JP2020043386A - ラダー型フィルタ及びマルチプレクサ - Google Patents

Abstract

【課題】耐電力性を向上させること。【解決手段】圧電基板と、前記圧電基板上に設けられ、経路上に直列に接続され、第１櫛型電極対を有する１又は複数の第１直列共振器と、前記圧電基板上に設けられ、前記１又は複数の第１直列共振器に対し直列接続され、前記第１櫛型電極対よりも電極指の平均ピッチが大きく且つ前記第１櫛型電極対よりも速い音速の弾性波を励振する第２櫛型電極対を有する第２直列共振器と、前記圧電基板上に設けられ、一端が前記経路に電気的に接続され、他端が接地された１又は複数の並列共振器と、を備えるラダー型フィルタ。【選択図】図２

Description

本発明は、ラダー型フィルタ及びマルチプレクサに関する。

携帯電話を代表とする高周波通信用システムに用いられる高周波フィルタとして、弾性表面波共振器を用いたラダー型フィルタが知られている。弾性表面波共振器は、圧電基板上に１対の櫛型電極からなるＩＤＴ（Interdigital Transducer）が設けられている。ＩＤＴが励振する弾性表面波の音速を圧電基板内を伝播するバルク波よりも遅くすることで、損失を小さくできることが知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０１６−１３６７１２号公報

しかしながら、ＩＤＴが励振する弾性表面波の音速が圧電基板内を伝播するバルク波よりも遅い弾性表面波共振器は横モードスプリアスが発生する。このため、このような弾性表面波共振器を用いてラダー型フィルタを構成した場合、ラダー型フィルタに大きな電力の高周波信号が印加されると、弾性表面波共振器が大きく発熱してＩＤＴが損傷することがある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、耐電力性を向上させることを目的とする。

本発明は、圧電基板と、前記圧電基板上に設けられ、経路上に直列に接続され、第１櫛型電極対を有する１又は複数の第１直列共振器と、前記圧電基板上に設けられ、前記１又は複数の第１直列共振器に対し直列接続され、前記第１櫛型電極対よりも電極指の平均ピッチが大きく且つ前記第１櫛型電極対よりも速い音速の弾性波を励振する第２櫛型電極対を有する第２直列共振器と、前記圧電基板上に設けられ、一端が前記経路に電気的に接続され、他端が接地された１又は複数の並列共振器と、を備えるラダー型フィルタである。

本発明は、圧電基板と、前記圧電基板上に設けられ、経路上に直列に接続され、第１櫛型電極対を有する１又は複数の第１直列共振器と、前記圧電基板上に設けられ、前記１又は複数の第１直列共振器に対し直列接続され、前記１又は複数の第１直列共振器よりも小さな共振周波数を有し、前記第１櫛型電極対よりも速い音速の弾性波を励振する第２櫛型電極対を有する第２直列共振器と、前記圧電基板上に設けられ、一端が前記経路に電気的に接続され、他端が接地された１又は複数の並列共振器と、を備えるラダー型フィルタである。

上記構成において、前記第２櫛型電極対の音響インピーダンスは、前記第１櫛型電極対の音響インピーダンスより小さい構成とすることができる。

上記構成において、前記１又は複数の第１直列共振器及び前記第２直列共振器のうち、前記第２直列共振器は最も共振周波数が小さい直列共振器である構成とすることができる。

上記構成において、前記経路は、入力端子と出力端子との間に接続される経路であり、前記１又は複数の第１直列共振器及び前記第２直列共振器のうち、前記第２直列共振器は最も前記入力端子側に位置する直列共振器である構成とすることができる。

上記構成において、前記第１櫛型電極対は、Ｉｒ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔａ、及びＷの少なくとも１つを主成分とする金属層を含む構成とすることができる。

上記構成において、前記第２櫛型電極対は、Ａｌを主成分とする金属層を含む構成とすることができる。

上記構成において、前記第２櫛型電極対は、複数の金属層が積層された金属膜で形成され、前記第１櫛型電極対は、複数の結晶粒のうち半数以上の結晶粒が積層方向に長手方向を有する柱状の結晶粒である第１金属層と、前記第１金属層上に設けられ、前記第２櫛型電極対を形成する前記複数の金属層のうちの少なくとも１つと同じ金属で形成された第２金属層と、を有する構成とすることができる。

上記構成において、前記圧電基板上に前記経路を構成する配線を備え、前記第２櫛型電極対と前記配線は同じ膜構成である構成とすることができる。

上記構成において、前記圧電基板は、タンタル酸リチウム基板である構成とすることができる。

本発明は、上記記載のラダー型フィルタを含むマルチプレクサである。

本発明によれば、耐電力性を向上させることができる。

図１は、実施例１に係るラダー型フィルタの回路図である。 図２（ａ）は、実施例１に係るラダー型フィルタの平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。 図３は、比較例に係るラダー型フィルタの通過特性並びに直列共振器及び並列共振器の周波数特性を示す図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、比較例に係るラダー型フィルタで生じる課題を説明するための図である。 図５は、実施例１に係るラダー型フィルタの通過特性及び直列共振器及び並列共振器の周波数特性を示す図である。 図６（ａ）は、実施例２における直列共振器Ｓ１の断面図、図６（ｂ）は、実施例２における直列共振器Ｓ２及びＳ３並びに並列共振器Ｐ１及びＰ２の断面図である。 図７（ａ）から図７（ｅ）は、実施例２における直列共振器Ｓ１からＳ３並びに並列共振器Ｐ１及びＰ２の製造方法を示す断面図である。 図８は、実施例２における直列共振器Ｓ２及びＳ３並びに並列共振器Ｐ１及びＰ２の電極指の断面図である。 図９は、実施例２の変形例１における直列共振器Ｓ２及びＳ３並びに並列共振器Ｐ１及びＰ２の電極指の断面図である。 図１０は、実施例２における直列共振器Ｓ１及び配線の断面図である。 図１１は、実施例３に係るデュプレクサの回路図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。

図１は、実施例１に係るラダー型フィルタ１００の回路図である。図１のように、実施例１のラダー型フィルタ１００は、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間を接続する経路１１上に、１又は複数の直列共振器Ｓ１からＳ３が直列に接続されている。入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に、１又は複数の並列共振器Ｐ１及びＰ２が並列に接続されている。並列共振器Ｐ１は、一端が直列共振器Ｓ１とＳ２の間の経路１１に電気的に接続され、他端がグランドに接続されて接地されている。並列共振器Ｐ２は、一端が直列共振器Ｓ２とＳ３の間の経路１１に電気的に接続され、他端がグランド間に接続されて接地されている。

図２（ａ）は、実施例１に係るラダー型フィルタ１００の平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）のように、圧電基板１０上に直列共振器Ｓ１からＳ３並びに並列共振器Ｐ１及びＰ２が設けられている。直列共振器Ｓ１からＳ３は、圧電基板１０上に設けられた配線４０を介して、入力端子Ｔｉｎとなる入力パッド４２と出力端子Ｔｏｕｔとなる出力パッド４４との間に直列に接続されている。配線４０が図１の経路１１を構成することになる。並列共振器Ｐ１及びＰ２は、圧電基板１０上に設けられた配線４０を介して、入力パッド４２と出力パッド４４との間に並列に接続されている。並列共振器Ｐ１は、直列共振器Ｓ１とＳ２の間を接続する配線４０とグランドパッド４６との間に接続されている。並列共振器Ｐ２は、直列共振器Ｓ２とＳ３の間を接続する配線４０とグランドパッド４６との間に接続されている。入力パッド４２、出力パッド４４、及びグランドパッド４６上にはバンプ４８が設けられている。

圧電基板１０は、例えばタンタル酸リチウム基板であるが、ニオブ酸リチウム基板の場合でもよい。圧電基板１０は、シリコン基板、サファイア基板、アルミナ基板、多結晶スピネル基板、単結晶スピネル基板、ガラス基板、又は水晶基板などの支持基板上に接合されていてもよい。配線４０は、例えば銅層、アルミニウム層、又は金層などの金属層である。バンプ４８は、例えば金バンプ、半田バンプ、又は銅バンプである。

直列共振器Ｓ１からＳ３並びに並列共振器Ｐ１及びＰ２は、弾性表面波共振器であり、櫛型電極指対であるＩＤＴ（Interdigital Transducer）２２と反射器３０とを有する。ＩＤＴ２２及び反射器３０は、圧電基板１０上に設けられている。ＩＤＴ２２は互いに対向する１対の櫛型電極２８を有する。櫛型電極２８は、複数の電極指２４と、複数の電極指２４を接続するバスバー２６と、を有する。反射器３０はＩＤＴ２２の両側に設けられている。ＩＤＴ２２は圧電基板１０に弾性表面波を励振する。反射器３０は弾性表面波を反射する。同じ櫛型電極２８内の電極指２４のピッチλは、ＩＤＴ２２が励振する弾性表面波の波長に相当する。なお、ＩＤＴ２２及び反射器３０を覆うように酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜などの絶縁膜が設けられていてもよい。絶縁膜の膜厚は、ＩＤＴ２２及び反射器３０の膜厚よりも厚くてもよいし薄くてもよい。

直列共振器Ｓ１のＩＤＴ２２及び反射器３０は、Ｔｉ（チタン）を主成分とする金属層とその上に設けられたＡｌ（アルミニウム）を主成分とする金属層との積層で形成されている。Ｔｉを主成分とする金属層は密着層として設けられており、ＩＤＴ２２が励振する弾性表面波の特性はＡｌを主成分とする金属層で決定される。直列共振器Ｓ２及びＳ３並びに並列共振器Ｐ１及びＰ２のＩＤＴ２２及び反射器３０は、Ｍｏ（モリブデン）を主成分とする金属層で形成されている。ＩＤＴ２２及び反射器３０の膜厚は、例えば０．１λ程度である。

表１に、直列共振器Ｓ１からＳ３並びに並列共振器Ｐ１及びＰ２のピッチ、対数、開口長、電極材、膜厚、及び弾性表面波の音速の一例を示す。

ここで、比較例に係るラダー型フィルタについて説明する。比較例のラダー型フィルタは、直列共振器Ｓ１からＳ３並びに並列共振器Ｐ１及びＰ２の全てにおいて、ＩＤＴ２２及び反射器３０はＭｏを主成分とする金属層で形成されている。その他については、実施例１のラダー型フィルタと同じ構成をしている。

比較例において、直列共振器Ｓ１からＳ３並びに並列共振器Ｐ１及びＰ２の全てにおけるＩＤＴ２２及び反射器３０がＭｏを主成分とする金属層で形成されているのは以下の理由によるものである。

ＩＤＴ２２が励振する弾性表面波の音速が圧電基板１０内を伝播するバルク波（例えば最も遅い横波バルク波）の音速よりも速い場合、弾性表面波はバルク波を放射しながら圧電基板１０の表面を伝播する。よって、損失が生じる。特に、弾性表面波の１種であるＳＨ（Shear Horizontal）波の音速はバルク波の音速よりも速い。このため、ＳＨ波を主モードとする弾性表面波共振器では損失が大きくなる。例えば、２０°以上且つ４８°以下のカット角を有するＹカットＸ伝播タンタル酸リチウム基板ではＳＨ波が主モードになる。

損失を小さくするためには、ＩＤＴ２２が励振する弾性表面波の音速が圧電基板１０内を伝播するバルク波の音速よりも遅いことが望ましい。弾性表面波の音速を遅くするため、ＩＤＴ２２及び反射器３０に音響インピーダンスの大きな金属を用いる。音響インピーダンスＺは、密度をρ、ヤング率をＥ、ポアソン比をＰｒとすると、以下の式で表される。

Ｍｏは密度が１０．２ｇ／ｃｍ^３、ヤング率が３２９ＧＰａ、ポアソン比が０．３１であるため、Ｍｏの音響インピーダンスは３５．９ＧＰａ・ｓ／ｍである。例えば、ＩＤＴ２２及び反射器３０がＡｌを主成分とする金属層で形成されている場合では、Ａｌは密度が２．７０ｇ／ｃｍ^３、ヤング率が６８ＧＰａ、ポアソン比が０．３４であるため、Ａｌの音響インピーダンスは８．３ＧＰａ・ｓ／ｍである。

したがって、比較例では、弾性表面波の音速を遅くして損失が小さくなるよう、直列共振器Ｓ１からＳ３並びに並列共振器Ｐ１及びＰ２の全てのＩＤＴ２２及び反射器３０を音響インピーダンスの大きなＭｏを主成分とする金属層で形成している。しかしながら、ＩＤＴ２２及び反射器３０にＭｏのような重い金属（密度の大きな金属）を用いた弾性表面波共振器は横モードスプリアスが発生する。

図３は、比較例に係るラダー型フィルタの通過特性並びに直列共振器及び並列共振器の周波数特性を示す図である。ラダー型フィルタの通過特性を実線、直列共振器Ｓ１からＳ３の周波数特性を点線、並列共振器Ｐ１及びＰ２の周波数特性を破線で示している。図３のように、ラダー型フィルタの通過特性は、高周波側が直列共振器Ｓ１からＳ３によって形成され、低周波側が並列共振器Ｐ１及びＰ２によって形成される。直列共振器Ｓ１からＳ３は、ラダー型フィルタの高周波側の減衰帯域を広げることを目的として、それぞれの共振周波数が少しずつずれていてもよい。例えば、直列共振器Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の順に共振周波数が大きくなっている。また、直列共振器Ｓ１からＳ３は、ＩＤＴ２２が励振する弾性表面波の音速が圧電基板１０内を伝播するバルク波の音速よりも遅くなるよう、ＩＤＴ２２に重い金属であるＭｏが用いられている。ＩＤＴ２２にＭｏのような重い金属を用いると、異方性係数の絶対値が大きくなり、横モードスプリアス５０が発生する。横モードスプリアス５０は、共振周波数と反共振周波数の間で発生する。横モードスプリアス５０が発生することで、ラダー型フィルタの通過帯域内にリップル（不図示）が発生する。なお、並列共振器Ｐ１及びＰ２の共振周波数は略同じである場合を例に示しているが、直列共振器Ｓ１からＳ３と同様に、低周波側の減衰帯域を広げることを目的として、それぞれの共振周波数が少しずつずれていてもよい。また、直列共振器Ｓ１からＳ３において、並列共振器Ｐ１及びＰ２と同様に、それぞれの共振周波数が略同じであってもよい。なお、並列共振器Ｐ１及びＰ２においても横モードスプリアスが発生するが、ここでは図の明瞭化のために図示を省略している。

図４（ａ）及び図４（ｂ）は、比較例に係るラダー型フィルタで生じる課題を説明するための図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）では、ラダー型フィルタの通過特性を太実線、ラダー型フィルタの消費電力を細実線で示している。また、図４（ａ）では、直列共振器Ｓ１の周波数特性を点線で示している。図４（ａ）のように、ラダー型フィルタの消費電力は、通過帯域内の中央付近で最小となり、減衰極付近で最大となる。直列共振器Ｓ１の共振周波数から反共振周波数の間はラダー型フィルタの通過帯域内に存在して通過特性の高周波側を形成している。このため、直列共振器Ｓ１に横モードスプリアス５０が発生していると、ラダー型フィルタに大きな電力の高周波信号が印加された場合に直列共振器Ｓ１は大きく発熱し易い。例えば、通過帯域内の高周波側の周波数ｆ１の高周波信号が印加された場合、周波数ｆ１で横モードスプリアス５０が発生していると、直列共振器Ｓ１は大きく発熱し易い。直列共振器Ｓ１が発熱することでラダー型フィルタの温度が上昇し、図４（ｂ）のように、通過特性及び消費電力が低周波側にシフトする。例えば、圧電基板１０がタンタル酸リチウム基板又はニオブ酸リチウム基板である場合、通過特性及び消費電力は低周波側にシフトし易い。図４（ｂ）では、シフト前の通過特性及び消費電力を一点鎖線で示し、シフト後の通過特性及び消費電力を実線で示している。このため、周波数ｆ１の高周波信号がラダー型フィルタに印加される場合、ラダー型フィルタの消費電力が増大し、直列共振器Ｓ１は更に発熱し易くなる。これにより、直列共振器Ｓ１のＩＤＴ２２に損傷（例えば溶断）が生じてしまうことがある。このように、比較例のラダー型フィルタでは耐電力性能が十分ではない。

なお、図４（ｂ）のように、通過帯域内の低周波側は、ラダー型フィルタの温度上昇に伴い、消費電力は減少する方向となる。このため、ラダー型フィルタの通過特性の低周波側を形成する並列共振器Ｐ１及びＰ２では発熱量が大きくなり難いため、ＩＤＴ２２の損傷は起こり難い。

図５は、実施例１に係るラダー型フィルタ１００の通過特性及び直列共振器及び並列共振器の周波数特性を示す図である。ラダー型フィルタの通過特性を実線、直列共振器Ｓ１からＳ３の周波数特性を点線、並列共振器Ｐ１及びＰ２の周波数特性を破線で示している。図５のように、実施例１では、直列共振器Ｓ１は横モードスプリアス５０が抑えられている。これは、直列共振器Ｓ１では、ＩＤＴ２２が励振する弾性表面波の音速が圧電基板１０内を伝播するバルク波よりも速くなるよう、ＩＤＴ２２に軽い金属であるＡｌを主成分とする金属が用いられているためである。ＩＤＴ２２にＡｌのような軽い金属を用いると、異方性係数の絶対値が小さくなり、その結果、横モードスプリアス５０が抑えられる。例えば、圧電基板１０がＹカットＸ伝播のタンタル酸リチウム基板である場合、ＩＤＴ２２にＭｏのような重い金属を用いると異方性係数は正となって絶対値が大きくなるのに対し、Ａｌのような軽い金属を用いると異方性係数の絶対値は小さくなる。このように、実施例１では、直列共振器Ｓ１での横モードスプリアス５０が抑えられるため、直列共振器Ｓ１に大きな電力の高周波信号が印加された場合でも、直列共振器Ｓ１での発熱が抑えられてＩＤＴ２２の損傷が抑制される。

低損失化のために直列共振器Ｓ２及びＳ３で励振される弾性表面波の音速は遅くし、横モードスプリアスの抑制のために直列共振器Ｓ１で励振される弾性表面波の音速は直列共振器Ｓ２及びＳ３で励振される弾性表面波の音速よりも速くする。直列共振器Ｓ１からＳ３におけるＩＤＴ２２を構成する櫛型電極２８の電極指の平均ピッチλが同じである場合、直列共振器Ｓ１で励振される弾性表面波の音速が直列共振器Ｓ２及びＳ３で励振される弾性表面波の音速よりも速いと、直列共振器Ｓ１の共振周波数は直列共振器Ｓ２及びＳ３の共振周波数よりも大きくなる。しかしながら、ＩＤＴ２２が損傷し易いのは、複数の直列共振器のうちの共振周波数が小さい直列共振器である。したがって、直列共振器Ｓ１のＩＤＴ２２を構成する櫛型電極２８の電極指２４の平均ピッチλを直列共振器Ｓ２及びＳ３のＩＤＴ２２を構成する櫛型電極２８の電極指２４の平均ピッチλよりも大きくして、直列共振器Ｓ１の共振周波数を直列共振器Ｓ２及びＳ３の共振周波数の同等以下にする。なお、電極指２４の平均ピッチλとは、ＩＤＴ２２の電極指２４の全てのピッチλを平均した値であり、例えば弾性表面波の伝播方向のＩＤＴ２２の幅を電極指２４の対数で除した値とすることができる。

以上のように、実施例１によれば、直列共振器Ｓ１は、直列共振器Ｓ２及びＳ３のＩＤＴ２２よりも平均ピッチλが大きく且つ直列共振器Ｓ２及びＳ３のＩＤＴ２２よりも速い音速の弾性表面波を励振するＩＤＴ２２を有する。これにより、直列共振器Ｓ１の横モードスプリアス５０が抑制される。よって、ラダー型フィルタ１００に大電力の高周波信号が印加された場合でも、直列共振器Ｓ１での発熱が抑えられ、直列共振器Ｓ１のＩＤＴ２２が損傷することを抑制できる。よって、耐電力性を向上させることができる。直列共振器Ｓ１のＩＤＴ２２の電極指２４の平均ピッチλは、直列共振器Ｓ２及びＳ３のＩＤＴ２２の電極指２４の平均ピッチλの１．１倍以上が好ましく、１．２倍以上がより好ましい。

また、実施例１では、直列共振器Ｓ１は、直列共振器Ｓ２及びＳ３よりも小さな共振周波数を有し、直列共振器Ｓ２及びＳ３のＩＤＴ２２よりも速い音速の弾性表面波を励振するＩＤＴ２２を有する。これにより、直列共振器Ｓ１の横モードスプリアス５０が抑制されるため、耐電力性を向上させることができる。

直列共振器Ｓ１のＩＤＴ２２の音響インピーダンスは、直列共振器Ｓ２及びＳ３のＩＤＴ２２の音響インピーダンスよりも小さい。これにより、直列共振器Ｓ１での横モードスプリアスの抑制とラダー型フィルタ１００の低損失化とを実現できる。直列共振器Ｓ１のＩＤＴ２２の音響インピーダンスは、直列共振器Ｓ２のＩＤＴ２２の音響インピーダンスの１／２以下であることが好ましく、１／３以下であることがより好ましい。

直列共振器Ｓ１は、複数の直列共振器Ｓ１からＳ３のうちの最も共振周波数が小さい直列共振器である場合が好ましい。共振周波数が最も小さい直列共振器は、ラダー型フィルタの通過帯域内に存在して通過特性の高周波側を形成するため、大きな電力が印加され易い。よって、共振周波数が最も小さい直列共振器に横モードスプリアスが生じている場合では大きく発熱してＩＤＴが損傷し易い。したがって、複数の直列共振器Ｓ１からＳ３のうち直列共振器Ｓ１が最も共振周波数が小さい場合では、直列共振器Ｓ１の横モードスプリアス５０を抑制することが望ましいためである。

図１のように、直列共振器Ｓ１は、複数の直列共振器Ｓ１からＳ３のうちの最も入力端子Ｔｉｎ側に位置する直列共振器である場合が好ましい。入力端子の近くに位置する直列共振器は、他の直列共振器に比べて大きな電力が印加され易い。したがって、複数の直列共振器Ｓ１からＳ３のうち直列共振器Ｓ１が最も入力端子Ｔｉｎ側に位置する場合では、直列共振器Ｓ１の横モードスプリアス５０を抑制することが望ましいためである。

数１において、ポアソン比は金属材料では大きくならないため、音響インピーダンスの大きな金属は、密度×ヤング率の大きな金属となる。密度は原子番号が大きな金属が大きく、ヤング率は硬い金属が大きい。このような金属は、融点が高い高融点金属である。このように、ＩＤＴ２２及び反射器３０を高融点金属で形成すると弾性表面波の音速が遅くなり損失が小さくなる。表２は、高融点金属の密度及び融点を示す表である。

表２のように、Ｉｒ（イリジウム）、Ｍｏ、Ｐｔ（白金）、Ｒｅ（レニウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｔａ（タンタル）、及びＷ（タングステン）の融点はＡｌの融点（６６０℃）よりも高い。密度はＡｌの密度（２．７０ｇ／ｃｍ^３）の４倍以上である。したがって、直列共振器Ｓ２及びＳ３並びに並列共振器Ｐ１及びＰ２のＩＤＴ２２及び反射器３０は、Ｉｒ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔａ、及びＷの少なくとも１つを主成分とする金属層を含む場合が好ましい。これにより、直列共振器Ｓ２及びＳ３並びに並列共振器Ｐ１及びＰ２のＩＤＴ２２が励振する弾性表面波の音速が圧電基板１０内を伝播するバルク波の音速よりも遅くなり、損失が小さくなる。

上述したように、Ａｌは音響インピーダンスが小さく且つ軽い金属である。したがって、直列共振器Ｓ１のＩＤＴ２２及び反射器３０は、横モードスプリアスが抑制されるように、Ａｌを主成分とする金属層を含む場合が好ましい。

なお、ＩＤＴ２２及び反射器３０がある金属を主成分とする金属層を含むとは、弾性表面波の音速が圧電基板１０内を伝播するバルク波の音速よりも遅くなる程度にある金属を含む又は横モードスプリアスが抑制される程度にある金属を含むことである。例えば、ＩＤＴ２２及び反射器３０がある金属の原子濃度が５０％以上、好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上である金属層を含むことである。

実施例２に係るラダー型フィルタの回路図及び平面図は、図１及び図２（ａ）と同じであるため、図示及び説明を省略する。図６（ａ）は、実施例２における直列共振器Ｓ１の断面図、図６（ｂ）は、実施例２における直列共振器Ｓ２及びＳ３並びに並列共振器Ｐ１及びＰ２の断面図である。図６（ａ）のように、実施例２における直列共振器Ｓ１では、ＩＤＴ２２及び反射器３０はＴｉを主成分とする金属層６０とその上に設けられたＡｌを主成分とする金属層６２との積層で形成されている。図６（ｂ）のように、実施例２における直列共振器Ｓ２及びＳ３並びに並列共振器Ｐ１及びＰ２では、ＩＤＴ２２及び反射器３０はＭｏを主成分とする金属層６４とその上に設けられたＴｉを主成分とする金属層６０との積層で形成されている。直列共振器Ｓ１での金属層６０と、直列共振器Ｓ２及びＳ３並びに並列共振器Ｐ１及びＰ２での金属層６０とは、略同じ膜厚を有している。

図７（ａ）から図７（ｅ）は、実施例２における直列共振器Ｓ１からＳ３並びに並列共振器Ｐ１及びＰ２の製造方法を示す断面図である。図７（ａ）のように、圧電基板１０上に、真空蒸着法、イオンアシスト蒸着法、又はスパッタリング法を用いてＭｏを主成分とする金属膜を成膜した後、この金属膜に対してパターン化されたフォトレジストを用いてドライエッチング又はウエットエッチングを行う。これにより、直列共振器Ｓ２及びＳ３並びに並列共振器Ｐ１及びＰ２のＩＤＴ２２及び反射器３０を構成するＭｏを主成分とする金属層６４が形成される。

図７（ｂ）のように、圧電基板１０上に、直列共振器Ｓ１からＳ３並びに並列共振器Ｐ１及びＰ２のＩＤＴ２２及び反射器３０が形成される領域に開口を有するフォトレジスト８０を形成する。その後、真空蒸着法、イオンアシスト蒸着法、又はスパッタリング法を用いてフォトレジスト８０の開口内に埋め込まれるようにＴｉを主成分とする金属膜８２を成膜する。

図７（ｃ）のように、フォトレジスト８０をリフトオフ法によって除去する。これにより、直列共振器Ｓ１のＩＤＴ２２及び反射器３０を構成するＴｉを主成分とする金属層６０が形成される。直列共振器Ｓ２及びＳ３並びに並列共振器Ｐ１及びＰ２においては、金属層６４上にＴｉを主成分とする金属層６０が形成されて、ＩＤＴ２２及び反射器３０が形成される。

図７（ｄ）のように、圧電基板１０上に、直列共振器Ｓ１のＩＤＴ２２及び反射器３０が形成される領域に開口を有するフォトレジスト８４を形成する。その後、真空蒸着法、イオンアシスト蒸着法、又はスパッタリング法を用いてフォトレジスト８４の開口内に埋め込まれるようにＡｌを主成分とする金属膜８６を成膜する。

図７（ｅ）のように、フォトレジスト８４をリフトオフ法によって除去する。これにより、直列共振器Ｓ１において、金属層６０上にＡｌを主成分とする金属層６２が形成されて、ＩＤＴ２２及び反射器３０が形成される。

図８は、実施例２における直列共振器Ｓ２及びＳ３並びに並列共振器Ｐ１及びＰ２の電極指２４の断面図である。図８では、金属層６４に関しては電子顕微鏡写真を模式的に図示している。図８のように、金属層６４は、結晶粒７０が積層方向に延伸する柱状であり、粒界７２が積層方向に延伸する。すなわち、金属層６４は柱状結晶となっている。このような結晶構造は電極指２４の断面をＴＥＭ（Transmission Electron Microscope）法又はＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）法を用いて観察することにより確認できる。柱状の結晶粒は、ＴＥＭ又はＳＥＭで電極指２４の断面を観察したときに積層方向が長手方向となる結晶粒である。金属層６４は、ＴＥＭ又はＳＥＭで電極指２４の断面を観察したときに外形が識別できた複数の結晶粒のうち半数以上が積層方向に長手方向を有する柱状の結晶粒を有する。さらに、金属層６４は、外形が識別できた複数の結晶粒のうち８０％以上が積層方向に長手方向を有する柱状の結晶粒を有することが好ましい。柱状結晶をした金属層６４上にＴｉを主成分とした金属層６０が設けられている。

圧電基板１０上にＰｔを主成分とする金属層を形成すると、この金属層は柱状結晶となることが知られている。このことから、少なくともＰｔより融点の高い金属は柱状結晶となり易いと考えられる。表２のように、Ｐｔの融点は１７７４℃であることから、融点が１７７４℃以上の高融点金属は柱状結晶になり易いと考えられる。したがって、Ｉｒ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔａ、及びＷを主成分とする金属層は柱状結晶になり易いと考えられる。

実施例１で説明したように、直列共振器Ｓ２及びＳ３並びに並列共振器Ｐ１及びＰ２において、ＩＤＴ２２が励振する弾性表面波の音速が圧電基板１０内を伝播するバルク波の音速よりも遅くなるよう、ＩＤＴ２２及び反射器３０は高融点金属からなる金属層６４を含んで形成されている。この場合、金属層６４は柱状結晶となる。柱状結晶では粒界７２が鮮明である。これは結晶粒７０の間の結合が弱い及び／又は結晶粒７０の間に隙間があるためである。また、結晶粒７０の大きさは揃っており且つ金属層６４の積層方向に連続している。

直列共振器Ｓ２及びＳ３に大きな電力の高周波信号が印加されると、電極指２４が弾性表面波により大きく振動することで電極指２４に応力が加わる。直列共振器Ｓ２及びＳ３が金属層６４のみで形成されている場合では、金属層６４は柱状結晶となっているため、粒界７２に沿って電極指２４が断裂することが起こり得る。

一方、実施例２では、直列共振器Ｓ２及びＳ３のＩＤＴ２２は、柱状の結晶粒７０を有する金属層６４と、金属層６４上に設けられた金属層６０と、有する。金属層６４上に設けられた金属層６０は、直列共振器Ｓ１のＩＤＴ２２を形成する複数の金属層６０及び６２のうちの圧電基板１０側に位置する金属層６０と同じ金属で形成されている。このように、柱状の結晶粒７０を有する金属層６４上に金属層６０が設けられていることで、直列共振器Ｓ２及びＳ３に大電力の高周波信号が入力されても、金属層６４の粒界７２に沿って電極指２４が破損することを抑制できる。また、金属層６４上に形成される金属層６０を直列共振器Ｓ１のＩＤＴ２２を形成する金属層６０と同じ金属とすることで、製造工程の増加を抑制できる。

なお、実施例２において、直列共振器Ｓ２及びＳ３並びに並列共振器Ｐ１及びＰ２のＩＤＴ２２及び反射器３０に含まれる金属層６４は、柱状結晶をした領域と、この領域よりも圧電基板１０側及び圧電基板１０とは反対側の少なくとも一方に設けられたアモルファスである領域と、を有する構造をしていてもよい。

図９は、実施例２の変形例１における直列共振器Ｓ２及びＳ３並びに並列共振器Ｐ１及びＰ２の電極指２４の断面図である。図９では、図８と同様に、金属層６４に関しては電子顕微鏡写真を模式的に図示している。図９のように、実施例２の変形例１では、金属層６４上に金属層６０と金属層６２がこの順に設けられている。

実施例２の変形例１のように、直列共振器Ｓ２及びＳ３並びに並列共振器Ｐ１及びＰ２において、金属層６４上に直列共振器Ｓ１のＩＤＴ２２を形成する複数の金属層６０及び６２の全てと同じ金属からなる金属層６０及び６２が設けられていてもよい。この場合では、電極指２４が破損することをより効果的に抑制できる。

実施例２及び実施例２の変形例１のように、直列共振器Ｓ２及びＳ３並びに並列共振器Ｐ１及びＰ２において、柱状の結晶粒７０を有する金属層６４上に直列共振器Ｓ１のＩＤＴ２２を形成する複数の金属層のうちの少なくとも１つと同じ金属で形成された金属層が設けられていればよい。

図１０は、実施例２における直列共振器Ｓ１及び配線４０の断面図である。図１０のように、配線４０は、Ｔｉを主成分とする金属層６０とその上に設けられたＡｌを主成分とする金属層６２との積層で形成されている。すなわち、配線４０は、直列共振器Ｓ１のＩＤＴ２２及び反射器３０と同じ膜構成をしている。配線４０は直列共振器Ｓ１のＩＤＴ２２及び反射器３０と同時に形成されるため、配線４０の各層の厚さは直列共振器Ｓ１のＩＤＴ２２及び反射器３０の各層の厚さと略同じになっている。このように、直列共振器Ｓ１のＩＤＴ２２及び反射器３０の膜構成と配線４０の膜構成とが同じであることで、直列共振器Ｓ１のＩＤＴ２２及び反射器３０と配線４０とを同時に形成できるため、製造工程の増加を抑制できる。

図１１は、実施例３に係るデュプレクサ３００の回路図である。図１１のように、実施例３のデュプレクサ３００は、共通端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に送信フィルタ９０が接続されている。共通端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に受信フィルタ９２が接続されている。送信フィルタ９０は、送信端子Ｔｘから入力された高周波信号のうち送信帯域の信号を送信信号として共通端子Ａｎｔに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。受信フィルタ９２は、共通端子Ａｎｔから入力された高周波信号のうち受信帯域の信号を受信信号として受信端子Ｒｘに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。送信フィルタ９０及び受信フィルタ９２の少なくとも一方を実施例１又は実施例２のラダー型フィルタとすることができる。

実施例３では、マルチプレクサとしてデュプレクサの場合を例に示したが、トリプレクサ又はクワッドプレクサであってもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ 圧電基板
１１ 経路
２２ ＩＤＴ
２４ 電極指
２６ バスバー
２８ 櫛型電極
３０ 反射器
４０ 配線
４２ 入力パッド
４４ 出力パッド
４６ グランドパッド
４８ バンプ
５０ 横モードスプリアス
６０〜６４ 金属層
７０ 結晶粒
７２ 粒界
８０、８４ フォトレジスト
８２、８６ 金属膜
９０ 送信フィルタ
９２ 受信フィルタ
１００ ラダー型フィルタ
３００ デュプレクサ
Ｓ１〜Ｓ３ 直列共振器
Ｐ１、Ｐ２ 並列共振器

Claims (11)

1. 圧電基板と、
   前記圧電基板上に設けられ、経路上に直列に接続され、第１櫛型電極対を有する１又は複数の第１直列共振器と、
   前記圧電基板上に設けられ、前記１又は複数の第１直列共振器に対し直列接続され、前記第１櫛型電極対よりも電極指の平均ピッチが大きく且つ前記第１櫛型電極対よりも速い音速の弾性波を励振する第２櫛型電極対を有する第２直列共振器と、
   前記圧電基板上に設けられ、一端が前記経路に電気的に接続され、他端が接地された１又は複数の並列共振器と、を備えるラダー型フィルタ。
2. 圧電基板と、
   前記圧電基板上に設けられ、経路上に直列に接続され、第１櫛型電極対を有する１又は複数の第１直列共振器と、
   前記圧電基板上に設けられ、前記１又は複数の第１直列共振器に対し直列接続され、前記１又は複数の第１直列共振器よりも小さな共振周波数を有し、前記第１櫛型電極対よりも速い音速の弾性波を励振する第２櫛型電極対を有する第２直列共振器と、
   前記圧電基板上に設けられ、一端が前記経路に電気的に接続され、他端が接地された１又は複数の並列共振器と、を備えるラダー型フィルタ。
3. 前記第２櫛型電極対の音響インピーダンスは、前記第１櫛型電極対の音響インピーダンスより小さい、請求項１または２記載のラダー型フィルタ。
4. 前記１又は複数の第１直列共振器及び前記第２直列共振器のうち、前記第２直列共振器は最も共振周波数が小さい直列共振器である、請求項１から３のいずれか一項記載のラダー型フィルタ。
5. 前記経路は、入力端子と出力端子との間に接続される経路であり、
   前記１又は複数の第１直列共振器及び前記第２直列共振器のうち、前記第２直列共振器は最も前記入力端子側に位置する直列共振器である、請求項１から４のいずれか一項記載のラダー型フィルタ。
6. 前記第１櫛型電極対は、Ｉｒ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔａ、及びＷの少なくとも１つを主成分とする金属層を含む、請求項１から５のいずれか一項記載のラダー型フィルタ。
7. 前記第２櫛型電極対は、Ａｌを主成分とする金属層を含む、請求項６記載のラダー型フィルタ。
8. 前記第２櫛型電極対は、複数の金属層が積層された金属膜で形成され、
   前記第１櫛型電極対は、複数の結晶粒のうち半数以上の結晶粒が積層方向に長手方向を有する柱状の結晶粒である第１金属層と、前記第１金属層上に設けられ、前記第２櫛型電極対を形成する前記複数の金属層のうちの少なくとも１つと同じ金属で形成された第２金属層と、を有する、請求項１から７のいずれか一項記載のラダー型フィルタ。
9. 前記圧電基板上に前記経路を構成する配線を備え、
   前記第２櫛型電極対と前記配線は同じ膜構成である、請求項１から８のいずれか一項記載のラダー型フィルタ。
10. 前記圧電基板は、タンタル酸リチウム基板である、請求項１から９のいずれか一項記載のラダー型フィルタ。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載のラダー型フィルタを含むマルチプレクサ。

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