JP6717389B2 - 縦結合共振子型弾性波フィルタ - Google Patents

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Description

本発明は、狭ピッチ電極指部を有する縦結合共振子型弾性波フィルタに関する。
従来、ピストンモードを利用することにより、横モードによるリップルの抑圧が図られている。例えば、下記の特許文献１には、ピストンモードを利用した縦結合共振子型弾性波フィルタが開示されている。特許文献１に記載の縦結合共振子型弾性波フィルタでは、ＩＤＴ電極の交差領域が、中央領域と、中央領域の電極指の延びる方向両側に設けられた第１，第２のエッジ領域とを有する。第１の電極指が、第２のエッジ領域において、残りの電極指部分に比べて太い太幅部を有している。第２の電極指が第１のエッジ領域において太幅部を有している。
ところで、狭ピッチ電極指部を有するＩＤＴ電極では、狭ピッチ電極指部において、残りの電極指部に比べ、電極指ピッチが狭くなっており、弾性波伝搬方向で弾性波伝搬速度が変化する。電極領域の長さや幅を一定とした構造では、一つの弾性波伝搬速度に対して有効であるが、弾性波の伝搬速度が異なる部分においては、有効ではないため、狭ピッチ電極指部を有するＩＤＴ電極の場合、横モードによるリップルが十分に抑圧できない。そこで、特許文献１では、エッジ領域における太幅部の幅を、狭ピッチ電極指部と残りの電極指部とで異ならせた構造が開示されている。
ＷＯ２０１５／１８２５２２Ａ１
しかしながら、特許文献１のように、狭ピッチ電極指部において太幅部を設けた場合、太幅部と隣り合う電極指との間の間隔が狭くなる。従って、耐電力性が低下する。
なお、太幅部ではなく、質量付加膜を設けてエッジ領域を構成することも考えられる。しかしながら、その場合には、狭ピッチ電極指部のエッジ領域において、ギャップアスペクト比が高くなる。よって、膜質が悪化し、耐候性が劣化する。
本発明の目的は、耐電力性や耐候性の劣化が生じ難い、縦結合共振子型弾性波フィルタを提供することにある。
本発明に係る縦結合共振子型弾性波フィルタは、圧電性基板と、前記圧電性基板上に設けられた複数のＩＤＴ電極と、前記ＩＤＴ電極が設けられている領域の弾性波伝搬方向両側に配置された一対の反射器とを備え、前記ＩＤＴ電極が、対向し合う第１及び第２のバスバーと、前記第１のバスバーに一端が接続されている複数本の第１の電極指と、前記第２のバスバーに一端が接続されている複数本の第２の電極指とを有し、前記複数本の第１の電極指と、前記複数本の第２の電極指とが間挿し合っており、前記ＩＤＴ電極が、残りの電極指部に比べて、電極指間ピッチが狭い狭ピッチ電極指部を有し、前記第１の電極指及び前記第２の電極指が、弾性波伝搬方向にみたときに、重なり合っている領域を交差領域とした場合、前記交差領域が、前記第１及び前記第２の電極指の延びる方向において、中央領域と、前記中央領域の前記第１及び前記第２の電極指の延びる方向外側に設けられた第１及び第２のエッジ領域とを有し、前記残りの電極指部における、前記第１及び前記第２の電極指が、前記第１のエッジ領域及び前記第２のエッジ領域において、前記第１及び前記第２の電極指の残りの部分に比べて幅の太い太幅部を有し、前記狭ピッチ電極指部における、前記第１及び前記第２の電極指は前記太幅部を有しない。
本発明に係る縦結合共振子型弾性波フィルタのある特定の局面では、前記残りの電極指部における前記第１の電極指が、前記第２のエッジ領域において、前記太幅部を有し、前記残りの電極指部における前記第２の電極指が、前記第１のエッジ領域において、前記太幅部を有する。
本発明に係る縦結合共振子型弾性波フィルタの他の特定の局面では、前記残りの電極指部における前記第１の電極指及び前記第２の電極指が、前記第１のエッジ領域及び前記第２のエッジ領域の双方において、前記太幅部を有する。この場合には、横モードリップルをより一層効果的に抑圧することができる。
本発明に係る縦結合共振子型弾性波フィルタの他の特定の局面では、前記複数のＩＤＴ電極として、弾性波伝搬方向に沿って順に配置された、第１〜第３のＩＤＴ電極を有する。
本発明に係る縦結合共振子型弾性波フィルタのさらに他の特定の局面では、前記複数のＩＤＴ電極として、弾性波伝搬方向に沿って順に配置された、第１〜第５のＩＤＴ電極を有する。
本発明に係る縦結合共振子型弾性波フィルタのさらに他の特定の局面では、前記複数のＩＤＴ電極として、弾性波伝搬方向に沿って順に配置された、第１〜第９のＩＤＴ電極を有する。
本発明によれば、横モードリップルを抑圧しつつ、耐電力性や耐候性の劣化が生じ難い、縦結合共振子型弾性波フィルタを提供することができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る縦結合共振子型弾性波フィルタの電極構造の要部を示す部分切欠き平面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る縦結合共振子型弾性波フィルタの模式的平面図である。 図３は、本発明の第３の実施形態に係る縦結合共振子型弾性波フィルタの電極構造の要部を示す部分切欠き平面図である。 図４は、本発明の第４の実施形態に係る縦結合共振子型弾性波フィルタの模式的平面図である。 図５は、第２の実施形態の実施例と比較例のフィルタ特性を示す図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る縦結合共振子型弾性波フィルタの電極構造の要部を示す部分切欠き平面図であり、図２は第１の実施形態に係る縦結合共振子型弾性波フィルタの模式的平面図である。
図２に示すように、縦結合共振子型弾性波フィルタ１では、圧電性基板２の上面２ａ上に、弾性波伝搬方向に沿って順に、第１〜第３のＩＤＴ電極３〜５が設けられている。第１〜第３のＩＤＴ電極３〜５が設けられている領域の弾性波伝搬方向両側に、反射器６，７が設けられている。縦結合共振子型弾性波フィルタ１は、第１〜第３のＩＤＴ電極３〜５を有する３ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性波フィルタである。
図１に示すように、第１のＩＤＴ電極３は、対向し合う第１，第２のバスバー１１，１２を有する。第１のバスバー１１に、複数本の第１の電極指１３の一端が接続されている。第２のバスバー１２に、複数本の第２の電極指１４の一端が接続されている。複数本の第１の電極指１３と、複数本の第２の電極指１４とは、互いに間挿し合っている。
第１のＩＤＴ電極３では、第２のＩＤＴ電極４側の端部に狭ピッチ電極指部が設けられている。狭ピッチ電極指部では、第１の電極指１３ａと、第２の電極指１４ａとが、残りの電極指部に比べて小さなピッチで弾性波伝搬方向に沿って交互に配置されている。
第１のＩＤＴ電極３では、狭ピッチ電極指部を除いた残りの電極指部において、第１の電極指１３及び第２の電極指１４に、太幅部１５，１６が設けられている。弾性波伝搬方向にみたときに、第１の電極指１３と、第２の電極指１４とが重なり合っている領域が、交差領域Ａである。この交差領域Ａは、第１，第２の電極指１３，１４の延びる方向において中央に位置している中央領域Ｂと、中央領域Ｂの両側に設けられた第１，第２のエッジ領域Ｃ１，Ｃ２とを有する。
太幅部１５，１６において、第１，第２の電極指１３，１４の延びる方向に沿う寸法を太幅部１５，１６の長さ、弾性波伝搬方向に沿う寸法を、太幅部１５，１６の幅とする。第１のエッジ領域Ｃ１の第１，第２の電極指１３，１４の延びる方向に沿う寸法は、上記太幅部１６の長さである。第２のエッジ領域Ｃ２の第１，第２の電極指１３，１４の延びる方向に沿う寸法は、太幅部１５の長さである。
第１のエッジ領域Ｃ１では、太幅部１６が設けられているため、太幅部が設けられていない中央領域Ｂに比べて音速が低い。同様に、第２のエッジ領域Ｃ２では、太幅部１５が設けられているため、音速が、中央領域Ｂよりも低い。そして、第１のエッジ領域Ｃ１の外側には、高音速領域Ｄ１が設けられている。高音速領域Ｄ１では、エッジ領域Ｃ１よりも音速が高い。第２のバスバー１２側においても、同様に、高音速領域Ｄ２が設けられている。
第２のＩＤＴ電極４も、同様に、複数本の第１の電極指２３及び複数本の第２の電極指２４を有する。そして、複数本の第１の電極指２３には、太幅部２５が設けられている。複数本の第２の電極指２４においては、太幅部２６が設けられている。
第３のＩＤＴ電極５においても、同様に、第１の電極指３３が、太幅部３５を有している。第２の電極指３４が太幅部３６を有している。
従って、縦結合共振子型弾性波フィルタ１では、ピストンモード構造を有するため、高次横モードによるリップルを抑圧することができる。
加えて、第１のＩＤＴ電極３は、電極指１３ａ，１４ａが交互に配置されている狭ピッチ電極指部３ａを有する。第２のＩＤＴ電極４も、第１のＩＤＴ電極３側端部及び第３のＩＤＴ電極５側端部に、狭ピッチ電極指部４ａ，４ｂを有している。第１のＩＤＴ電極３と、第２のＩＤＴ電極４とが隣り合っている部分、及び第２のＩＤＴ電極４と第３のＩＤＴ電極５とが隣り合っている部分において、ＩＤＴ電極端部に、狭ピッチ電極指部３ａ，４ａ，４ｂ，５ａが設けられている。この狭ピッチ電極指部３ａ，４ａ，４ｂ，５ａを設けることにより、広帯域化および挿入損失の改善が図られている。
縦結合共振子型弾性波フィルタ１の特徴は、狭ピッチ電極指部に、太幅部が設けられていないことにある。より具体的には、第１のＩＤＴ電極３では、狭ピッチ電極指部を構成している第１，第２の電極指１３ａ，１４ａに太幅部が設けられていない。第２のＩＤＴ電極４においても、第１，第２の電極指２３ａ，２４ａに太幅部が設けられていない。第３のＩＤＴ電極５においても、第１，第２の電極指３３ａ，３４ａに太幅部が設けられていない。
狭ピッチ電極指部では、電極指間ピッチが残りの電極指部すなわち、メインの電極指部に比べて、電極指間のピッチが小さい。狭ピッチ電極指部において、太幅部を設けると、太幅部と隣り合う電極指との間の間隔が狭くなる。そのため対サージ性が低下し、耐電力性が低下する。
これに対して、縦結合共振子型弾性波フィルタ１では、狭ピッチ電極指部に太幅部が設けられていない。従って、耐電力性を高めることができる。例えば、第１のＩＤＴ電極３において、第１の電極指１３ａと、第２の電極指１４ａとの間の間隔は、狭ピッチ電極指部における電極指ピッチに相当し、太幅部を有しないため、十分な大きさとされる。従って、耐電力性を効果的に高めることができる。
第２のＩＤＴ電極４及び第３のＩＤＴ電極５においても同様である。従って、電極指１３ａ，１４ａ上に、第１，第２のエッジ領域Ｃ１，Ｃ２において、質量付加膜が設けられていない。
また、第１〜第３のＩＤＴ電極３〜５に保護膜を設けた場合の保護膜の膜質の劣化も生じ難い。よって、耐候性も劣化し難い。
なお、図５は、第２の実施形態の実施例と比較例のフィルタ特性を示す図である。この実施例の縦結合共振子型弾性波フィルタにおいては、弾性波伝搬方向に沿って、第１〜第９のＩＤＴ電極が設けられている。このように３個のＩＤＴ電極に代えて９個のＩＤＴ電極が設けられていることを除いては、第２の実施形態は第１の実施形態と同様である。図５において、実線は実施例の結果を、破線は比較例の結果を示す。実施例の縦結合共振子型弾性波フィルタ１の設計パラメータは表１に示す通りである。表１において、メインは狭ピッチ電極指部以外の電極指部である。狭ピッチは狭ピッチ電極指部を意味する。
Figure 0006717389
なお、第１〜第９のＩＤＴ電極における電極指の交差幅は４０．５９μｍとした。圧電基板は、カット角が−１１°のＬｉＮｂＯ３基板である。さらに、ＬｉＮｂＯ３基板上に、１１ｎｍの厚みのＳｉＯ２膜が積層されている。ＩＤＴ電極及び反射器の積層構造は、下から順に、１０ｎｍの厚みのＮｉＣｒ膜、４９ｎｍの厚みのＰｔ膜、１０ｎｍの厚みのＴｉ膜、２００ｎｍの厚みのＡｌＣｕ膜及び１０ｎｍの厚みのＴｉ膜が積層されている構造を有する。
また、比較例の縦結合共振子型弾性波フィルタとしては、狭ピッチ部にも太幅部を設けたことを除いては、上記実施例と同様とした。
図５から明らかなように、実施例のフィルタ特性は、比較例のフィルタ特性と同等であることがわかる。従って、縦結合共振子型弾性波フィルタでは、横モードリップルを抑圧し、良好なフィルタ特性を得ることができ、しかも耐電力性や耐候性の劣化が生じ難い。
図３は、第３の実施形態に係る縦結合共振子型弾性波フィルタの電極構造の要部を示す部分切欠き平面図である。第３の実施形態の縦結合共振子型弾性波フィルタの第１のＩＤＴ電極４１では、第１の電極指４３と第２の電極指４４とが間挿し合っている。図３では、狭ピッチ電極指部の図示は省略している。
第１の電極指４３は、先端側に太幅部４３ａを有する。すなわち、第２のエッジ領域Ｃ２において、太幅部４３ａが設けられている。さらに、第１のエッジ領域Ｃ１においても、太幅部４３ｂが設けられている。第２の電極指４４も同様に、第１のエッジ領域Ｃ１に設けられた太幅部４４ａと、第２のエッジ領域Ｃ２に設けられた太幅部４４ｂとを有する。
第２のＩＤＴ電極及び第３のＩＤＴ電極においても、狭ピッチ電極指部以外のメインの電極指部においては、第１のエッジ領域Ｃ１及び第２のエッジ領域Ｃ２の双方において、第１，第２の電極指に太幅部が設けられている。このように、第１，第２のエッジ領域Ｃ１，Ｃ２の双方に太幅部を設けることにより、横モードリップルの抑制をより効果的に図ることができる。
第３の実施形態の縦結合共振子型弾性波フィルタにおいても、第１の実施形態と同様に、狭ピッチ電極指部では、太幅部は設けられていない。従って、第１の実施形態と同様に、横モードリップルを抑圧することができ、耐電力性や耐候性の劣化が生じ難い。
図４は、本発明の第４の実施形態に係る縦結合共振子型弾性波フィルタの模式的平面図である。第４の実施形態の縦結合共振子型弾性波フィルタ５１では、第１〜第５のＩＤＴ電極５２〜５６が、弾性波伝搬方向に沿って順に配置されている。第１〜第５のＩＤＴ電極５２〜５６が設けられている領域の弾性波伝搬方向両側に反射器５７，５８が設けられている。本実施形態は、５個のＩＤＴ電極が設けられていることを除いては、第１の実施形態の縦結合共振子型弾性波フィルタ１と同様である。すなわち、狭ピッチ電極指部５２ａ，５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂ，５６ａにおいては、太幅部は設けられていない。残りの電極指部には、第１の実施形態と同様に、太幅部が設けられている。
よって、縦結合共振子型弾性波フィルタ５１においても、横モードリップルを効果的に抑圧することができ、耐電力性や耐候性の劣化が生じ難い。
なお、圧電性基板２としては、ＬｉＴａＯ３やＬｉＮｂＯ３などの圧電単結晶からなる基板を用いることができる。なお、圧電単結晶に代えて、圧電セラミックスを用いてもよい。また、支持基板上に、圧電膜が積層されている圧電性基板を用いてもよい。当該圧電膜として、上記圧電単結晶などを適宜用いることができる。
第１〜第３のＩＤＴ電極３〜５及び反射器６，７は、適宜の金属もしくは合金からなる。また、特に図示はしないが、第１〜第３のＩＤＴ電極３〜５を覆うように、ＳｉＯ２などの誘電体膜や保護膜が積層されていてもよい。
１…縦結合共振子型弾性波フィルタ
２…圧電性基板
２ａ…上面
３〜５…第１〜第３のＩＤＴ電極
６，７…反射器
１１，１２…第１，第２のバスバー
１３，１３ａ，２３，２３ａ，３３，３３ａ，４３…第１の電極指
１４，１４ａ，２４，２４ａ，３４，３４ａ，４４…第２の電極指
１５，１６，２５，２６，３５，３６，４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂ…太幅部
４１…第１のＩＤＴ電極
５１…縦結合共振子型弾性波フィルタ
５２〜５６…第１〜第５のＩＤＴ電極
５２ａ，５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂ，５６ａ…狭ピッチ電極指部
５７，５８…反射器

Claims (6)

  1. 圧電性基板と、
    前記圧電性基板上に設けられた複数のＩＤＴ電極と、
    前記ＩＤＴ電極が設けられている領域の弾性波伝搬方向両側に配置された一対の反射器と、
    を備え、
    前記ＩＤＴ電極が、
    対向し合う第１及び第２のバスバーと、
    前記第１のバスバーに一端が接続されている複数本の第１の電極指と、
    前記第２のバスバーに一端が接続されている複数本の第２の電極指とを有し、
    前記複数本の第１の電極指と、前記複数本の第２の電極指とが間挿し合っており、
    前記ＩＤＴ電極が、残りの電極指部に比べて、電極指間ピッチが狭い狭ピッチ電極指部を有し、
    前記第１の電極指及び前記第２の電極指が、弾性波伝搬方向にみたときに、重なり合っている領域を交差領域とした場合、前記交差領域が、前記第１及び前記第２の電極指の延びる方向において、中央領域と、前記中央領域の前記第１及び前記第２の電極指の延びる方向外側に設けられた第１及び第２のエッジ領域とを有し、
    前記残りの電極指部における、前記第１及び前記第２の電極指が、前記第１のエッジ領域及び前記第２のエッジ領域の少なくとも一方において、前記第１及び前記第２の電極指の残りの部分に比べて幅の太い太幅部を有し、
    前記狭ピッチ電極指部における、前記第１及び前記第２の電極指は前記太幅部を有しない、縦結合共振子型弾性波フィルタ。
  2. 前記残りの電極指部における前記第１の電極指が、前記第２のエッジ領域において、前記太幅部を有し、前記残りの電極指部における前記第２の電極指が、前記第１のエッジ領域において、前記太幅部を有する、請求項１に記載の縦結合共振子型弾性波フィルタ。
  3. 前記残りの電極指部における前記第１の電極指及び前記第２の電極指が、前記第１のエッジ領域及び前記第２のエッジ領域の双方において、前記太幅部を有する、請求項１又は２に記載の縦結合共振子型弾性波フィルタ。
  4. 前記複数のＩＤＴ電極として、弾性波伝搬方向に沿って順に配置された、第１〜第３のＩＤＴ電極を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の縦結合共振子型弾性波フィルタ。
  5. 前記複数のＩＤＴ電極として、弾性波伝搬方向に沿って順に配置された、第１〜第５のＩＤＴ電極を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の縦結合共振子型弾性波フィルタ。
  6. 前記複数のＩＤＴ電極として、弾性波伝搬方向に沿って順に配置された、第１〜第９のＩＤＴ電極を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の縦結合共振子型弾性波フィルタ。
JP2018559049A 2016-12-28 2017-12-15 縦結合共振子型弾性波フィルタ Active JP6717389B2 (ja)

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