JP6475318B2

JP6475318B2 - 弾性波フィルタ、デュプレクサ、モジュール及び通信機器

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Publication number: JP6475318B2
Application number: JP2017502744A
Authority: JP
Inventors: 池内　哲; 哲池内
Original assignee: スカイワークスフィルターソリューションズジャパン株式会社
Priority date: 2014-07-31
Filing date: 2015-07-17
Publication date: 2019-02-27
Anticipated expiration: 2035-07-17
Also published as: WO2016017104A1; CN106664072A; JP2017526254A; KR20170034389A

Description

側面及び実施形態は一般に、様々な電子機器において使用される弾性波フィルタとこれを用いたデュプレクサに関する。

関連出願の相互参照
本願は、米国特許法第１１９条及び特許協力条約第８条の、２０１４年７月３１日に出願された同時係属中の特願２０１４−１５５７９６に基づく優先権の利益を主張する。その全体が参照により、すべての目的のために、ここに組み入れられる。

従来より弾性波フィルタは、無線通信機器の分波器又は高周波フィルタとして使用されている。加えて、弾性波フィルタを含むデュプレクサが知られている。特許文献１は、ラダー型弾性表面波フィルタとこれを使用するデュプレクサの例を記載する。

所定の従来型弾性波フィルタでは、温度変化による周波数特性変動を抑制するべく、インターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）電極を誘電体膜で覆っていた。しかしながら、この誘電体膜は、望ましくないことに、弾性波フィルタの電気機械結合係数を低下させ得る。

米国特許出願公開第２０１２／０８６５２１号明細書

側面及び実施形態は、広帯域動作を許容するべく改善された電気機械結合係数を有する一方で、温度変化ゆえの通過特性の変動が低減される弾性波フィルタを与えることに関する。

所定の実施形態によれば、弾性波フィルタは、基板と、当該基板の上方に設けられて第１信号端子を第２信号端子に接続する信号線と、当該信号線に直列接続された直列共振器と、当該信号線に並列接続された並列共振器とを含む。並列共振器は、それぞれがＩＤＴ電極及び当該ＩＤＴ電極を覆う誘電体膜を有する第１並列共振器及び第２並列共振器と、当該第１並列共振器を覆う誘電体膜とを含む。第１並列共振器の共振周波数は、第２並列共振器の共振周波数よりも弾性波フィルタの通過帯域に近くなるように構成され、当該第１並列共振器を覆う誘電体膜の膜厚は、当該第２並列共振器を覆う誘電体膜の膜厚よりも大きくなるように構成される。

弾性波フィルタのさらなる実施形態は、基板と、当該基板の上方に設けられて第１信号端子を第２信号端子に接続する信号線と、当該信号線に直列接続された直列共振器と、当該信号線に並列接続された並列共振器とを含む。直列共振器は、それぞれがＩＤＴ電極及び当該ＩＤＴ電極を覆う誘電体膜を有する第１直列共振器及び第２直列共振器と、当該第１直列共振器を覆う誘電体膜とを含む。第１直列共振器の反共振周波数は、第２直列共振器の反共振周波数よりも弾性波フィルタの通過帯域に近くなるように構成され、当該第１直列共振器を覆う誘電体膜の膜厚は、当該第２直列共振器を覆う誘電体膜の膜厚よりも大きくなるように構成される。

弾性波デバイスの様々な実施形態は、以下の特徴のいずれか一以上を含んでよい。

一実施形態において、弾性波フィルタは、基板と、当該基板に配置されて第１信号端子を第２信号端子に接続する信号線と、当該第１信号端子及び当該第２信号端子間において当該信号線に直列接続された少なくとも一つの直列共振器と、当該信号線及び少なくとも一つのグランド端子間に並列接続された複数の並列共振器とを含む。複数の並列共振器は、それぞれがインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）電極及び当該ＩＤＴ電極を覆う誘電体膜を有する第１並列共振器及び第２並列共振器を含む。第１並列共振器の共振周波数は、第２並列共振器の共振周波数よりも弾性波フィルタの通過帯域に近く、当該第１並列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚は、当該第２並列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚よりも大きい。

一例において、第１並列共振器は、２つの第１並列共振器を含む。一例において、２つの第１並列共振器の一方の共振周波数は、当該複数の並列共振器のうちで最も弾性波フィルタの通過帯域に近く、当該２つの第１並列共振器の他方の共振周波数は、当該複数の並列共振器のうちで２番目に弾性波フィルタの通過帯域に近い。

基板は、例えば、ニオブ酸リチウム圧電基板としてよい。一例において、ニオブ酸リチウム圧電基板は、オイラー角（φ，θ，ψ）が−５°≦φ≦５°、２１３°≦θ≦２２３°、−５°≦ψ≦５°を満たす。

一例において、第１並列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚は近似的に１８５０ｎｍであり、第２並列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚は近似的に１６００ｎｍである。

他例において、少なくとも一つの直列共振器は、それぞれがＩＤＴ電極及び当該ＩＤＴ電極を覆う誘電体膜を有する第１直列共振器及び第２直列共振器を含む。第１直列共振器の反共振周波数は、第２直列共振器の反共振周波数よりも弾性波フィルタの通過帯域に近くなるように構成され、当該第１直列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚は、当該第２直列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚よりも大きい。他例において、少なくとも一つの直列共振器は、それぞれがＩＤＴ電極及び当該ＩＤＴ電極を覆う誘電体膜を有する複数の直列共振器を含む。複数の直列共振器の第１直列共振器の反共振周波数は、当該複数の直列共振器のうちで最も弾性波フィルタの通過帯域に近く、第１直列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜は、当該複数の直列共振器の他の直列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜よりも厚い。

他実施形態によれば、弾性波フィルタは、基板と、当該基板に配置されて第１信号端子を第２信号端子に接続する信号線と、当該信号線及び少なくとも一つのグランド端子間に並列接続された少なくとも一つの並列共振器と、当該第１信号端子及び当該第２信号端子間において当該信号線に直列接続された複数の直列共振器とを含む。複数の直列共振器は、それぞれがＩＤＴ電極及び当該ＩＤＴ電極を覆う誘電体膜を有する第１直列共振器及び第２直列共振器を含む。第１直列共振器の反共振周波数は、第２直列共振器の反共振周波数よりも弾性波フィルタの通過帯域に近く、当該第１直列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚は、当該第２直列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚よりも大きい。

一例において、少なくとも一つの並列共振器は、それぞれがＩＤＴ電極及び当該ＩＤＴ電極を覆う誘電体膜を有する第１並列共振器及び第２並列共振器を含む。第１並列共振器の共振周波数は、第２並列共振器の共振周波数よりも弾性波フィルタの通過帯域に近く、当該第１並列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚は、複数の並列共振器の他の並列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚よりも大きい。他例において、少なくとも一つの並列共振器は、それぞれがＩＤＴ電極及び当該ＩＤＴ電極を覆う誘電体膜を有する複数の並列共振器を含む。複数の並列共振器の第１並列共振器の共振周波数は、当該複数の並列共振器のうちで最も弾性波フィルタの通過帯域に近く、当該第１並列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の第１膜厚は、当該複数の直列共振器の他の直列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚よりも大きい。複数の並列共振器はさらに、共振周波数が当該複数の並列共振器のうちで２番目に弾性波フィルタの通過帯域に近い第２並列共振器を含んでよい。第２並列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜は第１膜厚を有する。

一例において、第１直列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚は近似的に１８５０ｎｍであり、第２直列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚は近似的に１６００ｎｍである。

他実施形態によれば、弾性波フィルタは、基板と、当該基板に配置されて第１信号端子を第２信号端子に接続する信号線と、当該第１信号端子及び当該第２信号端子間において当該信号線に直列接続された複数の直列共振器と、当該信号線及び少なくとも一つのグランド端子間において当該信号線及び少なくとも一つのグランド端子間に並列接続された複数の並列共振器とを含み、当該複数の並列共振器と当該複数の直列共振器とは一緒になってラダー回路を形成する。複数の直列共振器はそれぞれが、第１インターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）電極、及び当該第１ＩＤＴ電極を覆う第１誘電体膜を有する。複数の直列共振器は、反共振周波数が当該複数の直列共振器のうちで最も弾性波フィルタの通過帯域に近い第１直列共振器を含む。第１直列共振器の第１ＩＤＴ電極を覆う第１誘電体膜は、複数の直列共振器のうちで最も厚い第１膜厚を有する。複数の並列共振器はそれぞれが、第２ＩＤＴ電極、及び当該第２ＩＤＴ電極を覆う第２誘電体膜を有する。複数の並列共振器は、共振周波数が当該複数の並列共振器のうちで最も弾性波フィルタの通過帯域に近い第１並列共振器を含む。第１並列共振器の第２ＩＤＴ電極を覆う第２誘電体膜は、複数の並列共振器のうちで２番目に厚い膜厚を有する。

追加的な側面及び実施形態は、かかる弾性波フィルタの例を使用するアンテナデュプレクサ、並びにこれを使用するモジュール及び通信機器を与えることに関する。

これらの代表的な側面及び実施形態のさらなる他の側面、実施形態及び利点が、以下に詳述される。ここに開示の実施形態は、ここに開示される複数の原理の少なくとも一つに一致する任意の態様で、他の実施形態と組み合わせることができ、「一の実施形態」、「いくつかの実施形態」、「代替実施形態」、「様々な実施形態」、「一つの実施形態」等への言及は、必ずしも互いに排他的というわけではなく、記載される特定の特徴、構造又は特性が少なくとも一つの実施形態に含まれ得ることを示すように意図される。ここでの当該用語の登場は、必ずしもすべてが同じ実施形態を言及するわけではない。

少なくとも一つの実施形態の様々な側面が、添付図面を参照して以下に説明されるが、当該図面は縮尺どおりに描かれることを意図しない。図面は、様々な側面及び実施形態の例示及びさらなる理解を与えるべく含まれており、本明細書に組み入れられてその一部を構成するが、本発明の限界を画定するものではない。図面において、様々な図面に例示される同一又はほぼ同一の構成要素はそれぞれ、同じ番号で代表される。明確さを目的として、すべての構成要素がすべての図面において標識されるわけではない。

本発明の側面に係る弾性波フィルタの一実施形態の回路図である。図１の弾性波フィルタの部分断面図である。本発明の側面に係る図１及び２の弾性波フィルタの一例の通過特性図である。本発明の側面に係る弾性波フィルタを含むデュプレクサのブロック図である。本発明の側面に係る弾性波フィルタの他実施形態の回路図である。図５の弾性波フィルタの部分断面図である。本発明の側面に係る図５及び６の弾性波フィルタの一例の通過特性図である。本発明の側面に係る弾性波フィルタを組み入れたモジュールの一例のブロック図である。本発明の側面に係る図４のアンテナデュプレクサを組み入れた通信機器の一例のブロック図である。

なお、ここに説明される方法及び装置の実施形態はその適用を、以下の説明に述べられ又は添付図面に例示される構成要素の構造及び配列の詳細に限定するものではない。方法及び装置は、他の実施形態で実装可能であり、様々な態様で実施又は実行することができる。特定の実装の例は、例示目的のためだけにここに与えられ、限定を意図しない。また、ここで使用される表現及び用語は説明を目的とするものであって、限定とみなすべきではない。ここでの「含む」、「備える」、「有する」、「包含する」及びこれらの変形の使用は、以下に列挙される項目及びその均等物並びに追加の項目を包括することを意味する。「又は」、「若しくは」への言及は包括的に解釈され得るので、「又は」、「若しくは」を使用して記載される任意の用語は、記載される用語の単数、複数、及びすべてのいずれかを示し得る。前及び後ろ、左及び右、上及び下、上側及び下側、並びに垂直及び水平への言及はいずれも、説明の便宜のためであって、本システム及び方法又はこれらの構成要素をいずれか一つの位置的又は空間的配向へと限定することを意図しない。特に、「上方」、「下方」、「上面」、「下面」等のような方向を示す用語は、基板、ＩＤＴ電極等のような、弾性波デバイスに含まれる構成要素間の相対位置関係にのみ依存する相対的方向を指定するために使用されるので、鉛直方向等のような絶対的方向を指定することを意図しない。

図１は、一実施形態に係る弾性波フィルタ１００の回路図を例示する。図２は、弾性波フィルタ１００の部分断面図を示す。図１及び２に示されるように、弾性波フィルタ１００は、第１信号端子１０２、第２信号端子１０４及び少なくとも一つのグランド端子１０６を含む。第１信号端子１０２及び第２信号端子１０４間には信号線１０８が接続される。複数の直列共振器Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４及びＳ１５が、信号線１０８に直列接続される。複数の並列共振器Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４及びＰ１５がそれぞれ、信号線１０８及びグランド端子１０６間に接続される。直列共振器Ｓ１１〜Ｓ１５及び並列共振器Ｐ１１〜Ｐ１５はそれぞれ、基板１１２の上方に設けられたインターデジタルトランスデューサ電極（ＩＤＴ電極）１１０と、ＩＤＴ電極１１０を覆う誘電体１１４と含む弾性表面波共振器である。直列共振器Ｓ１１〜Ｓ１５及び並列共振器Ｐ１１〜Ｐ１５は、通過帯域Ｂ１を有するラダー型フィルタを形成してよい。ここで使用されるように、通過帯域とは、所望の周波数信号が減衰なしでフィルタ回路を通過する周波数範囲を指す。ユニバーサル移動通信システム（ＵＭＴＳ）バンド８用のアンテナデュプレクサでは、送信フィルタ及び受信フィルタはそれぞれ、８８０〜９１５ＭＨｚ及び９２５〜９６０ＭＨｚの通過帯域を有するように規格化されている。ここに開示される実施形態の弾性波フィルタの様々な例は、以下にさらに述べるアンテナデュプレクサのための送信フィルタ及び／又は受信フィルタに対応し得る。

所定の例において、基板１１２は、ニオブ酸リチウム単結晶からなる圧電基板であり、そのカット角は、オイラー角（φ，θ，ψ）表示で−５°≦φ≦５°、２１３°≦θ≦２２３°、−５°≦ψ≦５°である。ＩＤＴ電極１１０は、例えば、アルミニウム、モリブデン等のような金属を含む薄膜からなる。一例において、誘電体１１４は二酸化ケイ素からなる。誘電体１１４の熱膨張係数を基板１１２の熱膨張係数よりも小さくすることにより、基板１１２の熱膨張を抑制することができる。その結果、弾性波フィルタ１００の温度変化による周波数特性変動も抑制することができる。図２に示されるように、一例において、並列共振器Ｐ１１〜Ｐ１５のＩＤＴ電極１１０を覆う誘電体１１４は、様々な膜厚を有する。特に、並列共振器Ｐ１３及びＰ１４を覆う誘電体１１４の部分は第１膜厚Ｔ１を有し、残りの並列共振器Ｐ１１、Ｐ１２及びＰ１５を覆う誘電体１１４の部分は第２膜厚Ｔ２を有する。一例において、膜厚Ｔ１は膜厚Ｔ２よりも大きい。一例において、膜厚Ｔ１は近似的に１８５０ｎｍであり、膜厚Ｔ２は近似的に１６００ｎｍである。

図３は、弾性波フィルタ１００の一例の通過特性を示す。図３に示されるように、横軸は周波数（ＭＨｚ）を示し、縦軸は、通過特性と称する場合もある挿入損失（ｄＢ）を示す。通過帯域はＢ１として示され、並列共振器Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４及びＰ１５の共振周波数はそれぞれ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５として示される。

誘電体１１４の膜厚をすべて、並列共振器Ｐ１１〜Ｐ１５の温度変化ゆえの周波数特性変動を低減するのに十分な程度に大きくした場合、弾性波フィルタ１００の温度変化ゆえの通過特性の変動は低減される。しかしながら、大きな膜厚によって並列共振器Ｐ１１〜Ｐ１５の電気機械結合係数が低下してしまうので、弾性波フィルタ１００の通過帯域Ｂ１が狭められてしまう。逆に、誘電体１１４の膜厚をすべて、並列共振器Ｐ１１〜Ｐ１５の電気機械結合係数を増加させるのに十分な程度に小さくした場合、弾性波フィルタ１００の通過帯域Ｂ１は広くなるが、並列共振器Ｐ１１〜Ｐ１５の温度変化ゆえの周波数特性変動が増加してしまうので、弾性波フィルタ１００の温度変化ゆえの周波数特性変動も増加してしまう。

側面及び実施形態は、弾性波フィルタが、通過帯域Ｂ１を十分に広くすること及び温度変化感受性を低減することの双方を達成できるように、これらの競合する状態間のバランス点を見出すことに関する。所定の実施形態によれば、これは少なくとも部分的に、例えば図２に示されるように、誘電体１１４の厚さを変えることと、所定の並列共振器の膜厚を他の並列共振器よりも選択的に大きくすることとによって達成することができる。

図３に対応する弾性波フィルタ１００の例において、並列共振器Ｐ１３及びＰ１４（「第１並列共振器」と称する）の共振周波数は、他の並列共振器Ｐ１１、Ｐ１２及びＰ１５（「第２並列共振器」と称する）の共振周波数と比べて相対的に通過帯域Ｂ１に近い。一例において、第１並列共振器を覆う誘電体１１４の部分の膜厚Ｔ１は、共振周波数が通過帯域Ｂ１から相対的に遠い第２並列共振器を覆う誘電体１１４の部分の膜厚Ｔ２よりも大きくなるように構成される。この構成によれば、（共振周波数が通過帯域Ｂ１に相対的に近い）第１並列共振器の厚い誘電体１１４により、通過帯域Ｂ１の形成に特に寄与する第１並列共振器の温度変化ゆえの周波数変動が低減される。その結果、弾性波フィルタ１００の温度変化ゆえの通過帯域Ｂ１の変動も抑制することができる。

さらに、共振周波数が通過帯域Ｂ１から相対的に遠い第２並列共振器（例示におけるＰ１１、Ｐ１２及びＰ１５）を覆う誘電体１１４の膜厚Ｔ２は、弾性波フィルタ１００の電気機械結合係数が増加し得るように、相対的に小さく構成される。その結果、弾性波フィルタ１００は、誘電体１１４全体の膜厚がＴ２に等しい場合よりも広い通過帯域を有し得る。

すなわち、上述のように、弾性波フィルタ１００において、共振周波数が通過帯域Ｂ１に相対的に近い第１並列共振器Ｐ１３、Ｐ１４を覆う誘電体１１４の部分の膜厚Ｔ１を、共振周波数が通過帯域Ｂ１から相対的に遠い第２並列共振器Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１５を覆う誘電体１１４の部分の膜厚Ｔ２よりも大きく構成することにより、温度変化ゆえの通過帯域Ｂ１の変動を抑制するとともに、弾性波フィルタ１００を広い通過帯域にすることができる。

所定の側面によれば、並列共振器Ｐ１４が通過帯域Ｂ１に最も近い共振周波数を有する場合に、（共振周波数が通過帯域Ｂ１に相対的に近い）第１並列共振器を覆う誘電体１１４を厚くすることによる、温度変化ゆえの通過帯域Ｂ１の変動を抑制する効果が最も高くなる。さらに、並列共振器Ｐ１４が通過帯域Ｂ１に最も近い共振周波数を有しかつ並列共振器Ｐ１３が通過帯域Ｂ１に２番目に近い共振周波数を有する場合に、第１並列共振器（すなわち共振周波数が通過帯域に最も近い共振器）の誘電体１１４を厚くすることによる効果が最大となる。

さらに、上述のように、第１並列共振器（Ｐ１３及びＰ１４）以外のすべての並列共振器Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１５を覆う誘電体１１４の部分の膜厚を相対的に低減することにより、弾性波フィルタ１００の電気機械結合係数を増加させて、弾性波フィルタ１００を広い通過帯域にすることができる。

所定の例において、基板１１２は、ニオブ酸リチウム圧電基板からなる。所定の側面によれば、この基板１１２のカット角が、オイラー角（φ，θ，ψ）表示で−５°≦φ≦５°、２１３°≦θ≦２２３°、−５°≦ψ≦５°である場合に、上述の配列による特に大きな効果が達成される。しかしながら、他のカット角によっても上述の効果を得ることができる。さらに、その効果は、基板１１２がタンタル酸リチウムからなる場合にも得ることができる。当業者であればわかることだが、本開示の利益によれば、上述の効果は、誘電体１１４の熱膨張係数が基板１１２の熱膨張係数よりも小さく、かつ、誘電体１１４の膜厚が小さいほど電気機械結合係数が大きくなるとの条件のもとで達成することができる。

図４は、弾性波フィルタ１００の一以上の例を含み得るデュプレクサ４００の一例のブロック図である。図４に示されるように、デュプレクサ４００は、送信端子４０２、受信端子４０４及びアンテナ端子４０６を含む。デュプレクサさらに、送信フィルタ４１０及び受信フィルタ４２０を含む。

一実施形態において、送信フィルタ４１０は弾性波フィルタ１００を含む。弾性波フィルタ１００をデュプレクサ４００における送信フィルタ４１０として使用することにより、温度変化による周波数変動を抑制するとともに、所定値の電気機械結合係数を確保することができるので、広帯域の送信フィルタ特性を実現することができる。

他実施形態において、デュプレクサ４００は、弾性波フィルタ１００を受信フィルタ４２０として使用してよい。デュプレクサ４００において弾性波フィルタ１００を受信フィルタ４２０として使用することにより、温度変化ゆえの周波数変動を抑制するとともに、所定値の電気機械結合係数を確保することができるので、広帯域の受信フィルタ特性を実現することができる。

デュプレクサ４００の他実施形態において、送信フィルタ４１０及び受信フィルタ４２０は双方とも弾性波フィルタ１００に組み入れることができる。

図５は、他実施形態に係る弾性波フィルタ５００の回路図である。図６は、弾性波フィルタ５００の部分断面図を例示する。

図５及び６に示されるように、弾性波フィルタ５００は、第１信号端子５０２、第２信号端子５０４及び少なくとも一つのグランド端子５０６を含む。第１信号端子５０２及び第２信号端子５０４間には信号線５０８が接続される。信号線５０８には、複数の直列共振器Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５が直列接続される。信号線５０８及びグランド端子５０６間には、並列共振器Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４それぞれが接続される。直列共振器Ｓ２１〜Ｓ２５及び並列共振器Ｐ２１〜Ｐ２４はそれぞれ、基板１１２の上方に設けられたＩＤＴ電極１１０を含む弾性表面波共振器である。ＩＤＴ電極１１０を覆うように誘電体５１４が設けられる。直列共振器Ｓ２１〜Ｓ２５及び並列共振器Ｐ２１〜Ｐ２４は、通過帯域Ｂ２を有するラダー型フィルタを形成してよい。

一例において、誘電体５１４は二酸化ケイ素からなる。上述のように、誘電体５１４の熱膨張係数が基板１１２の熱膨張係数よりも小さい場合、基板１１２の熱膨張が抑制されるので、弾性波フィルタ５００の温度変化ゆえの周波数特性変動を抑制することができる。図６に示される例において、直列共振器Ｓ２１〜Ｓ２５のＩＤＴ電極１１０を覆う誘電体５１４は、様々な膜厚を有する。すなわち、所定の領域においてＴ３を、他の領域においてＴ４を有する。所定の例において、図６に示されるように、膜厚Ｔ３は膜厚Ｔ４よりも大きい。一例において、膜厚Ｔ３は、直列共振器Ｓ２３において近似的に１８５０ｎｍである一方、膜厚Ｔ４は、直列共振器Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２４、Ｓ２５において近似的に１６００ｎｍである。

図７は、弾性波フィルタ５００の一例の通過特性を示す。図７に示されるように、横軸は周波数（ＭＨｚ）を示し、縦軸は、通過特性と称する場合もある挿入損失（ｄＢ）を示す。通過帯域はＢ２として示され、直列共振器Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５それぞれの反共振周波数はＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５として示される。

上述の状況と同様に、直列共振器Ｓ２１〜Ｓ２５を覆う誘電体５１４の膜厚をすべて、直列共振器Ｓ２１〜Ｓ２５の温度変化ゆえの周波数特性変動を低減するのに十分な程度に大きくした場合、弾性波フィルタ５００の温度変化ゆえの通過特性の変動は低減される。しかしながら、大きな膜厚によって直列共振器Ｓ２１〜Ｓ２５の電気機械結合係数が低下してしまうので、弾性波フィルタ５００の通過帯域Ｂ２が狭められてしまう。逆に、誘電体５１４の膜厚をすべて、直列共振器Ｓ２１〜Ｓ２５の電気機械結合係数を増加させるのに十分な程度に小さくした場合、弾性波フィルタ５００の通過帯域Ｂ２は広くなるが、直列共振器Ｓ２１〜Ｓ２５の温度変化ゆえの周波数特性変動が増加してしまうので、弾性波フィルタ５００の温度変化ゆえの周波数特性変動も増加してしまう。

したがって、解決策を与えるべく、弾性波フィルタ５００の誘電体５１４は様々な膜厚を有する。特に、反共振周波数が通過帯域Ｂ２に相対的に近い（図７のＡ３）直列共振器Ｓ２３（第１直列共振器と称する）を覆う誘電体５１４の部分の膜厚Ｔ３が、他の直列共振器Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２４、Ｓ２５（第２直列共振器と称する）を覆う誘電体５１４の部分の膜厚Ｔ４よりも大きくなるように構成される。第２直列共振器の反共振周波数は相対的に、第１直列共振器Ｓ２３の反共振周波数と比べて通過帯域Ｂ２から遠い。

したがって、（反共振周波数が通過帯域Ｂ２に相対的に近い）第１直列共振器Ｓ２３を覆う誘電体５１４の部分の膜厚Ｔ３を相対的に大きく構成することにより、通過帯域Ｂ２の形成に特に寄与する直列共振器Ｓ２３の温度変化ゆえの周波数変動を低減することができる。その結果、弾性波フィルタ５００の温度変化ゆえの通過帯域Ｂ２の変動を抑制することができる。

さらに、（反共振周波数が通過帯域Ｂ２から相対的に遠い）第２直列共振器Ｓ２１、２２、Ｓ２４、Ｓ２５を覆う誘電体５１４の部分の膜厚Ｔ４を相対的に小さく構成することにより、弾性波フィルタ５００の電気機械結合係数を増加させることができる。その結果、弾性波フィルタ５００は、広い通過帯域を有することができる。

すなわち、上述のように、弾性波フィルタ５００の実施形態において、反共振周波数が通過帯域Ｂ２に相対的に近い第１直列共振器を覆う誘電体５１４の部分の膜厚Ｔ３を、反共振周波数が通過帯域Ｂ２から相対的に遠い第２直列共振器を覆う誘電体５１４の部分の膜厚Ｔ４よりも大きく構成することにより、通過帯域Ｂ２の温度変化ゆえの変動を抑制するとともに、弾性波フィルタ５００の通過帯域を広くすることができる。

所定の例によれば、直列共振器Ｓ２３が通過帯域Ｂ２に最も近い反共振周波数を有する場合に、この直列共振器を覆う誘電体５１４を厚くすることによる、通過帯域Ｂ２の変動を抑制する効果が最も高くなる。さらに、直列共振器Ｓ２３が通過帯域Ｂ２に最も近い反共振周波数を有し、かつ、直列共振器Ｓ２５が通過帯域Ｂ２に２番目に近い反共振周波数を有する場合に、第１直列共振器（すなわち反共振周波数が通過帯域Ｂ２に最も近いもの）の一方又は双方を覆う誘電体５１４を厚くすることによる効果が最大となる。

さらに、第１直列共振器以外のすべての直列共振器Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２４、Ｓ２５（第２直列共振器と称する）を覆う誘電体５１４の膜厚を相対的に低減することにより、弾性波フィルタ５００を広帯域にするべく弾性波フィルタ５００の電気機械結合係数を増加させることができる。

上述のように、基板１１２がニオブ酸リチウム圧電基板からなる所定の例において、基板１１２のカット角が、オイラー角（φ，θ，ψ）表示で−５°≦φ≦５°、２１３°≦θ≦２２３°、−５°≦ψ≦５°である場合に、特に有意な効果が達成される。しかしながら、他のカット角によっても、上述した電気機械結合係数を増加させる効果と、温度変化感受性を減少させる効果とが得られる。加えて、当該効果は、タンタル酸リチウムの圧電基板を使用しても達成することができる。当業者にわかることだが、本開示の利益によれば、上述の効果は、誘電体５１４の熱膨張係数が基板１１２の熱膨張係数よりも小さく、かつ、誘電体５１４の膜厚が小さいほど直列共振器の電気機械結合係数が大きくなるとの条件のもとで達成することができる。

所定の実施形態によれば、弾性波フィルタ１００又は５００は、図１及び２を参照して上述された特徴を有する並列共振器と、図５及び６を参照して上述された特徴を有する直列共振器との双方を含んでよい。換言すれば、弾性波フィルタ５００において、例えば、第１並列共振器（共振周波数が通過帯域Ｂ２に相対的に近いもの）を覆う誘電体５１４の部分の膜厚を、第２並列共振器（共振周波数が通過帯域Ｂ２から相対的に遠いもの）を覆う誘電体５１４の部分の膜厚よりも大きくするとともに、第１直列共振器（反共振周波数が通過帯域Ｂ２に相対的に近いもの）を覆う誘電体５１４の部分の膜厚を、第２直列共振器（反共振周波数が通過帯域Ｂ２から相対的に遠いもの）を覆う誘電体５１４の膜厚よりも大きくすることができる。同様の配列は、弾性波フィルタ１００の実施形態にも実装することができる。かかる配列により、通過帯域Ｂ１又はＢ２の温度変化ゆえの変動を有効に抑制するとともに、通過帯域を広くすることができる。

弾性波フィルタ５００の実施形態は、図４に例示されるデュプレクサ４００において、送信フィルタ４１０又は受信フィルタ４２０のいずれか又はその双方として使用することができる。弾性波フィルタ５００をデュプレクサ４００における送信フィルタ４１０として使用することにより、温度変化ゆえの周波数変動を抑制するとともに、所定値の電気機械結合係数を確保することができるので、広帯域の送信フィルタ特性を実現することができる。同様に、弾性波フィルタ５００をデュプレクサ４００における受信フィルタ４２０として使用することにより、温度変化ゆえの周波数変動を抑制するとともに、所定値の電気機械結合係数を確保することができるので、広帯域の受信フィルタ特性を実現することができる。

上述の弾性波フィルタの実施形態及び例は、アンテナデュプレクサ（例えば上述のデュプレクサ４００）、モジュール及び通信機器のような、ただしこれらに限られない様々な構成要素において使用することができる。当業者にわかることだが、本開示の利益によれば、モジュール又は通信機器を、本実施形態に係る弾性波フィルタ又はデュプレクサの実施形態を使用するように構成することにより、特性及び／又は性能が改善されたモジュール及び／又は通信機器を実現することができる。

図８は、弾性波フィルタ１００又は５００を含む弾性波フィルタモジュール８００の一例を示すブロック図である。モジュール８００はさらに、信号相互接続を与える接続部８１０、例えばパッケージ基板のような回路パッケージ化のためのパッケージ部８２０、及び、ここでの開示に鑑み半導体製造の当業者にわかるであろう、例えば増幅器、前置フィルタ、変調器、復調器、ダウンコンバータ等のような他の回路ダイ８３０を含む。所定の実施形態において、モジュール８００の弾性波フィルタ１００又は５００は、例えばＲＦモジュールを与えるべく、（弾性波フィルタの一以上の実施形態を含む）アンテナデュプレクサ４００によって置換することができる。

なおもさらに、通信機器を、本実施形態に係る弾性波フィルタを含むように構成することにより、当該通信機器の温度変化感受性を低減するとともに性能特性を改善することができる。図９は、上述した弾性波フィルタの一以上を組み入れたアンテナデュプレクサ４００を含み得る通信機器９００（例えば無線又は携帯デバイス）の一例の模式的なブロック図である。通信機器９００は、例えば多重帯域／多重モード携帯電話機のような、多重帯域及び／又は多重モード機器を代表し得る。所定の実施形態において、通信機器９００は、アンテナデュプレクサ４００、送信端子４０２を介してアンテナデュプレクサに接続された送信回路９１０、受信端子４０４を介してアンテナデュプレクサに接続された受信回路９２０、及びアンテナ端子４０６を介してアンテナデュプレクサに接続されたアンテナ９３０を含み得る。送信回路９１０及び受信回路９２０は、アンテナ９３０を介して送信されるＲＦ信号を生成可能であってアンテナ９３０から入来するＲＦ信号を受信可能な送受信器の一部となり得る。通信機器９００はさらに、制御器９４０、コンピュータ可読媒体９５０、プロセッサ９６０及び電池９７０を含んでよい。

理解されることだが、ＲＦ信号の送信及び受信に関連する様々な機能を、図９に送信回路９１０及び受信回路９２０として表される一以上の構成要素によって達成することができる。例えば、一つの構成要素を、送信及び受信双方の機能を与えるべく構成することができる。他例において、送信及び受信機能は、別個の構成要素によって与えることができる。

同様に理解されることだが、ＲＦ信号の送信及び受信に関連する様々なアンテナ機能は、図９にアンテナ９３０として集合的に表される一以上の構成要素によって達成することができる。例えば、一つのアンテナを、送信及び受信双方の機能を与えるべく構成することができる。他例において、送信及び受信機能は、別個のアンテナによって与えることができる。通信機器が多重帯域機器であるさらなる他の例において、通信機器９００に関連する異なる帯域に、異なるアンテナを与えることができる。

アンテナデュプレクサ４００は、受信経路及び送信経路間のスイッチングを補助するべく、選択された送信又は受信経路へとアンテナ９３０を電気的に接続するように構成することができる。すなわち、アンテナデュプレクサ４００は、通信機器９００の動作に関連づけられた一定数のスイッチング機能を与えることができる。加えて、上述のように、アンテナデュプレクサ４００は、ＲＦ信号のフィルタリング機能を与えるべく構成された送信フィルタ４１０及び受信フィルタ４２０を含む。上述のように、送信フィルタ４１０及び受信フィルタ４２０のいずれか又は双方は、弾性波フィルタ１００、５００の実施形態を含むことができるので、温度変化ゆえの通過特性変動低減と、帯域動作の拡大（広い通過帯域Ｂ１及び／又はＢ２）との利益による性能向上が得られる。

図９に示されるように、所定の実施形態において、制御器９４０は、アンテナデュプレクサ４００及び／又は他の動作構成要素の動作に関連づけられた様々な機能を制御するように設けることができる。所定の実施形態において、プロセッサ９５０は、通信機器９００の動作を目的とする様々な処理を容易に実装できるように構成される。プロセッサ９５０が行う処理は、コンピュータプログラム命令によって実装することができる。かかるコンピュータプログラム命令を、機械をもたらす汎用コンピュータ、専用コンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサに与えることにより、当該命令が当該コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサを介して実行され、通信機器９００の動作を目的とするメカニズムを作ることができる。所定の実施形態において、かかるコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ可読媒体９６０に記憶することができる。電池９７０は、通信機器９００での使用のための、例えばリチウムイオン電池を含む任意の適切な電池とすることができる。

弾性波デバイス、アンテナデュプレクサ、モジュール、及びこれらを使用する通信機器の実施形態は、例えば携帯電話機のような様々な電子機器の構成要素として有用となり得る。

少なくとも一つの実施形態のいくつかの側面を上述してきたが、当業者が様々な改変、修正及び改善に容易に想到することがわかる。かかる改変、修正及び改善は、本開示の一部として意図され、本発明の範囲内にあることが意図される。したがって、上述の説明及び図面は、単なる例示であって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその均等物の適切な解釈から決定するべきである。

Claims

弾性波フィルタであって、
基板と、
前記基板に配置されて第１信号端子を第２信号端子に接続する信号線と、
前記第１信号端子及び前記第２信号端子間において前記信号線に直列接続された第１直列共振器及び第２直列共振器と、
前記信号線及び少なくとも一つのグランド端子間に並列接続された複数の並列共振器と
を含み、
前記第１直列共振器及び前記第２直列共振器は、それぞれがインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）電極及び前記ＩＤＴ電極を覆う誘電体膜を有し、
前記第１直列共振器の反共振周波数は、前記第２直列共振器の反共振周波数よりも前記弾性波フィルタの通過帯域に近く、
前記第１直列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚は、前記第２直列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚よりも大きく、
前記複数の並列共振器は、それぞれがＩＤＴ電極及び前記ＩＤＴ電極を覆う誘電体膜を有する第１並列共振器及び第２並列共振器を含み、
前記第１並列共振器の共振周波数は、前記第２並列共振器の共振周波数よりも前記弾性波フィルタの通過帯域に近く、
前記第１並列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚は、前記第２並列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚よりも大きい弾性波フィルタ。
前記第１並列共振器は２つの第１並列共振器を含む請求項１の弾性波フィルタ。
前記２つの第１並列共振器の一方の共振周波数は、前記複数の並列共振器のうちで最も前記弾性波フィルタの通過帯域に近く、
前記２つの第１並列共振器の他方の共振周波数は、前記複数の並列共振器のうちで２番目に前記弾性波フィルタの通過帯域に近い請求項２の弾性波フィルタ。
前記基板はニオブ酸リチウム圧電基板である請求項１〜３のいずれか一項の弾性波フィルタ。
前記ニオブ酸リチウム圧電基板は、オイラー角（φ，θ，ψ）が−５°≦φ≦５°、２１３°≦θ≦２２３°、−５°≦ψ≦５°を満たす請求項４の弾性波フィルタ。
前記第１並列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚は１８５０ｎｍであり、
前記第２並列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚は１６００ｎｍである請求項１〜５のいずれか一項の弾性波フィルタ。
前記複数の並列共振器は、ＩＤＴ電極及び前記ＩＤＴ電極を覆う誘電体膜を有する第３並列共振器を含み、
前記第３並列共振器の共振周波数は、前記第２並列共振器の共振周波数よりも前記弾性波フィルタの通過帯域に近く、
前記第３並列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚は、前記第２並列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚よりも大きい請求項１の弾性波フィルタ。
請求項１の弾性波フィルタを含むモジュール。
デュプレクサであって、
送信フィルタと、
受信フィルタと
を含み、
前記受信フィルタ及び前記送信フィルタの少なくとも一方が、請求項１の弾性波フィルタを含むデュプレクサ。
請求項９のデュプレクサを含むモジュール。
請求項９のデュプレクサを含む通信機器。
弾性波フィルタであって、
基板と、
前記基板に配置されて第１信号端子を第２信号端子に接続する信号線と、
前記信号線及び少なくとも一つのグランド端子間において並列接続された複数の並列共振器と、
前記第１信号端子及び前記第２信号端子間において前記信号線に直列接続された複数の直列共振器と
を含み、
前記複数の並列共振器は、それぞれがインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）電極及び前記ＩＤＴ電極を覆う誘電体膜を有し、
前記複数の並列共振器の第１並列共振器の共振周波数は、前記複数の並列共振器のうちで最も前記弾性波フィルタの通過帯域に近く、
前記第１並列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の第１膜厚は、前記複数の並列共振器の第２並列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の第２膜厚よりも大きく、
前記複数の直列共振器は、それぞれがＩＤＴ電極及び前記ＩＤＴ電極を覆う誘電体膜を有する第１直列共振器及び第２直列共振器を含み、
前記第１直列共振器の反共振周波数は、前記第２直列共振器の反共振周波数よりも前記弾性波フィルタの通過帯域に近く、
前記第１直列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚は、前記第２直列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚よりも大きい弾性波フィルタ。
前記基板はニオブ酸リチウム圧電基板である請求項１２の弾性波フィルタ。
前記ニオブ酸リチウム圧電基板は、オイラー角（φ，θ，ψ）が−５°≦φ≦５°、２１３°≦θ≦２２３°、−５°≦ψ≦５°を満たす請求項１３の弾性波フィルタ。
前記複数の並列共振器は、共振周波数が前記複数の並列共振器のうちで第２番目に前記弾性波フィルタの通過帯域に近い第３並列共振器を含み、
前記第３並列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜が前記第１膜厚を有する請求項１２の弾性波フィルタ。
前記第１直列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚は１８５０ｎｍであり、
前記第２直列共振器のＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚は１６００ｎｍである請求項１２の弾性波フィルタ。