面波フィルタ２は、いわゆる縦結合共振子型の弾性波フィルタであり、例えば、携帯電話のフロントエンド部に配置される送信用フィルタまたは受信用フィルタに適用される。
図６は、実施の形態２に係る弾性表面波フィルタ２の電極構成を示す平面図である。図６は、実施の形態２に係る弾性表面波フィルタ２の電極構成を示す平面図であり、圧電基板を平面視した場合の、当該圧電基板上に形成された電極の配置レイアウトを表す図である。弾性表面波フィルタ２は、いわゆる縦結合共振子型の弾性波フィルタであり、例えば、携帯電話のフロントエンド部に配置される送信用フィルタまたは受信用フィルタに適用される。
図６に示すように、弾性表面波フィルタ２は、弾性波伝搬方向（Ｘ軸方向）に隣り合うＩＤＴ電極１０、２０および３０と、反射器４０および５０と、信号端子１５、２５および３５と、橋絡容量６３、６４、６５および６６とを備えた弾性波装置である。
次に、本実施の形態に係る弾性表面波フィルタ２の特徴的な構成である橋絡容量６３〜６６について詳細に説明する。
［２−２．橋絡容量の構成］
橋絡容量６３は、弾性波伝搬方向（Ｘ軸方向）に隣接する電極指１１ａおよび１１ｂならびに２１ａおよび２１ｂで挟まれた領域以外の領域に配置され、所定の間隔を介して互いに対向する一対の櫛歯状電極６３Ｌ（第１の橋絡容量）および６３Ｒ（第２の橋絡容量）で形成されている。
橋絡容量６３は、弾性波伝搬方向（Ｘ軸方向）に隣接する電極指１１ａおよび１１ｂならびに２１ａおよび２１ｂで挟まれた領域以外の領域に配置され、所定の間隔を介して互いに対向する一対の櫛歯状電極６３Ｌ（第１の橋絡容量）および６３Ｒ（第２の橋絡容量）で形成されている。
櫛歯状電極６３ＬはＩＤＴ電極１０が有する櫛形電極１２ａ（第１櫛形電極）に接続され、櫛歯状電極６３ＲはＩＤＴ電極２０が有する櫛形電極２２ａに接続されている。より詳細には、櫛歯状電極６３Ｌは、櫛形電極１２ａ（第１櫛形電極）を構成するバスバー電極１０ａに接続され、櫛歯状電極６３Ｒは、櫛形電極２２ａ（第２櫛形電極）を構成する複数の電極指２１ａのうちＩＤＴ電極１０に最も近い電極指２１ａに接続されている。
橋絡容量６５は、弾性波伝搬方向（Ｘ軸方向）に隣接する電極指１１ａおよび１１ｂならびに２１ａおよび２１ｂで挟まれた領域以外の領域であって、ＩＤＴ電極１０および２０を挟んで、橋絡容量６３と対向するように配置され、所定の間隔を介して互いに対向する一対の櫛歯状電極６５Ｌおよび６５Ｒで形成されている。
櫛歯状電極６５Ｌは、ＩＤＴ電極１０が有する櫛形電極１２ａ（第１櫛形電極）に接続され、櫛歯状電極６５Ｒは、ＩＤＴ電極２０が有する櫛形電極２２ａに接続されている。より詳細には、櫛歯状電極６５Ｌは、櫛形電極１２ａ（第１櫛形電極）を構成する複数の電極指１１ａのうちＩＤＴ電極２０に最も近い電極指１１ａに接続され、櫛歯状電極６５Ｒは、櫛形電極２２ａ（第２櫛形電極）を構成するバスバー電極２０ａに接続されている。
橋絡容量６４は、弾性波伝搬方向（Ｘ軸方向）に隣接する電極指１１ａおよび１１ｂならびに３１ａおよび３１ｂで挟まれた領域以外の領域に配置され、所定の間隔を介して互いに対向する一対の櫛歯状電極６４Ｌおよび６４Ｒで形成されている。
櫛歯状電極６４ＲはＩＤＴ電極１０が有する櫛形電極１２ａ（第１櫛形電極）に接続され、櫛歯状電極６４Ｌは、ＩＤＴ電極３０が有する櫛形電極３２ａに接続されている。より詳細には、櫛歯状電極６４Ｒは、櫛形電極１２ａ（第１櫛形電極）を構成するバスバー電極１０ａに接続され、櫛歯状電極６４Ｌは、櫛形電極３２ａを構成する複数の電極指３１ａのうちＩＤＴ電極１０に最も近い電極指３１ａに接続されている。
橋絡容量６６は、弾性波伝搬方向（Ｘ軸方向）に隣接する電極指１１ａおよび１１ｂならびに３１ａおよび３１ｂで挟まれた領域以外の領域であって、ＩＤＴ電極１０および３０を挟んで、橋絡容量６４と対向するように配置され、所定の間隔を介して互いに対向する一対の櫛歯状電極６６Ｌおよび６６Ｒで形成されている。
櫛歯状電極６６Ｒは、ＩＤＴ電極１０が有する櫛形電極１２ａ（第１櫛形電極）に接続され、櫛歯状電極６６Ｌは、ＩＤＴ電極３０が有する櫛形電極３２ａに接続されている。より詳細には、櫛歯状電極６６Ｒは、櫛形電極１２ａ（第１櫛形電極）を構成する複数の電極指１１ａのうちＩＤＴ電極３０に最も近い電極指１１ａに接続され、櫛歯状電極６６Ｌは、櫛形電極３２ａを構成するバスバー電極３０ａに接続されている。
上記構成により、本実施の形態においても、図３に示された等価回路と同様に、弾性表面波フィルタ２は、信号端子１５と信号端子２５および３５との間に、ＩＤＴ電極１０、２０および３０、ならびに、反射器４０および５０で構成された縦結合型弾性波フィルタ部１ａと、橋絡容量６３〜６６で構成された橋絡容量部Ｃ６０とが並列接続された等価回路で表すことができる。ただし、実施の形態１に係る橋絡容量６１は、実施の形態２では橋絡容量６３および６５に２分割され、橋絡容量６３および６５がＩＤＴ電極１０（第１のＩＤＴ電極）とＩＤＴ電極２０（第２のＩＤＴ電極）との間に並列接続されている。橋絡容量６３および６５は、これら２つで、橋絡容量６１の容量値を確保しつつ、橋絡容量６１と比較して抵抗成分が減少している。つまり、橋絡容量６１を、ＩＤＴ電極１０および２０を挟んで２分割することにより、橋絡容量６１の容量値を確保しつつコンダクタンスを高めている。また、橋絡容量６２は、実施の形態２では橋絡容量６４および６６に２分割され、橋絡容量６４および６６がＩＤＴ電極１０（第１のＩＤＴ電極）とＩＤＴ電極３０との間に並列接続されている。橋絡容量６４および６６は、これら２つで、橋絡容量６２の容量値を確保しつつ、橋絡容量６２と比較して抵抗成分が減少している。つまり、橋絡容量６２を、ＩＤＴ電極１０および３０を挟んで２分割することにより、橋絡容量６２の容量値を確保しつつコンダクタンスを高めている。
図７は、実施の形態１に係る弾性表面波フィルタ１と実施の形態２に係る弾性表面波フィルタ２との通過特性を比較したグラフである。同図のグラフは、信号端子１５を高周波入力端子とし、信号端子２５および３５が接続された端子を高周波出力端子とした場合の、弾性表面波フィルタ１および２における高周波信号の通過特性を表している。
図７に示すように、橋絡容量６１および６２を、それぞれ２分割した構成を有する弾性表面波フィルタ２の方が、通過帯域内の全域（低周波域：１８０５ＭＨｚ、中央周波域：１８４２．５ＭＨｚ、高周波域：１８８０ＭＨｚ）において、挿入損失が低減している。なお、弾性表面波フィルタ１と弾性表面波フィルタ２とで、通過帯域外の減衰特性について有意な差は見られない。
図６に示された電極配置構成および図７に示された通過特性により、本実施の形態に係る弾性表面波フィルタ２によれば、隣り合うＩＤＴ電極の間に１つの橋絡容量が配置されている弾性表面波フィルタ１と比較して、容量成分を維持しつつ入出力端子間のコンダクタンス成分を向上（抵抗成分を低減）させることが可能となる。よって、ＩＤＴ電極で構成された共振子のＱ値が向上し、通過帯域内の挿入損失を低減させることが可能となる。
ＩＤＴ電極で構成された弾性表面波フィルタにおいて、高周波信号が伝搬する際のコンダクタンスは非線形的な周波数依存性を有し、例えば、高周波信号の周波数によっては低コンダクタンスのピークに当たってしまうことが想定される。これに対して、実施の形態１および２に係る橋絡容量における櫛歯状電極の櫛歯本数および櫛歯間隔などを微調整することにより、通過帯域内の高周波信号の伝搬特性が、コンダクタンスの低い領域に当たることを回避することが可能となる。つまり、通過帯域内の伝搬特性を最適化することが可能となる。
また、隣り合うＩＤＴ電極１０と２０との間に配置された２つの橋絡容量６３および６５が、ＩＤＴ電極１０および２０を挟んで対向するように配置され、かつ、隣り合うＩＤＴ電極１０と３０との間に配置された２つの橋絡容量６４および６６が、ＩＤＴ電極１０および３０を挟んで対向するように配置されている。つまり、ＩＤＴ電極の片側に１つの大きな容量値を有する橋絡容量を配置した弾性表面波フィルタ１に比べて、ＩＤＴ電極の両側に分割された容量値を有する橋絡容量を配置した弾性表面波フィルタ２の方が、電極配置レイアウトを効率化でき、電極を省面積化できる。
上記構成によれば、橋絡容量６３〜６６は、弾性波の伝搬特性を決定するＩＤＴ電極１０〜３０の電極指交差領域（縦結合型弾性波フィルタ部１ａ）のレイアウトを変更することなく配置されているので、帯域外減衰特性を向上させることが可能となる。また、櫛歯状電極で構成された橋絡容量６３〜６６が付加されることで、電極全体の面積が拡大され、放熱性および耐焦電性（耐ＥＳＤ性）の向上が図られる。さらに、隣り合うＩＤＴ電極の間に１つの橋絡容量が配置されている弾性表面波フィルタ１と比較して、容量成分を維持しつつ入出力端子間のコンダクタンス成分を向上（抵抗成分を低減）させることが可能となる。よって、ＩＤＴ電極で構成された共振子のＱ値が向上し、通過帯域内の挿入損失を低減させることが可能となる。
つまり、本実施の形態に係る弾性表面波フィルタ１によれば、放熱性を向上させつつ通過帯域外の減衰特性を最適化し、かつ、通過帯域内の挿入損失を低減させることが可能となる。
なお、本発明に係る弾性表面波フィルタは、上述した橋絡容量６３と橋絡容量６５との組み合わせ、および、橋絡容量６４と橋絡容量６６との組み合わせの双方が配置されていなくてもよい。
図８は、実施の形態２の変形例に係る弾性表面波フィルタ２Ａの電極構成を示す平面図である。図８に示すように、本変形例に係る弾性表面波フィルタ２Ａは、弾性波伝搬方向（Ｘ軸方向）に隣り合うＩＤＴ電極１０、２０および３０と、反射器４０および５０と、信号端子１５、２５および３５と、橋絡容量６３および６５とを備える。弾性表面波フィルタ２Ａは、実施の形態２に係る弾性表面波フィルタ２と比較して、橋絡容量６４および６６が配置されていないことのみが構成として異なる。つまり、隣り合うＩＤＴ電極１０とＩＤＴ電極２０との間に、橋絡容量６３および６５が配置されているのに対して、隣り合うＩＤＴ電極１０とＩＤＴ電極３０との間には、橋絡容量６４および６６が配置されていない。
本変形例に係る弾性表面波フィルタ２Ａによれば、弾性表面波フィルタ２と比較して通過帯域外の高周波側における減衰極のシフト量および通過帯域内の挿入損失の低減量は異なるものの、帯域外減衰特性および帯域内通過特性を向上させることが可能となる。よって、放熱性を向上させつつ、通過帯域外減衰特性の最適化および通過帯域内挿入損失の低減を達成することが可能となる。
（その他の実施の形態など）
以上、本発明に係る弾性波装置について、実施の形態１、２およびその変形例を挙げて説明したが、本発明の弾性波装置は、上記実施の形態および変形例に限定されるものではない。上記実施の形態および変形例における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態および変形例に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本開示の弾性波装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
以上、本発明に係る弾性波装置について、実施の形態１、２およびその変形例を挙げて説明したが、本発明の弾性波装置は、上記実施の形態および変形例に限定されるものではない。上記実施の形態および変形例における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態および変形例に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本開示の弾性波装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
例えば、橋絡容量を構成する一対の櫛歯状電極の対向方向は、電極配置レイアウトに応じて任意に決定され、例えば、実施の形態１および２のようにＩＤＴ電極を構成する一対の櫛形電極の対向方向と直交する方向であってもよく、また同方向であってもよい。
また、実施の形態１、２およびその変形例では、橋絡容量は高周波入力端子に接続された櫛形電極と高周波出力端子に接続された櫛形電極との間に接続されているが、橋絡容量が接続される櫛形電極の一方は、グランドに接続された櫛形電極であってもよい。
また、本発明に係る弾性波装置は、縦結合共振子型の弾性表面波フィルタに限定されず、例えば、ラダー型の弾性表面波フィルタであってもよく、さらには、直列共振子および並列共振子で構成される弾性境界波やＢＡＷ（Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）を用いた弾性波フィルタであってもよい。
また、弾性表面波フィルタを構成する圧電基板１００は、高音速支持基板と、低音速膜と、圧電膜とがこの順で積層された積層構造であってもよい。圧電膜は、例えば、ＬｉＴａＯ３圧電単結晶または圧電セラミックスからなる。圧電膜は、例えば、厚みが６００ｎｍである。高音速支持基板は、低音速膜、圧電膜ならびにＩＤＴ電極を支持する基板である。高音速支持基板は、さらに、圧電膜を伝搬する表面波や境界波の弾性波よりも、高音速支持基板中のバルク波の音速が高速となる基板であり、弾性表面波を圧電膜および低音速膜が積層されている部分に閉じ込め、高音速支持基板より下方に漏れないように機能する。高音速支持基板は、例えば、シリコン基板であり、厚みは、例えば２００μｍである。低音速膜は、圧電膜を伝搬するバルク波よりも、低音速膜中のバルク波の音速が低速となる膜であり、圧電膜と高音速支持基板との間に配置される。この構造と、弾性波が本質的に低音速な媒質にエネルギーが集中するという性質とにより、弾性表面波エネルギーのＩＤＴ電極外への漏れが抑制される。低音速膜は、例えば、二酸化ケイ素を主成分とする膜であり、厚みは、例えば６７０ｎｍである。この積層構造によれば、圧電基板１００を単層で使用している構造と比較して、共振周波数および反共振周波数におけるＱ値を大幅に高めることが可能となる。すなわち、Ｑ値が高い弾性表面波共振子を構成し得るので、当該弾性表面波共振子を用いて、挿入損失が小さいフィルタを構成することが可能となる。
なお、高音速支持基板は、支持基板と、圧電膜を伝搬する表面波や境界波の弾性波よりも、伝搬するバルク波の音速が高速となる高音速膜とが積層された構造を有していてもよい。この場合、支持基板は、サファイア、リチウムタンタレート、リチュウムニオベイト、水晶等の圧電体、アルミナ、マグネシア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト等の各種セラミック、ガラス等の誘電体またはシリコン、窒化ガリウム等の半導体及び樹脂基板等を用いることができる。また、高音速膜は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、ＤＬＣ膜またはダイヤモンド、上記材料を主成分とする媒質、上記材料の混合物を主成分とする媒質等、様々な高音速材料を用いることができる。
本発明は、通過帯域内の低損失および通過帯域外の高減衰が要求される無線通信端末のフロントエンドに使用される送受信フィルタおよびマルチプレクサとして広く利用できる。
１、１Ａ、２、２Ａ 弾性表面波フィルタ
１ａ 縦結合型弾性波フィルタ部
１０、２０、３０、２２１、２２２、２２３、２２４、２２５ ＩＤＴ電極
１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂ、３０ａ、３０ｂ バスバー電極
１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂ、３１ａ、３１ｂ、２２１ａ、２２１ａ１、２２２ａ、２２２ａ１ 電極指
１２ａ、１２ｂ、２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂ 櫛形電極
１５、２５、３５ 信号端子
４０、５０、２２６、２２７ 反射器
６１、６２、６３、６４、６５、６６ 橋絡容量
６１Ｌ、６１Ｒ、６２Ｌ、６２Ｒ、６３Ｌ、６３Ｒ、６４Ｌ、６４Ｒ、６５Ｌ、６５Ｒ、６６Ｌ、６６Ｒ 櫛歯状電極
１００ 圧電基板
１１１ 密着層
１１２ 主電極層
１１３ 保護層
２００ 弾性波装置
２１１ 第１の信号端子
２１２ 第２の信号端子
１ａ 縦結合型弾性波フィルタ部
１０、２０、３０、２２１、２２２、２２３、２２４、２２５ ＩＤＴ電極
１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂ、３０ａ、３０ｂ バスバー電極
１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂ、３１ａ、３１ｂ、２２１ａ、２２１ａ１、２２２ａ、２２２ａ１ 電極指
１２ａ、１２ｂ、２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂ 櫛形電極
１５、２５、３５ 信号端子
４０、５０、２２６、２２７ 反射器
６１、６２、６３、６４、６５、６６ 橋絡容量
６１Ｌ、６１Ｒ、６２Ｌ、６２Ｒ、６３Ｌ、６３Ｒ、６４Ｌ、６４Ｒ、６５Ｌ、６５Ｒ、６６Ｌ、６６Ｒ 櫛歯状電極
１００ 圧電基板
１１１ 密着層
１１２ 主電極層
１１３ 保護層
２００ 弾性波装置
２１１ 第１の信号端子
２１２ 第２の信号端子
Claims (5)
- 第１の信号端子と、第２の信号端子と、弾性波伝搬方向に隣り合う第１のＩＤＴ電極および第２のＩＤＴ電極とを備えた弾性波装置であって、
前記第１のＩＤＴ電極および前記第２のＩＤＴ電極のそれぞれは、前記弾性波伝搬方向に延びるバスバー電極と当該バスバー電極に接続され前記弾性波伝搬方向と交差する方向に延びる複数の電極指とで構成された櫛形電極を一対有し、
前記第１のＩＤＴ電極が有する前記一対の櫛形電極の一方である第１櫛形電極は前記第１の信号端子に接続され、前記第２のＩＤＴ電極が有する前記一対の櫛形電極の一方である第２櫛形電極は前記第２の信号端子に接続され、
前記弾性波装置は、さらに、
弾性波伝搬方向に隣接する電極指で挟まれた領域以外の領域に配置され、所定の間隔を介して互いに対向する一対の櫛歯状電極で構成された橋短容量を備え、
前記橋絡容量を構成する一対の櫛歯状電極の一方の櫛歯状電極は前記第１櫛形電極に接続され、前記一対の櫛歯状電極の他方の櫛歯状電極は前記第２のＩＤＴ電極が有する前記一対の櫛形電極のいずれかに接続されている、
弾性波装置。 - 前記橋絡容量を構成する一対の櫛歯状電極の一方の櫛歯状電極は、前記第１櫛形電極を構成するバスバー電極に接続され、
前記橋絡容量を構成する一対の櫛歯状電極の他方の櫛歯状電極は、前記第２櫛形電極を構成する前記複数の電極指のうち前記第１のＩＤＴ電極に最も近い電極指に接続されている、
請求項１に記載の弾性波装置。 - 前記弾性波装置は、縦結合共振子型の弾性表面波フィルタである、
請求項１または２に記載の弾性波装置。 - 前記弾性波装置は、
前記橋絡容量を複数備える、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波装置。 - 前記弾性波装置は、
複数の前記橋絡容量として、前記第１のＩＤＴ電極および前記第２のＩＤＴ電極を挟んで対向するように配置された第１の橋絡容量および第２の橋絡容量を備え、
前記第１の橋絡容量を構成する一対の櫛歯状電極の一方の櫛歯状電極は、前記第１櫛形電極を構成するバスバー電極に接続され、
前記第１の橋絡容量を構成する一対の櫛歯状電極の他方の櫛歯状電極は、前記第２櫛形電極を構成する前記複数の電極指のうち前記第１のＩＤＴ電極に最も近い電極指に接続され、
前記第２の橋絡容量を構成する一対の櫛歯状電極の一方の櫛歯状電極は、前記第２櫛形電極を構成するバスバー電極に接続され、
前記第２の橋絡容量を構成する一対の櫛歯状電極の他方の櫛歯状電極は、前記第１櫛形電極を構成する前記複数の電極指のうち前記第２のＩＤＴ電極に最も近い電極指に接続されている、
請求項４に記載の弾性波装置。
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