JPWO2010140456A1 - 弾性波共振子、ラダー型フィルタ及びデュプレクサ - Google Patents

Abstract

共振・反共振周波数におけるリターンロス特性に優れ、損失を効果的に低減することができる弾性波共振子を提供する。第１の共通電極１２に、複数本の第１の電極指１４及び複数の第２のダミー電極指１７が接続されており、第２の共通電極１３に、複数本の第２の電極指１５及び複数本の第１のダミー電極指１６が接続されており、弾性波伝搬方向において交叉幅重み付けが施されており、弾性波伝搬方向における交叉領域のメタライズ比率に比べ、非交叉領域のメタライズ比率が、相対的に高くされているＩＤＴ電極７を有する弾性波共振子。

Description

本発明は、共振子や帯域フィルタなどに用いられる弾性波共振子及び弾性波共振子を用いて構成されたラダー型フィルタに関し、より詳細には、ＩＤＴ電極に交叉幅重み付けが施されている弾性波共振子、ラダー型フィルタ及びデュプレクサに関する。

従来、共振子や帯域フィルタとして、弾性波装置が広く用いられている。

例えば、下記の特許文献１には、図９に示す電極構造を有する弾性波共振子が開示されている。図９に示す弾性波共振子１００１では、複数本の第１の電極指１００２と、複数本の第２の電極指１００３とが互いに間挿し合うように配置されている。複数本の第１の電極指１００２は、一端が第１の共通電極１００４に接続されており、他端が第２の共通電極１００５側に延ばされている。複数本の第２の電極指１００３は、一端が第２の共通電極１００５に接続されており、他端が第１の共通電極１００４側に延ばされている。また、第２の共通電極１００５には、複数本の第１のダミー電極指１００６の一端が接続されている。第１のダミー電極指１００６の他端は、第１の電極指１００２の先端とギャップを隔てて対向されている。同様に、第１の共通電極１００４に、第２のダミー電極指１００７の一端が接続されている。第２のダミー電極指１００７の他端は、ギャップを隔てて第２の電極指１００３の先端と対向されている。

ここでは、ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向に沿って交叉幅が変化するように交叉幅重み付けが施されている。この交叉幅重み付けでは、ＩＤＴ電極１００２の弾性表面波伝搬方向において、交叉幅の極大値が２つ現れる。従って、第１，第２の電極指１００２，１００３が交叉している領域である交叉領域を囲む包絡線は、２つの菱形が連なるような形状を形成している。

特許文献１では、このような重み付けにより、横モードリップルによるスプリアスを軽減するだけでなく、反共振周波数のＱ値と耐電力性を高めることができるとされている。

ＷＯ２００７／１０８２６９

特許文献１に記載の弾性波共振子では、ＩＤＴ電極において、第１，第２の電極指１００２，１００３が交叉していない非交叉領域が広く存在するため、正規型ＩＤＴ電極に比べて、弾性波の励振強度が小さくなる。また、非交叉領域が広い部分では、第１、第２のダミー電極指１００６、１００７が長くなるため、ダミー電極指の抵抗損失が大きくなる。従って、この弾性波共振子では、共振周波数のＱ値が悪くなるという問題があった。また、この弾性波共振子を用いて構成されたラダー型フィルタでは耐電力性は高められるものの、挿入損失を十分に低減できなかった。

本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、Ｑ値が高い弾性波共振子を提供することにある。本発明の他の目的は、該弾性波共振子を用いて構成されており、耐電力性を高め得るだけでなく、挿入損失を低減できるラダー型フィルタを提供することにある。また、本発明のさらに他の目的は、上記弾性波共振子を用いたラダー型フィルタを有するデュプレクサを提供することにある。

本発明に係る弾性波共振子は、圧電基板と、前記圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極とを備え、前記ＩＤＴ電極が、圧電基板上において隔てられて設けられた第１，第２の共通電極と、第１，第２の共通電極と、前記第１の共通電極に一端が接続されており、第２の共通電極側に向って延ばされた複数本の第１の電極指と、前記第２の共通電極に一端が接続されており、他端が前記第１の共通電極側に延ばされている複数本の第２の電極指と、一端が前記第１の共通電極に接続されており、他端が前記第２の共通電極側に向って延ばされており、かつ他端が前記第１の電極指の先端とギャップを隔てて配置されている、複数本の第１のダミー電極指と、前記第１の共通電極に一端が接続されており、他端が前記第２の共通電極側に配置されており、該他端が前記第２の電極指の先端とギャップを隔てて配置されており、前記第１の電極指と第２の電極指とが弾性波伝搬方向において重なる部分により交叉領域が形成されており、前記ダミー電極指が形成されている部分が非交叉領域とされており、前記ＩＤＴ電極は、前記第１の電極指と第２の電極指との交叉幅が弾性波伝搬方向に沿って変化する交叉幅重み付けが施されており、前記交叉幅重み付けには、交叉幅が増大から減少に転じる変化点が少なくとも２つあり、前記第１，第２の電極指または前記第１，第２のダミー電極指を含む電極部分の面積の該電極部分が設けられている領域全体の面積に対する割合をメタライズ比率としたときに、前記交叉領域におけるメタライズ比率に比べ、少なくとも一部の前記非交叉領域におけるメタライズ比率が相対的に高くされている。なお、メタライズ比率とは、非交叉領域中における第１または第２の共通電極に接続されている第１，第２の電極指及び第１，第２のダミー電極指を含む電極部分の面積の非交叉領域全体の面積に対する割合をいうものとする。

本発明のある特定の局面では、前記変化点間に位置する非交叉領域のメタライズ比率に比べ、前記ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向の一端部と該一端部側に最も近い前記変化点との間に位置する非交叉領域のメタライズ比率、および前記ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向の他端部と該他端部側に前記変化点との間に位置する非交叉領域のメタライズ比率が、相対的に高くされている。

本発明の他の特定の局面では、前記交叉領域におけるメタライズ比率に比べ、全ての非交叉領域のメタライズ比率が相対的に高くされている。

本発明に係るラダー型フィルタは、直列腕共振子と並列腕共振子とを有するラダー型フィルタであって、前記並列腕共振子が請求項２に記載の弾性波共振子からなり、前記直列腕共振子が請求項３に記載の弾性波共振子からなる。

本発明に係るラダー型フィルタのさらに他の特定の局面では、耐電力性に優れているため、受信側帯域フィルタと送信側帯域フィルタを有するデュプレクサの送信側帯域フィルタとして好適に用いられる。従って、本発明のさらに他の特定の局面では、デュプレクサの送信側帯域フィルタであるラダー型フィルタが本発明により提供される。

本発明に係る弾性波共振子のさらに別の特定の局面では、前記非交叉領域において、第１及び第２の共通電極から交叉領域側に向って延ばされた共通電極延長部とを有することにより、メタライズ比率が高くされている。

本発明に係る弾性波共振子のさらに他の特定の局面では、前記第１，第２の共通電極の内側端縁が前記弾性波伝搬方向に平行に延ばされており、前記共通電極延長部の内側端縁が弾性波伝搬方向と交叉する方向に延ばされている。

本発明に係る弾性波共振子のまた別の特定の局面では、前記非交叉領域における第１，第２のダミー電極指の幅が、交叉領域における第１，第２の電極指の幅よりも太くされていることにより、メタライズ比率が高くされている。

本発明に係る弾性波共振子のまた他の特定の局面では、前記第１，第２のダミー電極指において、相対的に長いダミー電極指の幅が相対的に短いダミー電極指の幅よりも大きくされている。

本発明に係る弾性波共振子は、弾性表面波を利用した弾性波共振子であってもよく、弾性境界波を利用した弾性境界波共振子であってもよい。

本発明に係る弾性波共振子では、ＩＤＴ電極の中央側の非交叉領域におけるメタライズ比率に比べ、ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向両端近傍に位置している非交叉領域のメタライズ比率が相対的に高くされているため、メタライズ比率が高くされている部分において抵抗損失を小さくすることができる。そのため、本発明の弾性波共振子を用いたラダー型フィルタでは、損失の低減を図ることができる。

また、本発明において、上記交叉幅重み付けが弾性波伝搬方向に沿って２周期以上繰り返されている弾性波共振子により直列腕共振子が構成されている場合には、ラダー型フィルタの耐電力性も高めることができる。従って、重み付けを２周期以上とした場合であっても、耐電力性を高めることができるだけでなく、弾性波の励振効率を高めることができ、損失を十分に小さくすることができる。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係るラダー型フィルタの回路図及び（ｂ）及び（ｃ）は該ラダー型フィルタの並列腕共振子に用いられている弾性表面波共振子のＩＤＴ電極を示す模式的平面図及び弾性波共振子の正面断面図である。 図２は、上記ラダー型フィルタの直列腕共振子に用いられる弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の電極構造を示す模式的平面図である。 図３は、比較のために用意した従来のＩＤＴ電極の電極構造を示す模式的平面図である。 図４は、本発明の一実施形態のラダー型フィルタ及び第１，第２の比較例のラダー型フィルタの減衰量−周波数特性を示す図である。 図５は、本発明の一実施形態に係る弾性表面波共振子と、比較例の弾性表面波共振子のインピーダンス特性を示す図である。 図６は、本発明の一実施形態に係る弾性表面波共振子と、比較例の弾性表面波共振子のリターンロス特性を示す図である。 図７は、本発明の弾性波共振子の変形例の電極構造を説明するための模式的部分拡大平面図である。 図８は、本発明が適用される弾性境界波共振子を説明するための模式的正面断面図である。 図９は、従来の弾性波共振子を説明するための平面図である。

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。

図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係るラダー型フィルタの回路図及び該ラダー型フィルタにおいて用いられている本発明の弾性波共振子の実施形態としての弾性波共振子のＩＤＴ電極の電極構造を示す模式的平面図である。

本実施形態のラダー型フィルタは、ＵＭＴＳ−ＢＡＮＤ２の送信側帯域フィルタとして用いられるものである。ＵＭＴＳ−ＢＡＮＤ２の送信側通過帯域は、１８５０〜１９１０ＭＨｚである。

図１（ａ）に示すように、ラダー型フィルタ１は、入力端子２と出力端子３とを有する。入力端子２と出力端子３とを結ぶ直列腕において、互いに直列に直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３が接続されている。入力端子２および直列腕共振子Ｓ１間の接続点とグラウンド電位との間を結ぶ並列腕に、並列腕共振子Ｐ１が配置されている。直列腕共振子Ｓ１，Ｓ２間の接続点４とグラウンド電位とを結ぶ並列腕に並列腕共振子Ｐ２が設けられている。直列腕共振子Ｓ２，Ｓ３間の接続点５とグラウンド電位とを結ぶ並列腕に並列腕共振子Ｐ３が設けられている。

本実施形態では、３個の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３及び３個の並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３を有する３段構成のラダー型フィルタ１が構成されている。もっとも、本発明では、ラダー型フィルタの段数は任意である。

直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３は、弾性表面波共振子からなる。並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３も弾性表面波共振子からなる。

図１（ｃ）は、並列腕共振子Ｐ１を構成している弾性表面波共振子の模式的正面断面図である。並列腕共振子Ｐ１は、カット角１２５°のＬｉＮｂＯ_３からなる圧電基板６上に、ＩＤＴ電極７と、ＩＤＴ電極７の弾性表面波伝搬方向両側に配置された反射器８，９とを有する。

上記ＩＤＴ電極７及び反射器８，９の電極部分は、上から順に、ＡｌＣｕ／Ｔｉ／Ｐｔ／ＮｉＣｒの順にこれらの金属膜を積層することにより形成した。膜厚は、ＡｌＣｕ／Ｔｉ／Ｐｔ／ＮｉＣｒ＝８０ｎｍ／１０ｎｍ／３０ｎｍ／１０ｎｍとした。並列腕共振子Ｐ１におけるＩＤＴ電極７の電極指ピッチは０．９６μｍとし、デューティは０．５とした。また、ＩＤＴ電極７を覆うように、５００ｎｍの厚みのＳｉＯ_２膜１０を形成した。さらに、ＳｉＯ_２膜１０上に、周波数調整を図るために、３０ｎｍのＳｉＮ膜１１を成膜した。

他の並列腕共振子Ｐ２，Ｐ３も、並列腕共振子Ｐ１と同様に構成した。

また、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３についても、同じ圧電基板上に同じ電極材料を用い、ＩＤＴ電極及び反射器を形成し、さらに、ＳｉＯ_２膜及びＳｉＮ膜を形成した。もっとも、ＩＤＴ電極の電極指ピッチは、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３では約０．９３μｍとした。

本実施形態の特徴は、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３及び直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３が以下のように交叉幅重み付けされている点にある。図１（ｂ）を参照して、並列腕共振子Ｐ１のＩＤＴ電極の交叉幅重み付けをより具体的に説明する。

図１（ｂ）に示すように、ＩＤＴ電極７は、弾性表面波伝搬方向に延びる第１，第２の共通電極１２，１３を有する。第１の共通電極１２及び第２の共通電極１３は、弾性表面波伝搬方向と平行に延びるストライプ状の共通電極本体部１２ａ，１３ａを有する。また、第１の共通電極１２は、共通電極本体部１２ａに連なる共通電極延長部１２ｂ，１２ｃを有する。共通電極延長部１２ｂ及び１２ｃは、ＩＤＴ電極７の弾性表面波伝搬方向両端近傍に設けられている。

より具体的には、ＩＤＴ電極７は、弾性表面波伝搬方向における端部として、第１の端部７ａと、第２の端部７ｂとを有する。共通電極延長部１２ｂは、第１の端部７ａ近傍に設けられている。同様に、第２の端部７ｂの近傍に、共通電極延長部１２ｃが設けられている。共通電極延長部１２ｂ，１２ｃと対向するように、第２の共通電極１３においても、共通電極本体部１３ａに連なるように共通電極延長部１３ｂ，１３ｃが設けられている。

なお、共通電極１２，１３については、さらに複数の金属膜が積層される。本実施形態では、Ａｌ膜、Ｔｉ膜及びＡｌＣｕ膜をさらに積層し、上から順に、Ａｌ／Ｔｉ／ＡｌＣｕ＝１１４０ｎｍ／５００ｎｍ／７００ｎｍの各膜厚となるように形成した。

ＩＤＴ電極７は、第１の共通電極１２の内側端縁１２ｄに一端が電気的に接続されている複数本の第１の電極指１４を有する。同様に、第２の共通電極１３の内側端縁１３ｄに複数本の第２の電極指１５の一端が接続されている。また、第２の共通電極１３の内側端縁１３ｄには、複数本の第１のダミー電極指１６が接続されている。第１のダミー電極指１６の先端は、第１の電極指１４の先端とギャップを隔てて対向されている。同様に、第１の共通電極１２の内側端縁に、複数本の第２のダミー電極指１７が接続されている。第２のダミー電極指１７の先端は、第２の電極指１５の先端とギャップを隔てて対向されている。

第１，第２の電極指１４，１５及び第１，第２のダミー電極指１６，１７は、弾性表面波伝搬方向に直交する方向に延ばされている。なお、本実施形態では、共通電極延長部においても、ダミー電極が設けられている。該ダミー電極は必ずしも必要ではないが、ダミー電極があったほうが反射器としての機能を持たせることもできるので、より望ましい。

第１の電極指１４と第２の電極指１５とが弾性表面波伝搬方向からみたときに重なり合う部分が弾性表面波を励振する交叉部である。弾性表面波を励振する交叉部が連なっている交叉領域は、図１（ｂ）の包絡線Ａ，Ｂで囲まれた領域となる。包絡線Ａは、第２の電極指１５の先端を結ぶ仮想線であり、包絡線Ｂは第１の電極指１４の先端を結ぶ仮想線である。なお、図１（ｂ）では、破線で示す包絡線Ａ，Ｂは、図面を理解を容易とするために、第１，第２の電極指１４，１５の先端から若干隙間を隔てて図示してある。

上記包絡線Ａ，Ｂで囲まれている交叉領域の外側であって、弾性表面波伝搬方向からみたときに、第１の電極指１４、第２の電極指１５、第１のダミー電極指１６、第２のダミー電極指１７及び共通電極延長部１２ｂ，１２ｃ，１３ｂ，１３ｃが存在する部分がある領域を非交叉領域とする。

従って、上記弾性表面波伝搬方向と平行に延びる第１の共通電極１２の共通電極本体部１２ａ及び第２の共通電極１３の共通電極本体部１３ａは、非交叉領域には含まないものとする。このように、非交叉領域を定義するのは、交叉領域における最大交叉幅部分は、後述のように、上記弾性表面波伝搬方向において、共通電極延長部１２ｂ，１２ｃ，１３ｂ，１３ｃと重なり合うのに対し、上記共通電極本体部１２ａ，１３ａは最大交叉部分と重ならないことによる。すなわち、励振された弾性表面波が伝搬する領域であって、積極的に弾性表面波を励振しない部分を非交叉領域とする。

図１（ｂ）に示すように、ＩＤＴ電極７には、上記包絡線Ａ，Ｂで示されているように、交叉幅が弾性表面波伝搬方向に沿って変化する、交叉幅重み付けが施されている。より具体的には、第１の端部７ａと、第２の端部７ｂとを結ぶ弾性表面波伝搬方向において、交叉幅が増加から減少に転じる変化点が２つ存在するように、交叉幅重み付けが施されている。すなわち、第１の端部７ａと第２の端部７ｂとの中央が交叉幅極小部分とされている。この交叉幅極小部分と第１の端部７ａとの間において、前記２つの変化点の一方である第１の最大交叉幅部分が位置している。第１の最大交叉幅部分から第１の端部７ａに向うにつれて、かつ交叉幅極小部分に向うにつれ、順次交叉幅が小さくなるように重み付けが施されている。従って、包絡線Ａ，Ｂにより、菱形の形状が形成されるように重み付けが施されている。これを、菱形の重み付けとする。

交叉幅極小部分と第２の端部７ｂとの間においても、同じく菱形の重み付けが施されている。従って、包絡線Ａ，Ｂで囲まれている領域では、上記菱形の重み付けが２周期施されていることになる。

また、前述した共通電極延長部１２ｂ，１２ｃの内側端縁は、上記包絡線Ａ，Ｂと平行に延ばされている。従って、共通電極１２の内側端縁１２ｄは、共通電極延長部１２ｂ，１２ｃが設けられている部分では、弾性表面波伝搬方向と交叉する方向とされており、弾性表面波伝搬方向に非平行とされている。これに対して、共通電極延長部１２ｂ，１２ｃ間においては、共通電極１２の内側端縁１２ｄは、弾性表面波伝搬方向と平行とされている。ここで、共通電極延長部１２ｂの第１の端部７ａと反対側の端部は、上記第１の最大交叉幅部分で終了している。すなわち、共通電極延長部１２ｂは、第１の最大交叉幅部分と、第１の端部７ａとの間に位置している。同様に、共通電極延長部１２ｃは、第２の最大交叉幅部分と、第２の端部７ｂとの間に位置している。共通電極延長部１３ｂ，１３ｃは、それぞれ、共通電極延長部１２ｂ，１２ｃと同様に構成されている。

直列腕共振子Ｓ１のＩＤＴ電極の電極構造を図２に示す。直列腕共振子Ｓ１を形成しているＩＤＴ電極２１は、図１（ｂ）に示したＩＤＴ電極７と、共通電極の構造が異なることを除いては同様に形成されている。

すなわち、第１の共通電極２２及び第２の共通電極２３は、ここでは、第１の端部２１ａと第２の端部２１ｂ近傍に設けられた共通電極延長部２２ｂ，２２ｃ，２３ｂ，２３ｃに加えて、弾性表面波伝搬方向中央領域において、共通電極延長部２２ｅ，２３ｅをさらに有する。

また、共通電極本体部２２ａと共通電極延長部２２ｅとの間及び共通電極延長部２２ｅと共通電極延長部２２ｃとの間の第１，第２の最大交叉幅部分においては、共通電極本体部２２ａの内側端縁が弾性表面波伝搬方向と平行とされている。共通電極延長部２２ｅは、その内側端縁２２ｆが包絡線Ｃと平行とされている。すなわち、最大交叉幅部分から交叉幅が極小値となる中央部に向うにつれて、第２の共通電極２３側に近づくように内側端縁２２ｆが弾性表面波伝搬方向に対して交叉している。また、交叉幅極小部分から第２の最大交叉幅部分に向うにつれて、共通電極延長部２２ｅの内側端縁２２ｆは、第２の共通電極２３から遠ざかっており、弾性表面波伝搬方向と非平行とされている。

第２の共通電極２３も、同様に、共通電極延長部２３ｂ，２３ｃに加えて、共通電極延長部２３ｅを有する。その他の点については、ＩＤＴ電極２１は、ＩＤＴ電極７と同様に形成されているため、相当の部分については、相当の参照番号を付することにより、その説明を省略することとする。

従って、直列腕共振子Ｓ１を構成しているＩＤＴ電極２１もまた、第１，第２の菱形の重み付け部を有する、言い換えれば、菱形の重み付けが２周期形成されている構造を有する。

上記実施形態のラダー型フィルタの減衰量周波数特性を図４に実線で示す。また、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３のＩＤＴ電極を直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３のＩＤＴ電極と同様に、図２に示すＩＤＴ電極２１と同様の構造により形成したことを除いては、上記実施形態と同様にして、第１の比較例のラダー型フィルタを作製した。

さらに、上記実施形態とは逆に、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３のＩＤＴ電極を図１（ｂ）に示したＩＤＴ電極７と同様とし、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３のＩＤＴ電極を、図２に示したＩＤＴ電極２１と同様としたことを除いては、上記実施形態と同様にして、第２の比較例のラダー型フィルタを作製した。

上記第１，第２の比較例のラダー型フィルタの減衰量周波数特性を、図４におおいて、それぞれ、破線及び一点鎖線で示す。

図４から明らかなように、１８５０ＭＨｚ〜１９１０ＭＨｚのＢＡＮＤ２の送信側通過帯域における最大挿入損失は、上記実施形態では２．５３ｄＢと非常に小さいことがわかる。これに対して、上記第１の比較例では、通過帯域内の最大挿入損失は２．６２ｄＢであり、第２の比較例では、２．７０ｄＢであった。従って、上記実施形態によれば、第１，第２の比較例に比べて、通過帯域内の損失を非常に小さくし得ることがわかる。この理由を以下に説明する。

図１（ｂ）に示したＩＤＴ電極７を有する弾性表面波共振子と、図２に示したＩＤＴ電極２１を有する弾性表面波共振子と、図３に示すように、菱形の重み付けが２周期施されているが、共通電極延長部を有していない従来のＩＤＴ電極１０２１を有する弾性表面波共振子をそれぞれ用意した。図５は、これら３種類の弾性表面波共振子のインピーダンス特性を示し、図６は、リターンロス特性を示す。図５および図６において、実線がＩＤＴ電極２１の特性、破線がＩＤＴ電極７の特性、一点鎖線がＩＤＴ電極１０２１の特性である。

図６から明らかなように、共振周波数である１８７０ＭＨｚ付近において、リターンロスは、ＩＤＴ電極１０２１を用いた場合に比べて、ＩＤＴ電極７を用いた方が小さくなり、ＩＤＴ電極２１を用いた場合に、リターンロスをより一層小さくすることができる。反共振周波数付近、特に１９４０〜１９５０ＭＨｚ付近においては、リターンロスは、ＩＤＴ電極２１を用いた場合に比べ、ＩＤＴ電極１０２１を用いた場合が小さく、ＩＤＴ電極７を用いた場合リターンロスを最も小さくすることができる。

共振周波数では、リターンロスは電極指の電気抵抗に大きく依存する。従って、非交叉領域におけるメタライズ比率が最も高い、ＩＤＴ電極２１においてリターンロスを最も小さくすることができると考えられる。反共振周波数においては、リターンロスは弾性表面波の励振強度に大きく依存する。従って、ＩＤＴ電極２１では、非交叉領域に共通電極延長部２２ｅ，２３ｅが存在する分だけ、弾性表面波伝搬方向中央部において弾性表面波の伝搬が阻害されるため、励振強度が弱まり、リターンロスが大きくなっているものと考えられる。

これに対して、ＩＤＴ電極７及び１０２１では、ＩＤＴ電極の弾性表面波伝搬方向中央部において共通電極延長部が存在せず、弾性表面波の伝搬が阻害され難いため、反共振周波数におけるリターンロスが小さくされていると考えられる。加えて、ＩＤＴ電極７では、第１，第２の端部７ａ，７ｂ近傍に共通電極延長部１２ｂ，１２ｃ，１３ｂ，１３ｃが設けられているため、ＩＤＴ電極１０２１を用いた場合に比べて、ダミー電極部の抵抗損失が減り、電流が流れやすくなる。そのため、弾性表面波の励振強度が強化される結果、リターンロスが反共振周波数においてより一層小さくなると考えられる。

ラダー型フィルタでは、通過帯域内における挿入損失を小さくするには、直列腕共振子の共振周波数付近におけるリターンロスが小さく、並列腕共振子では、反共振周波数付近におけるリターンロスが小さいことが望ましい。上記の通り、共振周波数付近のリターンロスは、ＩＤＴ電極２１を用いた場合最も小さく、反共振周波数付近におけるリターンロスはＩＤＴ電極７を用いた場合最も小さい。

従って、本実施形態のように、直列腕共振子がＩＤＴ電極２１を用いて、並列腕共振子がＩＤＴ電極７を用いて形成することにより、通過帯域内における挿入損失を非常に小さくすることが可能とされていることがわかる。

加えて、本実施形態のラダー型フィルタ１では、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３のいずれもが、菱形の重み付けが２周期形成されるように交叉幅重み付けが施されているため、耐電力性も高められる。もっとも、本発明においては、重み付けは２周期に限定される必要は必ずしもなく、また３周期以上形成されていてもよい。

このように、本実施形態のラダー型フィルタ１は、挿入損失が小さく、耐電力性も高められるので、特に携帯電話のデュプレクサにおける送信側帯域フィルタに適している。

また、本発明では、上記実施形態のラダー型フィルタ１に限定されるものではなく、ＩＤＴ電極７またはＩＤＴ電極２１を有する弾性波共振子は、それ単体でも本発明の実施形態に係る弾性波共振子として提供される。ＩＤＴ電極２１を有する弾性波共振子は、特許文献１に記載された従来の弾性波共振子よりも反共振周波数付近のリターンロスは大きくなるものの、共振周波数付近のリターンロスは小さくなる。また、ＩＤＴ電極７を有する弾性波共振子は、特許文献１に記載された弾性波共振子よりも反共振周波数付近および共振周波数付近のリターンロスがともに小さくなる。このように、本発明の実施形態に係る弾性波共振子は、共振子単体でも従来よりも優れた効果を奏するので、帯域フィルタ以外の用途にも利用できる。

なお、第１の端部７ａまたは第２の端部７ｂの近傍の非交叉領域のメタライズ比率を相対的に高めることができれば、上記実施形態の弾性表面波共振子と同様に、反共振周波数付近のリターンロスを改善することができる。このようなリターンロスを改善するためのメタライズ比率を部分的に高める構造は、上記共通電極延長部１２ｂ，１２ｃ，１３ｂ，１３ｃを設けたものに限定されるものではない。

上記ＩＤＴ電極７のメタライズ比率を高める構造の変形例を図７に示す。変形例のＩＤＴ電極３１の弾性表面波伝搬方向の第２の端部３１ｂ近傍を部分的に拡大して示す模式的平面図である。

ＩＤＴ電極３１では、第２の端部３１ｂ近傍において、第１の共通電極３２の共通電極本体部３２ａに複数本の第１の電極指３３と、複数本の第２のダミー電極指３４〜３７が接続されている。なお、複数本の第１の電極指３３は、複数本の第２の電極指３８と互いに間挿し合っており、ここでは、第１の電極指３３の先端側部分及び第２のダミー電極指３４の基端側部分は切り欠かれている。

本変形例においても、共通電極本体部３２ａは、弾性表面波伝搬方向と平行に延びるストライプ状の形状を有する。ここでは、図１（ｂ）に示した共通電極延長部１２ｃは設けられておらず、複数本の第２のダミー電極指３４〜３７において、第２の端部３２ｂ側に向うにつれて、第２のダミー電極指３４〜３７の太さが順次大きくなっており、また、長さの長いダミー電極指ほどその幅が大きくされている。より具体的には、第２のダミー電極指３４から第２のダミー電極指３７に向うにつれて、幅が大きくされている。

従って、第２の端部３１ｂ近傍における非交叉領域のメタライズ比率が、それよりも弾性表面波伝搬方向内側の領域における非交叉領域のメタライズ比率に比べ高められている。

このように、弾性表面波伝搬方向両端における非交叉領域のメタライズ比率を、弾性表面波伝搬方向において、内側の非交叉領域におけるメタライズ比率より高める構成は、様々に変形することができる。なお、ＩＤＴ電極３１では、相対的に長さの長い第２のダミー電極指３７の幅が、相対的に長さの短い第２のダミー電極指３４や３５よりも太くされていたが、長さが長い第２のダミー電極指３７の太さは、第２のダミー電極指３４や第２のダミー電極指３５と同じ太さとしてもよい。その場合においても、長さの長い第２のダミー電極指３７が設けられている部分において、長さが長い分だけ非交叉領域のメタライズ比率を高めることができる。

このように、第２のダミー電極指３４〜３７の幅を太くすることにより、メタライズ比率を高めてもよい。

なお、第２のダミー電極指３７では、ダミー電極指部分に、第１の電極指３３，３３が連ねられているが、これは、第１の電極指３３，３３の基端部と、該基端部間に配置された第２のダミー電極指３７とが一体化しているものに相当する。このようにダミー電極指は同電位に接続される第１の電極指と電気的に接続されていてもよい。

ＩＤＴ電極３１では、第２の端部３１ｂ側のみを示したが、第１の端部側においても同様に相対的にメタライズ比率が高められている。また、第１の共通電極３２だけでなく、反対側の第２の共通電極側においても、同様に弾性表面波伝搬方向両端においてメタライズ比率が相対的に高められている。従って、ＩＤＴ電極３１においても、反共振周波数付近におけるリターンロスを効果的に改善することができる。

なお、前述してきた実施形態及び各変形例では、弾性表面波共振子を用いたラダー型フィルタ及び弾性表面波共振子につき説明したが、本発明では、弾性表面波ではなく、弾性境界波を利用した弾性境界波共振子を用いてもよい。

図８に示すように、弾性境界波共振子４１は、圧電基板４２と、圧電基板４２上に形成された誘電体層４３とを有する。この圧電基板４２と誘電体層４３との界面に、ＩＤＴ電極４４及び反射器４５，４６が形成されている。ＩＤＴ電極４４を励振することにより、この界面を伝搬する弾性境界波による共振特性を利用することができる。本発明の弾性波共振子は、前述したように、ＩＤＴ電極の電極構造に特徴を有するものであるため、本発明は、弾性表面波共振子だけでなく、このような弾性境界波共振子４１にも適用することができる。また、本発明のラダー型フィルタは、このような弾性境界波共振子４１を用いて形成されてもよい。

また、ＩＤＴ電極の共通電極延長部を設けた領域では、共通電極の幅が十分に広くなるので、共通電極また共通電極延長部の内側端縁と共通電極の外側端縁との間隔が一定になるように、共通電極の外側を削除してもよい。具体的には、共通電極延長部を設けた領域では、共通電極の外側端縁が交叉幅重み付けの包絡線と平行になる。

さらに、前述してきた実施形態及び各変形例では、菱形の重み付けを複数周期設けたが、交叉幅重み付けは円形または楕円形の重み付けでもよい。また、一対の包絡線は一方が弾性波伝搬方向に非平行とし、他方が弾性波伝搬方向に平行になるようにしてもよい。すなわち、本発明における交叉幅重み付けは、交叉幅の変化が増大から減少に転じる変化点がＩＤＴ電極内で少なくとも２箇所あり、各変化点における交叉幅は必ずしも同じである必要はない。

１…ラダー型フィルタ
２…入力端子
３…出力端子
６…圧電基板
７…ＩＤＴ電極
７ａ…第１の端部
７ｂ…第２の端部
８，９…反射器
１１…ＳｉＮ膜
１２…第１の共通電極
１２ａ…共通電極本体部
１２ｂ，１２ｃ，１３ｂ，１３ｃ…共通電極延長部
１２ｄ…内側端縁
１３…第２の共通電極
１３ａ…共通電極本体部
１３ｄ…内側端縁
１４…第１の電極指
１５…第２の電極指
１６…第１のダミー電極指
１７…第２のダミー電極指
２１…ＩＤＴ電極
２１ａ…第１の端部
２１ｂ…第２の端部
２２…第１の共通電極
２２ａ…共通電極本体部
２２ｂ，２２ｃ，２２ｅ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｅ…共通電極延長部
２２ｆ…内側端縁
２３…第２の共通電極
３１…ＩＤＴ電極
３１ｂ…第２の端部
３２…第１の共通電極
３２ａ…共通電極本体部
３２ｂ…第２の端部
３３…第１の電極指
３４〜３７…第２のダミー電極指
３８…第２の電極指
４１…弾性境界波共振子
４２…圧電基板
４３…誘電体層
４４…ＩＤＴ電極
４５，４６…反射器
Ｐ１〜Ｐ３…並列腕共振子
Ｓ１〜Ｓ３…直列腕共振子

本発明に係る弾性波共振子は、圧電基板と、前記圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極とを備え、前記ＩＤＴ電極が、圧電基板上において隔てられて設けられた第１の共通電極及び第２の共通電極と、前記第１の共通電極に一端が接続されており、第２の共通電極側に向って延ばされた複数本の第１の電極指と、前記第２の共通電極に一端が接続されており、他端が前記第１の共通電極側に延ばされている複数本の第２の電極指と、前記第２の共通電極に一端が接続されており、他端が前記第１の共通電極側に向って延ばされており、かつ該他端が前記第１の電極指の先端とギャップを隔てて配置されている、複数本の第１のダミー電極指と、前記第１の共通電極に一端が接続されており、他端が前記第２の共通電極側に向って延ばされており、かつ該他端が前記第２の電極指の先端とギャップを隔てて配置されている、複数本の第２のダミー電極指と、前記第１の電極指と前記第２の電極指とが弾性波伝搬方向において重なる部分により交叉領域が形成されており、前記第１のダミー電極指または第２のダミー電極脂が形成されている各部分が非交叉領域とされており、前記ＩＤＴ電極は、前記第１の電極指と第２の電極指との交叉幅が弾性波伝搬方向に沿って変化する交叉幅重み付けが施されており、前記交叉幅重み付けには、交叉幅が増大から減少に転じる変化点が少なくとも２つあり、前記第１の電極指及び第２の電極指または前記第１のダミー電極指及び第２のダミー電極指を含む電極部分の面積の該電極部分が設けられている領域全体の面積に対する割合をメタライズ比率としたときに、前記交叉領域におけるメタライズ比率に比べ、少なくとも一部の前記非交叉領域におけるメタライズ比率が相対的に高くされており、前記変化点間に位置する非交叉領域のメタライズ比率に比べ、前記ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向の一端部と該一端部側に最も近い前記変化点との間に位置する非交叉領域のメタライズ比率、および前記ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向の他端部と該他端部側に最も近い前記変化点との間に位置する非交叉領域のメタライズ比率が、相対的に高くされている。なお、メタライズ比率とは、非交叉領域中における第１または第２の共通電極に接続されている第１，第２の電極指及び第１，第２のダミー電極指を含む電極部分の面積の非交叉領域全体の面積に対する割合をいうものとする。

本発明に係る弾性波共振子のさらに別の特定の局面では、前記非交叉領域において、第１の共通電極及び第２の共通電極のそれぞれから交叉領域側に向って延ばされた共通電極延長部とを有することにより、メタライズ比率が高くされている。

本発明に係る弾性波共振子のさらに他の特定の局面では、前記第１の共通電極及び第２の共通電極の内側端縁が前記弾性波伝搬方向に平行に延ばされており、前記共通電極延長部の内側端縁が弾性波伝搬方向と交叉する方向に延ばされている。

本発明に係る弾性波共振子のまた別の特定の局面では、前記非交叉領域における第１のダミー電極指及び第２のダミー電極指の幅が、交叉領域における第１の電極指及び第２の電極指の幅よりも太くされていることにより、メタライズ比率が高くされている。

本発明に係る弾性波共振子のまた他の特定の局面では、前記第１のダミー電極指及び第２のダミー電極指において、相対的に長いダミー電極指の幅が相対的に短いダミー電極指の幅よりも大きくされている。

Claims (11)

1. 圧電基板と、前記圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極とを備え、
   前記ＩＤＴ電極が、
   圧電基板上において隔てられて設けられた第１，第２の共通電極と、
   第１，第２の共通電極と、前記第１の共通電極に一端が接続されており、第２の共通電極側に向って延ばされた複数本の第１の電極指と、
   前記第２の共通電極に一端が接続されており、他端が前記第１の共通電極側に延ばされている複数本の第２の電極指と、
   一端が前記第１の共通電極に接続されており、他端が前記第２の共通電極側に向って延ばされており、かつ他端が前記第１の電極指の先端とギャップを隔てて配置されている、複数本の第１のダミー電極指と、
   前記第１の共通電極に一端が接続されており、他端が前記第２の共通電極側に配置されており、該他端が前記第２の電極指の先端とギャップを隔てて配置されており、
   前記第１の電極指と第２の電極指とが弾性波伝搬方向において重なる部分により交叉領域が形成されており、前記ダミー電極指が形成されている部分が非交叉領域とされており、
   前記ＩＤＴ電極は、前記第１の電極指と第２の電極指との交叉幅が弾性波伝搬方向に沿って変化する交叉幅重み付けが施されており、
   前記交叉幅重み付けには、交叉幅が増大から減少に転じる変化点が少なくとも２つあり、
   前記第１，第２の電極指または前記第１，第２のダミー電極指を含む電極部分の面積の該電極部分が設けられている領域全体の面積に対する割合をメタライズ比率としたときに、前記交叉領域におけるメタライズ比率に比べ、少なくとも一部の前記非交叉領域におけるメタライズ比率が相対的に高くされている、弾性波共振子。
2. 前記変化点間に位置する非交叉領域のメタライズ比率に比べ、前記ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向の一端部と該一端部側に最も近い前記変化点との間に位置する非交叉領域のメタライズ比率、および前記ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向の他端部と該他端部側に前記変化点との間に位置する非交叉領域のメタライズ比率が、相対的に高くされている、請求項１に記載の弾性波共振子。
3. 前記交叉領域におけるメタライズ比率に比べ、全ての非交叉領域のメタライズ比率が相対的に高くされている、請求項１に記載の弾性波共振子。
4. 直列腕共振子と並列腕共振子とを有するラダー型フィルタであって、前記並列腕共振子が請求項２に記載の弾性波共振子からなり、前記直列腕共振子が請求項３に記載の弾性波共振子からなるラダー型フィルタ。
5. 送信側帯域フィルタと、受信側帯域フィルタとを有するデュプレクサであって、前記送信側帯域フィルタが請求項４に記載のラダー型フィルタからなる、デュプレクサ。
6. 前記非交叉領域において、第１及び第２の共通電極から交叉領域側に向って延ばされた共通電極延長部とを有することにより、メタライズ比率が高くされている請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性波共振子。
7. 前記第１，第２の共通電極の内側端縁が前記弾性波伝搬方向に平行に延ばされており、前記共通電極延長部の内側端縁が弾性波伝搬方向と交叉する方向に延ばされている、請求項６に記載の弾性波共振子。
8. 前記非交叉領域における第１，第２のダミー電極指の幅が、交叉領域における第１，第２の電極指の幅よりも太くされていることにより、メタライズ比率が高くされている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性波共振子。
9. 前記第１，第２のダミー電極指において、相対的に長いダミー電極指の幅が相対的に短いダミー電極指の幅よりも大きくされている、請求項８に記載の弾性波共振子。
10. 前記弾性波が弾性表面波であり、従って弾性表面波共振子が構成されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の弾性波共振子。
11. 前記弾性波が弾性境界波であり、従って弾性境界波共振子である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の弾性波共振子。

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