JPWO2018116602A1 - 弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置 - Google Patents

弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置 Download PDF

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Abstract

小型化を図りつつ、ＳＨ波によるスプリアスを抑制することを可能とし、さらに、急峻なフィルタ特性を有するとともに通過帯域が広い弾性波装置を提供する。ＬｉＮｂＯ３基板２と、第１のＩＤＴ電極及び第１の誘電体膜を有する第１の弾性波共振子と、第２のＩＤＴ電極及び第２の誘電体膜を有する第２の弾性波共振子とを備え、レイリー波を利用しており、第１の誘電体膜及び第２の誘電体膜の厚みが異なっており、第１の弾性波共振子及び第２の弾性波共振子における弾性波の伝搬方向が一致しており、ＬｉＮｂＯ３基板２のオイラー角が、（０°±５°，θ，０°±１０°）の範囲内であり、第１のＩＤＴ電極及び第２のＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長λにより規格化してなる主電極の厚みをＴとし、主電極の密度（ρ）とＰｔの密度（ρＰｔ）との密度比（ρ／ρＰｔ）をｒとしたときに、θが、０．０５５λ≦Ｔ×ｒ≦０．１０λの範囲において、下記式（１）を満たしている、弾性波装置１。−０．０３３／（Ｔ×ｒ−０．０３７）＋２９．９９≦θ≦−０．０５０／（Ｔ×ｒ−０．０４３）＋３２．４５ …（１）

Description

本発明は、レイリー波を利用した弾性波装置、該弾性波装置を用いた高周波フロントエンド回路及び通信装置に関する。
下記の特許文献１，２には、レイリー波を利用した弾性波装置が開示されている。
特許文献１の弾性波装置は、弾性波共振子からなる直列腕共振子及び並列腕共振子を備える。急峻なフィルタ特性を有し、かつ通過帯域が広いフィルタ装置を得るために、上記直列腕共振子と上記並列腕共振子では、弾性波共振子を構成する酸化ケイ素膜の厚みが異なっている。また、通過帯域内におけるスプリアスを抑圧するために、上記直列腕共振子を構成する弾性波共振子と、上記並列腕共振子を構成する弾性波共振子とでは、弾性波の伝搬方向が異なっている。
また、下記の特許文献２の弾性波装置は、ＬｉＮｂＯ３基板と、Ａｕを主体とするＩＤＴ電極を含む電極とを備える。特許文献２では、ＬｉＮｂＯ３基板のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθと、電極の厚みが、特定の関係にあることが記載されている。
国際公開第２０１２／０９８８１６号 国際公開第２００７／１２５７３４号
しかしながら、特許文献１のように、複数の弾性波共振子において弾性波の伝搬方向を異ならせる場合、チップ上における弾性波共振子の配置の効率が悪化し、弾性波装置の小型化を図ることが困難であった。
また、酸化ケイ素膜の厚みが異なる複数の弾性波共振子において弾性波の伝搬方向を異ならせる場合、抑圧しようとしているスプリアスとは別のスプリアスが、通過帯域内又は通過帯域近傍に発生することがあった。
特許文献２においては、オイラー角のθと電極の厚みとの上記特定の関係が広い範囲であるため、複数の弾性波共振子において酸化ケイ素の厚みを異ならせる場合は、ＳＨ波によるスプリアスが発生してしまう可能性があった。
本発明の目的は、小型化を図りつつ、ＳＨ波によるスプリアスを抑制することを可能とし、さらに、急峻なフィルタ特性を有するとともに通過帯域が広い弾性波装置、該弾性波装置を用いた高周波フロントエンド回路及び通信装置を提供することにある。
本発明に係る弾性波装置は、ＬｉＮｂＯ３基板と、前記ＬｉＮｂＯ３基板上に設けられた第１のＩＤＴ電極と、前記第１のＩＤＴ電極を覆うように設けられた第１の誘電体膜とを有する、第１の弾性波共振子と、前記ＬｉＮｂＯ３基板上に設けられた第２のＩＤＴ電極と、前記第２のＩＤＴ電極を覆うように設けられた第２の誘電体膜とを有する、第２の弾性波共振子と、を備え、レイリー波を利用しており、前記第１の誘電体膜の厚みが、前記第２の誘電体膜の厚みと異なっており、前記第１の弾性波共振子における弾性波の伝搬方向が、前記第２の弾性波共振子における弾性波の伝搬方向と一致しており、前記ＬｉＮｂＯ３基板のオイラー角（φ，θ，ψ）が、（０°±５°，θ，０°±１０°）の範囲内であり、前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極は、主電極を有し、前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極のうち少なくとも一方の電極指ピッチで定まる波長λにより規格化してなる前記主電極の厚みをＴとし、前記主電極の密度（ρ）とＰｔの密度（ρＰｔ）との密度比（ρ／ρＰｔ）をｒとしたときに、前記ＬｉＮｂＯ３基板のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθが、０．０５５λ≦Ｔ×ｒ≦０．１０λの範囲において、下記式（１）を満たしている。
−０．０３３／（Ｔ×ｒ−０．０３７）＋２９．９９≦θ≦−０．０５０／（Ｔ×ｒ−０．０４３）＋３２．４５ …（１）
本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極が、同じ電極材料、かつ同じ厚みで構成されている。
本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記ＬｉＮｂＯ３基板のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるψが、−２°以上、２°以下の範囲内にある。この場合、ＳＨ波によるスプリアスとは異なるスプリアスを抑制することができる。
本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記第１の誘電体膜及び前記第２の誘電体膜は、それぞれ酸化ケイ素を主成分とする。この場合、周波数温度特性をより一層改善することができる。
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記第１の弾性波共振子は、直列腕共振子であり、前記第２の弾性波共振子は、並列腕共振子であり、少なくとも前記第１の弾性波共振子と前記第２の弾性波共振子とにより、ラダー型フィルタを形成する。
本発明の弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記弾性波装置は、前記第１の弾性波共振子を有する送信フィルタと、前記第２の弾性波共振子を有する受信フィルタと、を備える、デュプレクサである。
本発明に係る高周波フロントエンド回路は、本発明に従って構成される弾性波装置と、パワーアンプとを備える。
本発明に係る通信装置は、本発明に従って構成される高周波フロントエンド回路と、ＲＦ信号処理回路とを備える。
本発明によれば、小型化を図りつつ、ＳＨ波によるスプリアスを抑制することを可能とし、さらに、急峻なフィルタ特性を有するとともに通過帯域が広い弾性波装置、高周波フロントエンド回路、及び、通信装置を提供することができる。
図１は、本発明の一実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。 図２（ａ）は、本発明の一実施形態に係る弾性波装置の回路図であり、図２（ｂ）は、１ポート型の弾性波共振子の電極構造を示す模式的平面図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る弾性波装置において、直列腕共振子を構成している第１の弾性波共振子を示す模式的断面図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る弾性波装置において、並列腕共振子を構成している第２の弾性波共振子を示す模式的断面図である。 図５は、第２の弾性波共振子における弾性波の伝搬方向を、第１の弾性波共振子における弾性波の伝搬方向に対して、１°傾けたときの模式的平面図である。 図６は、第２の弾性波共振子における弾性波の伝搬方向を、第１の弾性波共振子における弾性波の伝搬方向に対して、２°傾けたときの模式的平面図である。 図７（ａ）は、ＳｉＯ２膜の厚みが０．２λのときのインピーダンス特性を示す図であり、図７（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図８（ａ）は、ＳｉＯ２膜の厚みが０．３λのときのインピーダンス特性を示す図であり、図８（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図９（ａ）は、ＳｉＯ２膜の厚みが０．４λのときのインピーダンス特性を示す図であり、図９（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図１０（ａ）は、ＳｉＯ２膜の厚みが０．５λのときのインピーダンス特性を示す図であり、図１０（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図１１（ａ）は、ＳｉＯ２膜の厚みが０．６λのときのインピーダンス特性を示す図であり、図１１（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図１２（ａ）は、オイラー角のθが２７．５°のときのインピーダンス特性を示す図であり、図１２（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図１３（ａ）は、オイラー角のθが２８．０°のときのインピーダンス特性を示す図であり、図１３（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図１４（ａ）は、オイラー角のθが２８．５°のときのインピーダンス特性を示す図であり、図１４（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図１５（ａ）は、オイラー角のθが２９．０°のときのインピーダンス特性を示す図であり、図１５（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図１６（ａ）は、オイラー角のθが２９．５°のときのインピーダンス特性を示す図であり、図１６（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図１７（ａ）は、オイラー角のθが３０．０°のときのインピーダンス特性を示す図であり、図１７（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図１８（ａ）は、オイラー角のθが３０．５°のときのインピーダンス特性を示す図であり、図１８（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図１９（ａ）は、オイラー角のθが３１．０°のときのインピーダンス特性を示す図であり、図１９（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図２０（ａ）は、オイラー角のθが３１．５°のときのインピーダンス特性を示す図であり、図２０（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図２１は、オイラー角のθとＳＨ波の比帯域との関係を示す図である。 図２２は、ＳｉＯ２膜の厚みを変化させたときのオイラー角のθとＳＨ波の比帯域との関係を示す図である。 図２３は、オイラー角のθとＰｔ膜の厚みとの関係を示す図である。 図２４（ａ）は、オイラー角のψが０°のときのインピーダンス特性を示す図であり、図２４（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図２５（ａ）は、オイラー角のψが２°のときのインピーダンス特性を示す図であり、図２５（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図２６（ａ）は、オイラー角のψが４°のときのインピーダンス特性を示す図であり、図２６（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図２７は、本発明に係る通信装置及び高周波フロントエンド回路の構成図である。
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。
（弾性波装置）
図１は、本発明の一実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。図２（ａ）は、本発明の一実施形態に係る弾性波装置の回路図である。図２（ｂ）は、１ポート型の弾性波共振子の電極構造を示す模式的平面図である。
図１に示すように、弾性波装置１は、圧電基板としてのＬｉＮｂＯ３基板２を備える。ＬｉＮｂＯ３基板２上に、送信フィルタ３と受信フィルタ４とが構成されている。弾性波装置１は、送信フィルタ３と受信フィルタ４とを有するデュプレクサである。なお、弾性波装置１は、レイリー波を利用している。
図２（ａ）に示すように、弾性波装置１は、アンテナ端子５を有する。アンテナ端子５に、共通端子６が接続されている。共通端子６と送信端子７との間に、送信フィルタ３が構成されている。また、共通端子６と受信端子８との間に、受信フィルタ４が構成されている。
送信フィルタ３は、ラダー型回路構成を有する。具体的に、送信フィルタ３は、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ４及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４を有する。直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ４は、アンテナ端子５と送信端子７との間において、直列に接続されている。なお、図１においては、Ｘを矩形の枠で囲んだ記号により、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ４及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４を示している。
図２に戻り、並列腕共振子Ｐ１は、送信端子７及び直列腕共振子Ｓ１の接続点とグラウンド電位との間に接続されている。並列腕共振子Ｐ２は、直列腕共振子Ｓ１及び直列腕共振子Ｓ２の接続点とグラウンド電位との間に接続されている。並列腕共振子Ｐ３は、直列腕共振子Ｓ２及び直列腕共振子Ｓ３の接続点とグラウンド電位との間に接続されている。また、並列腕共振子Ｐ４は、直列腕共振子Ｓ３及び直列腕共振子Ｓ４の接続点とグラウンド電位との間に接続されている。
直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ４及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４は、１ポート型の弾性波共振子からなる。
１ポート型の弾性波共振子は、図２（ｂ）に示す電極構造を有する。具体的には、ＩＤＴ電極９と、ＩＤＴ電極９の弾性波伝搬方向両側に配置された反射器１０，１１とが、ＬｉＮｂＯ３基板２上に形成されている。それによって、１ポート型弾性波共振子が構成されている。
なお、反射器１０，１１は、設けなくてもよい。
他方、受信フィルタ４においては、共通端子６にトラップとしての１ポート型弾性波共振子１２が接続されている。そして、１ポート型弾性波共振子１２と、受信端子８との間に、３ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性波フィルタ部１３，１４が設けられている。縦結合共振子型弾性波フィルタ部１３，１４は、互いに縦続接続されている。縦結合共振子型弾性波フィルタ部１３，１４は、それぞれ、３つのＩＤＴ電極により構成されている。なお、縦結合共振子型弾性波フィルタ部１３，１４は、５つのＩＤＴ電極により構成される５ＩＤＴ型であってもよいし、ｎ個のＩＤＴ電極により構成される、ｎＩＤＴ型であってもよい（ｎ＞１）。
さらに、送信フィルタ３をラダー型回路とし、受信フィルタ４を縦結合共振子型弾性波フィルタとしたが、送信フィルタ３は縦結合共振子型弾性波フィルタでもよく、受信フィルタ４はラダー型回路でもよい。
次に、図３及び図４を参照して、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ４及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４を構成する弾性波共振子について説明する。
図３は、本発明の一実施形態に係る弾性波装置において、直列腕共振子を構成している第１の弾性波共振子を示す模式的断面図である。また、図４は、本発明の一実施形態に係る弾性波装置において、並列腕共振子を構成している第２の弾性波共振子を示す模式的断面図である。
図３に示すように、第１の弾性波共振子２０は、ＬｉＮｂＯ３基板２、第１のＩＤＴ電極２１、第１の誘電体膜２２、及び第１の周波数調整膜２３を有する。ＬｉＮｂＯ３基板２の主面２ａ上に、第１のＩＤＴ電極２１が設けられている。第１のＩＤＴ電極２１を覆うように、第１の誘電体膜２２が設けられている。第１の誘電体膜２２上に、第１の周波数調整膜２３が設けられている。
また、図４に示すように、第２の弾性波共振子３０は、ＬｉＮｂＯ３基板２、第２のＩＤＴ電極３１、第２の誘電体膜３２、及び第２の周波数調整膜３３を有する。ＬｉＮｂＯ３基板２の主面２ａ上に、第２のＩＤＴ電極３１が設けられている。第２のＩＤＴ電極３１を覆うように、第２の誘電体膜３２が設けられている。第２の誘電体膜３２上に、第２の周波数調整膜３３が設けられている。なお、第１の弾性波共振子２０及び第２の弾性波共振子３０は、ＬｉＮｂＯ３基板２を共有している。
図３及び図４に示すように、第１の弾性波共振子２０における第１の誘電体膜２２の厚みｔ１は、第２の弾性波共振子３０における第２の誘電体膜３２の厚みｔ２よりも厚い（ｔ１＞ｔ２）。もっとも、本発明においては、第２の誘電体膜３２の厚みｔ２が、第１の誘電体膜２２の厚みｔ１より厚くてもよい。すなわち、第１の誘電体膜２２の厚みｔ１と、第２の誘電体膜３２の厚みｔ２とが異なっていればよい。このように本実施形態においては、第１の誘電体膜２２の厚みｔ１と、第２の誘電体膜３２の厚みｔ２とが異なっているので、フィルタ特性において急峻性を高めることができ、かつ通過帯域幅を拡げることができる。
その理由は、以下である。
例えば、ラダー型フィルタにおいて、通過帯域高域側の急峻性が高いフィルタ特性を実現するためには、直列腕共振子を構成している弾性波共振子のΔｆ（共振周波数と反共振周波数の差）を小さくすることが必要となる。圧電基板（ＬｉＮｂＯ３基板）の主面とＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚を厚くすることによりΔｆを小さくすることができるため、直列腕共振子上の誘電体膜の膜厚を厚くする。一方、Δｆが小さい弾性波共振子を用いるとフィルタの帯域幅が小さくなるため、並列腕共振子を構成している弾性波共振子のΔｆを大きくすることが望ましい。そのためには、並列腕共振子上の誘電体膜の膜厚を薄くする。
他方、通過帯域低域側の急峻性が高いフィルタ特性を実現するためには、並列腕共振子を構成している弾性波共振子のΔｆを小さくすることが必要となる。そのために並列腕共振子上の誘電体膜の膜厚を厚くする。一方、フィルタの帯域幅を大きくするために、直列腕共振子上の誘電体膜の膜厚を薄くすることにより、直列腕共振子のΔｆを大きくする。
そして、このようにして直列腕共振子と並列腕共振子とで誘電体膜の膜厚を異ならせることにより、フィルタ特性において急峻性を高めることができ、かつ通過帯域幅を拡げることができる。
なお、上記については、ラダー型フィルタに限らず、縦結合共振子型弾性波フィルタでも同様である。この場合は、例えば、図２（ａ）の１ポート型弾性波共振子１２におけるＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚を、縦結合共振子型弾性波フィルタ部１３，１４におけるＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚よりも厚くすることで、フィルタ特性において急峻性を高めることができ、かつ通過帯域幅を拡げることができる。
以上より、本実施形態においては、第１の誘電体膜２２の厚みｔ１と、第２の誘電体膜３２の厚みｔ２とが異なっているので、フィルタ特性において急峻性を高めることができ、かつ通過帯域幅を拡げることができる。
なお、同一のＬｉＮｂＯ３基板２上において、第１の誘電体膜２２の厚みｔ１と、第２の誘電体膜３２の厚みｔ２とを異ならせる方法については特に限定されず、例えば、以下の方法が挙げられる。
まず、ＬｉＮｂＯ３基板２上に、第１のＩＤＴ電極２１と第２のＩＤＴ電極３１とを形成する。なお、第１のＩＤＴ電極２１と第２のＩＤＴ電極３１とを形成する際には、第１のＩＤＴ電極２１と第２のＩＤＴ電極３１の成膜を同時に行っている。そのため、第１のＩＤＴ電極２１と第２のＩＤＴ電極３１は、同じ電極材料、かつ同じ厚みで構成されている。
なお、ここで、第１のＩＤＴ電極２１と第２のＩＤＴ電極３１の電極材料が同じとは、第１のＩＤＴ電極２１と第２のＩＤＴ電極３１とが同時に成膜されていることを意味しているため、製造過程で不純物が混入されている場合等も含まれる。
また、第１のＩＤＴ電極２１と第２のＩＤＴ電極３１の厚みが同じとは、第１のＩＤＴ電極２１と第２のＩＤＴ電極３１とが同時に成膜されていることを意味しているため、製造過程や実装過程で生じる厚みの誤差も含まれる。
ＬｉＮｂＯ３基板２上の第１のＩＤＴ電極２１と第２のＩＤＴ電極３１を覆うように誘電体膜を形成する。続いて、厚みを厚くしたい弾性波共振子の誘電体膜上にレジスト膜を形成する。次に、誘電体膜をエッチングすることにより、誘電体膜のうちレジスト膜が形成されていない部分の厚みを薄くする。最後に、レジスト膜を除去し、厚みの異なる誘電体膜を得る。
また、ＬｉＮｂＯ３基板２上に誘電体膜を形成した後、厚みを薄くしたい弾性波共振子の誘電体膜上にレジスト膜を形成し、その上からさらに誘電体膜を成膜してもよい。その場合においても、レジストを除去することにより、厚みの異なる誘電体膜を得ることができる。
また、本実施形態においては、全ての直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ４が、第１の弾性波共振子２０により構成されている。また、全ての並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４が、第２の弾性波共振子３０により構成されている。もっとも、本発明においては、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ４のうち少なくとも１つの直列腕共振子が、第１の弾性波共振子２０により構成されていればよい。また、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４のうち少なくとも１つの並列腕共振子が、第２の弾性波共振子３０により構成されていればよい。また、送信フィルタ３を構成する少なくとも１つの共振子が第１の弾性波共振子２０により構成され、かつ受信フィルタ４を構成する少なくとも１つの共振子が第２の弾性波共振子３０により構成されていてもよい。いずれの場合においても、本発明の効果を得ることができる。
第１のＩＤＴ電極２１及び第２のＩＤＴ電極３１は、同じ電極材料、かつ同じ厚みで構成されている。
第１のＩＤＴ電極２１及び第２のＩＤＴ電極３１の材料は、特に限定されず、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｌ又はこれらの金属の合金などが挙げられる。第１のＩＤＴ電極２１及び第２のＩＤＴ電極３１は、単層の金属膜であってもよいし、２種以上の金属膜が積層された積層金属膜であってもよい。
本実施形態において、第１のＩＤＴ電極２１及び第２のＩＤＴ電極３１は、ＬｉＮｂＯ３基板２側から順に、密着層４１，主電極４２、密着層４３、導電補助膜４４及び密着層４５がこの順に積層された積層金属膜である。なお、主電極４２とは、ＩＤＴ電極のなかで最も大きな質量を占める電極層である。
密着層４１，４３，４５の材料としては、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、又はＮｉＣｒなどを用いることができる。
主電極４２の材料は、特に限定されず、比較的密度の高い金属、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｃｕ又はこれらの合金を用いることができる。
導電補助膜４４の材料は、特に限定されず、例えば、Ａｌ、Ｃｕ又はこれらの合金を用いることができる。
なお、密着層４１，４３，４５、及び導電補助膜４４は、設けなくてもよい。
第１の誘電体膜２２及び第２の誘電体膜３２は、周波数温度特性を改善する機能を有している。第１の誘電体膜２２及び第２の誘電体膜３２の材料としては、特に限定されず、例えば酸化ケイ素や酸窒化ケイ素などを主成分とする材料を用いることができる。なお、本明細書において、主成分とは、５０％以上含まれる成分である。本実施形態においては、第１の誘電体膜２２及び第２の誘電体膜３２がいずれも酸化ケイ素膜である。
第１の周波数調整膜２３及び第２の周波数調整膜３３は、周波数を調整する機能を有している。第１の周波数調整膜２３及び第２の周波数調整膜３３の材料としては、特に限定されず、例えば窒化ケイ素や酸化アルミニウムなどを用いることができる。本実施形態においては、第１の周波数調整膜２３及び第２の周波数調整膜３３がいずれも窒化ケイ素膜である。
なお、第１の周波数調整膜２３及び第２の周波数調整膜３３は、設けなくてもよい。
弾性波装置１においては、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ４を構成する第１の弾性波共振子２０における弾性波の伝搬方向と、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４を構成する第２の弾性波共振子３０における弾性波の伝搬方向とが一致している。より具体的に、第１の弾性波共振子２０における弾性波の伝搬方向は、図１に示す伝搬方向Ａ１である。また、第２の弾性波共振子３０における弾性波の伝搬方向は、図１に示す伝搬方向Ａ２である。図１において、伝搬方向Ａ１と伝搬方向Ａ２とは一致している。なお、本明細書において一致とは、伝搬方向Ａ１と、伝搬方向Ａ２とのなす角が、２°より小さい範囲内にあることをいい、伝搬方向Ａ１と、伝搬方向Ａ２とのなす角が完全に一致していない場合も含まれるものとする。もっとも、本実施形態では、伝搬方向Ａ１が、伝搬方向Ａ２と完全に一致している。
このように弾性波装置１においては、第１の弾性波共振子２０における弾性波の伝搬方向Ａ１が、第２の弾性波共振子３０における弾性波の伝搬方向Ａ２と一致しているので、小型化を図ることができる。
また、本実施形態においては、ＬｉＮｂＯ３基板２のオイラー角（φ，θ，ψ）が、（０°±５°，θ，０°±１０°）の範囲内にある。特に、ＬｉＮｂＯ３基板２のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθが、０．０５５λ≦Ｔ×ｒ≦０．１０λの範囲において、下記式（１）を満たしている。なお、Ｔは、第１のＩＤＴ電極２１及び第２のＩＤＴ電極３１における主電極４２の厚みである。
なお、第１のＩＤＴ電極２１及び第２のＩＤＴ電極３１は、同じ電極材料、かつ、同じ厚みで構成することを意図しているが、製造過程や実装過程において電極材料の成分が一部異なるものに変化したり、膜厚が異なるものとなってしまう場合もある。その場合は、どちらの厚みをＴとしてもよいし、どちらの密度をｒとしてもよい。本明細書において、厚みは、ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長λにより規格化してなる厚みである。また、ｒは、主電極４２の密度（ρ）とＰｔの密度（ρＰｔ）との密度比（ρ／ρＰｔ）である。
−０．０３３／（Ｔ×ｒ−０．０３７）＋２９．９９≦θ≦−０．０５０／（Ｔ×ｒ−０．０４３）＋３２．４５…（１）
本実施形態においては、ＬｉＮｂＯ３基板２のオイラー角のθが上記範囲内にあるので、ＳＨ波によるスプリアスを抑制することができる。従って、弾性波装置１では、急峻なフィルタ特性を有するとともに通過帯域が広く、小型化を図りつつＳＨ波によるスプリアスを抑制することができる。
また、本発明においては、ＬｉＮｂＯ３基板２のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるψが、−２°以上、２°以下の範囲内にあることが好ましい。オイラー角のψが上記範囲内にある場合、ＳＨ波によるスプリアスとは異なるスプリアスをより一層抑制することができる。
次に、図５及び図６を参照して、伝搬方向Ａ１と伝搬方向Ａ２とを一致させることにより、小型化を図れる理由について説明する。
図５は、第２の弾性波共振子における弾性波の伝搬方向を、第１の弾性波共振子における弾性波の伝搬方向に対して、１°傾けたときの模式的平面図である。図６は、第２の弾性波共振子における弾性波の伝搬方向を、第１の弾性波共振子における弾性波の伝搬方向に対して、２°傾けたときの模式的平面図である。なお、図５及び図６において、ＬｉＮｂＯ３基板２における破線より外側の端部２ｂは、電極パターンを形成できない部分とする。
図５及び図６に示すように、第２の弾性波共振子３０における弾性波の伝搬方向Ａ２を傾けると、第２の弾性波共振子３０により構成される並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４が同じ角度だけ傾けられることとなる。
図５に示すように、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４が１°傾けられた場合には、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４が電極パターンを形成できない端部２ｂに至っていない。一方、図６に示すように、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４が２°傾けられた場合には、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４が電極パターンを形成できない端部２ｂにまで至っている。また、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４が２°傾けられた場合には、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ４や引き回し配線１５と重なり合ったりすることがある。そのため、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４が２°以上傾けられた場合には、共振子や引き回し配線１５を設けるスペースを拡げざるを得ず、小型化を図ることが難しい。また、スペースを確保するために、引き回し配線１５の幅を狭くすると、引き回し配線１５の電気抵抗が大きくなり、弾性波装置１の特性が劣化することがある。
これに対して、本実施形態においては、第１の弾性波共振子２０における弾性波の伝搬方向Ａ１と、第２の弾性波共振子３０における弾性波の伝搬方向Ａ２とのなす角が、２°より小さい範囲内にあり、一致している。そのため、弾性波装置１の小型化を図ることができ、特性の劣化も生じ難い。
次に、図７〜図２３を参照して、ＬｉＮｂＯ３基板２のオイラー角のθを特定の範囲とすることで、ＳＨ波によるスプリアスを抑制することができる理由について説明する。
まず、図３に示す構造において、以下の弾性波共振子を設計した。なお、設計した弾性波共振子において、密着層４１，４３，４５は用いていない。
ＬｉＮｂＯ３基板２…オイラー角（０°，３０°，０°）
第１のＩＤＴ電極２１…デューティ比：０．６０
主電極４２…Ｐｔ膜、厚み：０．０７５λ
導電補助膜４４…Ａｌ膜、厚み：０．０８λ
第１の誘電体膜２２…ＳｉＯ２膜、厚み：０．２λ〜０．６λの範囲で調整
第１の周波数調整膜２３…ＳｉＮ膜、厚み：０．０１λ
利用する弾性波…レイリー波
この条件で設計した弾性波共振子において、オイラー角のθを３０°に固定し、ＳｉＯ２膜の厚みを０．２λ〜０．６λの範囲内で変化させ、インピーダンス特性及びリターンロス特性を測定した。
図７〜図１１において、（ａ）は、ＳｉＯ２膜の厚みを図ごとに変化させたときのインピーダンス特性を示す図であり、（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。なお、図７〜図１１において、ＳｉＯ２膜の厚みは、それぞれ順に、０．２λ、０．３λ、０．４λ、０．５λ、０．６λである。
図７〜図１１から明らかなように、オイラー角のθが３０°のとき、ＳｉＯ２膜の厚みに関わらず帯域近傍におけるＳＨ波によるスプリアスを抑制できていることがわかる。
次に、設計した弾性波共振子において、ＳｉＯ２膜の厚みを０．３λに固定し、オイラー角のθを２７．５°〜３１．５°の範囲内で変化させ、インピーダンス特性及びリターンロス特性を測定した。
図１２〜図２０において、（ａ）は、オイラー角のθを図ごとに変化させたときのインピーダンス特性を示す図であり、（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。なお、図１２〜図２０において、オイラー角のθは、それぞれ順に、２７．５°、２８．０°、２８．５°、２９．０°、２９．５°、３０．０°、３０．５°、３１．０°、３１．５°である。
図１６（θ＝２９．５°）及び図１７（θ＝３０．０°）から明らかなように、オイラー角のθが、２９．５°以上、３０．０°以下のとき、ＳＨ波によるスプリアスがほぼ発生していないことがわかる。もっとも、１ポート型の弾性波共振子を用いて弾性波装置を作製する場合、ＳＨ波によるスプリアスの大きさが絶対値で０．３ｄＢより大きいと問題になることがわかっている。従って、スプリアスの大きさを絶対値で０．３ｄＢ以下にする必要がある。図１２〜図２０より、ＳＨ波によるスプリアスの大きさが絶対値で０．３ｄＢ以下となるオイラー角のθは、２８．５°以上、３１．０°以下であることがわかる。
図２１は、オイラー角のθとＳＨ波の比帯域との関係を示す図である。なお、図２１は、図１２〜図２０における設計と同じ設計の弾性波共振子を用いたときの結果である。なお、ＳＨ波の比帯域は、ＳＨ波によるスプリアスの大きさを示す値である。図２１より、オイラー角のθは、２８．５°以上、３１．０°以下のとき、ＳＨ波の比帯域が、０．００５％以下であることがわかる。このことから、ＳＨ波の比帯域が、０．００５％以下であれば、ＳＨ波によるスプリアスを十分に小さくできることがわかる。従って、ＳＨ波の比帯域が０．００５％以下となるオイラー角のθの範囲が、ＳＨ波によるスプリアスを十分に小さくすることが可能なオイラー角のθの範囲となる。
特に、本実施形態においては、ＳｉＯ２膜の厚みが異なる弾性波共振子を用いているので、ＳｉＯ２膜の厚みに関わらずＳＨ波の比帯域が０．００５％以下となるオイラー角におけるθの範囲を求めればよい。ＳｉＯ２膜の厚みに関わらずＳＨ波の比帯域が０．００５％以下となるオイラー角におけるθの範囲が、ＳｉＯ２膜の厚みに関わらずＳＨ波によるスプリアスを十分に小さくすることが可能なオイラー角におけるθの範囲となる。
図２２は、ＳｉＯ２膜の厚みを変化させたときのオイラー角のθとＳＨ波の比帯域との関係を示す図である。なお、図２２は、ＳｉＯ２膜の厚みを変化させた以外は、図２１と同じ設計の弾性波共振子を用いたときの結果である。
ＳｉＯ２膜の厚みによりＳＨ波の電気機械結合係数は異なるものの、図２２より、オイラー角のθが、２９．１°以上、３０．９°以下のとき、ＳｉＯ２膜の厚みに関わらず、ＳＨ波によるスプリアスを十分に小さくできていることがわかる。
同様にして、主電極４２であるＰｔ膜の厚みを変化させて求めたオイラー角におけるθの下限値及び上限値を下記の表１に示す。上記オイラー角におけるθの下限値及び上限値は、ＳｉＯ２膜の厚みに関わらず、ＳＨ波の比帯域が０．００５％以下となる値である。
Figure 2018116602
また、図２３は、オイラー角のθと、Ｐｔ膜の厚みとの関係を示す図である。なお、図２３は、表１におけるＰｔ膜の厚みとオイラー角におけるθの下限値及び上限値をプロットしたものである。図２３中の矢印Ａで示す曲線は、オイラー角におけるθの下限値をプロットすることにより得られた曲線である。矢印Ａで示す曲線は、Ｐｔ膜の厚みをＴＰｔとすると、式：−０．０３３／（ＴＰｔ−０．０３７）＋２９．９９で表される。図２３中の矢印Ｂで示す曲線は、オイラー角におけるθの上限値をプロットすることにより得られた曲線である。矢印Ｂで示す曲線は、Ｐｔ膜の厚みをＴＰｔとすると、式：−０．０５０／（ＴＰｔ−０．０４３）＋３２．４５で表される。図２３において、矢印Ａで示す曲線と矢印Ｂで示す曲線とで囲まれる領域がＳＨ波によるスプリアスを十分に抑えることができる領域である。このＳＨ波によるスプリアスを十分に抑えることができる領域を式で表すと、下記式（２）のようになる。
−０．０３３／（ＴＰｔ−０．０３７）＋２９．９９≦θ≦−０．０５０／（ＴＰｔ−０．０４３）＋３２．４５…式（２）
なお、Ｐｔ膜の厚みの下限値は、矢印Ａで示す曲線と矢印Ｂで示す曲線の交点であり、０．０５５λである。また、主電極４２であるＰｔ膜の厚みが大きくなりすぎると、ＩＤＴ電極のアスペクト比が大きくなり、ＩＤＴ電極形成が困難となる。また、ＩＤＴ電極上の誘電体膜中にボイドやクラックが生じる原因にもなるため、Ｐｔ膜の厚みの上限は、０．１０λである。
また、Ｐｔ以外の金属を主電極４２の材料に用いる場合は、その金属とＰｔとの密度比分だけ主電極４２の厚みを変化させればよい。具体的に密度ρの主電極４２を用いる場合には、主電極４２の厚みＴをＴ＝ＴＰｔ×（ρＰｔ／ρ）とすればよい。なお、ρＰｔはＰｔの密度である。また、ｒ＝ρ／ρＰｔとし、ＴＰｔ＝Ｔ／（ρＰｔ／ρ）を式（２）に代入すると、下記式（１）のように表される。
−０．０３３／（Ｔ×ｒ−０．０３７）＋２９．９９≦θ≦−０．０５０／（Ｔ×ｒ−０．０４３）＋３２．４５ …（１）
なお、Ｔ×ｒは、０．０５５λ≦Ｔ×ｒ≦０．１０λの範囲内とする。
以上より、オイラー角におけるθを上記式（１）の範囲内とすることで、ＳｉＯ２膜の厚みに関わらず、ＳＨ波によるスプリアスを抑制できることがわかる。ＳｉＯ２膜の厚みに関わらず、ＳＨ波によるスプリアスを抑制できるので、弾性波装置１のように、第１の誘電体膜２２及び第２の誘電体膜３２の厚みが異なる場合においても、確実にＳＨ波によるスプリアスを抑制することができる。
なお、図７〜図２３では、オイラー角（φ，θ，ψ）が、（０°，θ，０°）のときの結果を示しているが、（０°±５°，θ，０°±１０°）の範囲においても同様の結果が得られることが確認されている。
次に、図２４〜図２６を参照して、オイラー角（φ，θ，ψ）におけるψを特定の範囲にすることで、ＳＨ波によるスプリアスとは異なるスプリアスをより一層抑制することができる理由について説明する。
なお、図２４〜図２６は、以下のようにして設計した弾性波共振子を用いた際の結果である。なお、設計した弾性波共振子において、密着層４１，４３，４５は用いていない。
ＬｉＮｂＯ３基板２…オイラー角（０°，３０°，ψ°）
第１のＩＤＴ電極２１…デューティ比：０．６０
主電極４２…Ｐｔ膜、厚み：０．０７５λ
導電補助膜４４…Ａｌ膜、厚み：０．０８λ
第１の誘電体膜２２…ＳｉＯ２膜、厚み：０．３λ
第１の周波数調整膜２３…ＳｉＮ膜、厚み：０．０１λ
図２４〜図２６において、（ａ）は、オイラー角のψを図ごとに変化させたときのインピーダンス特性を示す図であり、（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。なお、図２４〜図２６において、オイラー角のψは、それぞれ順に、０°、２°、４°である。
図２４〜図２６より、オイラー角ψを４°変化させると規格化周波数１．１６付近と１．２３付近に大きなスプリアスが発生していることがわかる。一方、オイラー角ψの変化が２°以下のとき規格化周波数１．１６付近と規格化周波数１．２３付近におけるスプリアスが抑制できていることがわかる。
これらのスプリアスは、オイラー角ψを０°からずらすことによって、弾性波の伝搬方向に対して、ＬｉＮｂＯ３基板の対称性が崩れることによって生じるスプリアスである。したがって、ψは０°に近くすることが望ましい。
このことから、オイラー角ψを−２°以上、２°以下の範囲内とすることで、ＳＨ波によるスプリアスとは異なるスプリアスをより一層抑制できることがわかる。
（高周波フロントエンド回路、通信装置）
上記実施形態の弾性波装置は、高周波フロントエンド回路のデュプレクサなどとして用いることができる。この例を下記において説明する。
図２７は、通信装置及び高周波フロントエンド回路の構成図である。なお、同図には、高周波フロントエンド回路２３０と接続される各構成要素、例えば、アンテナ素子２０２やＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）２０３も併せて図示されている。高周波フロントエンド回路２３０及びＲＦ信号処理回路２０３は、通信装置２４０を構成している。なお、通信装置２４０は、電源、ＣＰＵやディスプレイを含んでいてもよい。
高周波フロントエンド回路２３０は、スイッチ２２５と、デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂと、フィルタ２３１，２３２と、ローノイズアンプ回路２１４，２２４と、パワーアンプ回路２３４ａ，２３４ｂ，２４４ａ，２４４ｂとを備える。なお、図２７の高周波フロントエンド回路２３０及び通信装置２４０は、高周波フロントエンド回路及び通信装置の一例であって、この構成に限定されるものではない。
デュプレクサ２０１Ａは、フィルタ２１１，２１２を有する。デュプレクサ２０１Ｂは、フィルタ２２１，２２２を有する。デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂは、スイッチ２２５を介してアンテナ素子２０２に接続される。なお、上記弾性波装置は、デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂであってもよいし、フィルタ２１１，２１２，２２１，２２２であってもよい。
さらに、上記弾性波装置は、例えば、３つのフィルタのアンテナ端子が共通化されたトリプレクサや、６つのフィルタのアンテナ端子が共通化されたヘキサプレクサなど、３以上のフィルタを備えるマルチプレクサについても適用することができる。
すなわち、上記弾性波装置は、弾性波共振子、フィルタ、デュプレクサ、３以上のフィルタを備えるマルチプレクサを含む。そして、該マルチプレクサは、送信フィルタ及び受信フィルタの双方を備える構成に限らず、送信フィルタのみ、または、受信フィルタのみを備える構成であってもかまわない。
スイッチ２２５は、制御部（図示せず）からの制御信号に従って、アンテナ素子２０２と所定のバンドに対応する信号経路とを接続し、例えば、ＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｌｅ Ｄｏｕｂｌｅ Ｔｈｒｏｗ）型のスイッチによって構成される。なお、アンテナ素子２０２と接続される信号経路は１つに限らず、複数であってもよい。つまり、高周波フロントエンド回路２３０は、キャリアアグリゲーションに対応していてもよい。
ローノイズアンプ回路２１４は、アンテナ素子２０２、スイッチ２２５及びデュプレクサ２０１Ａを経由した高周波信号（ここでは高周波受信信号）を増幅し、ＲＦ信号処理回路２０３へ出力する受信増幅回路である。ローノイズアンプ回路２２４は、アンテナ素子２０２、スイッチ２２５及びデュプレクサ２０１Ｂを経由した高周波信号（ここでは高周波受信信号）を増幅し、ＲＦ信号処理回路２０３へ出力する受信増幅回路である。
パワーアンプ回路２３４ａ，２３４ｂは、ＲＦ信号処理回路２０３から出力された高周波信号（ここでは高周波送信信号）を増幅し、デュプレクサ２０１Ａ及びスイッチ２２５を経由してアンテナ素子２０２に出力する送信増幅回路である。パワーアンプ回路２４４ａ，２４４ｂは、ＲＦ信号処理回路２０３から出力された高周波信号（ここでは高周波送信信号）を増幅し、デュプレクサ２０１Ｂ及びスイッチ２２５を経由してアンテナ素子２０２に出力する送信増幅回路である。
ＲＦ信号処理回路２０３は、アンテナ素子２０２から受信信号経路を介して入力された高周波受信信号を、ダウンコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された受信信号を出力する。また、ＲＦ信号処理回路２０３は、入力された送信信号をアップコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された高周波送信信号をローノイズアンプ回路２２４へ出力する。ＲＦ信号処理回路２０３は、例えば、ＲＦＩＣである。なお、通信装置は、ＢＢ（ベースバンド）ＩＣを含んでいてもよい。この場合、ＢＢＩＣは、ＲＦＩＣで処理された受信信号を信号処理する。また、ＢＢＩＣは、送信信号を信号処理し、ＲＦＩＣに出力する。ＢＢＩＣで処理された受信信号や、ＢＢＩＣが信号処理する前の送信信号は、例えば、画像信号や音声信号等である。なお、高周波フロントエンド回路２３０は、上述した各構成要素の間に、他の回路素子を備えていてもよい。
なお、高周波フロントエンド回路２３０は、上記デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂに代わり、デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂの変形例に係るデュプレクサを備えていてもよい。
他方、通信装置２４０におけるフィルタ２３１，２３２は、ローノイズアンプ回路２１４，２２４及びパワーアンプ回路２３４ａ，２３４ｂ，２４４ａ，２４４ｂを介さず、ＲＦ信号処理回路２０３とスイッチ２２５との間に接続されている。フィルタ２３１，２３２も、デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂと同様に、スイッチ２２５を介してアンテナ素子２０２に接続される。
以上のように構成された高周波フロントエンド回路２３０及び通信装置２４０によれば、本発明の弾性波装置である、弾性波共振子、フィルタ、デュプレクサ、３以上のフィルタを備えるマルチプレクサ等を備えることにより、小型化を図りつつ、ＳＨ波によるスプリアスを抑制することを可能とし、さらに、フィルタ特性において急峻性を高めることができるとともに、通過帯域を広くすることができる。
以上、本発明の実施形態に係る弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置について、実施形態を挙げて説明したが、本発明は、上記実施形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施形態や、上記実施形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本発明に係る高周波フロントエンド回路及び通信装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
本発明は、弾性波共振子、フィルタ、デュプレクサ、マルチバンドシステムに適用できるマルチプレクサ、フロントエンド回路及び通信装置として、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。
１…弾性波装置
２…ＬｉＮｂＯ３基板
２ａ…主面
２ｂ…端部
３…送信フィルタ
４…受信フィルタ
５…アンテナ端子
６…共通端子
７…送信端子
８…受信端子
９…ＩＤＴ電極
１０，１１…反射器
１２…１ポート型弾性波共振子
１３，１４…縦結合共振子型弾性波フィルタ部
１５…引き回し配線
２０，３０…第１，第２の弾性波共振子
２１，３１…第１，第２のＩＤＴ電極
２２，３２…第１，第２の誘電体膜
２３，３３…第１，第２の周波数調整膜
４１，４３，４５…密着層
４２…主電極
４４…導電補助膜
２０１Ａ，２０１Ｂ…デュプレクサ
２０２…アンテナ素子
２０３…ＲＦ信号処理回路
２１１，２１２…フィルタ
２１４…ローノイズアンプ回路
２２１，２２２…フィルタ
２２４…ローノイズアンプ回路
２２５…スイッチ
２３０…高周波フロントエンド回路
２３１，２３２…フィルタ
２３４ａ，２３４ｂ…パワーアンプ回路
２４０…通信装置
２４４ａ，２４４ｂ…パワーアンプ回路
Ａ１，Ａ２…伝搬方向
Ｐ１〜Ｐ４…並列腕共振子
Ｓ１〜Ｓ４…直列腕共振子

Claims (8)

  1. ＬｉＮｂＯ３基板と、
    前記ＬｉＮｂＯ３基板上に設けられた第１のＩＤＴ電極と、前記第１のＩＤＴ電極を覆うように設けられた第１の誘電体膜とを有する、第１の弾性波共振子と、
    前記ＬｉＮｂＯ３基板上に設けられた第２のＩＤＴ電極と、前記第２のＩＤＴ電極を覆うように設けられた第２の誘電体膜とを有する、第２の弾性波共振子と、
    を備え、
    レイリー波を利用しており、
    前記第１の誘電体膜の厚みが、前記第２の誘電体膜の厚みと異なっており、
    前記第１の弾性波共振子における弾性波の伝搬方向が、前記第２の弾性波共振子における弾性波の伝搬方向と一致しており、
    前記ＬｉＮｂＯ３基板のオイラー角（φ，θ，ψ）が、（０°±５°，θ，０°±１０°）の範囲内であり、
    前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極は、主電極を有し、
    前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極のうち少なくとも一方の電極指ピッチで定まる波長λにより規格化してなる前記主電極の厚みをＴとし、前記主電極の密度（ρ）とＰｔの密度（ρＰｔ）との密度比（ρ／ρＰｔ）をｒとしたときに、
    前記ＬｉＮｂＯ３基板のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθが、０．０５５λ≦Ｔ×ｒ≦０．１０λの範囲において、下記式（１）を満たしている、弾性波装置。
    −０．０３３／（Ｔ×ｒ−０．０３７）＋２９．９９≦θ≦−０．０５０／（Ｔ×ｒ−０．０４３）＋３２．４５ …（１）
  2. 前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極が、同じ電極材料、かつ同じ厚みで構成されている、請求項１に記載の弾性波装置。
  3. 前記ＬｉＮｂＯ３基板のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるψが、−２°以上、２°以下の範囲内にある、請求項１又は２に記載の弾性波装置。
  4. 前記第１の誘電体膜及び前記第２の誘電体膜は、それぞれ酸化ケイ素を主成分とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  5. 前記第１の弾性波共振子は、直列腕共振子であり、
    前記第２の弾性波共振子は、並列腕共振子であり、
    少なくとも前記第１の弾性波共振子と前記第２の弾性波共振子とにより、ラダー型フィルタを形成する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  6. 前記弾性波装置は、
    前記第１の弾性波共振子を有する送信フィルタと、
    前記第２の弾性波共振子を有する受信フィルタと、
    を備える、デュプレクサである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性波装置と、
    パワーアンプと、
    を備える、高周波フロントエンド回路。
  8. 請求項７に記載の高周波フロントエンド回路と、
    ＲＦ信号処理回路と、
    を備える、通信装置。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102280381B1 (ko) * 2016-12-20 2021-07-22 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 탄성파 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치
US11967945B2 (en) 2018-06-15 2024-04-23 Murata Manufacturing Co., Ltd. Transversly-excited film bulk acoustic resonators and filters
CN113169721B (zh) * 2018-10-31 2024-06-18 株式会社村田制作所 固态装配型横向激励的薄膜体声波谐振器
WO2020261978A1 (ja) * 2019-06-24 2020-12-30 株式会社村田製作所 弾性表面波装置及びフィルタ装置
US20210399714A1 (en) * 2020-06-17 2021-12-23 Resonant Inc. Transversely-excited film bulk acoustic resonators with three-layer electrodes
WO2022075415A1 (ja) * 2020-10-08 2022-04-14 株式会社村田製作所 弾性波装置
WO2023002909A1 (ja) * 2021-07-19 2023-01-26 株式会社村田製作所 複合フィルタ装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008079227A (ja) * 2006-09-25 2008-04-03 Fujitsu Media Device Kk フィルタおよび分波器
WO2010122767A1 (ja) * 2009-04-22 2010-10-28 パナソニック株式会社 弾性波素子と、これを用いた電子機器
JP2015012324A (ja) * 2013-06-26 2015-01-19 株式会社村田製作所 弾性境界波装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5654680A (en) * 1996-01-30 1997-08-05 Motorola, Inc. Saw-based ladder filter including multiple coUpling coefficients (K2), Method therefor and radio incorporating same
ATE551777T1 (de) 2006-04-24 2012-04-15 Murata Manufacturing Co Elastische oberflächenwellenvorrichtung
JP2010187373A (ja) * 2009-01-19 2010-08-26 Ngk Insulators Ltd 複合基板及びそれを用いた弾性波デバイス
JP2010278830A (ja) * 2009-05-29 2010-12-09 Murata Mfg Co Ltd ラダー型フィルタ及びその製造方法並びにデュプレクサ
WO2011145750A1 (ja) * 2010-05-20 2011-11-24 日立化成工業株式会社 感光性樹脂組成物、感光性フィルム、リブパターンの形成方法、中空構造とその形成方法及び電子部品
WO2012098816A1 (ja) 2011-01-18 2012-07-26 株式会社村田製作所 弾性表面波フィルタ装置
JP5856408B2 (ja) * 2011-08-22 2016-02-09 太陽誘電株式会社 弾性波デバイスおよびモジュール
CN103907286B (zh) * 2011-10-24 2016-08-24 株式会社村田制作所 弹性波分波器
JP5690711B2 (ja) * 2011-12-28 2015-03-25 スカイワークス・パナソニック フィルターソリューションズ ジャパン株式会社 弾性波素子
US9287849B2 (en) * 2012-03-14 2016-03-15 Skyworks Panasonic Filter Solutions Japan Co., Ltd. Elastic wave device
JP5850137B2 (ja) * 2012-03-23 2016-02-03 株式会社村田製作所 弾性波装置及びその製造方法
DE112015000642B4 (de) * 2014-02-04 2019-10-02 Murata Manufacturing Co., Ltd. Vorrichtung für elastische Wellen
WO2016060072A1 (ja) * 2014-10-17 2016-04-21 株式会社村田製作所 圧電デバイス、圧電デバイスの製造方法
JP5883110B2 (ja) * 2014-11-26 2016-03-09 スカイワークス・パナソニック フィルターソリューションズ ジャパン株式会社 弾性波デバイスとデュプレクサ
CN107210732B (zh) * 2015-01-07 2020-09-11 株式会社村田制作所 复合滤波器装置
JP2016138761A (ja) * 2015-01-26 2016-08-04 マミヤ・オーピー・ネクオス株式会社 光切断法による三次元測定方法および三次元測定器
FR3033462B1 (fr) * 2015-03-04 2018-03-30 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Dispositif a ondes elastiques de surface comprenant un film piezoelectrique monocristallin et un substrat cristallin, a faibles coefficients viscoelastiques
JP2018056630A (ja) * 2016-09-26 2018-04-05 株式会社村田製作所 弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置
SG11201903365SA (en) * 2016-10-20 2019-05-30 Skyworks Solutions Inc Elastic wave device with sub-wavelength thick piezoelectric layer
KR102280381B1 (ko) * 2016-12-20 2021-07-22 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 탄성파 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치
CN113940008B (zh) * 2019-07-03 2023-06-16 株式会社村田制作所 高频模块以及通信装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008079227A (ja) * 2006-09-25 2008-04-03 Fujitsu Media Device Kk フィルタおよび分波器
WO2010122767A1 (ja) * 2009-04-22 2010-10-28 パナソニック株式会社 弾性波素子と、これを用いた電子機器
JP2015012324A (ja) * 2013-06-26 2015-01-19 株式会社村田製作所 弾性境界波装置

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