JP3801083B2

JP3801083B2 - 弾性表面波装置

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Publication number: JP3801083B2
Application number: JP2002100164A
Authority: JP
Inventors: 裕一高峰
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-06-06
Filing date: 2002-04-02
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2022-04-02
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弾性表面波フィルタと弾性表面波共振子とが接続されている構造を有する弾性表面波装置に関し、特に、圧電基板上に正の周波数温度特性を有する膜が形成されている構造を備えた弾性表面波装置及びその周波数調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話システムでは、加入者の増加及びサービスの多様化に伴って、送信帯域及び受信帯域の幅が広く、かつ送信側周波数帯と受信側周波数帯が近いシステムが増えてきている。これに伴って、通過帯域幅が広く、かつ通過帯域ごく近傍の減衰量が大きいバンドパスフィルタが強く求められている。
【０００３】
携帯電話用ＲＦ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。この種の弾性表面波フィルタでは、広帯域化を果たすために、電気機械結合係数が大きい３６°〜４４°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ₃基板が用いられている。しかしながら、３６°〜４４°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ₃基板の周波数温度依存性は、−３０〜−３５ｐｐｍ／℃と大きく、従って、この基板を用いた弾性表面波フィルタでは、温度変化に対するマージンを多く確保しなければならなかった。そのため、通過帯域ごく近傍の減衰量を大きくすることが困難であった。
【０００４】
３６°〜４４°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ₃基板の周波数温度特性を補償する方法として、Ａｌ電極を基板上に形成した後、ＳｉＯ₂膜をさらに積層する方法が提案されている（特開平２−３７８１５号公報）。ここでは、負の温度係数を有する３６°〜４４°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ₃基板上に、正の温度係数を有するＳｉＯ₂膜を形成することにより、温度係数の絶対値が小さくされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＳｉＯ₂膜を積層すると、弾性表面波フィルタの伝搬損失が大きくなり、電気機械結合係数が小さくなるという問題があった。
【０００６】
例えば、３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ₃基板上に縦結合３ＩＤＴ型共振子フィルタを構成した場合の周波数特性が図１６に示す通りとする。なお、図中、「拡大スケールで示した特性」は、縦軸の右側で示した拡大スケールにより示されている特性を示す。この共振子フィルタ上に、ＳｉＯ₂膜を電極指ピッチによって定められる波長の１５％の厚みとなるように積層した場合の周波数特性は、図１７に示すとおりとなる。
【０００７】
図１６及び図１７の比較から明らかなように、ＳｉＯ₂膜の形成による伝搬損失の悪化により、帯域内挿入損失が大きく悪化すること、並びに電気機械結合係数が小さくなることによりフィルタの通過帯域の中央部が大きく窪んでいることがわかる。
【０００８】
上記のようなＳｉＯ₂膜の形成による伝搬損失の悪化は、フィルタの中心周波数が高い程大きくなり、携帯電話用ＲＦフィルタとして用いられる周波数帯では、使用不可能となる程に、帯域内挿入損失が悪化する。
【０００９】
また、電気機械結合係数が小さくなるため、フィルタの広帯域化が困難となり、従って、ＳｉＯ₂膜の形成による周波数温度特性改善方法は、ＲＦフィルタに起用するのは困難であった。
【００１０】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、正の周波数温度特性を有する膜の形成により周波数温度特性を改善することができ、しかも帯域内挿入損失の悪化を抑制することができ、かつ広帯域化を図ることができる、弾性表面波装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の広い局面によれば、負の周波数温度特性を有する圧電基板と、前記圧電基板上に構成された少なくとも１つの縦結合型弾性表面波共振子フィルタと、前記圧電基板上に構成されており、前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタに直列及び／または並列に接続された少なくとも１つの一端子対弾性表面波共振子とを備え、前記圧電基板上において、前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタが構成されている領域を除いて、少なくとも１つの前記弾性表面波共振子のうち少なくとも１つを覆うように形成された正の周波数温度特性を有する膜とを備える弾性表面波装置が提供される。
【００１２】
本発明の特定の局面では、前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタに直列に接続された前記一端子対弾性表面波共振子の少なくとも１つを覆うように、前記正の周波数温度特性を有する膜が形成されており、前記一端子対弾性表面波共振子の反共振周波数が、前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタの通過帯域高域側の減衰域に存在するように構成されている。
【００１３】
本発明の別の特定の局面では、前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタに並列に接続された前記一端子対弾性表面波共振子の少なくとも１つを覆うように前記正の周波数温度特性を有する膜が形成されており、前記一端子対弾性表面波共振子の共振周波数が、前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタの通過帯域低域側の減衰域に存在するように構成されている。
【００１４】
本発明にかかる弾性表面波装置のさらに別の特定の局面では、前記一端子対弾性表面波共振子のうち、縦結合型弾性表面波共振子フィルタに直列に接続された少なくとも１つの一端子対弾性表面波共振子を覆うように前記正の周波数温度特性を有する膜が形成されており、該一端子対弾性表面波共振子の反共振周波数が前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタの通過帯域高域側の減衰域に存在するように構成されており、前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタに並列に接続された少なくとも１つの一端子対弾性表面波共振子を覆うように前記正の周波数温度特性を有する膜が形成されており、該並列に接続された一端子対弾性表面波共振子の共振周波数が前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタの通過帯域低域側の減衰域に存在するように構成されている。
【００１５】
本発明の別の広い局面によれば、圧電基板と、前記圧電基板上に構成された少なくとも１つの縦結合型弾性表面波共振子フィルタと、前記圧電基板上に構成されており、前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタに直列及び／または並列に接続された少なくとも１つの一端子対弾性表面波共振子とを備え、前記圧電基板上において前記少なくとも１つの一端子対弾性表面波共振子を覆うように形成された少なくとも１つの第１の正の周波数温度特性を有する膜と、前記圧電基板上において、前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタを覆うように形成された第２の正の周波数温度特性を有する膜とを備え、前記第２の正の周波数温度特性を有する膜の厚みが、第１の正の周波数温度特性を有する膜の厚みよりも薄くされている弾性表面波装置が提供される。
【００１６】
第２の発明の特定の局面では、前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタに直列に接続された前記一端子対弾性表面波共振子の少なくとも１つを覆うように、前記第１の正の周波数温度特性を有する膜が形成されており、前記一端子対弾性表面波共振子の反共振周波数が、前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタの通過帯域高域側の減衰域に存在するように構成されている。
【００１７】
第２の発明の別の特定の局面では、前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタに並列に接続された前記一端子対弾性表面波共振子の少なくとも１つを覆うように前記第１の正の周波数温度特性を有する膜が形成されており、前記一端子対弾性表面波共振子の共振周波数が、前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタの通過帯域低域側の減衰域に存在するように構成されている。
【００１８】
第２の発明に係る弾性表面波装置のさらに別の特定の局面では、前記一端子対弾性表面波共振子のうち、縦結合型弾性表面波共振子フィルタに直列に接続された少なくとも１つの一端子対弾性表面波共振子を覆うように前記第１の正の周波数温度特性を有する膜が形成されており、該一端子対弾性表面波共振子の反共振周波数が前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタの通過帯域高域側の減衰域に存在するように構成されており、前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタに並列に接続された一端子対弾性表面波共振子を覆うように前記第１の正の周波数温度特性を有する膜が形成されており、該並列に接続された一端子対弾性表面波共振子の共振周波数が前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタの通過帯域低域側の減衰域に存在するように構成されている。
【００１９】
本発明（第１，第２の発明）では、好ましくは、上記正の周波数温度特性を有する膜として酸化ケイ素膜または窒化ケイ素膜が用いられ、より好ましくはＳｉＯ₂膜が用いられる。
【００２０】
本発明（第１，第２の発明）では、好ましくは圧電基板として３６°〜４４°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ₃基板が用いられる。
【００２１】
本発明に係る弾性表面波装置の周波数調整方法は、本発明に従って構成された弾性表面波装置の周波数調整にあたり、正の周波数温度特性を有する膜が形成されている一端子対弾性表面波共振子のうち、少なくとも１つの一端子対弾性表面波共振子において、上記正の周波数温度特性を有する膜をエッチングすることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施例を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２３】
図１は、本発明の第１の実施例に係る弾性表面波装置の模式的平面図である。本実施例の弾性表面波装置１では、３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ₃基板からなる圧電基板２が用いられている。
【００２４】
圧電基板２上に、３ＩＤＴ型の弾性表面波フィルタ３と、一端子対弾性表面波共振子４とがＡｌ電極により形成されている。
なお、Ａｌ電極の膜厚は、電極指ピッチで定められる波長の８％とした。もっとも、Ａｌ電極の膜厚は、周波数や必要帯域幅によって最適値が異なる。
【００２５】
弾性表面波フィルタ３は、表面伝搬方向に沿って配置された３個のＩＤＴ１１〜１３と、ＩＤＴ１１〜１３が設けられている領域の両側に設けられた反射器１４，１５とを有する。すなわち、弾性表面波フィルタ３は、縦結合の３ＩＤＴ型弾性表面波共振子フィルタである。もっとも、本実施例において、上記弾性表面波フィルタ３は、この縦結合型３ＩＤＴ型弾性表面波共振子フィルタに限らず、他の構造のものであってもよい。
【００２６】
一端子対弾性表面波共振子４は、ＩＤＴ１６と、ＩＤＴ１６の両側に配置された反射器１７，１８とを有する。もっとも、反射器１７，１８は設けられていなくともよい。
【００２７】
ＩＤＴ１１，１３の一端が共通接続され、一端子対弾性表面波共振子４のＩＤＴ１６に接続されている。また、一端子対弾性表面波共振子４のＩＤＴ１６の他端が入力端子５に接続されている。ＩＤＴ１２の一端が出力端子６に接続されている。ＩＤＴ１２の他端がアース電位に接続されている。また、ＩＤＴ１１，１３のＩＤＴ１６に接続されている側とは反対側の端部はアース電位に接続されている。
【００２８】
すなわち、一端子対弾性表面波共振子４は、弾性表面波フィルタ３に直列に接続されている。
一端子対弾性表面波共振子４を覆うように、ＳｉＯ₂膜７が形成されている。
【００２９】
すなわち、本実施例では、圧電基板２上において、弾性表面波フィルタ３が設けられている領域を除き、少なくとも一端子対弾性表面波共振子４が設けられている領域を覆うようにＳｉＯ₂膜７が形成されている。ＳｉＯ₂膜７の膜厚は、一端子対弾性表面波共振子４の電極指ピッチによって定められる波長の１５％とされているが、このＳｉＯ₂膜７の膜厚は、弾性表面波フィルタ３及び一端子対弾性表面波共振子４の構造及び下地のＡｌ電極膜の膜厚により、その最適値は異なる。
【００３０】
本実施例では、ＳｉＯ₂膜７の形成は、以下のようにして行われる。すなわち、圧電基板２上に、弾性表面波フィルタ３及び一端子対弾性表面波共振子４をＡｌ電極膜により形成した後、スパッタリングにより全面にＳｉＯ₂膜を形成する。このスパッタリングにはどのような装置を用いても良いが、ＥＣＲスパッタ装置を用いることが望ましい。しかる後、一端子対弾性表面波共振子４が設けられている領域をレジストで被覆し、レジストで被覆されている領域以外のＳｉＯ₂膜をエッチングにより除去する。次に、上記レジストを除去する。
【００３１】
ＳｉＯ₂膜７の形成方法は、上記方法に限定されず、ＣＶＤを用いた方法、またはエッチングにより不要なＳｉＯ₂膜を除去する代わりにリフトオフプロセスにより除去する方法など、様々な方法を用いることができる。
【００３２】
また、一端子対弾性表面波共振子４上のＳｉＯ₂膜７を必要分だけドライエッチングにより除去することにより、一端子対弾性表面波共振子４の周波数調整を行うことができる。この周波数調整において行われるエッチングプロセスは、ウェットエッチングであってもよい。上記のような周波数調整を行うことにより、弾性表面波装置１の不良率を大幅に低減することができる。
【００３３】
上記実施例に従って、構成された弾性表面波装置１の効果を確認するために、ＳｉＯ₂膜７が形成されていないことを除いては、上記実施例と同様に構成された図２に示す比較例の弾性表面波装置１Ａを用意した。そして、弾性表面波装置１，１Ａの周波数特性を測定した。なお、弾性表面波フィルタ３及び一端子対弾性表面波共振子４の仕様は以下のとおりとした。
【００３４】
弾性表面波フィルタ３…ＩＤＴ１１〜１３の電極指ピッチ：１．０２μｍ、ＩＤＴ１１〜１３の電極指の対数１３．５／２０．５／１３．５対、反射器１４，１５の電極指の本数＝１００本、一端子対弾性表面波共振子４のＩＤＴ１６の電極指ピッチ＝０．９６μｍ、電極指の対数＝１５０対、反射器１７，１８の電極指の本数＝３０本
【００３５】
図３及び図４から明らかなように、第１の実施例の弾性表面波装置１の周波数特性では、比較例１の弾性表面波装置１Ａに比べて、通過帯域高域側（２０１０〜２０３０ＭＨｚ付近）の減衰量及び帯域内挿入損失が若干悪化している。これは、ＳｉＯ₂膜７の形成により、一端子対弾性表面波共振子４の伝搬損失が大きくなったためである。
【００３６】
しかしながら、この帯域内挿入損失の悪化は、ＲＦフィルタとして使用不可能な程度まで大きいものではない。また、弾性表面波装置１における通過帯域高域側ごく近傍の急峻性は、弾性表面波装置１Ａにおける急峻性とほぼ同等である。
【００３７】
次に、弾性表面波装置１，１Ａについて、温度を−２５℃〜＋７５℃の範囲で変化させた場合の周波数特性の変化を測定した。結果を図５及び図６に示す。
【００３８】
図５に示す弾性表面波装置１の周波数特性では、図６に示す弾性表面波装置１Ａの周波数特性に比べて、通過帯域ごく近傍の周波数においては、温度に対する変化が小さくなっていることがわかる。この変化を温度係数で比較すると、通過帯域高域側において、スルーレベル（０ｄＢ）から５ｄＢの減衰量の位置における温度係数は、弾性表面波装置１Ａでは−３５．１ｐｐｍ／℃であるのに対し、実施例の弾性表面波装置１では−２３．８ｐｐｍ／℃まで改善されていることがわかる。なお、本明細書において、温度係数とは、温度に対する周波数の変化量をｐｐｍで表わしたものであり、ｐｐｍで表現しているのは、周波数が変わるとピッチが変わるため、温度に対する変化の度合いが変化するからである。上記スルーレベルから減衰量が５ｄＢである周波数を各温度で求め、このデータを直線近似することにより、温度に対する周波数変化の係数が求められる。この温度に対する周波数変化の係数を、フィルタの中心周波数（１９６０ＭＨｚ）で割ることにより、温度係数（ｐｐｍ）が求められる。
【００３９】
上記から、実施例の弾性表面波装置１によれば、通過帯域ごく近傍に存在する減衰域における周波数変化を、使用温度範囲を−２５℃〜＋７５℃とした場合、約１．１ＭＨｚ小さくし得ることがわかる。
【００４０】
上記温度特性が改善される効果をより明瞭に説明するために、弾性表面波装置１における弾性表面波フィルタ３及び一端子対弾性表面波共振子４、並びに弾性表面波装置１Ａにおける一端子対弾性表面波共振子を、それぞれ単体で−２５℃〜＋７５℃まで温度を変化させた場合の周波数特性を図７〜図９に示す。なお、弾性表面波フィルタ１Ａにおける弾性表面波共振子では、前述したようにＳｉＯ₂膜７が積層されていない。
【００４１】
図７〜９から明らかなように、弾性表面波フィルタ３の通過帯域高域側の減衰域の周波数と、一端子対弾性表面波共振子４の反共振周波数がほぼ一致していることがわかる。これにより、弾性表面波装置１では、通過帯域高域側ごく近傍の周波数温度特性は、弾性表面波フィルタ３に一端子対弾性表面波共振子４が直列に接続されると、周波数温度特性は両者の中間的な周波数温度特性となる。すなわち、上記実施例のように、弾性表面波フィルタ３の通過帯域高域側の減衰域に、一端子対弾性表面波共振子の反共振周波数を設定することにより、一端子対弾性表面波共振子の周波数温度特性が改善され、通過帯域高域側における周波数温度特性が改善される。
【００４２】
図８と図９とを比較すれば、図８に示した特性の弾性表面波共振子の方が、図９に示した特性の弾性表面波共振子よりも温度に対する周波数変化が小さくなっている。従って、図８に示した特性の弾性表面波共振子あるいは図９に示した特性の弾性表面波共振子を図７に示した弾性表面波フィルタに直列に接続した場合、通過帯域高周波側における温度に対する周波数変化は、図８に示した特性の弾性表面波共振子を使った場合の方が小さくなる。
【００４３】
この場合、弾性表面波フィルタ３にはＳｉＯ₂膜が形成されていないので、伝搬損失が大きく悪化せず、かつ電気機械結合係数が小さくなることはない。すなわち、弾性表面波フィルタ３に直列に接続された一端子対弾性表面波共振子においてＳｉＯ₂膜が形成されている場合の該一端子対弾性表面波共振子の反共振周波数を、弾性表面波フィルタ３の通過帯域高域側の減衰域に存在させることにより、帯域内挿入損失の大きな劣化を抑制し、通過帯域高域側において良好な周波数温度特性を有する、広帯域の弾性表面波装置１を構成することができる。
【００４４】
図１０は、本発明の第２の実施例に係る弾性表面波装置２１の模式的平面図である。第２の実施例の弾性表面波装置２１では、３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ₃基板２２上に、Ａｌ電極により、弾性表面波フィルタ２３及び一端子対弾性表面波共振子２４が形成されている。Ａｌ電極の膜厚は、電極指ピッチにより定められる波長の８％とした。
【００４５】
弾性表面波フィルタ２３では、表面波伝搬方向に沿って３個のＩＤＴ３１〜３３が配置されている。また、ＩＤＴ３１〜３３が設けられている領域の両側に反射器３４，３５が配置されている。すなわち、弾性表面波フィルタ３３は、縦結合型の３ＩＤＴ型弾性表面波共振子フィルタである。
【００４６】
一端子対弾性表面波共振子２４では、ＩＤＴ３６の両側に反射器３７，３８が配置されている。一端子対弾性表面波共振子２４を覆うようにＳｉＯ₂膜２７が形成されている。
【００４７】
ＳｉＯ₂膜２７の膜厚は、電極指ピッチによって定められる波長の１５％とされている。このＳｉＯ₂膜の形成方法は第１の実施例と同様である。
【００４８】
本実施例では、上記弾性表面波フィルタ２３のＩＤＴ３１，３３の一端が共通接続され、入力端子２５に接続されている。また、ＩＤＴ３１，３３の他端はアース電位に接続される。ＩＤＴ３２の一端が出力端子２６に接続されており、他端がアース電位に接続されている。そして、一端子対弾性表面波共振子２４のＩＤＴ３６の一端が入力端子２５に、他端がアース電位に接続されている。従って、一端子対弾性表面波共振子２４は、弾性表面波フィルタ２３に並列に接続されている。
【００４９】
第２の実施例の弾性表面波装置２１の効果を明らかにするために、比較例２として、図１１に模式的に示す弾性表面波装置２１Ａを用意した。この弾性表面波装置２１Ａは、一端子対弾性表面波共振子２４を覆うようにＳｉＯ₂膜２７が形成されていないことを除いては、弾性表面波装置２１と同様に構成されている。
【００５０】
なお、弾性表面波フィルタ２３及び一端子対弾性表面波共振子２４の仕様は第１の実施例の弾性表面波フィルタ３及び一端子対弾性表面波共振子４と同様とした。
【００５１】
図１２及び図１３は、弾性表面波装置２１，２１Ａを、−２５℃〜＋７５℃の範囲で温度変化させた場合の周波数特性の変化をそれぞれ示す。図１２及び図１３から明らかなように、第２の実施例の弾性表面波装置２１の周波数特性では、通過帯域低域側ごく近傍の温度に対する変化が、比較例２の弾性表面波装置２１Ａの周波数特性の場合に比べて小さくなっていることがわかる。これを温度係数で比較すると、比較例２の弾性表面波装置２１Ａでは、通過帯域高域側において、スルーレベル（０ｄＢ）から減衰量が５ｄＢの位置における温度係数は−３５．７ｐｐｍ／℃であるのに対し、第２の実施例の弾性表面波装置２１Ａでは−２５．６ｐｐｍ／℃まで改善されている。
【００５２】
従って、第２の実施例では、通過帯域高域側ごく近傍にある減衰域Ａにおける周波数変化を、使用温度範囲を−２５℃〜＋７５℃とした場合、約１．０ＭＨｚ小さくすることができる。
【００５３】
上記効果は、ＳｉＯ₂膜が積層されている一端子対弾性表面波共振子２４が弾性表面波フィルタ２３に並列に接続されており、一端子対弾性表面波共振子２４の共振周波数が、通過帯域低域側の減衰域に存在するように構成されていることにより、弾性表面波装置２１の通過帯域低域側の周波数温度特性は、弾性表面波フィルタ２３の周波数温度特性と一端子対弾性表面波共振子２４の周波数温度特性の中間的な周波数温度特性となっていることによる。すなわち、弾性表面波フィルタ２３に並列に接続されており、かつＳｉＯ₂膜が積層されている一端子対弾性表面波共振子２４の共振周波数を、弾性表面波フィルタ２３の通過帯域低域側の減衰域に存在させることにより、帯域内挿入損失の大幅な劣化を招くことなく、通過帯域低域側において良好な周波数温度特性を有する、広帯域の弾性表面波装置２１を提供することができる。
【００５４】
図１４は、本発明の第３の実施例に係る弾性表面波装置の略図的平面図である。弾性表面波フィルタ装置４１では、３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ₃基板からなる圧電基板（図示せず）上に、弾性表面波フィルタ４３と、弾性表面波フィルタ４３に直列に接続された一端子対弾性表面波共振子４４と、並列に接続された一端子対弾性表面波共振子４５とが形成されている。弾性表面波フィルタ４３、一端子対弾性表面波共振子４４，４５は、Ａｌ電極により構成されており、このＡｌ電極の膜厚は、電極指ピッチにより決められる波長の８％とされている。
【００５５】
また、一端子対弾性表面波共振子４４，４５を覆うように、ＳｉＯ₂膜４８，４８Ａが形成されている。弾性表面波フィルタ４３上にはＳｉＯ₂膜は形成されていない。
【００５６】
従って、弾性表面波装置４１は、第１，第２の実施例の弾性表面波装置１，１１を組み合わせた構造に相当する。弾性表面波フィルタ４３は、弾性表面波フィルタ３，１３と同様に構成されている。また、弾性表面波共振子４４は、第１の実施例で用いた弾性表面波共振子４と同様に構成されており、弾性表面波共振子４５は、第２の実施例で用いられた弾性表面波共振子１４と同様に構成されている。
【００５７】
なお、図１６において、４６は入力端子を、４７は出力端子を示す。
本実施例においては、ＳｉＯ₂膜４８，４８Ａの膜厚は、電極指ピッチにより定められる波長の１５％とした。なお、ＳｉＯ₂膜の形成方法は第１の実施例と同様にである。
【００５８】
本実施例の弾性表面波装置４１を、−２５℃〜＋７５℃の範囲で温度変化させた場合の周波数特性の変化を図１５に示す。なお、弾性表面波フィルタ４３、弾性表面波共振子４４，４５は、第１，第２の実施例と同様に構成した。
【００５９】
図１５から明らかなように、第３の実施例の周波数特性では、通過帯域低域側及び高域側ごく近傍の周波数において温度に対する変化が小さくなっていることがわかる。温度係数で評価すると、通過帯域低域側において、スルーレベル（０ｄＢ）から減衰量が５ｄＢである周波数における温度係数は−２５．３ｐｐｍ／℃、通過帯域高域側においてスルーレベルから減衰量が５ｄＢである周波数における温度係数は−２５．７ｐｐｍ／℃である。従って、第１，第２の実施例において、比較のために用意した比較例１，２の弾性表面波装置に比べて、本実施例では、通過帯域全体において周波数温度特性が改善され得ることがわかる。
【００６０】
第３の実施例では、第１，第２の実施例を組み合わせた構造とされているので、弾性表面波フィルタ３３に直列に接続されている一端子対弾性表面波共振子３４の反共振周波数が、通過帯域高域側の減衰域に存在するように構成されており、並列に接続されている一端子対弾性表面波共振子４５の共振周波数が、通過帯域低域側の減衰域に存在するように構成されているので、第１，第２の実施例の双方の効果を得ることができる。従って、通過帯域内における挿入損失の大幅な劣化を招くことなく、通過帯域内全体において、良好な周波数温度特性を有し、広帯域の弾性表面波装置４１を提供することができる。
【００６１】
なお、第１〜第３の実施例においては、弾性表面波フィルタ３，２３，４３上にはＳｉＯ₂膜が形成されていないが、例えば、図３において破線で模式的に示すように、弾性表面波フィルタ３を覆うように第２のＳｉＯ₂膜７Ａを形成してもよい。この場合、一端子対弾性表面波共振子４を覆うＳｉＯ₂膜を第１のＳｉＯ₂膜とすると、第２のＳｉＯ₂膜７Ａの厚みは、第１のＳｉＯ₂膜７の厚みより薄くされていればよい。すなわち、例えば金属粉が付着するのを防止するのに、保護膜として、弾性表面波フィルタ３を覆うように第２のＳｉＯ₂膜７Ａを形成してもよく、その場合には、第２のＳｉＯ₂膜７Ａの厚みを第１のＳｉＯ₂膜７よりも薄くしておけばよく、すなわち弾性表面波フィルタ３の特性が劣化しない程度の薄いＳｉＯ₂膜７Ａを形成してもよい。このような厚みの薄い第２のＳｉＯ₂膜７Ａを形成した場合であっても、第１の実施例と同様に、第１のＳｉＯ₂膜７の形成により、第１の実施例と同様に帯域内挿入損失の大きな劣化を招くことなく、周波数温度特性を改善することができる。同様に、第２，第３の実施例においても、弾性表面波フィルタ２３，４３を覆うように弾性表面波共振子を覆う第１のＳｉＯ₂膜よりも厚みが薄く、特性が劣化しない程度の第２のＳｉＯ₂膜を形成してもよく、第２，第３の実施例と同様に帯域内挿入損失の大きな劣化を招くことなく周波数温度特性を改善することができる。
【００６２】
なお、第１の実施例では、弾性表面波フィルタ３に直列に１個の弾性表面波共振子４が接続されており、第２の実施例では、弾性表面波フィルタ２３に並列に１個の弾性表面波共振子２４が接続されていたが、それぞれ、複数の一端子対弾性表面波共振子が接続されていてもよい。その場合、複数の弾性表面波共振子のうち少なくとも１つの弾性表面波共振子を覆うようにＳｉＯ₂膜が形成されていれば、第１，第２の実施例と同様に、周波数温度特性を改善することができる。
【００６３】
また、第３の実施例では、弾性表面波フィルタ４３に１個の弾性表面波共振子４４が直列に、１個の弾性表面波共振子４５が並列に接続されていたが、直列に接続される弾性表面波共振子が複数であってもよく、並列に接続される弾性表面波共振子が複数であってもよく、これらの双方が複数であってもよい。この場合においても、少なくとも１つの弾性表面波共振子において、ＳｉＯ₂膜が形成されていれば、第１の実施例または第２の実施例と同様に周波数温度特性を改善することができ、好ましくは、直列に接続される弾性表面波共振子及び並列に接続される弾性表面波共振子の双方に、第３の実施例のようにＳｉＯ₂膜が形成され、それによって通過帯域の広い範囲に渡り周波数温度特性を改善することができる。
【００６４】
第１の実施例において説明したように、本発明に係る弾性表面波装置では、上記のようにして一端子対弾性表面波共振子を覆うように形成されている正の周波数温度特性を有する膜を、少なくとも１つの弾性表面波共振子においてエッチングすることにより、周波数調整を行うことができ、それによって所望とする受信周波数の弾性表面波装置を容易に提供することができる。
【００６５】
なお、上記実施例では、正の周波数温度特性を有する膜として、ＳｉＯ₂膜が用いられていたが、ＳｉＯ₂膜以外の酸化ケイ素膜を用いてもよく、また窒化ケイ素膜などの他の正の周波数温度特性を有する膜を用いてもよい。
【００６６】
なお、上記実施例では、圧電基板として、３６°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ₃基板を用いたが、本発明では、これに限らず、３６°〜４４°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ₃基板、すなわち、負の温度係数を有する上記圧電基板を用いた弾性表面波装置に好適に用いることができる。
【００６７】
また、本発明において、圧電基板上に構成される弾性表面波フィルタは複数であってもよい。
【００６８】
【発明の効果】
第１の発明に係る弾性表面波装置では、少なくとも１つの縦結合型弾性表面波共振子フィルタに直列及び／または並列に少なくとも１つの弾性表面波共振子が接続されており、縦結合型弾性表面波共振子フィルタが構成されている領域を除いて、少なくとも１つの弾性表面波共振子のうち少なくとも１つを覆うように正の周波数温度特性を有する膜が形成されている。ＳｉＯ₂膜は正の温度係数を有し、従って、圧電基板として、負の温度係数を有するものが用いられているが、弾性表面波装置の通過帯域の高域側または低域側ごく近傍の周波数温度特性が、縦結合型弾性表面波共振子フィルタ及び直列または並列に接続された一端子対弾性表面波共振子の周波数温度特性の中間的な周波数温度特性となるとなるため、弾性表面波装置全体としての周波数温度特性が改善される。しかも、縦結合型弾性表面波共振子フィルタ自体には、正の周波数温度特性を有する膜が形成されていないので、伝搬損失の大幅な劣化や電気機械結合係数の低下を招くことがない。
【００６９】
すなわち、従来、温度特性を改善するために縦結合型弾性表面波共振子フィルタにおいては全面にＳｉＯ₂膜が設けられていたが、この場合には、電気機械結合係数が小さくなるという問題があった。これに対して、第１の発明では、一端子対弾性表面波共振子を縦結合型弾性表面波共振子フィルタに接続することにより十分な減衰量が得られる。しかも、弾性表面波共振子にのみ一定の周波数温度特性を有する膜を形成することにより、温度特性が改善されている。すなわち、フィルタ特性を維持しつつ、温度特性が改善される。従って、帯域内挿入損失の劣化を招くことなく、良好な周波数温度特性を有する広帯域の弾性表面波装置を提供することができる。
【００７０】
第１の発明の第１の特定の局面では、縦結合型弾性表面波共振子フィルタに直列に接続された一端子対弾性表面波共振子の少なくとも１つを覆うように、上記ＳｉＯ₂膜が形成されており、一端子対弾性表面波共振子の反共振周波数が縦結合型弾性表面波共振子フィルタの通過帯域高域側の減衰域に存在するように構成されている。従って、通過帯域高域側における周波数温度特性が改善され、すなわち大きな通過帯域内挿入損失の劣化を招くことなく、通過帯域高域側において良好な周波数温度特性を有する、広帯域の弾性表面波装置を提供することができる。
【００７１】
第１の発明の第２の特性の局面では、縦結合型弾性表面波共振子フィルタに並列に接続された一端子対弾性表面波共振子のうち少なくとも１つを覆うように正の周波数温度特性を有する膜が形成されており、一端子対弾性表面波共振子の共振周波数が、縦結合型弾性表面波共振子フィルタの通過帯域低域側の減衰域に存在するように構成されているので、通過帯域低域側における周波数温度特性を改善することができ、大幅な帯域内挿入損失の劣化を招くことなく、通過帯域低域側において良好な周波数温度特性を有する、広帯域の弾性表面波装置を提供することができる。
【００７２】
第１の発明において、上記第１，第２の特定の局面で提供される構成を組み合わせた場合には、通過帯域の高域側及び低域側の双方において周波数温度特性を改善することができ、それによって大幅な帯域内挿入損失の劣化を招くことなく、通過帯域の全域に渡り良好な周波数温度特性を有し、広帯域の弾性表面波装置を提供することができる。
【００７３】
第２の発明に係る弾性表面波装置では、圧電基板上に少なくとも１つの縦結合型弾性表面波共振子フィルタが構成されており、該縦結合型弾性表面波共振子フィルタに直列及び／または並列に少なくとも１つの弾性表面波共振子が接続されている構成において、少なくとも１つの弾性表面波共振子を覆うように少なくとも１つの第１の正の周波数温度特性を有する膜が形成されており、縦結合型弾性表面波共振子フィルタを覆うように第２の正の周波数温度特性を有する膜が形成されており、第２の正の周波数温度特性を有する膜の厚みが第１の正の周波数温度特性を有する膜の厚みよりも薄くされているので、すなわち、第２の発明においても、第１の正の周波数温度特性を有する膜が少なくとも１つの弾性表面波共振子を被覆しているので、弾性表面波共振子の負荷により十分な減衰量が得られ、かつ該第１の正の周波数温度特性を有する膜により温度特性が改善される。上記第１の正の周波数温度特性を有する膜が形成されているため、大幅な帯域内挿入損失の劣化を招くことなく、通過帯域の低域側または高域側において良好な周波数温度特性を実現することができ、広帯域の弾性表面波装置を提供することができる。また、この場合、第２の正の周波数温度特性を有する膜により縦結合型弾性表面波共振子フィルタが覆われているので、金属粉などに対して縦結合型弾性表面波共振子フィルタを保護することができる。
【００７４】
第２の発明の第１の特定の局面では、縦結合型弾性表面波共振子フィルタに直列に接続された一端子対弾性表面波共振子の少なくとも１つを覆うように、上記第１のＳｉＯ₂膜が形成されており、一端子対弾性表面波共振子の反共振周波数が縦結合型弾性表面波共振子フィルタの通過帯域高域側の減衰域に存在するように構成されているので、通過帯域高域側における周波数温度特性が改善され、すなわち大きな通過帯域内挿入損失の劣化を招くことなく、通過帯域高域側において良好な周波数温度特性を有する、広帯域の弾性表面波装置を提供することができる。
【００７５】
第２の発明の第２の特性の局面では、縦結合型弾性表面波共振子フィルタに並列に接続された一端子対弾性表面波共振子のうち少なくとも１つを覆うように第１のＳｉＯ₂膜が形成されており、一端子対弾性表面波共振子の共振周波数が、縦結合型弾性表面波共振子フィルタの通過帯域低域側の減衰域に存在するように構成されているので、通過帯域低域側における周波数温度特性を改善することができ、大幅な帯域内挿入損失の劣化を招くことなく、通過帯域低域側において良好な周波数温度特性を有する、広帯域の弾性表面波装置を提供することができる。
【００７６】
第２の発明において、上記第１，第２の特定の局面で提供される構成を組み合わせた場合には、通過帯域の高域側及び低域側の双方において周波数温度特性を改善することができ、それによって大幅な帯域内挿入損失の劣化を招くことなく、通過帯域の全域に渡り良好な周波数温度特性を有し、広帯域の弾性表面波装置を提供することができる。
【００７７】
本発明において、上記圧電基板として、３６°〜４４°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ₃基板を用いた場合、３６°〜４４°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ₃基板が負の抵抗温度特性を有するが、上記正の周波数温度特性を有する膜の形成により、周波数温度特性を改善し得るので、本発明に従って、周波数温度特性が良好な広帯域の弾性表面波装置を提供することができる。
【００７８】
本発明に係る周波数調整方法では、上記正の周波数温度特性を有する膜が形成されている一端子対弾性表面波共振子のうち少なくとも１つの弾性表面波共振子において、ＳｉＯ₂膜をエッチングするだけで、容易に周波数を調整することができ、所望とする帯域の弾性表面波装置を容易に提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る弾性表面波装置の模式的平面図。
【図２】比較のために用意した弾性表面波装置を示し、ＳｉＯ₂膜が一端子対弾性表面波共振子を覆うように形成されていない弾性表面波装置の模式的平面図。
【図３】第１の実施例の弾性表面波装置の周波数特性を示す図。
【図４】比較例１の弾性表面波装置の周波数特性を示す図。
【図５】第１の実施例において、温度を−２５℃〜＋７５℃の範囲で変化させた場合の周波数特性の変化を示す図。
【図６】比較例１の弾性表面波装置において、温度を−２５℃〜＋７５℃の範囲で変化させた場合の周波数特性の変化を示す図。
【図７】第１の実施例で用いられている弾性表面波フィルタ単体において、温度が−２５℃〜＋７５℃まで変化された場合の周波数特性の変化を示す図。
【図８】第１の実施例で用いられている一端子対弾性表面波共振子単体において、温度が−２５℃〜＋７５℃まで変化された場合の周波数特性の変化を示す図。
【図９】比較例１の弾性表面波装置に用いられている一端子対弾性表面波共振子単体において、温度が−２５℃〜＋７５℃まで変化された場合の周波数特性の変化を示す図。
【図１０】第２の実施例の弾性表面波装置の回路構成を説明するための模式的平面図。
【図１１】比較例２の弾性表面波装置を説明するための図であり、ＳｉＯ₂膜が一端子対弾性表面波共振子を覆うように形成されていない弾性表面波装置の模式的平面図。
【図１２】第２の実施例において、温度が−２５℃〜＋７５℃まで変化された場合の周波数特性の変化を示す図。
【図１３】比較例２において、温度が−２５℃〜＋７５℃まで変化された場合の周波数特性の変化を示す図。
【図１４】本発明の第３の実施例に係る弾性表面波装置を説明するための模式的平面図。
【図１５】本発明の第３の実施例に係る弾性表面波装置において、温度が−２５℃〜＋７５℃まで変化された場合の周波数特性の変化を示す図。
【図１６】従来例の周波数特性を示す図であり、３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ₃基板上に縦結合型３ＩＤＴ型の共振子フィルタが構成されている場合の周波数特性を示す図。
【図１７】図１に示した弾性表面波フィルタにおいて、電極指ピッチで定められる波長の１５％の厚みＳｉＯ₂膜を積層した場合の周波数特性を示す図。
【符号の説明】
１…弾性表面波装置
２…圧電基板
３…弾性表面波フィルタ
４…一端子対弾性表面波共振子
５…入力端子
６…出力端子
７…ＳｉＯ₂膜（第１のＳｉＯ₂膜）
７Ａ…第２のＳｉＯ₂膜
２１…弾性表面波装置
２２…圧電基板
２３…弾性表面波フィルタ
２４…一端子対弾性表面波共振子
２５…入力端子
２６…出力端子
４１…弾性表面波装置
４３…弾性表面波フィルタ
４４…一端子対弾性表面波共振子
４５…一端子対弾性表面波共振子
４６…入力端子
４７…出力端子
４８，４８Ａ…ＳｉＯ₂膜

Claims

負の周波数温度特性を有する圧電基板と、
前記圧電基板上に構成された少なくとも１つの縦結合型弾性表面波共振子フィルタと、
前記圧電基板上に構成されており、前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタに直列及び／または並列に接続された少なくとも１つの一端子対弾性表面波共振子とを備え、
前記圧電基板上において、前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタが構成されている領域を除いて、少なくとも１つの前記弾性表面波共振子のうち少なくとも１つを覆うように形成された正の周波数温度特性を有する膜とを備える、弾性表面波装置。
前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタに直列に接続された前記一端子対弾性表面波共振子の少なくとも１つを覆うように、前記正の周波数温度特性を有する膜が形成されており、前記一端子対弾性表面波共振子の反共振周波数が、前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタの通過帯域高域側の減衰域に存在するように構成されている、請求項１に記載の弾性表面波装置。
前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタに並列に接続された前記一端子対弾性表面波共振子の少なくとも１つを覆うように前記正の周波数温度特性を有する膜が形成されており、前記一端子対弾性表面波共振子の共振周波数が、前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタの通過帯域低域側の減衰域に存在するように構成されている、請求項１に記載の弾性表面波装置。
前記一端子対弾性表面波共振子のうち、縦結合型弾性表面波共振子フィルタに直列に接続された少なくとも１つの一端子対弾性表面波共振子を覆うように前記正の周波数温度特性を有する膜が形成されており、該一端子対弾性表面波共振子の反共振周波数が前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタの通過帯域高域側の減衰域に存在するように構成されており、前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタに並列に接続された少なくとも１つの一端子対弾性表面波共振子を覆うように前記正の周波数温度特性を有する膜が形成されており、該並列に接続された一端子対弾性表面波共振子の共振周波数が前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタの通過帯域低域側の減衰域に存在するように構成されている、請求項１に記載の弾性表面波装置。
圧電基板と、
前記圧電基板上に構成された少なくとも１つの縦結合型弾性表面波共振子フィルタと、
前記圧電基板上に構成されており、前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタに直列及び／または並列に接続された少なくとも１つの一端子対弾性表面波共振子とを備え、
前記圧電基板上において前記少なくとも１つの一端子対弾性表面波共振子を覆うように形成された少なくとも１つの第１の正の周波数温度特性を有する膜と、
前記圧電基板上において、前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタを覆うように形成された第２の正の周波数温度特性を有する膜とを備え、
前記第２の正の周波数温度特性を有する膜の厚みが、第１の正の周波数温度特性を有する膜の厚みよりも薄くされている、弾性表面波装置。
前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタに直列に接続された前記一端子対弾性表面波共振子の少なくとも１つを覆うように、前記第１の正の周波数温度特性を有する膜が形成されており、前記一端子対弾性表面波共振子の反共振周波数が、前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタの通過帯域高域側の減衰域に存在するように構成されている、請求項５に記載の弾性表面波装置。
前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタに並列に接続された前記一端子対弾性表面波共振子の少なくとも１つを覆うように前記第１の正の周波数温度特性を有する膜が形成されており、前記一端子対弾性表面波共振子の共振周波数が、前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタの通過帯域低域側の減衰域に存在するように構成されている、請求項５に記載の弾性表面波装置。
前記一端子対弾性表面波共振子のうち、縦結合型弾性表面波共振子フィルタに直列に接続された少なくとも１つの一端子対弾性表面波共振子を覆うように前記第１の正の周波数温度特性を有する膜が形成されており、該一端子対弾性表面波共振子の反共振周波数が前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタの通過帯域高域側の減衰域に存在するように構成されており、前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタに並列に接続された一端子対弾性表面波共振子を覆うように前記第１の正の周波数温度特性を有する膜が形成されており、該並列に接続された一端子対弾性表面波共振子の共振周波数が前記縦結合型弾性表面波共振子フィルタの通過帯域低域側の減衰域に存在するように構成されている、請求項５に記載の弾性表面波装置。
前記正の周波数温度特性を有する膜が、酸化ケイ素膜である、請求項１〜８のいずれかに記載の弾性表面波装置。
前記酸化ケイ素膜が、ＳｉＯ₂膜である、請求項９に記載の弾性表面波装置。
前記圧電基板が、３６°〜４４°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ₃基板からなる、請求項１〜１０のいずれかに記載の弾性表面波装置。
請求項１〜１１のいずれかに記載の弾性表面波装置の周波数調整方法であって、前記正の周波数温度特性を有する膜が形成されている一端子対弾性表面波共振子のうち、少なくとも１つの一端子対弾性表面波共振子において、正の周波数温度特性を有する膜をエッチングすることにより周波数調整を行うことを特徴とする、弾性表面波装置の周波数調整方法。