JP7095745B2 - 弾性波装置、帯域通過型フィルタ、デュプレクサ及びマルチプレクサ - Google Patents
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Description
本発明は、弾性波装置、帯域通過型フィルタ、デュプレクサ及びマルチプレクサに関する。
従来、弾性波装置は携帯電話機のフィルタなどに広く用いられている。下記の特許文献１には、弾性波装置の一例が開示されている。この弾性波装置においては、カット角３０°以上、６０°以下のＬｉＴａＯ３膜上に、ＩＤＴ電極が設けられている。ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向両側には反射器が設けられている。この弾性波装置は、主モードとしてＳＨ波を利用している。
ここで、本願発明者は、主モードとしてＳＨ波を利用する弾性波装置においては、主モードの共振周波数の０．７５倍付近の周波数帯において、不要波であるレイリー波によるレスポンスが生じるという課題に着目した。レイリー波によるレスポンスが生じた場合、そのレスポンスによって、弾性波装置の減衰特性や反射特性が劣化するおそれがある。しかしながら、特許文献１の記載では、このような課題の認識がなく、従って、レイリー波によるスプリアスを十分に抑制することはできない。
本発明の目的は、レイリー波によるスプリアスを抑制することができる、弾性波装置、帯域通過型フィルタ、デュプレクサ及びマルチプレクサを提供することにある。
本発明に係る弾性波装置は、タンタル酸リチウムからなる圧電体層を含む圧電性基板と、前記圧電性基板上に設けられているＩＤＴ電極と、前記圧電性基板上における、前記ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向両側に設けられている一対の反射器とを備え、ＳＨ波を主モードとして利用しており、前記ＩＤＴ電極及び前記反射器がそれぞれ複数の電極指を有し、前記電極指が延びる方向に直交する方向に沿う長さを幅としたときに、前記反射器が、幅が異なる第１の電極指と第２の電極指とを有し、前記反射器の任意の部分において連続した４本の前記電極指が、前記第１の電極指及び前記第２の電極指の両方を含み、かつ前記連続した４本の電極指の電極指中心間距離が同じである。
本発明に係る帯域通過型フィルタは、直列腕共振子及び並列腕共振子を含む複数の弾性波共振子を備え、前記複数の弾性波共振子のうち少なくとも１つが本発明に従い構成された弾性波装置である。
本発明に係るデュプレクサは、アンテナに接続されるアンテナ端子と、前記アンテナ端子に共通接続されており、かつ通過帯域が異なる第１の帯域通過型フィルタ及び第２の帯域通過型フィルタとを備え、前記第１の帯域通過型フィルタ及び前記第２の帯域通過型フィルタのうち少なくとも一方が本発明に従い構成された帯域通過型フィルタである。
本発明に係るマルチプレクサは、アンテナに接続されるアンテナ端子と、前記アンテナ端子に共通接続されており、かつ通過帯域が異なる複数の帯域通過型フィルタとを備え、前記複数の帯域通過型フィルタのうち少なくとも１つが本発明に従い構成された帯域通過型フィルタである。
本発明によれば、レイリー波によるスプリアスを抑制することができる、弾性波装置、帯域通過型フィルタ、デュプレクサ及びマルチプレクサを提供することができる。
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の実施形態に係る弾性波装置の模式的正面断面図である。
弾性波装置１は圧電性基板２を有する。圧電性基板２は、支持基板３と、支持基板３上に設けられている高音速膜４と、高音速膜４上に設けられている低音速膜５と、低音速膜５上に設けられている圧電体層６とを有する。圧電体層６は、カット角がＹカット５５°のタンタル酸リチウム膜である。なお、圧電性基板２の構成は上記に限定されず、例えば、圧電性基板２は圧電体層６のみからなっていてもよい。この場合には、圧電性基板２はタンタル酸リチウム基板である。
圧電性基板２における圧電体層６上には、ＩＤＴ電極７が設けられている。ＩＤＴ電極７は複数の電極指７ａを有する。ＩＤＴ電極７に交流電圧を印加することにより、弾性波が励振される。弾性波装置１はＳＨ波を主モードとして利用する。ＳＨ波を主モードとして利用する場合には、主モードの共振周波数の０．７５倍付近の周波数帯において、レイリー波によるスプリアスが生じる。なお、例えば、ＳＨ波を主モードとして利用する場合には、圧電体層６のオイラー角を（φ，θ，ψ）で表記すると、－１０°＜φ＜１０°、６０°＜θ＜１７５°、－１０°＜ψ＜１０°の範囲内であることが望ましい。
圧電体層６におけるＩＤＴ電極７の弾性波伝搬方向両側には、一対の反射器８及び反射器９が設けられている。反射器８及び反射器９はそれぞれ複数の電極指を有する。このように、本実施形態の弾性波装置１は弾性波共振子である。
圧電性基板２における低音速膜５は、相対的に低音速な膜である。より具体的には、低音速膜５を伝搬するバルク波の音速は、圧電体層６を伝搬するバルク波の音速よりも低い。低音速膜５は、ＳｉＯｘにより表される酸化ケイ素を主成分とする。ｘは任意の正の整数値である。本実施形態では、低音速膜５はＳｉＯ２膜である。なお、低音速膜５の材料は上記に限定されず、酸化ケイ素、ガラス、酸窒化ケイ素、酸化タンタル、また、酸化ケイ素にフッ素や炭素やホウ素を加えた化合物など、上記材料を主成分とした媒質を用いることもできる。
高音速膜４は相対的に高音速な膜である。より具体的には、高音速膜４を伝搬するバルク波の音速は、圧電体層６を伝搬する弾性波の音速よりも高い。本実施形態では、高音速膜４は窒化ケイ素膜である。なお、高音速膜４の材料は上記に限定されず、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、シリコン、サファイア、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶、アルミナ、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト、マグネシア、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜またはダイヤモンドなど、上記材料を主成分とする媒質を用いることもできる。
支持基板３は、本実施形態ではシリコン基板である。なお、支持基板３の材料は上記に限定されず、酸化アルミニウム、ダイヤモンド、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶等の圧電体、アルミナ、マグネシア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライトなどの各種セラミック、サファイア、ガラスなどの誘電体、窒化ガリウム等の半導体または樹脂などを用いることもできる。
本実施形態においては、弾性波装置１は支持基板３、高音速膜４、低音速膜５及び圧電体層６がこの順序で積層された積層体である圧電性基板２を有する。それによって、弾性波のエネルギーを圧電体層６側に効果的に閉じ込めることができる。
図２は、第１の実施形態におけるＩＤＴ電極の電極指付近を示す拡大模式的正面断面図である。
ＩＤＴ電極７は、圧電性基板２側から、第１の金属層７ｃ、第２の金属層７ｄ及び第３の金属層７ｅがこの順序で積層された積層金属膜からなる。第１の金属層７ｃはＴｉ層であり、第２の金属層７ｄはＡｌ層であり、第３の金属層７ｅはＴｉ層である。本実施形態では、反射器８及び反射器９もＩＤＴ電極７と同様の積層金属膜からなる。なお、ＩＤＴ電極７、反射器８及び反射器９の材料及び層数は上記に限定されない。あるいは、ＩＤＴ電極７、反射器８及び反射器９は単層の金属膜からなっていてもよい。
図３は、第１の実施形態におけるＩＤＴ電極及び反射器の一部を示す模式的平面図である。図４は、第１の実施形態におけるＩＤＴ電極及び反射器の一部を示す模式的正面断面図である。
図３に示すように、電極指が延びる方向に直交する方向に沿う長さを電極指の幅としたときに、ＩＤＴ電極７の電極指７ａの幅は全て同じである。ＩＤＴ電極７において、電極指中心間距離は全て同じである。電極指中心間距離とは、ＩＤＴ電極７に含まれる隣り合う電極指について、電極指の幅における中心点同士を結んだ直線距離のことである。ＩＤＴ電極７に複数の電極指が含まれる場合には、隣り合う電極指それぞれの電極指中心間距離の平均値を指す。なお、ＩＤＴ電極７の電極指７ａの幅は必ずしも全て同じではなくともよく、必ずしも全ての電極指中心間距離が同じではなくともよい。本明細書において、幅や電極指中心間距離が同じであるとは、製造ばらつきによる誤差を含むものとする。
図３及び図４に示すように、反射器８の複数の電極指は、幅が異なる第１の電極指８ａ及び第２の電極指８ｂを含む。第１の電極指８ａ及び第２の電極指８ｂは交互に配置されている。ここで、反射器８における第１の電極指８ａ及び第２の電極指８ｂを含む連続した４本の１組の電極指の配列を１組の電極指の配列Ａ１としたときに、反射器８において１組の電極指の配列Ａ１が周期的に配置されている。
ここで、１組の電極指の配列Ａ１が周期的に配置されているとは、１組の電極指の配列Ａ１が連続的に配置されている場合及び１組の電極指の配列Ａ１が１本以上の電極指を介して周期的に配置されている場合を含む。本実施形態では、１組の電極指の配列Ａ１は連続的に配置されている。
なお、反射器８の電極指の配置は上記に限定されず、反射器８の任意の部分において連続した４本の電極指が、第１の電極指８ａ及び第２の電極指８ｂの両方を含んでいればよい。例えば、反射器８が第１の電極指８ａ及び第２の電極指８ｂ以外の幅の電極指を含んでいてもよい。
反射器８において、電極指中心間距離は全て同じである。なお、反射器８において、必ずしも全ての電極指中心間距離が同じではなくともよい。第１の電極指８ａ及び第２の電極指８ｂの両方を含む連続した４本の電極指の電極指中心間距離が同じであればよい。
反射器９は反射器８と同様に構成されている。より具体的には、反射器９の複数の電極指は、幅が異なる第１の電極指９ａ及び第２の電極指９ｂを含む。第１の電極指９ａ及び第２の電極指９ｂは交互に配置されている。これにより、反射器９において１組の電極指の配列Ａ１が周期的に配置されている。なお、反射器９における１組の電極指の配列Ａ１は、第１の電極指９ａ及び第２の電極指９ｂを含む配列である。
本実施形態の特徴は以下の構成を有する点にある。１）タンタル酸リチウム膜からなる圧電体層６を含む圧電性基板２上にＩＤＴ電極７、反射器８及び反射器９が設けられており、ＳＨ波を主モードとして利用している。２）反射器８の任意の部分において連続した４本の電極指が、第１の電極指８ａ及び第２の電極指８ｂの両方を含んでおり、かつ上記連続した４本の電極指の電極指中心間距離が同じである。３）反射器９の任意の部分において連続した４本の電極指が、第１の電極指９ａ及び第２の電極指９ｂの両方を含んでおり、かつ上記連続した４本の電極指の電極指中心間距離が同じである。上記構成を有することにより、レイリー波によるスプリアスを抑制することができる。これを、本実施形態と比較例とを比較することにより、以下において説明する。
第１の実施形態の構成を有する複数の弾性波装置を、反射器の第２の電極指の幅を異ならせて作製した。一方で、反射器の電極指の幅が全て同じである点以外においては第１の実施形態の弾性波装置と同様の構成を有する比較例の弾性波装置を作製した。
ここで、第１の実施形態の構成を有する弾性波装置及び比較例の弾性波装置の条件は以下の通りである。なお、後述するＩＤＴ電極及び反射器の波長は、それぞれの電極指中心間距離により規定される波長である。ＩＤＴ電極を弾性波伝搬方向に見たときに、隣り合う電極指が重なり合う領域をＩＤＴ電極の交差領域とし、電極指が延びる方向に沿う交差領域の長さを交差幅とする。
圧電体層：材料タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、カット角Ｙカット５５°、膜厚４００ｎｍ
低音速膜：材料酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、膜厚４００ｎｍ
高音速膜：材料窒化ケイ素（ＳｉＮ）、膜厚５００ｎｍ
支持基板：材料シリコン（Ｓｉ）
ＩＤＴ電極の各金属層の膜厚：Ｔｉ層の膜厚４ｎｍ、Ａｌ層の膜厚１００ｎｍ、Ｔｉ層の膜厚４ｎｍ
ＩＤＴ電極の波長：２μｍ
ＩＤＴ電極の交差幅：２０μｍ
ＩＤＴ電極の電極指の対数、本数：５０対、１０１本
ＩＤＴ電極の電極指の幅：０．５μｍ
反射器の各金属層の膜厚：Ｔｉ層の膜厚４ｎｍ、Ａｌ層の膜厚１００ｎｍ、Ｔｉ層の膜厚４ｎｍ
反射器の波長：２μｍ
反射器の電極指の本数：２１本
第１の電極指の幅：０．５μｍ
低音速膜：材料酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、膜厚４００ｎｍ
高音速膜：材料窒化ケイ素（ＳｉＮ）、膜厚５００ｎｍ
支持基板：材料シリコン（Ｓｉ）
ＩＤＴ電極の各金属層の膜厚：Ｔｉ層の膜厚４ｎｍ、Ａｌ層の膜厚１００ｎｍ、Ｔｉ層の膜厚４ｎｍ
ＩＤＴ電極の波長：２μｍ
ＩＤＴ電極の交差幅：２０μｍ
ＩＤＴ電極の電極指の対数、本数：５０対、１０１本
ＩＤＴ電極の電極指の幅：０．５μｍ
反射器の各金属層の膜厚：Ｔｉ層の膜厚４ｎｍ、Ａｌ層の膜厚１００ｎｍ、Ｔｉ層の膜厚４ｎｍ
反射器の波長：２μｍ
反射器の電極指の本数：２１本
第１の電極指の幅：０．５μｍ
ここで、第１の実施形態の構成を有する弾性波装置として、反射器の第２の電極指の幅を０．４μｍ及び０．３μｍとした弾性波装置をそれぞれ作製した。比較例として、反射器の第２の電極指の幅を、第１の電極指の幅と同じである０．５μｍとした弾性波装置を作製した。次に、各弾性波装置の主モードの位相及びレイリー波によるスプリアスの位相を測定した。下記の図５には、比較例における上記位相を示す。なお、第２の電極指の幅以外において同様の構成を有する第１の実施形態及び比較例においては、主モードの共振周波数及びレイリー波によるスプリアスの周波数はほぼ同じである。
図５は、比較例における主モードの位相及びスプリアスの位相を示す図である。
図５における矢印Ｂは主モードであるＳＨ波を示し、矢印Ｃはレイリー波によるスプリアスを示す。レイリー波によるスプリアスが、主モードの共振周波数の０．７５倍付近の周波数帯に生じていることがわかる。
図６は、第１の実施形態及び比較例におけるスプリアスの位相を示す図である。図６中の実線は、反射器の第２の電極指の幅を０．４μｍとした場合の第１の実施形態の結果を示す。一点鎖線は、反射器の第２の電極指の幅を０．３μｍとした場合の第１の実施形態の結果を示す。破線は比較例の結果を示す。
図６に示すように、破線で示す比較例よりも、実線及び一点鎖線で示す第１の実施形態の方がレイリー波によるスプリアスが小さいことがわかる。よって、第１の実施形態において、レイリー波によるスプリアスを抑制できることがわかる。
さらに、第１の実施形態において、第２の電極指の幅が０．４μｍの場合よりも０．３μｍの場合の方が、スプリアスが小さいことがわかる。このように、第１の電極指の幅と第２の電極指の幅との差が大きいほどレイリー波によるスプリアスを抑制することができる。
レイリー波は電極指１本毎に変位するモードである。レイリー波は、圧電体層に対して深さ方向の成分及び弾性波伝搬方向の成分を有する。図１に示す第１の実施形態においては、反射器８において弾性波伝搬方向に連続した４本の電極指が、幅が異なる第１の電極指８ａ及び第２の電極指８ｂを含む。反射器９においても同様である。それによって、弾性波伝搬方向において、レイリー波のモードを非対称にすることができる。従って、レイリー波によるスプリアスを抑制することができる。
第１の実施形態では、反射器８における１組の電極指の配列Ａ１は、図３における左側から、第１の電極指８ａ、第２の電極指８ｂ、第１の電極指８ａ、第２の電極指８ｂの順序の配列である。もっとも、１組の電極指の配列Ａ１は、第１の電極指８ａ及び第２の電極指８ｂの両方を含んでいればよく、図７における（ａ）～（ｎ）のうちいずれかであればよい。以下において、図７における１組の電極指の配列Ａ１の例を示す。なお、下記の配列は、図７における左側からの順序の配列である。
（ａ）第１の電極指８ａ、第２の電極指８ｂ、第２の電極指８ｂ、第１の電極指８ａ
（ｂ）第２の電極指８ｂ、第１の電極指８ａ、第１の電極指８ａ、第２の電極指８ｂ
（ｃ）第１の電極指８ａ、第２の電極指８ｂ、第１の電極指８ａ、第２の電極指８ｂ
（ｄ）第２の電極指８ｂ、第１の電極指８ａ、第２の電極指８ｂ、第１の電極指８ａ
（ｅ）第１の電極指８ａ、第１の電極指８ａ、第２の電極指８ｂ、第２の電極指８ｂ
（ｆ）第２の電極指８ｂ、第２の電極指８ｂ、第１の電極指８ａ、第１の電極指８ａ
（ｇ）第１の電極指８ａ、第１の電極指８ａ、第２の電極指８ｂ、第１の電極指８ａ
（ｈ）第２の電極指８ｂ、第１の電極指８ａ、第１の電極指８ａ、第１の電極指８ａ
（ｉ）第１の電極指８ａ、第２の電極指８ｂ、第１の電極指８ａ、第１の電極指８ａ
（ｊ）第１の電極指８ａ、第１の電極指８ａ、第１の電極指８ａ、第２の電極指８ｂ
（ｋ）第２の電極指８ｂ、第２の電極指８ｂ、第１の電極指８ａ、第２の電極指８ｂ
（ｌ）第１の電極指８ａ、第２の電極指８ｂ、第２の電極指８ｂ、第２の電極指８ｂ
（ｍ）第２の電極指８ｂ、第１の電極指８ａ、第２の電極指８ｂ、第２の電極指８ｂ
（ｎ）第２の電極指８ｂ、第２の電極指８ｂ、第２の電極指８ｂ、第１の電極指８ａ
（ｂ）第２の電極指８ｂ、第１の電極指８ａ、第１の電極指８ａ、第２の電極指８ｂ
（ｃ）第１の電極指８ａ、第２の電極指８ｂ、第１の電極指８ａ、第２の電極指８ｂ
（ｄ）第２の電極指８ｂ、第１の電極指８ａ、第２の電極指８ｂ、第１の電極指８ａ
（ｅ）第１の電極指８ａ、第１の電極指８ａ、第２の電極指８ｂ、第２の電極指８ｂ
（ｆ）第２の電極指８ｂ、第２の電極指８ｂ、第１の電極指８ａ、第１の電極指８ａ
（ｇ）第１の電極指８ａ、第１の電極指８ａ、第２の電極指８ｂ、第１の電極指８ａ
（ｈ）第２の電極指８ｂ、第１の電極指８ａ、第１の電極指８ａ、第１の電極指８ａ
（ｉ）第１の電極指８ａ、第２の電極指８ｂ、第１の電極指８ａ、第１の電極指８ａ
（ｊ）第１の電極指８ａ、第１の電極指８ａ、第１の電極指８ａ、第２の電極指８ｂ
（ｋ）第２の電極指８ｂ、第２の電極指８ｂ、第１の電極指８ａ、第２の電極指８ｂ
（ｌ）第１の電極指８ａ、第２の電極指８ｂ、第２の電極指８ｂ、第２の電極指８ｂ
（ｍ）第２の電極指８ｂ、第１の電極指８ａ、第２の電極指８ｂ、第２の電極指８ｂ
（ｎ）第２の電極指８ｂ、第２の電極指８ｂ、第２の電極指８ｂ、第１の電極指８ａ
反射器８及び反射器９のそれぞれにおいて、１組の電極指の配列Ａ１が周期的に配置されていることが好ましい。第１の実施形態のように、１組の電極指の配列Ａ１が連続的に配置されていることがより好ましい。この場合には、弾性波伝搬方向において、レイリー波のモードをより一層確実に非対称にすることができる。従って、レイリー波によるスプリアスをより一層抑制することができる。
ＩＤＴ電極７、反射器８及び反射器９のそれぞれにおいて、電極指中心間距離が全て同じであることが好ましい。それによって、主モードの特性のばらつきを抑制しつつ、上記のようにレイリー波によるスプリアスを抑制することができる。
ＩＤＴ電極７の電極指中心間距離と、反射器８及び反射器９の電極指中心間距離とが全て同じであることがより好ましい。それによって、レイリー波によるレスポンスの波長と、反射器８及び反射器９の電極指中心間距離とを揃えることができる。従って、上記のようにレイリー波のモードを非対称にすることにより、レイリー波をより一層抑制することができる。
ＩＤＴ電極７の複数の電極指７ａの幅は全て同じであることが好ましい。この場合においても、主モードの特性のばらつきを抑制しつつ、レイリー波によるスプリアスを抑制することができる。
ところで、ＩＤＴ電極７は、特定の静電容量を有することを要求されることが多い。ＩＤＴ電極７の複数の電極指７ａの幅を全て同じとすることにより、ＩＤＴ電極７の全体において、隣り合う電極指７ａ間のギャップが狭くなることを抑制しつつ、特定の静電容量を得ることができる。従って、耐サージ性の劣化を抑制しつつ、特定の静電容量を得ることができる。
第１の実施形態の圧電性基板２は、支持基板３、高音速膜４、低音速膜５及び圧電体層６がこの順序で積層された積層体であるが、これに限定されない。以下において、圧電性基板以外は第１の実施形態と同様の構成を有する、第１の実施形態の第１～第３の変形例を示す。第１～第３の変形例においても、第１の実施形態と同様に、レイリー波によるスプリアスを抑制することができる。
図８に示す第１の変形例における圧電性基板１４は、高音速基板１３と、高音速基板１３上に設けられている低音速膜５と、低音速膜５上に設けられている圧電体層６とを有する。圧電体層６は、高音速基板１３上に、低音速膜５を介して間接的に設けられている。
高音速基板１３は相対的に高音速な基板である。より具体的には、高音速基板１３を伝搬するバルク波の音速は、圧電体層６を伝搬する弾性波の音速よりも高い。本変形例では、高音速基板１３はケイ素基板である。なお、高音速基板１３の材料は上記に限定されず、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、シリコン、サファイア、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶、アルミナ、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト、マグネシア、ＤＬＣまたはダイヤモンドなど、上記材料を主成分とする媒質を用いることもできる。
本変形例の弾性波装置は、高音速基板１３、低音速膜５及び圧電体層６がこの順序で積層された積層体である圧電性基板１４を有するため、第１の実施形態と同様に、弾性波のエネルギーを圧電体層６側に閉じ込めることができる。
図９に示す第２の変形例における圧電性基板１５は、高音速基板１３と、高音速基板１３上に直接的に設けられている圧電体層６とを有する。本変形例においても、第１の実施形態と同様に、弾性波のエネルギーを圧電体層６側に閉じ込めることができる。
図１０に示す第３の変形例における圧電性基板１６は、圧電体層のみからなる、タンタル酸リチウム基板である。
図１１は、第２の実施形態におけるＩＤＴ電極及び反射器の一部を示す模式的正面断面図である。
本実施形態は、１組の電極指の配列Ａ２が第１の実施形態と異なる。より具体的には、１組の電極指の配列Ａ２は、図７における（ａ）と同様の配列である。反射器２８においては、１組の電極指の配列Ａ２が周期的に配置されている。反射器２９においても同様である。上記の点以外においては、本実施形態の弾性波装置は第１の実施形態の弾性波装置１と同様の構成を有する。
ここで、本実施形態の構成を有する複数の弾性波装置を、反射器の第２の電極指の幅を異ならせて作製した。各弾性波装置の条件は、図６に結果を示して比較した第１の実施形態の上記条件と同様の条件とした。一方で、反射器の電極指の幅が全て同じである点以外においては本実施形態の弾性波装置と同様の構成を有する比較例の弾性波装置を作製した。なお、本実施形態と比較する比較例は、第１の実施形態と比較した上記比較例と同様である。
図１２は、第２の実施形態及び比較例におけるスプリアスの位相を示す図である。図１２中の実線は、反射器の第２の電極指の幅を０．４μｍとした場合の第２の実施形態の結果を示す。一点鎖線は、反射器の第２の電極指の幅を０．３μｍとした場合の第２の実施形態の結果を示す。破線は比較例の結果を示す。
図１２に示すように、破線で示す比較例よりも、実線及び一点鎖線で示す第２の実施形態の方がレイリー波によるスプリアスが小さいことがわかる。よって、第２の実施形態において、レイリー波によるスプリアスを抑制できることがわかる。さらに、第２の実施形態において、第２の電極指の幅が０．４μｍの場合よりも０．３μｍの場合の方が、スプリアスが小さいことがわかる。このように、１組の電極指の配列Ａ２が、図７に示す例のいずれかであれば、レイリー波によるスプリアスを効果的に抑制することができる。
図１３は、第３の実施形態におけるＩＤＴ電極及び反射器の一部を示す模式的正面断面図である。
本実施形態は、反射器３８において、１組の電極指の配列Ａ３が、第１の電極指８ａ及び第２の電極指８ｂを含む連続した３本の電極指の配列である点で、第１の実施形態と異なる。反射器３９においても同様である。上記の点以外においては、本実施形態の弾性波装置は第１の実施形態の弾性波装置１と同様の構成を有する。
１組の電極指の配列Ａ３は、図１３における左側から、第１の電極指８ａ、第２の電極指８ｂ、第１の電極指８ａの順序の配列である。反射器３８においては、１組の電極指の配列Ａ３が周期的に配置されている。より具体的には、反射器３８において、１組の電極指の配列Ａ３が連続的に配置されている。なお、１組の電極指の配列Ａ３は上記に限定されず、第１の電極指８ａ及び第２の電極指８ｂの両方を含んでいればよい。１組の電極指の配列Ａ３が連続する３本の電極指の配列である場合においても、反射器３８の任意の部分において連続した３本の電極指が、第１の電極指８ａ及び第２の電極指８ｂの両方を含んでいればよい。
ここで、本実施形態の構成を有する複数の弾性波装置を、反射器の第２の電極指の幅を異ならせて作製した。各弾性波装置の条件は、図６に結果を示して比較した第１の実施形態の上記条件と同様の条件とした。一方で、反射器の電極指の幅が全て同じである点以外においては本実施形態の弾性波装置と同様の構成を有する比較例の弾性波装置を作製した。なお、本実施形態と比較する比較例は、第１の実施形態と比較した上記比較例と同様である。
図１４は、第３の実施形態及び比較例におけるスプリアスの位相を示す図である。図１４中の実線は、反射器の第２の電極指の幅を０．４μｍとした場合の第３の実施形態の結果を示す。一点鎖線は、反射器の第２の電極指の幅を０．３μｍとした場合の第３の実施形態の結果を示す。破線は比較例の結果を示す。
図１４に示すように、破線で示す比較例よりも、実線及び一点鎖線で示す第３の実施形態の方がレイリー波によるスプリアスが小さいことがわかる。よって、第３の実施形態において、レイリー波によるスプリアスを抑制できることがわかる。さらに、第３の実施形態において、第２の電極指の幅が０．４μｍの場合よりも０．３μｍの場合の方が、スプリアスが小さいことがわかる。
１組の電極指の配列Ａ３は、本実施形態のような連続した３本の電極指の配列や、第１の実施形態のような連続した４本の電極指の配列には限られない。反射器３８の任意の部分において連続した４本の電極指が、第１の電極指８ａ及び第２の電極指８ｂの両方を含んでいれば、１組の電極指の配列Ａ３は連続した５本以上の電極指の配列であってもよい。
図１５は、第４の実施形態におけるＩＤＴ電極及び反射器の一部を示す模式的正面断面図である。
本実施形態は、反射器４８において、２組の電極指の配列が周期的に配置されている点において、第１の実施形態と異なる。より具体的には、反射器４８において、１組の電極指の配列Ａ４及び１組の電極指の配列Ａ５が交互に配置されている。反射器４９においても同様である。上記の点以外においては、本実施形態の弾性波装置は第１の実施形態の弾性波装置１と同様の構成を有する。
１組の電極指の配列Ａ４は、図７における（ｄ）と同様の配列である。１組の電極指の配列Ａ５は、図７における（ｃ）と同様の配列である。本実施形態では、反射器４８において、１組の電極指の配列Ａ４及び１組の電極指の配列Ａ５が交互に配置されていることにより、連続する８本の電極指の配列が周期的に配置されている。なお、２組に限られず、３組以上の電極指の配列が、反射器４８において周期的に配置されていてもよい。
ここで、本実施形態の構成を有する複数の弾性波装置を、反射器の第２の電極指の幅を異ならせて作製した。各弾性波装置の条件は、図６に結果を示して比較した第１の実施形態の上記条件と同様の条件とした。一方で、反射器の電極指の幅が全て同じである点以外においては本実施形態の弾性波装置と同様の構成を有する比較例の弾性波装置を作製した。なお、本実施形態と比較する比較例は、第１の実施形態と比較した上記比較例と同様である。
図１６は、第４の実施形態及び比較例におけるスプリアスの位相を示す図である。図１６中の実線は、反射器の第２の電極指の幅を０．４μｍとした場合の第４の実施形態の結果を示す。一点鎖線は、反射器の第２の電極指の幅を０．３μｍとした場合の第４の実施形態の結果を示す。破線は比較例の結果を示す。
図１６に示すように、破線で示す比較例よりも、実線及び一点鎖線で示す第４の実施形態の方がレイリー波によるスプリアスが小さいことがわかる。よって、第４の実施形態において、レイリー波によるスプリアスを抑制できることがわかる。さらに、第４の実施形態において、第２の電極指の幅が０．４μｍの場合よりも０．３μｍの場合の方が、スプリアスが小さいことがわかる。
第１～第４の実施形態においては、本発明に係る弾性波装置の弾性波共振子としての例を示した。以下において、本発明に係る帯域通過型フィルタ、デュプレクサ及びマルチプレクサについて説明する。
図１７は、第５の実施形態に係る帯域通過型フィルタの回路図である。
帯域通過型フィルタ５０は、複数の直列腕共振子及び複数の並列腕共振子を有するラダー型フィルタである。複数の直列腕共振子及び複数の並列腕共振子は、いずれも弾性波共振子である。本実施形態では、複数の直列腕共振子及び複数の並列腕共振子は、いずれも第１の実施形態の弾性波装置１の構成を有する。なお、帯域通過型フィルタ５０の複数の弾性波共振子のうち少なくとも１つが、本発明に係る弾性波装置の構成を有していればよい。
帯域通過型フィルタ５０は、信号端子５５と、アンテナに接続されるアンテナ端子５６とに接続される。アンテナ端子５６と信号端子５５との間には、直列腕共振子Ｓ１、直列腕共振子Ｓ２、直列腕共振子Ｓ３及び直列腕共振子Ｓ４が互いに直列に接続されている。直列腕共振子Ｓ１と直列腕共振子Ｓ２との間の接続点とグラウンド電位との間には、並列腕共振子Ｐ１が接続されている。直列腕共振子Ｓ２と直列腕共振子Ｓ３との間の接続点とグラウンド電位との間には、並列腕共振子Ｐ２が接続されている。直列腕共振子Ｓ３と直列腕共振子Ｓ４との間の接続点とグラウンド電位との間には、並列腕共振子Ｐ３が接続されている。本実施形態では、アンテナ端子５６が位置するアンテナ端側に最も近い弾性波共振子は、直列腕共振子Ｓ１である。
なお、帯域通過型フィルタ５０の回路構成は上記に限定されず、本発明に係る弾性波装置の構成を有する直列腕共振子または並列腕共振子を含んでいればよい。最もアンテナ端側に配置されている弾性波共振子は並列腕共振子であってもよい。
帯域通過型フィルタ５０の各直列腕共振子及び各並列腕共振子は、第１の実施形態の構成を有する。それによって、レイリー波によるスプリアスを抑制することができる。
帯域通過型フィルタがアンテナ端子に他のフィルタ装置と共通接続される場合には、帯域通過型フィルタの弾性波共振子において生じるレイリー波によるスプリアスが、他のフィルタ装置に対して影響を与えるおそれがある。これに対して、本実施形態においては、帯域通過型フィルタ５０の弾性波共振子が第１の実施形態の構成を有する。よって、共通接続される他のフィルタに対するレイリー波によるスプリアスの影響を抑制することができる。
帯域通過型フィルタ５０に共通接続される他のフィルタ装置に対する、帯域通過型フィルタ５０のスプリアスの影響のうち、最もアンテナ端側に配置されている弾性波共振子のスプリアスの影響が最も大きい。本実施形態のように、最もアンテナ端側に配置されている弾性波共振子が本発明に係る弾性波装置の構成を有することが好ましい。それによって、帯域通過型フィルタ５０に共通接続される他のフィルタ装置に対するレイリー波によるスプリアスの影響をより一層抑制することができる。
図１８は、第６の実施形態に係るデュプレクサの模式的回路図である。図１８においては、後述する第２の帯域通過型フィルタをブロック図により模式的に示す。
デュプレクサ６０は、アンテナ端子５６と、アンテナ端子５６に共通接続されている第１の帯域通過型フィルタ６１Ａ及び第２の帯域通過型フィルタ６１Ｂとを有する。第１の帯域通過型フィルタ６１Ａ及び第２の帯域通過型フィルタ６１Ｂの通過帯域は異なる。本実施形態においては、第１の帯域通過型フィルタ６１Ａは、第４の実施形態の帯域通過型フィルタ５０と同様の構成を有する。
他方、第２の帯域通過型フィルタ６１Ｂの回路構成は特に限定されない。第２の帯域通過型フィルタ６１Ｂは、例えば、適宜のラダー型フィルタであってもよく、縦結合共振子型弾性波フィルタであってもよい。なお、第１の帯域通過型フィルタ６１Ａ及び第２の帯域通過型フィルタ６１Ｂの両方が本発明に係る帯域通過型フィルタの構成を有していてもよい。
デュプレクサ６０の第１の帯域通過型フィルタ６１Ａは、第４の実施形態と同様の構成を有する。よって、レイリー波によるスプリアスを抑制することができる。さらに、アンテナ端子５６に第１の帯域通過型フィルタ６１Ａと共通接続されている、第２の帯域通過型フィルタ６１Ｂに対するレイリー波によるスプリアスの影響を抑制することができる。
図１９は、第７の実施形態に係るマルチプレクサの模式図である。
マルチプレクサ７０は、アンテナ端子５６と、アンテナ端子５６に共通接続されている第１の帯域通過型フィルタ６１Ａ、第２の帯域通過型フィルタ７１Ｂ及び第３の帯域通過型フィルタ７１Ｃを有する。第１の帯域通過型フィルタ６１Ａは、第４の実施形態と同様の構成を有する。他方、第２の帯域通過型フィルタ７１Ｂ及び第３の帯域通過型フィルタ７１Ｃの回路構成は特に限定されない。第２の帯域通過型フィルタ７１Ｂ及び第３の帯域通過型フィルタ７１Ｃも、本発明に係る帯域通過型フィルタの構成を有していてもよい。なお、マルチプレクサ７０は、アンテナ端子５６に接続された、第１の帯域通過型フィルタ６１Ａ、第２の帯域通過型フィルタ７１Ｂ及び第３の帯域通過型フィルタ７１Ｃ以外のフィルタ装置を含んでいてもよい。
マルチプレクサ７０の第１の帯域通過型フィルタ６１Ａは、第４の実施形態と同様の構成を有する。よって、レイリー波によるスプリアスを抑制することができる。さらに、アンテナ端子５６に第１の帯域通過型フィルタ６１Ａと共通接続されている、他のフィルタ装置に対するレイリー波によるスプリアスの影響を抑制することができる。
１…弾性波装置
２…圧電性基板
３…支持基板
４…高音速膜
５…低音速膜
６…圧電体層
７…ＩＤＴ電極
７ａ…電極指
７ｃ～７ｅ…第１～第３の金属層
８，９…反射器
８ａ，９ａ…第１の電極指
８ｂ，９ｂ…第２の電極指
１３…高音速基板
１４～１６…圧電性基板
２８，２９，３８，３９，４８，４９…反射器
５０…帯域通過型フィルタ
５５…信号端子
５６…アンテナ端子
６０…デュプレクサ
６１Ａ，６１Ｂ…第１，第２の帯域通過型フィルタ
７０…マルチプレクサ
７１Ｂ，７１Ｃ…第２，第３の帯域通過型フィルタ
Ｐ１～Ｐ３…並列腕共振子
Ｓ１～Ｓ４…直列腕共振子
２…圧電性基板
３…支持基板
４…高音速膜
５…低音速膜
６…圧電体層
７…ＩＤＴ電極
７ａ…電極指
７ｃ～７ｅ…第１～第３の金属層
８，９…反射器
８ａ，９ａ…第１の電極指
８ｂ，９ｂ…第２の電極指
１３…高音速基板
１４～１６…圧電性基板
２８，２９，３８，３９，４８，４９…反射器
５０…帯域通過型フィルタ
５５…信号端子
５６…アンテナ端子
６０…デュプレクサ
６１Ａ，６１Ｂ…第１，第２の帯域通過型フィルタ
７０…マルチプレクサ
７１Ｂ，７１Ｃ…第２，第３の帯域通過型フィルタ
Ｐ１～Ｐ３…並列腕共振子
Ｓ１～Ｓ４…直列腕共振子
Claims (12)
- タンタル酸リチウムからなる圧電体層を含む圧電性基板と、
前記圧電性基板上に設けられているＩＤＴ電極と、
前記圧電性基板上における、前記ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向両側に設けられている一対の反射器と、
を備え、
ＳＨ波を主モードとして利用しており、
前記ＩＤＴ電極及び前記反射器がそれぞれ複数の電極指を有し、
前記電極指が延びる方向に直交する方向に沿う長さを幅としたときに、前記反射器が、幅が異なる第１の電極指と第２の電極指と、を有し、
前記反射器の任意の部分において連続した４本の前記電極指が、前記第１の電極指及び前記第２の電極指の両方を含み、かつ前記連続した４本の電極指の電極指中心間距離が同じであり、
前記反射器における前記第１の電極指及び前記第２の電極指を含む連続した前記４本の電極指の配列を１組の電極指の配列としたときに、前記反射器において前記１組の電極指の配列が周期的に配置されている、弾性波装置。 - タンタル酸リチウムからなる圧電体層を含む圧電性基板と、
前記圧電性基板上に設けられているＩＤＴ電極と、
前記圧電性基板上における、前記ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向両側に設けられている一対の反射器と、
を備え、
ＳＨ波を主モードとして利用しており、
前記ＩＤＴ電極及び前記反射器がそれぞれ複数の電極指を有し、
前記電極指が延びる方向に直交する方向に沿う長さを幅としたときに、前記反射器が、幅が異なる第１の電極指と第２の電極指と、を有し、
前記反射器の任意の部分において連続した４本の前記電極指が、前記第１の電極指及び前記第２の電極指の両方を含み、かつ前記連続した４本の電極指の電極指中心間距離が同じであり、
前記反射器における前記第１の電極指及び前記第２の電極指を含む連続した３本の前記電極指の配列を１組の電極指の配列としたときに、前記反射器において前記１組の電極指の配列が周期的に配置されている、弾性波装置。 - 前記ＩＤＴ電極の電極指中心間距離が全て同じであり、前記反射器の電極指中心間距離が全て同じである、請求項１または２に記載の弾性波装置。
- 前記ＩＤＴ電極の電極指中心間距離と、前記反射器の電極指中心間距離とが同じである、請求項３に記載の弾性波装置。
- 前記ＩＤＴ電極の前記複数の電極指の幅が全て同じである、請求項１～４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
- 前記圧電性基板が高音速基板を有し、
前記高音速基板上に、直接的または間接的に前記圧電体層が設けられており、
前記高音速基板を伝搬するバルク波の音速が、前記圧電体層を伝搬する弾性波の音速よりも高い、請求項１～５のいずれか１項に記載の弾性波装置。 - 前記圧電性基板が、前記高音速基板と前記圧電体層との間に設けられている低音速膜を有し、
前記低音速膜を伝搬するバルク波の音速が、前記圧電体層を伝搬するバルク波の音速よりも低い、請求項６に記載の弾性波装置。 - 前記圧電性基板が、支持基板と、前記支持基板上に設けられている高音速膜と、前記高音速膜上に設けられている低音速膜と、を有し、
前記低音速膜上に前記圧電体層が設けられており、
前記低音速膜を伝搬するバルク波の音速が、前記圧電体層を伝搬するバルク波の音速よりも低く、
前記高音速膜を伝搬するバルク波の音速が、前記圧電体層を伝搬する弾性波の音速よりも高い、請求項１～５のいずれか１項に記載の弾性波装置。 - 直列腕共振子及び並列腕共振子を含む複数の弾性波共振子を備え、
前記複数の弾性波共振子のうち少なくとも１つが請求項１～８のいずれか１項に記載の弾性波装置である、帯域通過型フィルタ。 - アンテナに接続される帯域通過型フィルタであって、
前記複数の弾性波共振子のうち最もアンテナ端側に配置されている前記弾性波共振子が、前記弾性波装置である、請求項９に記載の帯域通過型フィルタ。 - アンテナに接続されるアンテナ端子と、
前記アンテナ端子に共通接続されており、かつ通過帯域が異なる第１の帯域通過型フィルタ及び第２の帯域通過型フィルタと、
を備え、
前記第１の帯域通過型フィルタ及び前記第２の帯域通過型フィルタのうち少なくとも一方が請求項９または１０に記載した帯域通過型フィルタである、デュプレクサ。 - アンテナに接続されるアンテナ端子と、
前記アンテナ端子に共通接続されており、かつ通過帯域が異なる複数の帯域通過型フィルタと、
を備え、
前記複数の帯域通過型フィルタのうち少なくとも１つが請求項９または１０に記載した帯域通過型フィルタである、マルチプレクサ。
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