JPWO2006134959A1

JPWO2006134959A1 - 多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ

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Publication number: JPWO2006134959A1
Application number: JP2007521317A
Authority: JP
Inventors: 岩崎　智弘; 智弘岩崎; 中塚　宏; 宏中塚; 大西　慶治; 慶治大西; 中村　弘幸; 弘幸中村
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2006-06-14
Publication date: 2009-01-08
Also published as: EP1892832B1; WO2006134959A1; EP1892832A1; US7414495B2; EP1892832A4; CN101199115A; CN100566154C; US20060284703A1; EP1892832A8

Abstract

平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ（１００）において、第１の下部電極（１０２）の面積は、第２及び第３の下部電極（１０４及び１０６）と、第２及び第３の下部電極（１０４及び１０６）を離間する領域との合計面積と略等しい。第１の上部電極（１０３）の面積は、第２及び第３の上部電極（１０５及び１０７）と、第２及び第３の上部電極（１０５及び１０７）を離間する領域との合計面積と略等しい。第３の下部電極（１０６）と第２の上部電極（１０５）と、及び第３の上部電極（１０７）と第２の下部電極（１０４）とは、それぞれ対向して配置されている。第２の下部電極（１０４）の一部と、第２の上部電極（１０５）の一部とは、対向して配置されている。

Description

本発明は、平衡化のために用いられる多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ、並びにそれを備えるラダー型フィルタ、共用機、及び通信機器に関する。

従来、携帯電話等の無線通信機器に搭載されるフィルタには、誘電体フィルタ、積層フィルタ、及び弾性波フィルタ等がある。弾性波フィルタでは、バルク波の複数モードを利用した水晶フィルタ（ＭＣＦ：モノリシック・クリスタル・フィルタ）や弾性表面波フィルタ（ＳＡＷフィルタ）等が知られている。しかし、近年、更なる小型化、高性能化、及び高周波化が要求されており、それを実現するデバイスとして、圧電薄膜のバルク波を利用した薄膜弾性波共振器フィルタ（ＦＢＡＲフィルタ）が開発されている。また、薄膜弾性波共振器フィルタには、複数のモードを多重することによって実現される多重モード薄膜弾性波フィルタも提案されている。

ここで、近年、対雑音特性の良好化を目的としてＩＣ等の半導体部品の平衡化が進み、ＲＦ段に使用される薄膜弾性波共振器、又はそれを用いたフィルタにおいても平衡化が求められている。
また、近年では、前段及び後段に配置されるＩＣとのインピーダンス整合の観点から、薄膜弾性波共振器フィルタのインピーダンスを制御することが求められている。

複数モードを利用した従来の平衡型ＭＣＦ（特許文献１）について説明する。図１２は、従来の平衡型ＭＣＦの構成を示す図である。
このＭＣＦは、水晶基板７１（圧電基板）を挟んで対向する三対の電極７２及び７６、電極７３及び７４、並びに電極７５及び７７を配置している。左側の電極７２は、入力電極であり、右側の電極７３は、出力電極である。入力電極７２とそれに対向する補助電極７６とが、それぞれ入力平衡端子７１１及び７１３に接続され、出力電極７３とそれに対向する補助電極７４とが、それぞれ出力平衡端子７１４及び７１２に接続される。このＭＣＦは、１次モードの厚み振動と３次モードの厚み振動とを励振することによって、複数モードの高結合を実現、入力平衡端子と出力平衡端子間において、広帯域かつ高減衰な特性を有した平衡型フィルタが実現される。

また、従来の平衡型フィルタのインピーダンス制御方法（特許文献２）について説明する。図１３は、従来の平衡型ＳＡＷフィルタの平衡端子におけるインピーダンスを制御する構成を示す図である。
このＳＡＷフィルタは、圧電基板６０１上に周期構造ストリップライン状に交差する電極パターンを構成することによって、弾性表面波を励起させることができる。圧電基板６０１上には、入力ＩＤＴ電極６０２ａ及び６０２ｂと、反射器電極６０３ａ及び６０３ｂと、出力ＩＤＴ電極６０４とによって構成される、縦モード型のＳＡＷフィルタが形成される。入力ＩＤＴ電極６０２ａ及び６０２ｂの上部電極は、入力端子Ｓに接続され、入力ＩＤＴ電極６０２ａ及び６０２ｂの下部電極は、接地されている。さらに、出力ＩＤＴ電極６０４は、第１、第２及び第３の分割ＩＤＴ電極６０４ａ、６０４ｂ及び６０４ｃの３つに分割されており、３つのＩＤＴ電極６０４ａ〜６０４ｃのグループ接続により構成されている。ここで、第１〜第３の分割ＩＤＴ電極６０４ａ〜６０４ｃは、それぞれ同相に配置されている。また、第１及び第２の分割ＩＤＴ電極６０４ａ及び６０４ｂにおける上部電極６０５ａ及び６０５ｂは、電気的に接続され、平衡型出力端子の一端Ｔ１に接続される。第２及び第３の分割ＩＤＴ電極６０４ｂ及び６０４ｃにおける下部電極６０６ｂ及び６０６ｃは、電気的に接続され、平衡型出力端子の他端Ｔ２に接続される。

ここで、図１３における平衡型ＳＡＷフィルタの出力平衡端子間の容量等価回路図を図１４に示す。容量Ｃａ〜Ｃｃは、それぞれ第１〜第３の分割ＩＤＴ電極６０４ａ〜６０４ｃの容量であり、容量Ｃａ〜Ｃｃの合成容量が、出力ＩＤＴ電極６０４の総容量Ｃｏｕｔとなる。出力ＩＤＴ電極６０４に含まれる電極指の対数を変化させることで、総容量値Ｃｏｕｔを制御できる。それゆえ、ＳＡＷフィルタにおけるインピーダンスはＩＤＴ電極の容量が支配的であるので、第１〜第３の分割ＩＤＴ電極６０４ａ〜６０４ｃの対数を変えることにより、出力平衡端子間のインピーダンスを制御することができる。

以下、平衡−不平衡変換型入出力端子を有する従来の多重モード薄膜弾性波共振器フィルタにおけるインピーダンス制御方法について説明する。
図１５Ａは、従来の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ９００の構造を示す斜視図である。図１５Ｂは、図１５Ａの従来の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ９００のＥ−Ｅ断面図である。

この従来の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ９００は、基板９０上に、第１及び第２の下部電極９２及び９４と、圧電薄膜９１と、第１及び第２の上部電極９３及び９５とが形成されている。第１の下部電極９２と、第１の上部電極９３と、両方の電極に挟まれた圧電薄膜９１とによって、第１の振動部が構成される。第１の上部電極９３を入力端子とし、第１の下部電極９２をＧＮＤ端子としている。また、第２の下部電極９４と、第２の上部電極９５と、両方の電極に挟まれた圧電薄膜９１とによって、第２の振動部が構成される。第２の上部電極９５を出力平衡端子（＋）とし、第２の下部電極９４を出力平衡端子（−）としている。また、基板９０内に、第１及び第２の振動部の振動を共通に確保し、当該振動を結合することができる空洞部９６が形成されている。これにより、例えば、入力側の第１の振動部で励振された機械振動によって出力側の第２の振動部は機械振動を励振し、さらに出力側の第２の振動部は励振した当該機械振動を電気信号に変換して出力する。

一般的に、出力側となる第２の振動部において厚み方向に励振された振動は、λ／２で振動する。ここで、第２の振動部での共振周波数をｆｒとし、厚み方向の平均音速をＶとした場合、波長λは、Ｖ／ｆｒで表される。従って、第２の振動部を共振周波数ｆｒが得られる厚さに設計することで、その共振周波数ｆｒにおいて圧電薄膜９１の上面から出力される電気信号と下面から出力される電気信号とは、理想的には、１８０度の位相差特性及び同振幅特性を有することとなる。よって、入力端子ＩＮ１に入力された単相の電気信号は、平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ９００によって、差動の電気信号に変換され、出力端子ＯＵＴ１（＋）及びＯＵＴ２（−）から出力される。

さらに、、第１の下部電極９２又は第１の上部電極９３に比べ、第２の下部電極９４又は第２の上部電極９５のｘ方向の長さを小さくしている。これによって、電極面積が小さくなり、等価回路上、並列容量を構成する制動容量が小さくなる効果が生じる。よって、出力平衡端子のインピーダンスを高くすることができる。

また、図１６Ａは、他の従来の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ８００の構造を示す斜視図である。図１６Ｂは、図１６Ａの従来の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ８００のＦ−Ｆ断面図である。この平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ８００は、第２の上部電極及び第２の下部電極の形状だけが、上述した平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ９００と異なる構成である。よって、インピーダンス制御方法の原理は、上述した内容と同じであるので説明は省略する。
特開２００１−５３５８０号公報特開２００３−９２５２６号公報

図１７は、図１５Ａ及び図１５Ｂに示した従来の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ９００における理想的な振動モード分布を示す図である。振動モード分布曲線の積分値は、圧電薄膜内における発生電荷量と略等価である。発生電荷を２つの振動部における振動に効率的に利用することで、各振動部の結合係数を大きくすることができ、低損失かつ広帯域な特性を得ることができる。

しかし、この平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ９００では、第２の下部電極９４及び第２の上部電極９５の面積が、第１の下部電極９２及び第１の上部電極９３の面積よりも小さいので、第２の振動部における発生電荷量が小さくなる。従って、第１の振動部で発生した電荷を第２の振動部において効率的に利用することができず、損失が増大し、共振帯域が小さくなる。このように、平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ９００では、インピーダンスを大きく変換することができるが、損失が増大し、共振帯域が小さくなるという問題を有していた。

図１８は、図１６Ａ及び図１６Ｂに示した従来の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ８００における理想的な振動モード分布を示す図である。この平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ８００においては、ｘ方向に伝搬する振動に対して、第１の振動部と第２の振動部との間に不連続面が存在する。この不連続面において、不要モードが発生してしまう。さらに、空洞部が構成される領域の上部において、無電極部の占める割合が上記従来の平衡−不平衡変換型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ９００よりも大きい、すなわち第２の振動部の電極面積が第１の振動部の電極面積よりも小さいので、第１の振動部での発生電荷を効率的に第２の振動部において利用することができず、発生電荷が損失し、共振帯域が小さくなり、特性を劣化してしまう。このように、平衡−不平衡変換型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ８００では、インピーダンスを大きく変換することができるが、不要モードが発生し、損失が増大し、共振帯域が小さくなるという問題を有していた。

それ故に、本発明の目的は、入出力振動部において発生電荷を効率良く利用し、特性に優れかつインピーダンス制御を実現する平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタを提供することである。

本発明は、薄膜弾性波共振器を用いて、平衡信号と不平衡信号との間の変換を行う平衡−平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ、又は平衡信号と平衡信号との間の変換を行う平衡−平衡型に向けられている。そして、上記目的を達成するために、本発明の多重モード薄膜弾性波共振器フィルタは、薄膜弾性波共振器によって構成される第１の振動部と、薄膜弾性波共振器によって構成されかつ第１の振動部と並列に配置される第２の振動部と、第１及び第２の振動部を載置し、第１及び第２の振動部の振動を共通に確保することによってこの２つの振動を結合するための共通振動確保部とを備える。

第１の振動部は、第１の下部電極と、第１の下部電極に対向して配置された第１の上部電極と、第１の下部電極と第１の上部電極との間に挟まれた圧電薄膜の一部とを含み、第１の下部電極及び第１の上部電極の少なくとも一方が入出力端子として用いられる。第２の振動部は、第２の下部電極と、第２の下部電極とは絶縁領域によって離間して配置された第３の下部電極と、第３の下部電極の一部と対向して配置された第２の上部電極と、第３の上部電極の一部と対向して配置され、かつ第２の上部電極とは絶縁領域によって離間して配置された第３の上部電極と、第２及び第３の下部電極と第２及び第３の上部電極との間に挟まれた圧電薄膜の他の一部とを含み、前記第２の下部電極及び前記第２の上部電極が共に入出力端子として用いられる。そして、第１の下部電極の面積が、第２及び第３の下部電極と第２及び第３の下部電極を離間する領域との合計面積と略等しく、第１の上部電極の面積が、第２及び第３の上部電極と第２及び第３の上部電極を離間する領域との合計面積と略等しく、また第２の下部電極の一部と、第２の上部電極の一部とは、対向して配置されていることを特徴とする。

好ましくは、第３の下部電極の面積と第３の上部電極の面積とを略等しくして、第３の下部電極及び第３の上部電極は、第２の振動部における厚み方向の中心軸に対して、回転対称となるように配置する。なお、共振振動確保部は、基板内に形成された空洞部であるか、高音響インピーダンス層と低音響インピーダンス層とを交互に有する音響ミラー層である。
また、本発明は、上述した多重モード薄膜弾性波共振器フィルタを備えるラダー型フィルタであってもよいし、共用器であってもよいし、通信機器であってもよい。

本発明によれば、第１の振動部を構成する電極の総面積と第２の振動部を構成する電極の総面積とを略等しくするので、入力側の振動部から出力側の振動部へ伝搬される振動の損失を防止することができ、共振帯域を広くすることができる。さらに、第１の振動部と第２の振動部とが対向しているので、不要モードの発生も防止できる。
加えて、第２の下部電極と第２の上部電極とが対向する部分の面積を調整することによって、入出力間のインピーダンスを調整することができる。また、回転対称な配置とすることによって、バランス度を向上させることができる。

図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１００の構成を示す斜視図図１Ｂは、図１Ａの平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１００のＡ−Ａ断面図図１Ｃは、図１Ａの平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１００のＢ−Ｂ断面図図２は、第２の振動部の簡略的な等価回路図図３は、第２の振動部における上部電極及び下部電極の面積比率を変化させたときのインピーダンスの変化例を示すスミスチャート図４Ａは、第１の実施形態に係る平衡−平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１１０の構成を示す斜視図図４Ｂは、図４Ａの平衡−平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１１０のＣ−Ｃ断面図図５Ａは、第１の実施形態に係る他の平衡−平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１２０の構成を示す斜視図図５Ｂは、図５Ａの平衡−平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１２０のＤ−Ｄ断面図図６Ａは、図１Ａの平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１００に音響ミラー層１１２を用いた場合のＡ−Ａ断面図図６Ｂは、図１Ａの平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１００に音響ミラー層１１２を用いた場合のＢ−Ｂ断面図図７Ａは、本発明の第２の実施形態に係る平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ２００の構成を示す断面図図７Ｂは、本発明の第２の実施形態に係る平衡−平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ２１０の構成を示す断面図図８Ａは、本発明の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタを表す回路記号図８Ｂは、本発明の平衡−平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタを表す回路記号図９Ａは、本発明の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタを用いたラダー型フィルタ３００の回路図図９Ｂは、本発明の平衡−平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタを用いたラダー型フィルタ３１０の回路図図１０は、本発明の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタを用いた通信機器４００の構成を示すブロック図図１１は、本発明の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタを用いた共用器５００の構成を示すブロック図図１２は、従来の平衡型ＭＣＦの構成を示す図図１３は、従来の平衡型ＳＡＷフィルタ６００の平衡端子におけるインピーダンスを制御する構成を示す図図１４は、図１３における平衡型ＳＡＷフィルタの出力平衡端子間の容量等価回路図図１５Ａは、従来の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ９００の構造を示す斜視図図１５Ｂは、図１５Ａの従来の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ９００のＥ−Ｅ断面図図１６Ａは、従来の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ８００の構造を示す斜視図図１６Ｂは、図１６Ａの従来の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ８００のＦ−Ｆ断面図図１７は、図１５Ａ及び図１５Ｂに示した従来の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタにおける理想的な振動モード分布を示す図図１８は、図１６Ａ及び図１６Ｂに示した従来の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタにおける理想的な振動モード分布を示す図

符号の説明

１００〜１２０、２００、２１０、３０３、４０１、４０２、５０１、５０２、８００、９００多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ
１０１圧電薄膜
７１〜７７、１０２〜１０７、１２２〜１２５電極
１１０基板
１１１空洞部
１１２音響ミラー層
３００、３１０ラダー型フィルタ
３０１、３０２薄膜弾性波共振器
４００通信機器
４０３スイッチ回路
４０４、５０４アンテナ
４０５送信回路
４０６受信回路
５００共用器
５０３アイソレーション移相器
６００平衡型ＳＡＷフィルタ

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１００の構成を示す斜視図である。図１Ｂは、図１Ａの平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１００のＡ−Ａ断面図である。図１Ｃは、図１Ａの平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１００のＢ−Ｂ断面図である。図１Ａ〜図１Ｃにおいて、平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１００は、基板１１０と、空洞部１１１と、圧電薄膜１０１と、第１の下部電極１０２と、第２の下部電極１０４と、第３の下部電極１０６と、第１の上部電極１０３と、第２の上部電極１０５と、第３の上部電極１０７とを備える。なお、図１Ａ〜図１Ｃで示すｘ、ｙ及びｚ軸の方向は、以下の説明で用いる各方向に対応している。なお、図１Ａでは、構造を理解しやすいように圧電薄膜１０１を透過させて図示している。

第１〜第３の下部電極１０２、１０４及び１０６と、第１〜第３の上部電極１０３、１０５及び１０７は、例えばモリブデン（Ｍｏ）等で形成される。圧電薄膜１０１は、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の圧電体材料で形成される。

まず、第１の実施形態に係る平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタの１００構造の詳細を説明する。
第１の下部電極１０２と、第１の上部電極１０３と、この上下電極に挟まれた圧電薄膜１０１の一部とによって、第１の振動部が構成される。第２及び第３の上部電極１０５及び１０７と、第２及び第３の下部電極１０４及び１０６と、この上下電極に挟まれた圧電薄膜１０１の一部とによって、第２の振動部が構成される。この第１の振動部及び第２の振動部は、ｘ方向に離間した状態で基板１１０上に並列に載置される。基板１０１には、振動を閉じ込めるための空洞部１１１が形成されている。第２の下部電極１０４と第３の下部電極１０６と、及び第２の上部電極１０５と第３の上部電極１０７とは、それぞれ絶縁領域を介してｙ方向に離間されている。

第１の下部電極１０２と第１の上部電極１０３とは、長さ（ｙ方向）及び幅（ｘ方向）が略同一、すなわち面積が略同一となるように形成される。第２の下部電極１０４と第２の上部電極１０５とは、長さ及び幅が略同一、すなわち面積が略同一となるように形成される。第３の下部電極１０６と第３の上部電極１０７とは、長さ及び幅が略同一、すなわち面積が略同一となるように形成される。第２の下部電極１０４と第３の下部電極１０６とは、ｙ方向に幅Ｗ３を有する絶縁領域を介して同一平面上に離間配置される。第２の上部電極１０５と第３の上部電極１０７とは、ｙ方向に幅Ｗ４を有する絶縁領域を介して同一平面上に離間配置される。第２の下部電極１０４と第２の上部電極１０５とは、ｙ方向に幅Ｗ１を持たせて配置される。第３の下部電極１０６と第３の上部電極１０７とは、ｙ方向に幅Ｗ２を持たせて配置される。第２の下部電極１０４、第３の下部電極１０６、及び幅Ｗ３の絶縁領域の総面積は、第１の下部電極１０２の面積と略等しい。また、第２の上部電極１０５、第３の上部電極１０７、及び幅Ｗ４の絶縁領域の総面積は、第１の上部電極１０３の面積と略等しい。このとき、第２及び第３の下部電極及び上部電極１０４〜１０７を、第２の振動部のｘ方向中心軸に対して回転対称となる位置にそれぞれ配置すれば、バランス性が向上する。

この平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１００の構造には、以下の３つの特徴が存在する。１．第２の下部電極１０４の一部の領域と、第２の上部電極１０５の一部の領域とが、圧電薄膜１０１を挟んで対向して配置されている。（Ｗ２−Ｗ４＞Ｗ１）
２．第３の上部電極１０７の全領域が、圧電薄膜１０１を挟んで第２の下部電極１０４の一部と対向して配置されている。（Ｗ２＞Ｗ１）
３．第３の下部電極１０６の全領域が、圧電薄膜１０１を挟んで第２の上部電極１０５の一部と対向して配置されている。（Ｗ２−Ｗ４＞Ｗ１−Ｗ３）

上記構造により、第１及び第２の振動部は、入力側となる振動部は、入力する電気信号から機械振動を励振して出力側の振動部へ伝搬し、出力側の振動部は、励振した機械振動を電気信号に変換して出力することができる。すなわち、インピーダンス制御を実現することが可能となる。空洞部１１１は、第１及び第２の振動部の振動を共通に確保することによって、これらの振動を結合するための共通振動結合部として機能する。

次に、第１の実施形態に係る平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１００の動作を説明する。この例では、第１の上部電極１０３が入力端子ＩＮであり、第１の下部電極１０２が接地端子ＧＮＤであるとする。なお、入力端子ＩＮと接地端子ＧＮＤとは、逆であっても構わない。また、第３の下部電極１０６及び第３の上部電極１０７は、接地されているものとする。

まず、第１の上部電極１０３に不平衡信号（単相信号）が入力されて第１の上部電極１０３と第１の下部電極１０３との間に電圧が印加されると、振動が励振されて横方向（ｘ方向）に複数の共振周波数で共振する複数のモードが発生する。このとき、第１の振動部は、１次のモードと２次のモードとを結合させることが好ましく、それにより広帯域なフィルタ特性を実現することができる。

一般に、出力側となる第２の振動部において、横方向振動により励振された厚み方向（ｚ方向）の振動は、理想的にはλ／２で振動する。ここで、第２の振動部での共振周波数をｆｒとし、厚み方向の平均音速をＶとした場合、波長λは、Ｖ／ｆｒで表される。従って、第２の振動部を共振周波数ｆｒが得られる厚さに設計することで、その共振周波数ｆｒにおいて、第２の振動部の第２の下部電極１０４と第２の上部電極１０５とにおいて、逆相の信号を取り出すことができる。これにより、第２の下部電極１０４及び第２の上部電極１０５から出力される信号は、位相差１８０度及び振幅差０の平衡特性を備えた平衡信号（差動信号）になる。

図１Ａ〜図１Ｃで例示したように、第１の上部電極１０３の入力端子ＩＮから単相の電気信号が入力され、第１の下部電極１０２がＧＮＤが接続されている場合には、第２の上部電極１０５に接続された端子ＯＵＴ１（＋）及び第２の下部電極１０４に接続された端子ＯＵＴ２（−）から、差動の電気信号が出力される。

図２は、第２の振動部の簡略的な等価回路図である。ここで、第２の下部電極１０４と第２の上部電極１０５とが対向することによって構成される制動容量をＣ１とし、第２の下部電極１０４と第３の上部電極１０７とが対向することによって構成される制動容量をＣ２とし、第２の上部電極１０５と第３の下部電極１０６とが対向することによって構成される制動容量をＣ３とする。
図２に示すように、２つの出力平衡端子ＯＵＴ１（＋）（第２の上部電極１０５）と出力平衡端子ＯＵＴ２（−）（第２の下部電極１０４）との間には、制動容量Ｃ１が直列に接続される。さらに、制動容量Ｃ２及びＣ３の直列回路が、制動容量Ｃ１に対して並列に接続される。また、制動容量Ｃ２と制動容量Ｃ３との間には、ＧＮＤが接続される。

このとき、出力平衡端子ＯＵＴ１（＋）及びＯＵＴ２（−）から見た総容量Ｃｏｕｔは、（Ｃ１・Ｃ２＋Ｃ２・Ｃ３＋Ｃ３・Ｃ１）／（Ｃ２＋Ｃ３）で求められる。出力平衡端子ＯＵＴ１（＋）及びＯＵＴ２（−）から見たインピーダンスは、Ｃｏｕｔと反比例の関係にある。また、それぞれの制動容量Ｃ１〜Ｃ３は、対向する電極の面積と比例の関係にある。すなわち、第２の下部電極１０４と第２の上部電極１０５とが対応する面積、第２の下部電極１０４と第３の上部電極１０７とが対向する面積、及び第２の上部電極１０５と第３の下部電極１０６と対向する面積について、３つの面積の比を調整することによって、インピーダンスを調整することができる。

ここで、第１の下部電極１０２と第１の上部電極１０３と間の制動容量をＣ０としたとき、第２の振動部の総容量Ｃｏｕｔは、第３の下部電極１０６及び第３の下部電極１０７が存在せず、第２の下部電極１０４と第２の上部電極１０５とが全面的に対向している場合には、制動容量Ｃ０と等しくなる。また、第２の下部電極１０４と第２の上部電極１０５とが対応する領域が存在せず、第２の下部電極１０４、第３の上部電極１０７、第３の下部電極１０６、及び第２の上部電極１０５の面積が全て第１の振動部の半分となる場合、総容量Ｃｏｕｔは１／４×Ｃ０となる。

従って、インピーダンスの調整範囲は、入力側である第１の下部電極１０２と第１の上部電極１０３との間の制動容量Ｃ０から算出される入力振動部のインピーダンスをＺｉｎとしたとき、Ｚｉｎ＜Ｚ＜４Ｚｉｎとなる。

図３は、出力振動部における上部電極及び下部電極の面積比率を変化させたときのインピーダンスの変化例を示すスミスチャートである。図３において、ａ１は、第３の下部電極１０６及び第３の上部電極１０７が存在せず、第２の下部電極１０４と第２の上部電極１０５とが全面的に対向している場合のインピーダンスである。ａ２は、第２の下部電極１０４と第２の上部電極１０５とが、互いに長さ１／３の領域で対向している場合のインピーダンスである。ａ３は、第２の下部電極１０４と第２の上部電極１０５とが、互いに長さ１／５の領域で対向している場合のインピーダンスである。図３に示すように、第２の下部電極１０４と第２の上部電極１０５とが対向する領域を小さくしていくと、高いインピーダンスを得ることができる。よって、入力側のインピーダンスと、出力側のインピーダンスとを、大きく変化させることができる。

以上のように、本発明の第１の実施形態に係る平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１００によれば、第１の振動部を構成する電極の総面積と第２の振動部を構成する電極の総面積とを略等しくする。これにより、振動部間で伝搬する振動の損失を防止して、入力側の振動部で発生した電荷を出力側の振動部で効率的に利用することができるので、共振帯域を広くすることが可能となる。
また、第１の振動部と第２の振動部とが、形状を略等しくし、かつ対向して配置しているので、不要モードの発生も防止できる。加えて、第２の下部電極１０４と第２の上部電極１０５とが対向する面積を調整することによって、容易にインピーダンス制御を実現することができる。
また、第２の振動部に平衡信号（差動信号）を入力し、第１の振動部から不平衡信号（単相信号）を出力する構成としても、同様の効果を得ることができる。

なお、上記第１の実施形態では、入力端子が１つ及び出力端子が２つの平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１００を説明した。しかし、同じ構造で入力端子をさらに１つ追加することで、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、平衡−平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１１０を構成することもできる。
さらに、この平衡−平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１１０の第１の振動部の電極を、図５Ａ及び図５Ｂに示す平衡−平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１２０のように分割することで、入力インピーダンスをさらに変換することも可能である。

なお、上記第１の実施形態に係る平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１００において、空洞部１１１の代わりに、図６Ａ及び図６Ｂに示す低音響インピーダンス層と高音響インピーダンス層とが交互に配置された音響ミラー層１１２を用いても、同様の効果が得られる。

（第２の実施形態）
図７Ａは、本発明の第２の実施形態に係る平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ２００の構成を示す断面図である。図７Ａに示す断面図は、図１におけるＡ−Ａ断面図に相当する。
この平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ２００は、上記第１の実施形態に係る平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１００に、以下の４つの特徴を加えて構成したものである。

１．第１の振動部と第２の振動部とが、隙間なく隣接して形成される。
２．第１の下部電極１０２と第２及び第３の下部電極１０４及び１０６とが、電気的に絶縁されている。
３．第１の上部電極１０３と第２及び第３の上部電極１０５及び１０７とが、電気的に絶縁されている。
４．第１の振動部の厚み方向（ｚ方向）の共振周波数と、第２の振動部の厚み方向（ｚ方向）の共振周波数とが、略等しい。

上記の特徴１〜３を実現するための条件は、まず、第１の下部電極１０２の厚みより大きな厚みの第２の絶縁体１０８を、第２及び第３の下部電極１０４及び１０６の下に形成する。ここで、一般的な製造工程では、圧電薄膜１０１の堆積量は時間で管理されるため、第１の下部電極１０２の上に堆積される圧電薄膜１０１の厚みと第２及び第３の下部電極１０４及び１０６の上に堆積される圧電薄膜１０１の厚みとは、等しくなる。よって、通常、第２及び第３の下部電極１０４及び１０６の上面と第１の下部電極１０２の上面との段差分が、圧電薄膜１０１の表面段差として現れる。次に、第１の上部電極１０３の厚みを、この圧電薄膜１０１の表面段差よりも小さくすることである。そして、上記の特徴４を実現するために、例えば、第２及び第３の上部電極１０５及び１０７と一致する高さまで、第１の振動部（第１の上部電極１０３）の上に、第１の絶縁体１０９を積層する。

以上のように、本発明の第２の実施形態に係る平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ２００によれば、第１の実施形態の構造において無電極部分で消費されていた発生電荷をなくすことができる。これにより、２つの振動部の間で振動モードを効果的に結合させることができるので、発生電荷を効率良く利用することができ、低損失かつ広帯域な特性を実現することができる。

なお、この第２の実施形態に係る平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ２００に関しても、図７Ｂに示すように同じ構造で入力端子をさらに１つ追加することで、平衡−平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ２１０を構成することができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態では、本発明の多重モード薄膜弾性波共振器フィルタの応用例について説明する。図８Ａは、本発明の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタを表す回路記号である。図８Ｂは、本発明の平衡−平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタを表す回路記号である。以下、図８Ａ又は図８Ｂに示す回路記号を用いて、本発明の多重モード薄膜弾性波共振器フィルタを表すものとする。

図９Ａは、本発明の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタを用いたラダー型フィルタ３００の回路図である。図９Ａにおいて、ラダー型フィルタ３００は、直列に接続された複数の薄膜弾性波共振器３０１と、複数の薄膜弾性波共振器３０１に並列に接続された複数の薄膜弾性波共振器３０２と、出力の箇所に接続された本発明の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ３０３とを備える。薄膜弾性波共振器３０１及び３０２は、ラダー型に接続されているのであれば、図９Ａに示す数に限定されない。また、本発明の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ３０３が接続される箇所も、図９Ａの例に限定されない。
なお、平衡−平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタを用いたラダー型フィルタ３１０の回路図は、図９Ｂに示す通りである。

このように、薄膜弾性波共振器から構成されるラダー型フィルタに本発明の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器を接続することによって、低損失かつ広帯域で、インピーダンス整合をとり、かつ、平衡−不平衡の変換を行うことができるフィルタを構成することができる。

図１０は、本発明の多重モード薄膜弾性波共振器フィルタを用いた通信機器４００の構成を示すブロック図である。図１０において、通信機器４００は、送信回路４０５と、受信回路４０６と、本発明の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ４０１及び４０２と、スイッチ回路４０３と、アンテナ４０４とを備える。

平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ４０１は、送信回路４０５とスイッチ回路４０３との間に接続されており、送信周波数帯を通過する特性を有し、また当該回路間のインピーダンス整合をとるように電極の大きさが調整されている。平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ４０１は、送信回路４０５からの平衡信号を不平衡信号に変換して、スイッチ回路４０３に入力する。平衡−不平衡多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ４０２は、受信回路４０６とスイッチ回路４０３との間に接続されており、受信周波数帯を通過する特性を有し、また当該回路間のインピーダンス整合をとるように電極の大きさが調整されている。平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ４０２は、スイッチ回路４０３からの不平衡信号を平衡信号に変換して、受信回路４０６に入力する。スイッチ回路１８０３は、送信回路１８０５からの信号をアンテナ１８０４側に伝搬するか、アンテナ１８０４からの信号を受信回路１８０６側に伝搬するかを切り換える。

このように、本発明の平衡−不平衡多重モード薄膜弾性波共振器フィルタを通信機器に用いることによって、低損失かつ広帯域な特性を有する通信機器を構成することができる。

図１１は、本発明の平衡−不平衡多重モード薄膜弾性波共振器フィルタを用いた共用器５００の構成を示すブロック図である。図１１において、共用器５００は、送信回路側に接続された本発明の平衡−不平衡多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ５０１と、受信回路側に接続された本発明の平衡−不平衡多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ５０２と、アイソレーション移相器５０３とを備える。

図１１に示す構成により、平衡−不平衡多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ５０１は、送信周波数帯の信号のみを通過させると共に、アンテナ５０４と送信回路との間のインピーダンス整合をとり、送信回路からの平衡信号を不平衡信号に変換して、アンテナ５０４から出力させる。平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ５０２は、受信周波数帯の信号のみを通過させると共に、アイソレーション移相器５０３と受信回路との間のインピーダンス整合をとり、アイソレーション移相器５０３からの不平衡信号を平衡信号に変換して、受信回路に入力する。これにより、低損失かつ広帯域な共用器を構成することができる。

その他、フィルタ特性又は平衡−不平衡変換特性を必要とする機器であれば、本発明の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタは、利用可能である。

本発明に係る平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ、並びにそれを用いたフィルタ、共用器、及び通信機器は、低損失かつ広帯域を実現することができ、無線機器等に有用である。

さらに、第１の下部電極９２又は第１の上部電極９３に比べ、第２の下部電極９４又は第２の上部電極９５のｘ方向の長さを小さくしている。これによって、電極面積が小さくなり、等価回路上、並列容量を構成する制動容量が小さくなる効果が生じる。よって、出力平衡端子のインピーダンスを高くすることができる。

図１７は、図１５Ａ及び図１５Ｂに示した従来の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ９００における理想的な振動モード分布を示す図である。振動モード分布曲線の積分値は、圧電薄膜９１内における発生電荷量と略等価である。発生電荷を２つの振動部における振動に効率的に利用することで、各振動部の結合係数を大きくすることができ、低損失かつ広帯域な特性を得ることができる。

第１の振動部は、第１の下部電極と、第１の下部電極に対向して配置された第１の上部電極と、第１の下部電極と第１の上部電極との間に挟まれた圧電薄膜の一部とを含み、第１の下部電極及び第１の上部電極の少なくとも一方が入出力端子として用いられる。第２の振動部は、第２の下部電極と、第２の下部電極とは絶縁領域によって離間して配置された第３の下部電極と、第３の下部電極の一部と対向して配置された第２の上部電極と、第２の下部電極の一部と対向して配置され、かつ第２の上部電極とは絶縁領域によって離間して配置された第３の上部電極と、第２及び第３の下部電極と第２及び第３の上部電極との間に挟まれた圧電薄膜の他の一部とを含み、前記第２の下部電極及び前記第２の上部電極が共に入出力端子として用いられる。そして、第１の下部電極の面積が、第２及び第３の下部電極と第２及び第３の下部電極を離間する領域との合計面積と略等しく、第１の上部電極の面積が、第２及び第３の上部電極と第２及び第３の上部電極を離間する領域との合計面積と略等しく、また第２の下部電極の一部と、第２の上部電極の一部とは、対向して配置されていることを特徴とする。

好ましくは、第３の下部電極の面積と第３の上部電極の面積とを略等しくして、第３の下部電極及び第３の上部電極は、第２の振動部における厚み方向の中心軸に対して、回転対称となるように配置する。なお、共通振動確保部は、基板内に形成された空洞部であるか、高音響インピーダンス層と低音響インピーダンス層とを交互に有する音響ミラー層である。
また、本発明は、上述した多重モード薄膜弾性波共振器フィルタを備えるラダー型フィルタであってもよいし、共用器であってもよいし、通信機器であってもよい。

本発明によれば、第１の振動部を構成する電極の総面積と第２の振動部を構成する電極の総面積とを略等しくするので、入力側の振動部から出力側の振動部へ伝搬される振動の損失を防止することができ、共振帯域を広くすることができる。さらに、第１の振動部と第２の振動部とが対向しているので、不要モードの発生も防止できる。加えて、第２の下部電極と第２の上部電極とが対向する部分の面積を調整することによって、入出力間のインピーダンスを調整することができる。また、回転対称な配置とすることによって、バランス度を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１００の構成を示す斜視図である。図１Ｂは、図１Ａの平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１００のＡ−Ａ断面図である。図１Ｃは、図１Ａの平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１００のＢ−Ｂ断面図である。図１Ａ〜図１Ｃにおいて、平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１００は、基板１１３と、空洞部１１１と、圧電薄膜１０１と、第１の下部電極１０２と、第２の下部電極１０４と、第３の下部電極１０６と、第１の上部電極１０３と、第２の上部電極１０５と、第３の上部電極１０７とを備える。なお、図１Ａ〜図１Ｃで示すｘ、ｙ及びｚ軸の方向は、以下の説明で用いる各方向に対応している。なお、図１Ａでは、構造を理解しやすいように圧電薄膜１０１を透過させて図示している。

まず、第１の実施形態に係る平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタの１００構造の詳細を説明する。
第１の下部電極１０２と、第１の上部電極１０３と、この上下電極に挟まれた圧電薄膜１０１の一部とによって、第１の振動部が構成される。第２及び第３の上部電極１０５及び１０７と、第２及び第３の下部電極１０４及び１０６と、この上下電極に挟まれた圧電薄膜１０１の一部とによって、第２の振動部が構成される。この第１の振動部及び第２の振動部は、ｘ方向に離間した状態で基板１１３上に並列に載置される。基板１１３には、振動を閉じ込めるための空洞部１１１が形成されている。第２の下部電極１０４と第３の下部電極１０６と、及び第２の上部電極１０５と第３の上部電極１０７とは、それぞれ絶縁領域を介してｙ方向に離間されている。

第１の下部電極１０２と第１の上部電極１０３とは、長さ（ｘ方向）及び幅（ｙ方向）が略同一、すなわち面積が略同一となるように形成される。第２の下部電極１０４と第２の上部電極１０５とは、長さ及び幅が略同一、すなわち面積が略同一となるように形成される。第３の下部電極１０６と第３の上部電極１０７とは、長さ及び幅が略同一、すなわち面積が略同一となるように形成される。第２の下部電極１０４と第３の下部電極１０６とは、ｙ方向に幅Ｗ３を有する絶縁領域を介して同一平面上に離間配置される。第２の上部電極１０５と第３の上部電極１０７とは、ｙ方向に幅Ｗ４を有する絶縁領域を介して同一平面上に離間配置される。第２の下部電極１０４と第２の上部電極１０５とは、ｙ方向に幅Ｗ１を持たせて配置される。第３の下部電極１０６と第３の上部電極１０７とは、ｙ方向に幅Ｗ２を持たせて配置される。第２の下部電極１０４、第３の下部電極１０６、及び幅Ｗ３の絶縁領域の総面積は、第１の下部電極１０２の面積と略等しい。また、第２の上部電極１０５、第３の上部電極１０７、及び幅Ｗ４の絶縁領域の総面積は、第１の上部電極１０３の面積と略等しい。このとき、第２及び第３の下部電極及び上部電極１０４〜１０７を、第２の振動部のｘ方向中心軸に対して回転対称となる位置にそれぞれ配置すれば、バランス性が向上する。

この平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１００の構造には、以下の３つの特徴が存在する。
１．第２の下部電極１０４の一部の領域と、第２の上部電極１０５の一部の領域とが、圧電薄膜１０１を挟んで対向して配置されている。（Ｗ２−Ｗ４＞Ｗ１）
２．第３の上部電極１０７の全領域が、圧電薄膜１０１を挟んで第２の下部電極１０４の一部と対向して配置されている。（Ｗ２＞Ｗ１）
３．第３の下部電極１０６の全領域が、圧電薄膜１０１を挟んで第２の上部電極１０５の一部と対向して配置されている。（Ｗ２−Ｗ４＞Ｗ１−Ｗ３）

まず、第１の上部電極１０３に不平衡信号（単相信号）が入力されて第１の上部電極１０３と第１の下部電極１０２との間に電圧が印加されると、振動が励振されて横方向（ｘ方向）に複数の共振周波数で共振する複数のモードが発生する。このとき、第１の振動部は、１次のモードと２次のモードとを結合させることが好ましく、それにより広帯域なフィルタ特性を実現することができる。

このとき、出力平衡端子ＯＵＴ１（＋）及びＯＵＴ２（−）から見た総容量Ｃoutは、（Ｃ１・Ｃ２＋Ｃ２・Ｃ３＋Ｃ３・Ｃ１）／（Ｃ２＋Ｃ３）で求められる。出力平衡端子ＯＵＴ１（＋）及びＯＵＴ２（−）から見たインピーダンスは、総容量Ｃoutと反比例の関係にある。また、それぞれの制動容量Ｃ１〜Ｃ３は、対向する電極の面積と比例の関係にある。すなわち、第２の下部電極１０４と第２の上部電極１０５とが対応する面積、第２の下部電極１０４と第３の上部電極１０７とが対向する面積、及び第２の上部電極１０５と第３の下部電極１０６と対向する面積について、３つの面積の比を調整することによって、インピーダンスを調整することができる。

ここで、第１の下部電極１０２と第１の上部電極１０３と間の制動容量をＣ０としたとき、第２の振動部の総容量Ｃoutは、第３の下部電極１０６及び第３の上部電極１０７が存在せず、第２の下部電極１０４と第２の上部電極１０５とが全面的に対向している場合には、制動容量Ｃ０と等しくなる。また、第２の下部電極１０４と第２の上部電極１０５とが対応する領域が存在せず、第２の下部電極１０４、第３の上部電極１０７、第３の下部電極１０６、及び第２の上部電極１０５の面積が全て第１の振動部の半分となる場合、総容量Ｃoutは１／４×Ｃ０となる。

従って、インピーダンスの調整範囲は、入力側である第１の下部電極１０２と第１の上部電極１０３との間の制動容量Ｃ０から算出される入力振動部のインピーダンスをＺinとしたとき、Ｚin＜Ｚ＜４Ｚinとなる。

（第２の実施形態）
図７Ａは、本発明の第２の実施形態に係る平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ２００の構成を示す断面図である。図７Ａに示す断面図は、図１ＢにおけるＡ−Ａ断面図に相当する。
この平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ２００は、上記第１の実施形態に係る平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１００に、以下の４つの特徴を加えて構成したものである。

このように、薄膜弾性波共振器から構成されるラダー型フィルタに本発明の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器を接続することによって、低損失かつ広帯域で、インピーダンス整合をとり、かつ、平衡―不平衡の変換を行うことができるフィルタを構成することができる。

平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ４０１は、送信回路４０５とスイッチ回路４０３との間に接続されており、送信周波数帯を通過する特性を有し、また当該回路間のインピーダンス整合をとるように電極の大きさが調整されている。平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ４０１は、送信回路４０５からの平衡信号を不平衡信号に変換して、スイッチ回路４０３に入力する。平衡−不平衡多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ４０２は、受信回路４０６とスイッチ回路４０３との間に接続されており、受信周波数帯を通過する特性を有し、また当該回路間のインピーダンス整合をとるように電極の大きさが調整されている。平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ４０２は、スイッチ回路４０３からの不平衡信号を平衡信号に変換して、受信回路４０６に入力する。スイッチ回路４０３は、送信回路４０５からの信号をアンテナ４０４側に伝搬するか、アンテナ４０４からの信号を受信回路４０６側に伝搬するかを切り換える。

本発明の第１の実施形態に係る平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１００の構成を示す斜視図図１Ａの平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１００のＡ−Ａ断面図図１Ａの平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１００のＢ−Ｂ断面図第２の振動部の簡略的な等価回路図第２の振動部における上部電極及び下部電極の面積比率を変化させたときのインピーダンスの変化例を示すスミスチャート第１の実施形態に係る平衡−平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１１０の構成を示す斜視図図４Ａの平衡−平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１１０のＣ−Ｃ断面図第１の実施形態に係る他の平衡−平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１２０の構成を示す斜視図図５Ａの平衡−平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１２０のＤ−Ｄ断面図図１Ａの平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１００に音響ミラー層１１２を用いた場合のＡ−Ａ断面図図１Ａの平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ１００に音響ミラー層１１２を用いた場合のＢ−Ｂ断面図本発明の第２の実施形態に係る平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ２００の構成を示す断面図本発明の第２の実施形態に係る平衡−平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ２１０の構成を示す断面図本発明の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタを表す回路記号本発明の平衡−平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタを表す回路記号本発明の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタを用いたラダー型フィルタ３００の回路図本発明の平衡−平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタを用いたラダー型フィルタ３１０の回路図本発明の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタを用いた通信機器４００の構成を示すブロック図本発明の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタを用いた共用器５００の構成を示すブロック図従来の平衡型ＭＣＦの構成を示す図従来の平衡型ＳＡＷフィルタ６００の平衡端子におけるインピーダンスを制御する構成を示す図図１３における平衡型ＳＡＷフィルタの出力平衡端子間の容量等価回路図従来の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ９００の構造を示す斜視図図１５Ａの従来の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ９００のＥ−Ｅ断面図従来の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ８００の構造を示す斜視図図１６Ａの従来の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ８００のＦ−Ｆ断面図図１５Ａ及び図１５Ｂに示した従来の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタにおける理想的な振動モード分布を示す図図１６Ａ及び図１６Ｂに示した従来の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタにおける理想的な振動モード分布を示す図

符号の説明

Claims

薄膜弾性波共振器を用いて、平衡信号と不平衡信号との間の変換を行う平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ（１００）であって、
薄膜弾性波共振器によって構成される第１の振動部と、
薄膜弾性波共振器によって構成されており、前記第１の振動部と並列に配置される第２の振動部と、
前記第１及び第２の振動部を載置し、前記第１及び第２の振動部の振動を共通に確保することによって、当該２つの振動を結合するための共通振動確保部とを備え、
前記第１の振動部は、
第１の下部電極（１０２）と、
前記第１の下部電極（１０２）に対向して配置された第１の上部電極（１０３）と、
前記第１の下部電極（１０２）と前記第１の上部電極（１０３）との間に挟まれた圧電薄膜（１０１）の一部とを含み、
前記第１の下部電極（１０２）又は前記第１の上部電極（１０３）が入出力端子として用いられ、
前記第２の振動部は、
第２の下部電極（１０４）と、
前記第２の下部電極（１０４）とは絶縁領域によって離間して配置された第３の下部電極（１０６）と、
前記第３の下部電極（１０６）の一部と対向して配置された第２の上部電極（１０５）と、
前記第２の下部電極（１０４）の一部と対向して配置され、かつ前記第２の上部電極（１０５）とは絶縁領域によって離間して配置された第３の上部電極（１０７）と、
前記第２及び第３の下部電極（１０４，１０６）と前記第２及び第３の上部電極（１０５，１０７）との間に挟まれた前記圧電薄膜（１０１）の他の一部とを含み、
前記第２の下部電極（１０４）及び前記第２の上部電極（１０５）が共に入出力端子として用いられ、
前記第１の下部電極（１０２）の面積が、前記第２及び第３の下部電極（１０４，１０６）と前記第２及び第３の下部電極（１０４，１０６）を離間する領域との合計面積と略等しく、
前記第１の上部電極（１０３）の面積が、前記第２及び第３の上部電極（１０５，１０７）と前記第２及び第３の上部電極（１０５，１０７）を離間する領域との合計面積と略等しく、
前記第２の下部電極（１０４）の一部と、前記第２の上部電極（１０５）の一部とは、対向して配置されていることを特徴とする、平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ。
前記第３の下部電極（１０６）の面積と、前記第３の上部電極（１０７）の面積とは、略等しく、
前記第３の下部電極（１０６）及び前記第３の上部電極（１０７）は、前記第２の振動部における厚み方向の中心軸に対して、回転対称となるように配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ。
前記共振振動確保部は、基板内に形成された空洞部（１１１）であることを特徴とする、請求項１に記載の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ。
前記共振振動確保部は、高音響インピーダンス層と低音響インピーダンス層とを交互に有する音響ミラー層（１１２）であることを特徴とする、請求項１に記載の平衡−不平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ。
薄膜弾性波共振器を用いて、平衡信号と平衡信号との間の変換を行う平衡−平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ（１１０）であって、
薄膜弾性波共振器によって構成される第１の振動部と、
薄膜弾性波共振器によって構成されており、前記第１の振動部と並列に配置される第２の振動部と、
前記第１及び第２の振動部を載置し、前記第１及び第２の振動部の振動を共通に確保することによって、当該２つの振動を結合するための共通振動確保部とを備え、
前記第１の振動部は、
第１の下部電極（１０２）と、
前記第１の下部電極（１０２）に対向して配置された第１の上部電極（１０３）と、
前記第１の下部電極（１０２）と前記第１の上部電極（１０３）との間に挟まれた圧電薄膜（１０１）の一部とを含み、
前記第１の下部電極（１０２）及び前記第１の上部電極（１０３）が共に入出力端子として用いられ、
前記第２の振動部は、
第２の下部電極（１０４）と、
前記第２の下部電極（１０４）とは絶縁領域によって離間して配置された第３の下部電極（１０６）と、
前記第３の下部電極（１０６）の一部と対向して配置された第２の上部電極（１０５）と、
前記第２の下部電極（１０４）の一部と対向して配置され、かつ前記第２の上部電極（１０５）とは絶縁領域によって離間して配置された第３の上部電極（１０７）と、
前記第２及び第３の下部電極（１０４，１０６）と前記第２及び第３の上部電極（１０５，１０７）との間に挟まれた前記圧電薄膜（１０１）の他の一部とを含み、
前記第２の下部電極（１０４）及び前記第２の上部電極（１０５）が共に入出力端子として用いられ、
前記第１の下部電極（１０２）の面積が、前記第２及び第３の下部電極（１０４，１０６）と前記第２及び第３の下部電極（１０４，１０６）を離間する領域との合計面積と略等しく、
前記第１の上部電極（１０３）の面積が、前記第２及び第３の上部電極（１０５，１０７）と前記第２及び第３の上部電極（１０５，１０７）を離間する領域との合計面積と略等しく、
前記第２の下部電極（１０４）の一部と、前記第２の上部電極（１０５）の一部とは、対向して配置されていることを特徴とする、平衡−平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ。
前記第３の下部電極（１０６）の面積と、前記第３の上部電極（１０７）の面積とは、略等しく、
前記第３の下部電極（１０６）及び前記第３の上部電極（１０７）は、前記第２の振動部における厚み方向の中心軸に対して、回転対称となるように配置されていることを特徴とする、請求項５に記載の平衡−平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ。
前記共振振動確保部は、基板内に形成された空洞部（１１１）であることを特徴とする、請求項５に記載の平衡−平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ。
前記共振振動確保部は、高音響インピーダンス層と低音響インピーダンス層とを交互に有する音響ミラー層（１１２）であることを特徴とする、請求項５に記載の平衡−平衡型多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ。
多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ（３０３）を備えるラダー型フィルタ（３００）であって、
前記多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ（３０３）は、
薄膜弾性波共振器によって構成される第１の振動部と、
薄膜弾性波共振器によって構成されており、前記第１の振動部と並列に配置される第２の振動部と、
前記第１及び第２の振動部を載置し、前記第１及び第２の振動部の振動を共通に確保することによって、当該２つの振動を結合するための共通振動確保部とを備え、
前記第１の振動部は、
第１の下部電極（１０２）と、
前記第１の下部電極（１０２）に対向して配置された第１の上部電極（１０３）と、
前記第１の下部電極（１０２）と前記第１の上部電極（１０３）との間に挟まれた圧電薄膜（１０１）の一部とを含み、
前記第１の下部電極（１０２）及び前記第１の上部電極（１０３）の少なくとも一方が入出力端子として用いられ、
前記第２の振動部は、
第２の下部電極（１０４）と、
前記第２の下部電極（１０４）とは絶縁領域によって離間して配置された第３の下部電極（１０６）と、
前記第３の下部電極（１０６）の一部と対向して配置された第２の上部電極（１０５）と、
前記第２の上部電極（１０４）の一部と対向して配置され、かつ前記第２の上部電極（１０５）とは絶縁領域によって離間して配置された第３の上部電極（１０７）と、
前記第２及び第３の下部電極（１０４，１０６）と前記第２及び第３の上部電極（１０５，１０７）との間に挟まれた圧電薄膜（１０１）の他の一部とを含み、
前記第２の下部電極（１０４）及び前記第２の上部電極（１０５）が共に入出力端子として用いられ、
前記第１の下部電極（１０２）の面積が、前記第２及び第３の下部電極（１０４，１０６）と前記第２及び第３の下部電極（１０４，１０６）を離間する領域との合計面積と略等しく、
前記第１の上部電極（１０３）の面積が、前記第２及び第３の上部電極（１０５，１０７）と前記第２及び第３の上部電極（１０５，１０７）を離間する領域との合計面積と略等しく、前記第２の下部電極（１０４）の一部と、前記第２の上部電極（１０５）の一部とは、対向して配置されていることを特徴とする、ラダー型フィルタ。
多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ（５０１，５０２）を備える共用器（５００）であって、
前記多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ（５０１，５０２）は、
薄膜弾性波共振器によって構成される第１の振動部と、
薄膜弾性波共振器によって構成されており、前記第１の振動部と並列に配置される第２の振動部と、
前記第１及び第２の振動部を載置し、前記第１及び第２の振動部の振動を共通に確保することによって、当該２つの振動を結合するための共通振動確保部とを備え、
前記第１の振動部は、
第１の下部電極（１０２）と、
前記第１の下部電極（１０２）に対向して配置された第１の上部電極（１０３）と、
前記第１の下部電極（１０２）と前記第１の上部電極（１０３）との間に挟まれた圧電薄膜（１０１）の一部とを含み、
前記第１の下部電極（１０２）及び前記第１の上部電極（１０３）の少なくとも一方が入出力端子として用いられ、
前記第２の振動部は、
第２の下部電極（１０４）と、
前記第２の下部電極（１０４）とは絶縁領域によって離間して配置された第３の下部電極（１０６）と、
前記第３の下部電極（１０６）の一部と対向して配置された第２の上部電極（１０５）と、
前記第２の上部電極（１０４）の一部と対向して配置され、かつ前記第２の上部電極（１０５）とは絶縁領域によって離間して配置された第３の上部電極（１０７）と、
前記第２及び第３の下部電極（１０４，１０６）と前記第２及び第３の上部電極（１０５，１０７）との間に挟まれた圧電薄膜（１０１）の他の一部とを含み、
前記第２の下部電極（１０４）及び前記第２の上部電極（１０５）が共に入出力端子として用いられ、
前記第１の下部電極（１０２）の面積が、前記第２及び第３の下部電極（１０４，１０６）と前記第２及び第３の下部電極（１０４，１０６）を離間する領域との合計面積と略等しく、
前記第１の上部電極（１０３）の面積が、前記第２及び第３の上部電極（１０５，１０７）と前記第２及び第３の上部電極（１０５，１０７）を離間する領域との合計面積と略等しく、前記第２の下部電極（１０４）の一部と、前記第２の上部電極（１０５）の一部とは、対向して配ることを特徴とする、共用器。
多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ（４０１，４０２）を備える通信機器（４００）であって、
前記多重モード薄膜弾性波共振器フィルタ（４０１，４０２）は、
薄膜弾性波共振器によって構成される第１の振動部と、
薄膜弾性波共振器によって構成されており、前記第１の振動部と並列に配置される第２の振動部と、
前記第１及び第２の振動部を載置し、前記第１及び第２の振動部の振動を共通に確保することによって、当該２つの振動を結合するための共通振動確保部とを備え、
前記第１の振動部は、
第１の下部電極（１０２）と、
前記第１の下部電極（１０２）に対向して配置された第１の上部電極（１０３）と、
前記第１の下部電極（１０２）と前記第１の上部電極（１０３）との間に挟まれた圧電薄膜（１０１）の一部とを含み、
前記第１の下部電極（１０２）及び前記第１の上部電極（１０３）の少なくとも一方が入出力端子として用いられ、
前記第２の振動部は、
第２の下部電極（１０４）と、
前記第２の下部電極（１０４）とは絶縁領域によって離間して配置された第３の下部電極（１０６）と、
前記第３の下部電極（１０６）の一部と対向して配置された第２の上部電極（１０５）と、
前記第２の上部電極（１０４）の一部と対向して配置され、かつ前記第２の上部電極（１０５）とは絶縁領域によって離間して配置された第３の上部電極（１０７）と、
前記第２及び第３の下部電極（１０４，１０６）と前記第２及び第３の上部電極（１０５，１０７）との間に挟まれた圧電薄膜（１０１）の他の一部とを含み、
前記第２の下部電極（１０４）及び前記第２の上部電極（１０５）が共に入出力端子として用いられ、
前記第１の下部電極（１０２）の面積が、前記第２及び第３の下部電極（１０４，１０６）と前記第２及び第３の下部電極（１０４，１０６）を離間する領域との合計面積と略等しく、
前記第１の上部電極（１０３）の面積が、前記第２及び第３の上部電極（１０５，１０７）と前記第２及び第３の上部電極（１０５，１０７）を離間する領域との合計面積と略等しく、前記第２の下部電極（１０４）の一部と、前記第２の上部電極（１０５）の一部とは、対向して配ることを特徴とする、通信機器。