JP6573836B2 - 弾性波共振器、フィルタ、及びデュプレクサ - Google Patents

Description

本発明は、弾性波共振器、フィルタ、及びデュプレクサに関する。

圧電基板上に弾性波を励振する複数の電極指が設けられ、圧電基板の表面を伝搬する弾性表面波を利用した弾性波共振器が知られている。弾性波共振器は、小型軽量で且つ所定の周波数帯域外の信号に対する減衰量が大きいことから、例えば携帯電話端末などの無線通信機器のフィルタやデュプレクサなどに用いられている。

弾性波共振器では、電極指の幅方向に主モードの弾性波が伝搬するが、電極指の長さ方向にも弾性波が伝搬する。電極指の長さ方向に伝搬する弾性波に起因して、周波数特性において横モードスプリアスが発生する。横モードスプリアスを抑制する方法として、ダミー電極指を設けて、電極指の交差幅を変える方法が知られている（例えば、特許文献１）。また、電極指の交差幅を変えることに加え、電極が設けられた領域全体の面積に対する電極の面積の割合を交差領域よりも非交差領域で高くすることや、電極指とダミー電極指の少なくとも一部を覆い、端面を主モードの弾性波の伝搬方向に対して傾斜させた膜を設けることが知られている（例えば、特許文献２、３）。

特開昭５８−１４３６２０号公報 国際公開第２０１０／１４０４５６号 特開２０１０−１６６１４８号公報

しかしながら、電極指の交差幅を変える方法では、一対の櫛型電極の複数の電極指が交差する交差領域が略ひし形形状になるため、弾性波を伝搬しない電極指の領域が大きくなる。このため、交差領域が矩形形状である場合に比べて、同じ静電容量を実現するための電極のサイズが大きくなってしまう。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、大型化することを抑制しつつ、横モードスプリアスを抑制することが可能な弾性波共振器、フィルタ、及びデュプレクサを提供す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、それぞれ弾性表面波を励振する同じ長さの複数の電極指と、前記複数の電極指が接続したバスバー電極と、を有し、互いの前記複数の電極指が交差する交差領域を形成する一対の櫛型電極と、前記一対の櫛型電極の両側に配置され、前記弾性表面波を反射する反射器と、を備え、前記一対の櫛型電極の前記電極指はさらに、前記交差領域内に位置し、前記弾性表面波の速度が第１速度である第１領域と、前記交差領域内に位置し、前記弾性表面波の速度が前記第１速度とは異なる第２速度であって前記複数の電極指が延びる第１方向で前記第１領域を挟んだ一対の第２領域と、を備え、前記第１領域と前記一対の第２領域とを有する全ての電極指の各々が前記第１領域を１つだけ有し、前記第１領域と前記一対の第２領域とを有する全ての電極指の前記第１領域を挟む前記一対の第２領域のうち前記第１領域に対して同じ側にある第２領域の前記第１方向の長さは、前記第１領域と前記一対の第２領域とを有する全ての電極指で互いに異なり、前記第１領域と前記一対の第２領域とを有する全ての電極指の前記第１領域は前記第１方向において互いに異なる位置に設けられている、弾性波共振器である。

上記構成において、前記第１領域と前記一対の第２領域とを備える全ての電極指の前記第１領域の前記第１方向における位置は、前記複数の電極指が並んだ第２方向での一方の電極指から他方の電極指に向かって線状に変化している構成とすることができる。

上記構成において、前記第１領域と前記一対の第２領域とを備える全ての電極指の前記第１領域の前記第１方向における位置は、前記複数の電極指が並んだ第２方向での一方の電極指から他方の電極指に向かってランダムに変化している構成とすることができる。

上記構成において、前記一対の櫛型電極のうち少なくとも一方は、前記交差領域内において前記弾性表面波の速度が前記第２速度である第４領域からなる他の電極指をさらに備える構成とすることができる。

上記構成において、前記一対の櫛型電極それぞれは、一端が前記バスバー電極に接続し、他端が他方の櫛型電極の前記複数の電極指の先端に対向した複数のダミー電極指を有する構成とすることができる。

上記構成において、前記一対の櫛型電極の前記複数の電極指を覆って設けられ、酸化シリコンを主成分とする誘電体膜を備える構成とすることができる。

上記構成において、前記第１領域及び前記第２領域のうちの一方の領域上に設けられた前記誘電体膜上に他の誘電体膜を備え、前記第１領域及び前記第２領域のうちの他方の領域上に設けられた前記誘電体膜上には前記他の誘電体膜は設けられていない構成とすることができる。

上記構成において、前記第１領域と前記一対の第２領域とを備える全ての電極指は、前記第１領域と前記第２領域とで幅が異なる構成とすることができる。

上記構成において、前記第１領域と前記一対の第２領域とを備える全ての電極指は、前記第１領域と前記第２領域とで厚さが異なる構成とすることができる。

上記構成において、前記第１領域上に設けられた前記誘電体膜の厚さと前記第２領域上に設けられた前記誘電体膜の厚さとは異なる構成とすることができる。

上記構成において、前記一対の櫛型電極の前記複数の電極指上であって前記第１領域及び前記第２領域のうちの一方の領域上に設けられた誘電体膜を備え、前記第１領域及び前記第２領域のうちの他方の領域上には前記誘電体膜は設けられていない構成とすることができる。

本発明は、上記のいずれかに記載の弾性波共振器を備える、フィルタである。

本発明は、送信フィルタと受信フィルタとを備え、前記送信フィルタ及び前記受信フィルタのうちの少なくとも一方が上記のフィルタである、デュプレクサである。

本発明によれば、横モードスプリアスを抑制しつつ、大型化することを抑制できる。

図１（ａ）は、実施例１に係る弾性波共振器の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の一部を拡大した拡大図、図１（ｃ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ間の断面図である。 図２（ａ）は、Ｘ方向及びＹ方向における波数の平面図、図２（ｂ）は、β_ｘ／β_θに対するβ_ｙ／β_θを示す図である。 図３は、実施例１の弾性波共振器及び比較例１の弾性波共振器におけるコンダクタンス特性のシミュレーション結果を示す図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、比較例１の弾性波共振器でスプリアスが大きくなったメカニズムを説明する図である。 図５は、比較例１の弾性波共振器における、スプリアス発生周波数での波分布のシミュレーション結果を示す図である。 図６（ａ）から図６（ｃ）は、図３のＡ点〜Ｃ点の周波数での波分布のシミュレーション結果を示す図である。 図７（ａ）から図７（ｃ）は、実施例１の弾性波共振器でスプリアスが抑制されるメカニズムを説明する図（その１）である。 図８（ａ）から図８（ｃ）は、実施例１の弾性波共振器でスプリアスが抑制されるメカニズムを説明する図（その２）である。 図９（ａ）から図９（ｃ）は、実施例１の弾性波共振器でスプリアスが抑制されるメカニズムを説明する図（その３）である。 図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、弾性波の速度が異なる第１領域と第２領域を形成する第１の例を示す平面図である。 図１１（ａ）から図１１（ｄ）は、弾性波の速度が異なる第１領域と第２領域を形成する第２の例を示す図である。 図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、弾性波の速度が異なる第１領域と第２領域を形成する第３の例を示す図である。 図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、弾性波の速度が異なる第１領域と第２領域を形成する第４の例を示す図である。 図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、弾性波の速度が異なる第１領域と第２領域を形成する第５の例を示す図である。 図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、弾性波の速度が異なる第１領域と第２領域を形成する第６の例を示す図である。 図１６（ａ）から図１６（ｉ）は、一対の櫛型電極において、複数の電極指の第１領域のＹ方向における位置のバリエーションを示す図（その１）である。 図１７（ａ）から図１７（ｆ）は、一対の櫛型電極において、複数の電極指の第１領域のＹ方向における位置のバリエーションを示す図（その２）である。 図１８は、実施例２に係る弾性波共振器の平面図である。 図１９は、実施例３に係る弾性波共振器の交差領域内の一部の平面図である。 図２０は、実施例４に係るフィルタを示す図である。 図２１は、実施例５に係るデュプレクサを示す図である。

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（ａ）は、実施例１に係る弾性波共振器１００の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の一部を拡大した拡大図、図１（ｃ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ間の断面図である。なお、図１（ａ）及び図１（ｂ）では、誘電体膜２８を透視して図示している。図１（ａ）から図１（ｃ）のように、実施例１の弾性波共振器１００は、圧電基板１０上にＩＤＴ１２と反射器１４が設けられている。圧電基板１０は、例えばニオブ酸リチウム基板又はタンタル酸リチウム基板である。ＩＤＴ１２及び反射器１４は、金属膜で形成されている。

ＩＤＴ１２は、対向する一対の櫛型電極１８を有する。一対の櫛型電極１８それぞれは、複数の電極指２０と、複数の電極指２０が接続されたバスバー電極２２と、を有する。一対の櫛型電極１８は、互いの電極指２０がほぼ互い違いになるように、対向して設けられている。一方の櫛型電極１８の複数の電極指２０の先端と他方の櫛型電極１８のバスバー電極２２との間の領域が、ギャップ領域２４である。

一対の櫛型電極１８の複数の電極指２０が交差する領域が交差領域２６である。交差領域２６において複数の電極指２０が励振する弾性波は、主に複数の電極指２０が並んだ方向に伝搬する。すなわち、弾性波の伝搬方向をＸ方向とし、Ｘ方向に交差し、複数の電極指２０が延びる方向をＹ方向とすると、複数の電極指２０は、Ｘ方向に並んで配置されている。複数の電極指２０のピッチλが、ほぼ弾性波の波長となる。なお、Ｘ方向及びＹ方向は、圧電基板１０の結晶方位のＸ軸方向及びＹ軸方向とは必ずしも対応しない。

ＩＤＴ１２及び反射器１４を覆って、誘電体膜２８が設けられている。誘電体膜２８は、例えば二酸化シリコン膜である。二酸化シリコン膜は、圧電基板１０の弾性定数の温度係数とは逆符号の温度係数の弾性定数を有する。このため、ＩＤＴ１２を覆って誘電体膜２８が設けられることで、温度特性を改善することができる。誘電体膜２８は、二酸化シリコン膜の場合に限られず、例えばフッ素などの他の元素がドープされた酸化シリコン膜など、酸化シリコンを主成分とする膜の場合でもよい。この場合でも、温度特性を改善することができる。なお、誘電体膜２８は、圧電基板１０の弾性定数の温度係数とは逆符号の温度係数の弾性定数を有する誘電体膜ではない場合でもよい。

交差領域２６内での複数の電極指２０の一部分における誘電体膜２８上に、誘電体膜２８とは異なる材料からなる誘電体膜３０が設けられている。誘電体膜３０は、例えば酸化アルミニウム膜である。誘電体膜３０のＹ方向の長さは、例えば１μｍ以上且つ５λ以下である。複数の電極指２０において、上部に誘電体膜３０が設けられている領域を第１領域３２とし、誘電体膜３０が設けられていない領域を第２領域３４とする。第２領域３４は、Ｙ方向で第１領域３２を挟んで設けられている。第１領域３２での弾性波の速度（第１速度）は、上部に誘電体膜３０が設けられているため、第２領域３４での弾性波の速度（第２速度）と異なる。例えば、誘電体膜３０が酸化アルミニウム膜である場合、第１領域３２で弾性波の第１速度は、第２領域３４での弾性波の第２速度よりも速くなる。一対の櫛型電極１８において、複数の電極指２０の第１領域３２のＹ方向における位置は、Ｘ方向に対して曲線状に変化している。なお、第１領域３２と第２領域３４で比較する弾性波の速度は、Ｘ方向に伝搬する弾性波の速度でもＹ方向に伝搬する弾性波の速度でもどちらでもよい。Ｘ方向に伝搬する弾性波の速度とＹ方向に伝搬する弾性波の速度とは比例関係にあるためである。なお、一対の櫛型電極１８のうちの少なくとも一方は、交差領域２６内において弾性波の速度が第２速度である領域からなる電極指２０−１を備えていてもよい。

ここで、異方性係数について説明する。図２（ａ）は、Ｘ方向及びＹ方向における波数の平面図、図２（ｂ）は、β_ｘ／β_θに対するβ_ｙ／β_θを示す図である。図２（ａ）のように、Ｘ方向の弾性波の波数をβ_ｘ、Ｙ方向の弾性波の波数をβ_ｙとする。Ｘ方向からＹ方向に角度θの方向の弾性波の波数β_θは、角度θに対して放物線近似できるとすると、波数β_θは、異方性係数γを用い、β_θ ^２＝β_ｘ ^２＋γ・β_ｙ ^２で表される。

図２（ｂ）のように、β_ｘ／β_θはＸ方向の弾性波の位相速度の逆速度（slowness）に相当し、β_ｙ／β_θはＹ方向の弾性波の位相速度の逆速度に対応する。異方性係数γが正のときの逆速度面７０は、原点から見て凸型となる。このため、γ＞０のときを凸型ともいう。異方性係数γが負のときの逆速度面７２は、原点から見て凹型となる。このため、γ＜０のときを凹型ともいう。

異方性係数γは、圧電基板１０の材料、複数の電極指２０の材料、膜厚、及びピッチにより定まる。例えば、圧電基板１０として回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板を用いると、異方性係数γは正となる。圧電基板１０として回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板を用いると、異方性係数γは負となる。回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板を用い、複数の電極指２０を重い材料とし且つ膜厚を大きくすると、異方性係数γが正となることもある。例えば、複数の電極指２０として、複数の金属膜が積層されているとき、複数の金属膜のうち各金属膜の密度をρｉ、各金属膜のポアソン比をＰｉ、各金属膜の膜厚をｈｉ、銅の密度をρ０、銅のポアソン比をＰ０、及びピッチをλとしたとき、各金属膜における（ｈｉ／λ）×（ρｉ／ρ０）×（Ｐｉ／Ｐ０）を複数の金属膜について合計した値が０．０８よりも大きくなると、圧電基板１０の回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板を用いた場合でも、弾性波共振器として異方性係数γを正とすることができる。

例えば、複数の電極指２０がＣｕを主成分として形成されている場合、ｈ／λが０．０８以上になると、異方性係数γが正となる。複数の電極指２０がタングステン（Ｗ）を主成分として形成されている場合、ｈ／λが０．０５以上になると、異方性係数γが正となる。複数の電極指２０がＲｕを主成分として形成されている場合、ｈ／λが０．０７より大きくなると、異方性係数γが正となる。複数の電極指２０がモリブデン（Ｍｏ）を主成分として形成されている場合、ｈ／λが０．０８より大きくなると、異方性係数γが正となる。複数の電極指２０がアルミニウム（Ａｌ）を主成分として形成されている場合、ｈ／λが０．１５以上になると、異方性係数γが正となる。複数の電極指２０がＴｉを主成分として形成されている場合、ｈ／λが０．１２５以上になると、異方性係数γが正となる。

次に、発明者が行ったシミュレーションについて説明する。発明者は、実施例１の弾性波共振器１００に対してコンダクタンス特性を測定するシミュレーションを行った。シミュレーションは、以下の構造の弾性波共振器１００に対して行った。圧電基板１０は、１２８°ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板とした。ＩＤＴ１２及び反射器１４は、厚さ２６ｎｍのＴｉ、厚さ２５２ｎｍのＣｕ、及び厚さ９ｎｍのＣｒの積層金属膜とした。誘電体膜２８は、電極上の厚さが１１５０ｎｍの二酸化シリコン膜とした。誘電体膜３０は、厚さ７０ｎｍ、Ｙ方向の長さ７．８μｍの酸化アルミニウム膜とした。ピッチλは３．９μｍ、デュティ比は５０％、ＩＤＴ電極指対数は６０対、交差幅（交差領域２６の長さ）は２３４μｍとした。また、比較のために、誘電体膜３０が設けられていない点以外は、上記と同じ構造をした比較例１の弾性波共振器のコンダクタンス特性もシミュレーションした。なお、シミュレーションでは、実施例１及び比較例１共に異方性係数γは正であり、実施例１における第１領域３２での弾性波の速度Ｖ１は第２領域３４での弾性波の速度Ｖ２よりも速い。

図３は、実施例１の弾性波共振器１００及び比較例１の弾性波共振器におけるコンダクタンス特性のシミュレーション結果を示す図である。図３の横軸は、共振周波数で規格化した規格化周波数である。縦軸は、コンダクタンスである。図３のように、実施例１では、比較例１に比べて、スプリアスが抑制された結果となった。

実施例１においてスプリアスが抑制された理由を説明する前に、まず、比較例１においてスプリアスが大きくなった理由を説明する。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、比較例１の弾性波共振器でスプリアスが大きくなったメカニズムを説明する図である。図４（ａ）では、第１周波数ｆ１において、交差領域２６内をＹ方向に延びる電極指２０を伝搬する波の振幅を示している。図４（ｂ）では、第２周波数ｆ２において、交差領域２６内をＹ方向に延びる電極指２０を伝搬する波の振幅を示している。第２周波数ｆ２は、第１周波数ｆ１よりも高い。

比較例１では、交差領域２６内での複数の電極指２０は、一様に誘電体膜２８で覆われ且つ誘電体膜３０は設けられていない。このため、電極指２０をＹ方向に伝搬する弾性波の速度Ｖｉは、交差領域２６内で同程度になる。また、弾性波の速度Ｖｉは、ギャップ領域２４を伝搬する弾性波の速度Ｖｇよりも遅い。異方性係数γが正で且つＶｉ＜Ｖｇである場合、Ｙ方向に伝搬する波は交差領域２６から外部に漏れ難い状態になる。

このような状態では、図４（ａ）及び図４（ｂ）のように、第１周波数ｆ１及び第２周波数ｆ２において、交差領域２６内での電極指２０のＹ方向の中心に波の腹が位置し、電極指２０のＹ方向の端に波の節が位置することが生じる。この場合、Ｙ方向に伝搬する弾性波は交差領域２６から外部に漏れず、交差領域２６内をＹ方向に反射する。すなわち、定常波が発生するようになる。

一方、第１周波数ｆ１と第２周波数ｆ２の間の第３周波数ｆ３では、図４（ａ）から図４（ｂ）に移行する間の状態となり、波の節が交差領域２６での電極指２０のＹ方向の端に位置しないことが生じる。この場合、Ｙ方向に伝搬する弾性波は交差領域２６から外部に漏れるようになる。すなわち、定常波は発生しないようになる。

比較例１では、上述したように、交差領域２６内での複数の電極指２０は一様に誘電体膜２８で覆われ且つ誘電体膜３０が設けられていない。このため、Ｘ方向で並んだ複数の電極指２０において、Ｙ方向に生じる波の振幅が同じようになる。図５は、比較例１の弾性波共振器における、スプリアス発生周波数での波分布のシミュレーション結果を示している。図５の交差領域２６内での黒い箇所が波の腹の位置に対応し、白い箇所が波の節の位置に対応する。図５からも、比較例１では、Ｘ方向において、Ｙ方向に生じる波の腹と節の位置が揃っていることが分かる。このようなことから、第１周波数ｆ１及び第２周波数ｆ２では、Ｘ方向に並んだ複数の電極指２０においてＹ方向に伝搬する波が外部に漏れず、第３周波数ｆ３では、Ｘ方向に並んだ複数の電極指２０においてＹ方向に伝搬する波が外部に漏れることになる。すなわち、第１周波数ｆ１及び第２周波数ｆ２では波の外部への漏れ量が少なく、第３周波数ｆ３では波の外部への漏れ量が多くなる。このために、比較例１ではスプリアスが大きくなったと考えられる。

図６（ａ）から図６（ｃ）は、図３の点Ａ〜点Ｃの周波数での波分布のシミュレーション結果を示している。図６（ａ）から図６（ｃ）では、波の振幅が所定値以上に大きい箇所を白抜きにして、振幅があまり大きくない波の腹の位置（黒い箇所）が識別できるようにしている。図３及び図６（ｂ）のように、点Ｂにおける周波数では、バスバー電極２２に多くの波が漏れていることが分かる。一方、図３及び図６（ａ）、図６（ｃ）のように、点Ａ、点Ｃにおける周波数では、バスバー電極２２に波があまり漏れていないことが分かる。これからも、Ｘ方向で並んだ複数の電極指２０でＹ方向に伝搬する波の外部への漏れ量が多い周波数と少ない周波数とがあり、これによってスプリアスが大きくなっていることが分かる。

図７（ａ）から図７（ｃ）は、実施例１の弾性波共振器１００でスプリアスが抑制されるメカニズムを説明する図である。図７（ａ）は、スプリアス発生周波数での波分布のシミュレーション結果を示していて、交差領域２６内での黒い箇所が波の腹の位置に対応し、白い箇所が波の節の位置に対応している。図７（ｂ）は、所定周波数ｆにおいて、複数の電極指２０のうちの第１電極指２０ａの第２領域３４を伝搬する波の振幅を表し、図７（ｃ）は、所定周波数ｆにおいて、複数の電極指２０のうちの第２電極指２０ｂの第２領域３４を伝搬する波の振幅を表している。

実施例１では、複数の電極指２０は、弾性波の速度がＶ１である第１領域３２と、第１領域３２の両側に位置し、弾性波の速度がＶ１よりも遅いＶ２である第２領域３４と、を有する。異方性係数γが正で且つＶ１＞Ｖ２であることから、Ｙ方向に伝搬する波は第２領域３４から外部に漏れ難い状態にある。また、第１領域３２のＹ方向における位置はＸ方向に対して変化しているため、第１電極指２０ａの第２領域３４のＹ方向の長さと第２電極指２０ｂの第２領域３４のＹ方向の長さとは異なっている。すなわち、第１電極指２０ａと第２電極指２０ｂとで第２領域３４の交差幅は異なっている。このため、所定周波数ｆにおいて、第１電極指２０ａでは、図７（ｂ）のように、第１電極指２０ａの端に波の節が位置しなくなり、第２電極指２０ｂでは、図７（ｃ）のように、第２電極指２０ｂの端に波の節が位置することが生じる。図７（ｂ）では、Ｙ方向に伝搬する波が第２領域３４から外部に漏れることが生じ、図７（ｃ）では、Ｙ方向に伝搬する波は外部に漏れずに反射して定常波が発生することが生じる。

このように、所定周波数ｆにおいて、Ｙ方向に伝搬する波が外部に漏れる第１電極指２０ａと外部に漏れない第２電極指２０ｂとが存在するため、Ｘ方向に並んだ複数の電極指２０においてＹ方向に伝搬する波の外部への漏れ量が平均化される。このために、実施例１ではスプリアスが抑制されたと考えられる。

図７（ａ）から図７（ｃ）では、異方性係数γが正で且つＶ１＞Ｖ２である場合について説明したが、異方性係数γが正で且つＶ１＜Ｖ２である場合でもスプリアスが抑制される。このことを、図８（ａ）から図９（ｃ）を用いて説明する。図８（ａ）から図９（ｃ）は、実施例１の弾性波共振器１００でスプリアスが抑制されるメカニズムを説明する図である。図８（ａ）及び図９（ａ）は、スプリアス発生周波数での波分布のシミュレーション結果を示していて、交差領域２６内での黒い箇所が波の腹の位置に対応し、白い箇所が波の節の位置に対応している。図８（ｂ）及び図８（ｃ）は、第１周波数ｆ１において、複数の電極指２０のうちの第３電極指２０ｃ及び第４電極指２０ｄを伝搬する波の振幅を表している。図９（ｂ）及び図９（ｃ）は、第３周波数ｆ３において、第３電極指２０ｃ及び第４電極指２０ｄを伝搬する波の振幅を表している。なお、第１周波数ｆ１と第３周波数ｆ３は、比較例１でのメカニズムを説明した図４（ａ）及び図４（ｂ）での第１周波数ｆ１と第３周波数ｆ３とに対応している。

異方性係数γが正で且つＶ１＞Ｖ２である場合、Ｙ方向に伝搬する波は第１領域３２から外部に漏れ難い状態にある。このような状態では、図８（ｂ）、図８（ｃ）、図９（ｂ）、及び図９（ｃ）のように、第１領域３２の中心に波の腹が位置するようになる。

この場合に、図８（ｂ）のように、第１周波数ｆ１において、第３電極指２０ｃでは、第３電極指２０ｃの端に波の節が位置して、Ｙ方向に伝搬する波が外部に漏れずに反射して定常波が発生することが生じる。一方、図８（ｃ）のように、第４電極指２０ｄでは、第３電極指２０ｃとＹ方向における第１領域３２の位置が異なるため、第１周波数ｆ１において、第４電極指２０ｄの端に波の節が位置しなくなり、Ｙ方向に伝搬する波が交差領域２６から外部に漏れることが生じる。

また、図９（ｂ）のように、第３周波数ｆ３において、第３電極指２０ｃでは、第３電極指２０ｃの端に波の節が位置しなくなり、Ｙ方向に伝搬する波が交差領域２６から外部に漏れることが生じる。一方、図９（ｃ）のように、第３周波数ｆ３において、第４電極指２０ｄでは、第４電極指２０ｄの端に波の節が位置して、Ｙ方向に伝搬する波が外部に漏れずに反射して定常波が発生することが生じる。

このように、第１周波数ｆ１において、Ｙ方向に伝搬する波が外部に漏れない第３電極指２０ｃと、外部に漏れる第４電極指２０ｄと、が存在する。第３周波数ｆ３において、Ｙ方向に伝搬する波が外部に漏れる第３電極指２０ｃと、外部に漏れない第４電極指２０ｄと、が存在する。このため、第１周波数ｆ１と第３周波数ｆ３とで、Ｘ方向に並んだ複数の電極指２０においてＹ方向に伝搬する波の外部への漏れ量が平均化される。したがって、この場合にもスプリアスが抑制されると考えられる。

以上のように、実施例１によれば、複数の電極指２０は、弾性波の速度が第１速度である第１領域３２と、第１速度とは異なる第２速度であってＹ方向で第１領域３２を挟んで位置する第２領域３４と、を有する。そして、第１領域３２のＹ方向における位置は、Ｘ方向に対して変化している。これにより、図７（ａ）から図９（ｃ）で説明したように、Ｘ方向に並んだ複数の電極指２０においてＹ方向に伝搬する波の外部への漏れ量が平均化され、その結果、スプリアスが抑制される。また、交差領域２６は矩形形状を維持したままとすることができるため、弾性波共振器１００が大型化することを抑制できる。

なお、実施例１では、誘電体膜３０が酸化アルミニウム膜である場合を例に示したが、その他の場合でもよく、例えば窒化アルミニウム膜、炭化シリコン膜、又は酸化タンタル膜などの場合でもよい。誘電体膜３０に窒化アルミニウム膜、又は炭化シリコン膜を用いた場合、第１領域３２の弾性波の速度は速くなり、誘電体膜３０に酸化タンタル膜を用いた場合、第１領域３２の弾性波の速度は遅くなる。また、実施例１では、第１領域３２上に誘電体膜３０が設けられている場合を例に示しているが、第２領域３４上に誘電体膜３０が設けられている場合でもよい。

なお、実施例１では、誘電体膜３０の有無によって弾性波の速度が異なる第１領域３２と第２領域３４を形成しているが、その他の方法によって第１領域３２と第２領域３４を形成してもよい。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、弾性波の速度が異なる第１領域３２と第２領域３４を形成する第１の例を示す平面図である。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）のように、電極指２０の幅を変えることで、弾性波の速度が異なる第１領域３２と第２領域３４を形成してもよい。電極指２０の幅が広い領域は狭い領域に比べて、弾性波の速度が遅くなる。第１領域３２での電極指２０の幅は、第２領域３４での電極指２０の幅に対して、±５％程度の範囲で異なっていればよく、１％〜２％程度異なっている場合でもよい。

図１１（ａ）から図１１（ｄ）は、弾性波の速度が異なる第１領域３２と第２領域３４を形成する第２の例を示す図である。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は平面図であり、図１１（ｃ）及び図１１（ｄ）は、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）のＡ−Ａ間の断面図である。図１１（ａ）から図１１（ｄ）のように、電極指２０の厚さを変えることで、弾性波の速度が異なる第１領域３２と第２領域３４を形成してもよい。電極指２０が厚い領域は薄い領域に比べて、弾性波の速度が遅くなる。第１領域３２での電極指２０の厚さは、第２領域３４での電極指２０の厚さに対して、±１０％程度の範囲で異なっていればよい。

図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、弾性波の速度が異なる第１領域３２と第２領域３４を形成する第３の例を示す図である。図１２（ａ）は平面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）のように、電極指２０の上面に誘電体膜４０が設けられているか否かで、弾性波の速度が異なる第１領域３２と第２領域３４を形成してもよい。誘電体膜４０としては、例えば酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜、炭化シリコン膜、酸化シリコン膜、又は酸化タンタル膜などを用いることができる。誘電体膜４０に酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム、炭化シリコン膜、又は酸化シリコン膜を用いた場合、誘電体膜４０が設けられた第１領域３２の弾性波の速度は速くなる。一方、誘電体膜４０に酸化タンタル膜を用いた場合には、誘電体膜４０が設けられた第１領域３２の弾性波の速度は遅くなる。なお、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）では、誘電体膜４０が設けられた領域を第１領域３２とし、誘電体膜４０が設けられていない領域を第２領域３４としているが、反対の場合でもよい。

図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、弾性波の速度が異なる第１領域３２と第２領域３４を形成する第４の例を示す図である。図１３（ａ）は平面図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）では、電極指２０上にのみ誘電体膜４０が設けられていたが、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）のように、誘電体膜４０は複数の電極指２０にわたって延びている場合でもよい。

図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、弾性波の速度が異なる第１領域３２と第２領域３４を形成する第５の例を示す図である。図１４（ａ）は平面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。図１４（ａ）及び図１４（ｂ）のように、複数の電極指２０を覆って設けられた例えば酸化シリコン膜である誘電体膜２８の厚さが異なることで、弾性波の速度が異なる第１領域３２と第２領域３４を形成してもよい。

図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、弾性波の速度が異なる第１領域３２と第２領域３４を形成する第６の例を示す図である。図１５（ａ）は平面図であり、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。図１４（ａ）及び図１４（ｂ）では、電極指２０上でのみ誘電体膜２８が厚くなっていたが、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）のように、複数の電極指２０にわたって誘電体膜２８の厚い部分が延びている場合でもよい。

図１６（ａ）から図１７（ｆ）は、一対の櫛型電極１８において、複数の電極指２０の第１領域３２のＹ方向における位置のバリエーションを示す図である。複数の電極指２０の第１領域３２のＹ方向における位置は、Ｘ方向に対して、図１６（ａ）のように直線状に変化してもよいし、図１６（ｂ）のように曲線状に変化してもよいし、図１６（ｃ）のように途中で折り返すように変化してもよい。曲線はどのような形をしていてもよい。折り返し点は１つの場合に限らず、図１６（ｄ）のように複数ある場合でもよい。複数の電極指２０の第１領域３２のＹ方向における位置は、Ｘ方向に対して１本の線状に変化する場合に限られず、図１６（ｅ）のように、複数本の線状に変化してもよい。

図１６（ｆ）のように、１つの電極指２０に複数の第１領域３２が設けられ、それぞれのＹ方向における位置が、Ｘ方向に対して並行して直線状に変化してもよいし、図１６（ｇ）から図１７（ａ）のように、並行せずに直線状に変化してもよい。図１７（ｂ）及び図１７（ｃ）のように、複数の電極指２０の全てに第１領域３２が形成される場合に限られず、１本おき又は複数本おきに第１領域３２が形成されていてもよい。図１７（ｄ）のように、Ｘ方向に並んだ複数の電極指２０の全てに必ずしも第１領域３２が形成されてなくてもよいし、図１７（ｅ）のように、Ｙ方向全体に第１領域３２が形成されてなくてもよい。図１７（ｆ）のように、第１領域３２のＹ方向における位置がＸ方向に対してランダムに変化してもよい。なお、第１領域３２のＹ方向の位置は、一部分において、Ｘ方向に対して変化してなくてもよい。

図１８は、実施例２に係る弾性波共振器２００の平面図である。図１８のように、実施例２の弾性波共振器２００では、一対の櫛型電極１８それぞれにおいて、一端がバスバー電極２２に接続し、他端が他方の櫛型電極１８の複数の電極指２０の先端に対向した複数のダミー電極指５０が設けられている。複数の電極指２０の先端と複数のダミー電極指５０の先端との間が、ギャップ領域２４となる。その他の構成は、実施例１と同じであるため、説明を省略する。

実施例２の弾性波共振器２００のように、複数の電極指２０の先端に先端が対向する複数のダミー電極指５０が設けられていてもよい。

図１９は、実施例３に係る弾性波共振器３００の交差領域２６内の一部の平面図である。図１９のように、実施例３の弾性波共振器３００では、複数の電極指２０は２つの第１領域３２ａ、３２ｂを有する。第２領域３４は、第１領域３２ａ、３２ｂよりもＹ方向で外側に位置する。第１領域３２ａと３２ｂの間は、弾性波の速度が第１速度及び第２速度と異なる第３速度である第３領域３６となっている。その他の構成は、実施例１と同じであるため、説明を省略する。

実施例３によれば、複数の電極指２０は、Ｙ方向で離れて位置する複数の第１領域３２ａ、３２ｂと、複数の第１領域３２ａ、３２ｂをＹ方向で挟んで位置する第２領域３４と、複数の第１領域３２ａ、３２ｂの間に位置する第３領域３６と、を有する。そして、第３領域３６での弾性波の速度（第３速度）は、第１領域３２ａ、３２ｂ及び第２領域３４での弾性波の速度（第１速度及び第２速度）と異なっている。これにより、複数の共振特性を有する弾性波共振器を得ることができる。

図２０は、実施例４に係るフィルタ４００を示す図である。図２０のように、実施例４のフィルタ４００は、入出力端子Ｔ１、Ｔ２の間に直列に接続された１又は複数の直列共振器Ｓ１〜Ｓ４と、並列に接続された１又は複数の並列共振器Ｐ１〜Ｐ３と、を備えたラダー型フィルタである。直列共振器Ｓ１〜Ｓ４及び並列共振器Ｐ１〜Ｐ３の少なくとも１つを、実施例１から実施例３で説明した弾性波共振器とすることができる。なお、フィルタは、ラダー型フィルタの場合に限られず、ラティス型フィルタなどその他のフィルタの場合でもよい。

図２１は、実施例５に係るデュプレクサ５００を示す図である。図２１のように、実施例５のデュプレクサ５００は、アンテナ端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に接続された送信フィルタ６０と、アンテナ端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に接続された受信フィルタ６２と、を含む。送信フィルタ６０と受信フィルタ６２とは、通過帯域が異なっている。送信フィルタ６０は、送信端子Ｔｘから入力された信号のうち送信帯域の信号を送信信号としてアンテナ端子Ａｎｔに通過させ、他の帯域の信号を抑圧する。受信フィルタ６２は、アンテナ端子Ａｎｔから入力された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、他の帯域の信号を抑圧する。送信フィルタ６０及び受信フィルタ６２の少なくとも一方を、実施例４で説明したフィルタとすることができる。

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
１２ ＩＤＴ
１４ 反射器
１８ 櫛型電極
２０、２０−１ 電極指
２２ バスバー電極
２４ ギャップ領域
２６ 交差領域
２８ 誘電体膜
３０ 誘電体膜
３２〜３２ｂ 第１領域
３４ 第２領域
３６ 第３領域
４０ 誘電体膜
５０ ダミー電極指
６０ 送信フィルタ
６２ 受信フィルタ

Claims (13)

1. 圧電基板と、
   前記圧電基板上に設けられ、それぞれ弾性表面波を励振する同じ長さの複数の電極指と、前記複数の電極指が接続したバスバー電極と、を有し、互いの前記複数の電極指が交差する交差領域を形成する一対の櫛型電極と、
   前記一対の櫛型電極の両側に配置され、前記弾性表面波を反射する反射器と、を備え、
   前記一対の櫛型電極の前記電極指はさらに、前記交差領域内に位置し、前記弾性表面波の速度が第１速度である第１領域と、前記交差領域内に位置し、前記弾性表面波の速度が前記第１速度とは異なる第２速度であって前記複数の電極指が延びる第１方向で前記第１領域を挟んだ一対の第２領域と、を備え、
   前記第１領域と前記一対の第２領域とを有する全ての電極指の各々が前記第１領域を１つだけ有し、
   前記第１領域と前記一対の第２領域とを有する全ての電極指の前記第１領域を挟む前記一対の第２領域のうち前記第１領域に対して同じ側にある第２領域の前記第１方向の長さは、前記第１領域と前記一対の第２領域とを有する全ての電極指で互いに異なり、
   前記第１領域と前記一対の第２領域とを有する全ての電極指の前記第１領域は前記第１方向において互いに異なる位置に設けられている、弾性波共振器。
2. 前記第１領域と前記一対の第２領域とを有する全ての電極指の前記第１領域の前記第１方向における位置は、前記複数の電極指が並んだ第２方向での一方の電極指から他方の電極指に向かって線状に変化している、請求項１記載の弾性波共振器。
3. 前記第１領域と前記一対の第２領域とを有する全ての電極指の前記第１領域の前記第１方向における位置は、前記複数の電極指が並んだ第２方向での一方の電極指から他方の電極指に向かってランダムに変化している、請求項１記載の弾性波共振器。
4. 前記一対の櫛型電極のうち少なくとも一方は、前記交差領域内において前記弾性表面波の速度が前記第２速度である第４領域からなる他の電極指をさらに備える、請求項１から３のいずれか一項記載の弾性波共振器。
5. 前記一対の櫛型電極それぞれは、一端が前記バスバー電極に接続し、他端が他方の櫛型電極の前記複数の電極指の先端に対向した複数のダミー電極指をさらに備える、請求項１から４のいずれか一項記載の弾性波共振器。
6. 前記一対の櫛型電極の前記複数の電極指を覆って設けられ、酸化シリコンを主成分とする誘電体膜を備える、請求項１から５のいずれか一項記載の弾性波共振器。
7. 前記第１領域及び前記第２領域のうちの一方の領域上に設けられた前記誘電体膜上に他の誘電体膜を備え、
   前記第１領域及び前記第２領域のうちの他方の領域上に設けられた前記誘電体膜上には前記他の誘電体膜は設けられていない、請求項６記載の弾性波共振器。
8. 前記第１領域と前記一対の第２領域とを有する全ての電極指は、前記第１領域と前記第２領域とで幅が異なる、請求項１から７のいずれか一項記載の弾性波共振器。
9. 前記第１領域と前記一対の第２領域とを有する全ての電極指は、前記第１領域と前記第２領域とで厚さが異なる、請求項１から８のいずれか一項記載の弾性波共振器。
10. 前記第１領域上に設けられた前記誘電体膜の厚さと前記第２領域上に設けられた前記誘電体膜の厚さとは異なる、請求項６記載の弾性波共振器。
11. 前記一対の櫛型電極の前記複数の電極指上であって前記第１領域及び前記第２領域のうちの一方の領域上に設けられた誘電体膜を備え、
    前記第１領域及び前記第２領域のうちの他方の領域上には前記誘電体膜は設けられていない、請求項１から５のいずれか一項記載の弾性波共振器。
12. 請求項１から１１のいずれか一項記載の弾性波共振器を備える、フィルタ。
13. 送信フィルタと受信フィルタとを備え、
    前記送信フィルタ及び前記受信フィルタのうちの少なくとも一方が請求項１２のフィルタである、デュプレクサ。

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