JPWO2019059208A1 - 弾性波フィルタ装置及びマルチプレクサ - Google Patents
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Abstract
弾性波のエネルギーを圧電体層側に効率的に閉じ込めることができ、かつストップバンド上端に起因するレスポンスを抑制することができる、弾性波フィルタ装置を提供する。弾性波フィルタ装置１は、圧電体層と、高音速部材と、高音速部材と圧電体層との間に設けられた低音速膜と、圧電体層上に設けられた第１，第２のＩＤＴ電極を含む複数のＩＤＴ電極とを備える。高音速部材、低音速膜、圧電体層及び複数のＩＤＴ電極により、複数の弾性波共振子が構成されている。直列腕共振子部のうち、最もアンテナ端Ｘ側に配置された直列腕共振子部Ｓ１の弾性波共振子及び最もアンテナ端Ｘ側に配置された並列碗共振子部Ｐ１における弾性波共振子のうち少なくとも一方が、第１，第２の電極指を有する第１のＩＤＴ電極を有し、残りの弾性波共振子が第３，第４の電極指を有する第２のＩＤＴ電極を有する。第１のＩＤＴ電極において、弾性波伝搬方向に直交する方向に沿い、中央領域、第１，第２の低音速領域及び第１，第２の高音速領域がこの順序で配置されている。第２のＩＤＴ電極の複数の第３，第４の電極指の先端を結ぶことにより形成される第１，第２の包絡線が、弾性波伝搬方向に対して傾斜して延びている。
Description
本発明は、弾性波フィルタ装置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。この弾性波装置は、支持基板上に、高音速膜、低音速膜、圧電膜がこの順序で積層された積層体と、圧電膜上に設けられたＩＤＴ電極とを有する。上記積層体を有する弾性波装置はＱ値を高め得るが、横モードリップルが生じるという問題がある。
特許文献１においては、横モードリップルを抑制するために、ＩＤＴ電極を傾斜型のＩＤＴ電極としている。傾斜型のＩＤＴ電極とは、一方のバスバーに接続された複数の電極指の先端を結ぶことにより形成される仮想線である包絡線と、他方のバスバーに接続された複数の電極指の先端を結ぶことにより形成される仮想線である包絡線とが、弾性波伝搬方向に対し傾斜して延びるＩＤＴ電極である。
しかし、特許文献１に記載のように、ＩＤＴ電極を傾斜型のＩＤＴ電極とすると、上記包絡線が弾性波伝搬方向に対し傾斜している角度が大きいほど、ストップバンド上端に起因するレスポンス（ストップバンドレスポンス）は大きくなる。なお、ストップバンドとは、弾性波が周期構造の金属グレーティングに閉じ込められることにより、弾性波の波長が一定となる領域をいう。特に、上記積層体を有する弾性波装置は、圧電膜側に弾性波のエネルギーを効率的に閉じ込め得るため、ストップバンドレスポンスも大きくなり、問題となる。
本発明の目的は、弾性波のエネルギーを圧電体層側に効率的に閉じ込めることができ、かつストップバンド上端に起因するレスポンスを抑制することができる、弾性波フィルタ装置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フィルタ装置は、圧電体層と、前記圧電体層を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が高速である高音速部材と、前記高音速部材と前記圧電体層との間に設けられており、前記圧電体層を伝搬するバルク波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が低速である低音速膜と、前記圧電体層上に設けられており、第１のＩＤＴ電極及び第２のＩＤＴ電極を含む複数のＩＤＴ電極とを備え、前記高音速部材、前記低音速膜、前記圧電体層及び前記複数のＩＤＴ電極により、複数の弾性波共振子が構成されており、前記複数の弾性波共振子が、アンテナ端と前記アンテナ端以外の信号端とを結ぶ直列腕に配置された、少なくとも１つの直列腕共振子部と、前記直列腕とグラウンド電位とを結ぶ並列腕に配置された、少なくとも１つの並列腕共振子部とに配置されており、前記直列腕共振子部及び前記並列腕共振子部は、それぞれ、少なくとも１個の前記弾性波共振子を有し、前記直列腕共振子部のうち、最も前記アンテナ端側に配置された前記直列腕共振子部の前記弾性波共振子及び最も前記アンテナ端側に配置された前記並列腕共振子部における前記弾性波共振子のうち少なくとも一方が前記第１のＩＤＴ電極を有し、残りの前記弾性波共振子が前記第２のＩＤＴ電極を有し、前記第１のＩＤＴ電極が、互いに対向する第１のバスバー及び第２のバスバーと、前記第１のバスバーに一端が接続された複数の第１の電極指と、前記第２のバスバーに一端が接続されており、かつ前記複数の第１の電極指と間挿し合っている複数の第２の電極指とを有し、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り合っている部分が交叉領域であり、前記交叉領域が、弾性波伝搬方向に直交する方向における中央側に位置している中央領域を有し、前記交叉領域において、前記中央領域の前記第１のバスバー側に配置されており、かつ前記中央領域における音速より音速が低速である第１の低音速領域と、前記中央領域の前記第２のバスバー側に配置されており、かつ前記中央領域における音速より音速が低速である第２の低音速領域とが設けられており、前記第１のＩＤＴ電極において、前記中央領域における音速より音速が高速である第１の高音速領域と、第２の高音速領域とが設けられており、前記第１の高音速領域が前記第１の低音速領域の、弾性波伝搬方向に直交する方向における外側に配置されており、前記第２の高音速領域が前記第２の低音速領域の、弾性波伝搬方向に直交する方向における外側に配置されており、前記第２のＩＤＴ電極が互いに間挿し合っている複数の第３の電極指及び複数の第４の電極指を有し、前記複数の第３の電極指の先端を結ぶことにより形成される仮想線である第１の包絡線が、弾性波伝搬方向に対して傾斜して延びており、前記複数の第４の電極指の先端を結ぶことにより形成される仮想線である第２の包絡線が、弾性波伝搬方向に対して傾斜して延びている。
本発明に係る弾性波フィルタ装置のある特定の局面では、最も前記アンテナ端側に配置された前記直列腕共振子部の前記弾性波共振子及び最も前記アンテナ端側に配置された前記並列腕共振子部における前記弾性波共振子の両方が前記第１のＩＤＴ電極を有する。この場合には、ストップバンド上端に起因するレスポンスをより一層抑制することができる。
本発明に係る弾性波フィルタ装置の他の特定の局面では、前記高音速部材が支持基板である。
本発明に係る弾性波フィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記高音速部材が高音速膜であり、支持基板がさらに備えられており、前記支持基板と前記低音速膜との間に前記高音速膜が設けられている。
本発明に係る弾性波フィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記直列腕共振子部を複数有し、前記並列腕共振子部を複数有するラダー型フィルタである。
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接続されている、本発明に従い構成された弾性波フィルタ装置と、前記弾性波フィルタ装置と共に前記アンテナ端子に共通接続されており、かつ前記弾性波フィルタ装置とは通過帯域が異なる少なくとも１つの帯域通過型フィルタとを備える。
本発明によれば、弾性波のエネルギーを圧電体層側に効率的に閉じ込めることができ、かつストップバンド上端に起因するレスポンスを抑制することができる、弾性波フィルタ装置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フィルタ装置の回路図である。
本実施形態の弾性波フィルタ装置１は、複数の直列腕共振子部及び複数の並列腕共振子部を有するラダー型フィルタである。複数の直列腕共振子部及び複数の並列腕共振子部はいずれも弾性波共振子を備える。
アンテナ端Ｘとアンテナ端Ｘ以外の信号端Ｙとを結ぶ直列腕に、直列腕共振子部Ｓ１、直列腕共振子部Ｓ２、直列腕共振子部Ｓ３、直列腕共振子部Ｓ４及び直列腕共振子部Ｓ５が配置されている。最もアンテナ端Ｘ側に配置された直列腕共振子部は、直列腕共振子部Ｓ１である。
複数の並列腕共振子部は、上記直列腕とグラウンド電位とを結ぶ並列腕にそれぞれ配置されている。より具体的には、直列腕共振子部Ｓ１と直列腕共振子部Ｓ２との間の接続点とグラウンド電位との間に、並列腕共振子部Ｐ１が接続されている。直列腕共振子部Ｓ２と直列腕共振子部Ｓ３との間の接続点とグラウンド電位との間に、並列腕共振子部Ｐ２が接続されている。直列腕共振子部Ｓ３と直列腕共振子部Ｓ４との間の接続点とグラウンド電位との間に、並列腕共振子部Ｐ３が接続されている。直列腕共振子部Ｓ４と直列腕共振子部Ｓ５との間の接続点とグラウンド電位との間に、並列腕共振子部Ｐ４が接続されている。最もアンテナ端Ｘ側に配置された並列腕共振子部は、並列腕共振子部Ｐ１である。
直列腕共振子部Ｓ１〜Ｓ５および並列腕共振子部Ｐ１〜Ｐ５は、それぞれ１つの弾性波共振子で構成されている。なお、直列腕共振子部は、互いに直列に接続された複数の弾性波共振子により構成されていてもよい。直列腕共振子部が複数の弾性波共振子により構成されている場合、該複数の弾性波共振子は、直列分割された弾性波共振子であってもよい。また、並列腕共振子部は、互いに並列に接続された複数の弾性波共振子により構成されていてもよい。並列腕共振子部が複数の弾性波共振子により構成されている場合、該複数の弾性波共振子は、並列分割された弾性波共振子であってもよい。
アンテナ端Ｘと直列腕共振子部Ｓ１との間の接続点とグラウンド電位との間には、インダクタＬ１が接続されている。直列腕共振子部Ｓ５と信号端Ｙとの間の接続点とグラウンド電位との間には、インダクタＬ２が接続されている。インダクタＬ１及びインダクタＬ２はインピーダンス調整用のインダクタである。なお、インダクタＬ１及びインダクタＬ２は設けられていなくともよい。
以下において、弾性波共振子の具体的な構成を説明する。
図２は、第１の実施形態における最もアンテナ端側に配置された直列腕共振子部及び他の直列腕共振子部を模式的に並べて示す模式的正面断面図である。
直列腕共振子部Ｓ１及び直列腕共振子部Ｓ２は支持基板２を有する。支持基板２上には低音速膜４が設けられている。低音速膜４上には圧電体層５が設けられている。ここで、低音速膜４とは、圧電体層５を伝搬するバルク波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が低速である膜である。
圧電体層５は、本実施形態では、カット角５０°ＹのＬｉＴａＯ３からなる。なお、圧電体層５のカット角は上記に限定されない。圧電体層５は、ＬｉＮｂＯ３などのＬｉＴａＯ３以外の圧電単結晶や適宜の圧電セラミックスからなっていてもよい。
低音速膜４は、本実施形態では、酸化ケイ素からなる。より具体的には、酸化ケイ素はＳｉＯｘにより表され、低音速膜４はＳｉＯ２からなる。なお、低音速膜４は、ｘが２以外の数である酸化ケイ素からなっていてもよい。あるいは、低音速膜４は、例えば、ガラス、酸窒化ケイ素、酸化タンタルまたは酸化ケイ素にフッ素、炭素やホウ素を加えた化合物を主成分とする材料などからなっていてもよい。低音速膜４の材料は、相対的に低音速な材料であればよい。
支持基板２は、本実施形態では、圧電体層５を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が高速である高音速材料からなる。より具体的には、支持基板２はＳｉからなる。なお、支持基板２を構成する高音速材料は、例えば、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、酸窒化ケイ素、ＤＬＣ膜またはダイヤモンドを主成分とする材料などであってもよい。なお、高音速材料は、相対的に高音速な材料であればよい。
このように、弾性波フィルタ装置１は、高音速部材からなる支持基板２、低音速膜４及び圧電体層５がこの順序で積層された積層体６を有する。弾性波フィルタ装置１の直列腕共振子部Ｓ１及び直列腕共振子部Ｓ２以外の複数の弾性波共振子も、圧電体層５において構成されている。
圧電体層５上には、第１のＩＤＴ電極８及び第２のＩＤＴ電極１８を含む複数のＩＤＴ電極が設けられている。ＩＤＴ電極に交流電圧を印加すると、弾性波が励振される。第１のＩＤＴ電極８及び第２のＩＤＴ電極１８は、Ｔｉ層上にＡｌＣｕ層が積層された積層金属膜からなる。本実施形態における上記ＡｌＣｕ層は、Ａｌ中にＣｕを１質量％含む合金からなる。なお、第１のＩＤＴ電極８及び第２のＩＤＴ電極１８の材料は上記に限定されない。第１のＩＤＴ電極８及び第２のＩＤＴ電極１８は、単層の金属膜からなっていてもよい。
図２に示すように、直列腕共振子部Ｓ１は第１のＩＤＴ電極８を有する。直列腕共振子部Ｓ１は、第１のＩＤＴ電極８の弾性波伝搬方向両側に配置された反射器９Ａ及び反射器９Ｂを有する。詳細は後述するが、直列腕共振子部Ｓ１はピストンモードを利用する弾性波共振子である。図１に示す、最もアンテナ端Ｘ側に配置された並列腕共振子部Ｐ１も、直列腕共振子部Ｓ１と同様に構成されたピストンモードを利用する弾性波共振子である。なお、直列腕共振子部Ｓ１及び並列腕共振子部Ｐ１は、所望されるフィルタ特性に応じて設計パラメータを異ならせてもよい。
他方、直列腕共振子部Ｓ２は、第２のＩＤＴ電極１８と、第２のＩＤＴ電極１８の弾性波伝搬方向両側に配置された反射器１９Ａ及び反射器１９Ｂとを有する。詳細は後述するが、第２のＩＤＴ電極１８は傾斜型のＩＤＴ電極である。直列腕共振子部Ｓ１及び図１に示す並列腕共振子部Ｐ１以外の複数の弾性波共振子は、直列腕共振子部Ｓ２と同様に構成されている。より具体的には、直列腕共振子部Ｓ３、直列腕共振子部Ｓ４、直列腕共振子部Ｓ５、並列腕共振子部Ｐ２、並列腕共振子部Ｐ３及び並列腕共振子部Ｐ４も、第２のＩＤＴ電極１８、反射器１９Ａ及び反射器１９Ｂを有する。なお、直列腕共振子部Ｓ１及び並列腕共振子部Ｐ１以外の各弾性波共振子は、所望されるフィルタ特性に応じて設計パラメータを異ならせてもよい。
本実施形態では、直列腕共振子部Ｓ１及び並列腕共振子部Ｐ１の反射器９Ａ及び反射器９Ｂは、第１のＩＤＴ電極８を構成する材料と同様の材料からなる。直列腕共振子部Ｓ１及び並列腕共振子部Ｐ１以外の複数の弾性波共振子の反射器１９Ａ及び反射器１９Ｂは、第２のＩＤＴ電極１８を構成する材料と同様の材料からなる。
図２に示すように、圧電体層５上には、第１のＩＤＴ電極８、第２のＩＤＴ電極１８、反射器９Ａ、反射器９Ｂ、反射器１９Ａ及び反射器１９Ｂを覆うように、保護膜７が設けられている。保護膜７は、特に限定されないが、本実施形態ではＳｉＯ２からなる。
本実施形態の特徴は、以下の構成を有することにある。１）上記積層体６を有する。２）図１に示す、最もアンテナ端Ｘ側に配置された直列腕共振子部Ｓ１を構成している弾性波共振子及び最もアンテナ端Ｘ側に配置された並列腕共振子部Ｐ１を構成している弾性波共振子がピストンモードを利用する弾性波共振子である。３）他の弾性波共振子が傾斜型の第２のＩＤＴ電極１８を有する。高音速部材からなる支持基板２、低音速膜４及び圧電体層５がこの順序で積層された積層体６を有することにより、弾性波のエネルギーを圧電体層５側に効率的に閉じ込めることができる。加えて、直列腕共振子部Ｓ１及び並列腕共振子部Ｐ１がピストンモードを利用する弾性波共振子であり、かつ他の弾性波共振子が傾斜型の第２のＩＤＴ電極１８を有することにより、ストップバンド上端に起因するレスポンスを効果的に抑制することができる。以下において、第１のＩＤＴ電極８及び第２のＩＤＴ電極１８の具体的な構成と共に、ストップバンド上端に起因するレスポンスを抑制する効果の詳細を説明する。なお、本明細書においては、ストップバンド上端に起因するレスポンスをストップバンドレスポンスと記載する。
図３は、第１の実施形態における最もアンテナ端側に配置された直列腕共振子部の電極構造を示す模式的平面図である。
第１のＩＤＴ電極８は、互いに対向し合う第１のバスバー１２ａ及び第２のバスバー１３ａを有する。第１のＩＤＴ電極８は、第１のバスバー１２ａに一端が接続されている、複数の第１の電極指１２ｂを有する。さらに、第１のＩＤＴ電極８は、第２のバスバー１３ａに一端が接続されている、複数の第２の電極指１３ｂを有する。複数の第１の電極指１２ｂと複数の第２の電極指１３ｂとは、互いに間挿し合っている。
第１のＩＤＴ電極８において、第１の電極指１２ｂと第２の電極指１３ｂとが弾性波伝搬方向において重なり合っている部分は、交叉領域Ａである。交叉領域Ａは、弾性波伝搬方向に直交する方向における中央側に位置している中央領域Ｂを有する。
交叉領域Ａは、中央領域Ｂの第１のバスバー１２ａ側に配置されている第１のエッジ領域Ｃ１と、中央領域Ｂの第２のバスバー１３ａ側に配置されている第２のエッジ領域Ｃ２とを有する。複数の第１の電極指１２ｂは、第１のエッジ領域Ｃ１及び第２のエッジ領域Ｃ２において、他の部分よりも幅が広くなっている幅広部１２ｃ及び幅広部１２ｄを有する。同様に、複数の第２の電極指１３ｂは、第１のエッジ領域Ｃ１及び第２のエッジ領域Ｃ２において、他の部分よりも幅が広くなっている幅広部１３ｄ及び幅広部１３ｃを有する。本実施形態では、第１の電極指１２ｂ及び第２の電極指１３ｂが幅広部１２ｃ及び幅広部１３ｄを有することにより、第１のエッジ領域Ｃ１において、中央領域Ｂにおける音速よりも音速が低速である第１の低音速領域が設けられている。同様に、第１の電極指１２ｂ及び第２の電極指１３ｂが幅広部１２ｄ及び幅広部１３ｃを有することにより、第２のエッジ領域Ｃ２において、中央領域Ｂにおける音速よりも音速が低速である第２の低音速領域が設けられている。ここで、中央領域Ｂにおける音速をＶ１とし、第１の低音速領域及び第２の低音速領域における音速をＶ２としたときに、Ｖ２＜Ｖ１である。
なお、第１のエッジ領域Ｃ１及び第２のエッジ領域Ｃ２において、第１の電極指１２ｂ及び第２の電極指１３ｂ上に質量付加膜が設けられていることにより、第１の低音速領域及び第２の低音速領域が構成されていてもよい。幅広部１２ｃ、幅広部１２ｄ、幅広部１３ｃ及び幅広部１３ｄを有し、かつ質量付加膜が設けられていることにより、第１の低音速領域及び第２の低音速領域が構成されていてもよい。
第１のＩＤＴ電極８は、第１のエッジ領域Ｃ１の、弾性波伝搬方向に直交する方向における外側に配置されている第１の外側領域Ｄ１を有する。さらに、第１のＩＤＴ電極８は、第２のエッジ領域Ｃ２の弾性波伝搬方向に直交する方向における外側に配置されている第２の外側領域Ｄ２を有する。本実施形態では、第１の外側領域Ｄ１は、第１のエッジ領域Ｃ１と第１のバスバー１２ａとの間に位置している。第２の外側領域Ｄ２は、第２のエッジ領域Ｃ２と第２のバスバー１３ａとの間に位置している。
第１の外側領域Ｄ１においては、第１の電極指１２ｂ及び第２の電極指１３ｂのうち第１の電極指１２ｂのみが設けられている。第２の外側領域Ｄ２においては、第１の電極指１２ｂ及び第２の電極指１３ｂのうち第２の電極指１３ｂのみが設けられている。それによって、中央領域Ｂにおける音速よりも第１の外側領域Ｄ１及び第２の外側領域Ｄ２における音速が高速になっている。第１の外側領域Ｄ１及び第２の外側領域Ｄ２における弾性波の音速をＶ３としたときに、Ｖ１＜Ｖ３である。このように、第１の外側領域Ｄ１において第１の高音速領域が設けられており、第２の外側領域Ｄ２において第２の高音速領域が設けられている。
各音速の関係は、Ｖ２＜Ｖ１＜Ｖ３となっている。上記のような各音速の関係を図３に示す。なお、図３における左側に向かうにつれて音速が高速であることを示す。
第１のＩＤＴ電極８においては、中央領域Ｂの弾性波伝搬方向に直交する方向における外側に、第１の低音速領域及び第２の低音速領域が配置されている。第１の低音速領域及び第２の低音速領域の弾性波伝搬方向に直交する方向おける外側に、第１の高音速領域及び第２の高音速領域が配置されている。このように、直列腕共振子部Ｓ１はピストンモードを利用しており、横モードによるスプリアス及びストップバンドレスポンスを抑制することができる。
図４は、第１の実施形態における第２のＩＤＴ電極を有する直列腕共振子部の電極構造を示す模式的平面図である。
第２のＩＤＴ電極１８は、互いに対向し合う第３のバスバー１４ａ及び第４のバスバー１５ａを有する。第２のＩＤＴ電極１８は、第３のバスバー１４ａに一端が接続されている、複数の第３の電極指１４ｂを有する。さらに、第２のＩＤＴ電極１８は、第４のバスバー１５ａに一端が接続されている、複数の第４の電極指１５ｂを有する。複数の第３の電極指１４ｂと複数の第４の電極指１５ｂとは、互いに間挿し合っている。
複数の第３の電極指１４ｂの先端を結ぶことにより形成される仮想線である第１の包絡線Ｅ１は、弾性波伝搬方向に対して傾斜して延びている。同様に、複数の第４の電極指１５ｂの先端を結ぶことにより形成される仮想線である第２の包絡線Ｆ１は、弾性波伝搬方向に対して傾斜して延びている。それによって、直列腕共振子部Ｓ２において、ストップバンドレスポンスを抑制することができる。第２のＩＤＴ電極１８は、第１の包絡線Ｅ１及び第２の包絡線Ｆ１が弾性波伝搬方向に対して傾斜して延びている傾斜型のＩＤＴ電極である。第１の包絡線Ｅ１及び第２の包絡線Ｆ１が延びる方向が弾性波伝搬方向に対して傾斜している傾斜角度は特に限定されないが、本実施形態では、傾斜角度は５°である。
ここで、第１の実施形態の弾性波フィルタ装置１の構成は以下の通りとなる。
第１のＩＤＴ電極及び第２のＩＤＴ電極：Ｔｉ層の厚み２ｎｍ、ＡｌＣｕ層の厚み１６２ｎｍ
圧電体層：材料ＬｉＴａＯ３、カット角５０°、厚み６００ｎｍ
低音速膜：材料ＳｉＯ２、厚み６７０ｎｍ
支持基板：材料Ｓｉ、厚み２００μｍ
保護膜：材料ＳｉＯ２、厚み２５ｎｍ
圧電体層：材料ＬｉＴａＯ３、カット角５０°、厚み６００ｎｍ
低音速膜：材料ＳｉＯ２、厚み６７０ｎｍ
支持基板：材料Ｓｉ、厚み２００μｍ
保護膜：材料ＳｉＯ２、厚み２５ｎｍ
傾斜型のＩＤＴ電極においては、傾斜角度が小さいほど、ストップバンドレスポンスは小さくなる。しかしながら、傾斜角度が小さいと、横モードによるスプリアスが生じる。本実施形態においては、図１に示す、最もアンテナ端Ｘ側に配置された直列腕共振子部Ｓ１及び並列腕共振子部Ｐ１がピストンモードを利用する弾性波共振子であり、他の複数の弾性波共振子のＩＤＴ電極は傾斜型のＩＤＴ電極である。それによって、横モードによるスプリアスを効果的に抑制することができ、かつストップバンドレスポンスを効果的に抑制することができる。これを下記の図５〜図８を用いて、以下において説明する。
図５は、第１の実施形態における傾斜型のＩＤＴ電極を有する弾性波共振子のインピーダンス特性を示す図である。図６は、第１の実施形態におけるピストンモードを利用する弾性波共振子のインピーダンス特性を示す図である。
図５中の矢印Ｇで示すように、傾斜型のＩＤＴ電極である第２のＩＤＴ電極を有する弾性波共振子においては、ストップバンドレスポンスが生じていることがわかる。これに対して、図６に示すように、ピストンモードを利用する弾性波共振子においては、矢印Ｈで示すように、ストップバンドレスポンスは抑制されていることがわかる。
図７は、第１の実施形態における、傾斜型のＩＤＴ電極を有する弾性波共振子及びピストンモードを利用する弾性波共振子のリターンロスを示す図である。図７においては、実線が傾斜型のＩＤＴ電極を有する弾性波共振子の結果を示し、破線がピストンモードを利用する弾性波共振子の結果を示す。
図７中の矢印Ｇ及び矢印Ｈで示すように、ストップバンドレスポンスは、図５及び図６に示した結果と同様に、ピストンモードを利用する弾性波共振子において抑制されている。他方、図７中の矢印Ｉで示すように、ピストンモードを利用する弾性波共振子において、横モードによるスプリアスは十分に抑制されている。さらに、傾斜型のＩＤＴ電極においては、横モードによるスプリアスがより一層抑制されていることがわかる。
ここで、弾性波フィルタ装置１における各弾性波共振子の、アンテナ端側から見たリターンロスの変化量を下記の図８に示す。なお、リターンロスの変化量とは、図１に示した各弾性波共振子のリターンロスと、直列腕共振子部Ｓ５のリターンロスとの差である。図８においては、４０００ＭＨｚにおける各弾性波共振子のリターンロスの変化量を示す。
図８は、第１の実施形態における、回路内における弾性波共振子の位置とリターンロスの変化量との関係を示す図である。図８における横軸は、左側から、弾性波共振子が配置された位置がアンテナ端に近い順序の番号で各弾性波共振子を示している。図８中の各符号は、図１に示した各直列腕共振子部及び各並列腕共振子部の符号に対応している。
図８に示すように、最もアンテナ端側に配置された直列腕共振子部Ｓ１及び最もアンテナ端側に配置された並列腕共振子部Ｐ１のリターンロスの変化量が、他の弾性波共振子のリターンロスの変化量よりも大幅に大きいことがわかる。リターンロスの変化量は、アンテナ端から離れるほど小さくなっている。本実施形態においては、リターンロスの変化量が大きい直列腕共振子部Ｓ１及び並列腕共振子部Ｐ１を、ストップバンドレスポンスをより一層抑制することができる、ピストンモードを利用する弾性波共振子としている。従って、弾性波フィルタ装置１においては、ストップバンドレスポンスをより一層効果的に抑制することができる。
さらに、直列腕共振子部Ｓ１及び並列腕共振子部Ｐ１は横モードによるスプリアスを十分に抑制することができ、他の各弾性波共振子は、上記スプリアスをより一層抑制することができる、傾斜型の第２のＩＤＴ電極を有する弾性波共振子である。よって、横モードによるスプリアスを効果的に抑制することができる。
傾斜型のＩＤＴ電極である第２のＩＤＴ電極の傾斜角度は、０．４°以上、１５°以下であることが好ましい。第２のＩＤＴ電極における傾斜角度を上記範囲とすることにより、弾性波フィルタ装置１において、横モードによるスプリアスの影響を抑制することができる。
なお、最もアンテナ端側に配置された直列腕共振子部Ｓ１の弾性波共振子及び最もアンテナ端側に配置された並列腕共振子部Ｐ１の弾性波共振子のうち少なくとも一方が、図２に示した第１のＩＤＴ電極８を有していればよい。この場合においても、リターンロスの変化量が大きい弾性波共振子のうち少なくとも一方がピストンモードを利用する弾性波共振子であるため、ストップバンドレスポンスを効果的に抑制することができる。加えて、積層体６を有するため、弾性波のエネルギーを圧電体層５側に効率的に閉じ込めることもできる。
ここで、最もアンテナ端側に配置された直列腕共振子部の弾性波共振子が複数の弾性波共振子を有する場合には、該直列腕共振子部の全ての弾性波共振子が第１のＩＤＴ電極８を有することにより、ストップバンドレスポンスを効果的に抑制することができる。最もアンテナ端側に配置された並列腕共振子部に複数の弾性波共振子が配置されている場合には、該並列腕共振子部における全ての弾性波共振子が第１のＩＤＴ電極８を有することにより、ストップバンドレスポンスを効果的に抑制することができる。
図１に示す本実施形態のように、並列腕よりも直列腕共振子部がアンテナ端Ｘ側に配置されている場合には、複数の直列腕共振子部を有していればよい。この場合には、少なくとも、最もアンテナ端Ｘ側に配置されていない直列腕共振子部の弾性波共振子が、第２のＩＤＴ電極を有していればよい。他方、直列腕共振子部よりも並列腕がアンテナ端Ｘ側に配置されている場合には、並列碗共振子部が配置された並列腕を複数有していればよい。この場合には、少なくとも、最もアンテナ端Ｘ側に配置されていない並列腕共振子部における弾性波共振子が、第２のＩＤＴ電極を有していればよい。
第２のＩＤＴ電極として、下記の図９に示すＩＤＴ電極を用いてもよい。
図９は、第１の実施形態の変形例における、最もアンテナ端側に配置された直列腕共振子部以外の直列腕共振子部の電極構造を示す略図的平面図である。図９においては、第２のＩＤＴ電極及び反射器を、多角形に２本の対角線を加えた略図により示す。
本変形例における第２のＩＤＴ電極２８の平面形状は略菱形である。第２のＩＤＴ電極２８における第１の包絡線Ｅ２及び第２の包絡線Ｆ２は、弾性波伝搬方向に対して傾斜して延びる部分と、弾性波伝搬方向に平行に延びる部分とを有する。このように、第１の包絡線Ｅ２及び第２の包絡線Ｆ２が延びる方向が変化していてもよい。
図１０は、第２の実施形態における最もアンテナ端側に配置された直列腕共振子部及び他の直列腕共振子部を模式的に並べて示す模式的正面断面図である。
本実施形態においては、積層体３６における高音速部材が高音速膜３３である点において、第１の実施形態と異なる。高音速膜３３は、支持基板２と低音速膜４との間に設けられている。高音速膜３３は、第１の実施形態における支持基板２と同様の高音速材料からなる。上記の点以外においては、本実施形態の弾性波フィルタ装置は第１の実施形態の弾性波フィルタ装置１と同様の構成を有する。なお、本実施形態においては、支持基板２を構成する材料は、高音速材料には限られない。
本実施形態においても、最もアンテナ端側に配置された直列腕共振子部Ｓ１及び最もアンテナ端側に配置された並列腕共振子部がピストンモードを利用する弾性波共振子である。残りの複数の弾性波共振子は傾斜型のＩＤＴ電極を有する弾性波共振子である。さらに、本実施形態の弾性波フィルタ装置は、上記積層体３６を有する。従って、本実施形態においても、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５側に効率的に閉じ込めることができ、かつストップバンドレスポンスを効果的に抑制することができる。
図１１は、第３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４０は、アンテナに接続されるアンテナ端子４６を有する。マルチプレクサ４０は、アンテナ端子４６に共通接続されている、第１の帯域通過型フィルタ４１Ａ、第２の帯域通過型フィルタ４１Ｂ及び第３の帯域通過型フィルタ４１Ｃを有する。第１の帯域通過型フィルタ４１Ａは、第１の実施形態の弾性波フィルタ装置１と同様の構成を有するフィルタ装置である。第１の帯域通過型フィルタ４１Ａ、第２の帯域通過型フィルタ４１Ｂ及び第３の帯域通過型フィルタ４１Ｃの通過帯域は互いに異なる。
なお、マルチプレクサ４０は、第１の帯域通過型フィルタ４１Ａ、第２の帯域通過型フィルタ４１Ｂ及び第３の帯域通過型フィルタ４１Ｃ以外の、アンテナ端子４６に共通接続された他のフィルタ装置も有する。マルチプレクサ４０が有するフィルタ装置の個数は特に限定されない。マルチプレクサ４０は、第１の帯域通過型フィルタ４１Ａと、第１の帯域通過型フィルタ４１Ａとは通過帯域が異なる、少なくとも１つの帯域通過型フィルタとを有していればよい。
マルチプレクサ４０の第１の帯域通過型フィルタ４１Ａにおいては、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側に効率的に閉じ込めることができ、かつストップバンドレスポンスを効果的に抑制することができる。なお、第１の帯域通過型フィルタ４１Ａにおいて、横モードによるスプリアスも抑制することができる。これにより、第２の帯域通過型フィルタ４１Ｂ及び第３の帯域通過型フィルタ４１Ｃに対する、第１の帯域通過型フィルタ４１Ａのストップバンドレスポンス及び横モードによるスプリアスの影響を効果的に抑制することができる。従って、マルチプレクサ４０において、第１の帯域通過型フィルタ４１Ａと共にアンテナ端子４６に共通接続された第２の帯域通過型フィルタ４１Ｂ及び第３の帯域通過型フィルタ４１Ｃのフィルタ特性を改善することができる。
１…弾性波フィルタ装置
２…支持基板
４…低音速膜
５…圧電体層
６…積層体
７…保護膜
８…第１のＩＤＴ電極
９Ａ，９Ｂ…反射器
１２ａ…第１のバスバー
１２ｂ…第１の電極指
１２ｃ，１２ｄ…幅広部
１３ａ…第２のバスバー
１３ｂ…第２の電極指
１３ｃ，１３ｄ…幅広部
１４ａ…第３のバスバー
１４ｂ…第３の電極指
１５ａ…第４のバスバー
１５ｂ…第４の電極指
１８…第２のＩＤＴ電極
１９Ａ，１９Ｂ…反射器
２８…第２のＩＤＴ電極
３３…高音速膜
３６…積層体
４０…マルチプレクサ
４１Ａ〜４１Ｃ…第１，第２，第３の帯域通過型フィルタ
４６…アンテナ端子
Ｐ１〜Ｐ４…並列腕共振子部
Ｓ１〜Ｓ５…直列腕共振子部
２…支持基板
４…低音速膜
５…圧電体層
６…積層体
７…保護膜
８…第１のＩＤＴ電極
９Ａ，９Ｂ…反射器
１２ａ…第１のバスバー
１２ｂ…第１の電極指
１２ｃ，１２ｄ…幅広部
１３ａ…第２のバスバー
１３ｂ…第２の電極指
１３ｃ，１３ｄ…幅広部
１４ａ…第３のバスバー
１４ｂ…第３の電極指
１５ａ…第４のバスバー
１５ｂ…第４の電極指
１８…第２のＩＤＴ電極
１９Ａ，１９Ｂ…反射器
２８…第２のＩＤＴ電極
３３…高音速膜
３６…積層体
４０…マルチプレクサ
４１Ａ〜４１Ｃ…第１，第２，第３の帯域通過型フィルタ
４６…アンテナ端子
Ｐ１〜Ｐ４…並列腕共振子部
Ｓ１〜Ｓ５…直列腕共振子部
直列腕共振子部Ｓ１〜Ｓ５および並列腕共振子部Ｐ１〜Ｐ４は、それぞれ１つの弾性波共振子で構成されている。なお、直列腕共振子部は、互いに直列に接続された複数の弾性波共振子により構成されていてもよい。直列腕共振子部が複数の弾性波共振子により構成されている場合、該複数の弾性波共振子は、直列分割された弾性波共振子であってもよい。また、並列腕共振子部は、互いに並列に接続された複数の弾性波共振子により構成されていてもよい。並列腕共振子部が複数の弾性波共振子により構成されている場合、該複数の弾性波共振子は、並列分割された弾性波共振子であってもよい。
Claims (6)
- 圧電体層と、
前記圧電体層を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が高速である高音速部材と、
前記高音速部材と前記圧電体層との間に設けられており、前記圧電体層を伝搬するバルク波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が低速である低音速膜と、
前記圧電体層上に設けられており、第１のＩＤＴ電極及び第２のＩＤＴ電極を含む複数のＩＤＴ電極と、
を備え、
前記高音速部材、前記低音速膜、前記圧電体層及び前記複数のＩＤＴ電極により、複数の弾性波共振子が構成されており、
前記複数の弾性波共振子が、アンテナ端と前記アンテナ端以外の信号端とを結ぶ直列腕に配置された、少なくとも１つの直列腕共振子部と、前記直列腕とグラウンド電位とを結ぶ並列腕に配置された、少なくとも１つの並列腕共振子部とに配置されており、前記直列腕共振子部及び前記並列共振子部は、それぞれ、少なくとも１個の前記弾性波共振子を有し、
前記直列腕共振子部のうち、最も前記アンテナ端側に配置された前記直列腕共振子部の前記弾性波共振子及び最も前記アンテナ端側に配置された前記並列腕共振子部における前記弾性波共振子のうち少なくとも一方が前記第１のＩＤＴ電極を有し、残りの前記弾性波共振子が前記第２のＩＤＴ電極を有し、
前記第１のＩＤＴ電極が、互いに対向する第１のバスバー及び第２のバスバーと、前記第１のバスバーに一端が接続された複数の第１の電極指と、前記第２のバスバーに一端が接続されており、かつ前記複数の第１の電極指と間挿し合っている複数の第２の電極指と、を有し、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り合っている部分が交叉領域であり、
前記交叉領域が、弾性波伝搬方向に直交する方向における中央側に位置している中央領域を有し、
前記交叉領域において、前記中央領域の前記第１のバスバー側に配置されており、かつ前記中央領域における音速より音速が低速である第１の低音速領域と、前記中央領域の前記第２のバスバー側に配置されており、かつ前記中央領域における音速より音速が低速である第２の低音速領域とが設けられており、
前記第１のＩＤＴ電極において、前記中央領域における音速より音速が高速である第１の高音速領域と、第２の高音速領域とが設けられており、前記第１の高音速領域が前記第１の低音速領域の、弾性波伝搬方向に直交する方向における外側に配置されており、前記第２の高音速領域が前記第２の低音速領域の、弾性波伝搬方向に直交する方向における外側に配置されており、
前記第２のＩＤＴ電極が互いに間挿し合っている複数の第３の電極指及び複数の第４の電極指を有し、
前記複数の第３の電極指の先端を結ぶことにより形成される仮想線である第１の包絡線が、弾性波伝搬方向に対して傾斜して延びており、前記複数の第４の電極指の先端を結ぶことにより形成される仮想線である第２の包絡線が、弾性波伝搬方向に対して傾斜して延びている、弾性波フィルタ装置。 - 最も前記アンテナ端側に配置された前記直列腕共振子部の前記弾性波共振子及び最も前記アンテナ端側に配置された前記並列腕共振子部における前記弾性波共振子の両方が前記第１のＩＤＴ電極を有する、請求項１に記載の弾性波フィルタ装置。
- 前記高音速部材が支持基板である、請求項１または２に記載の弾性波フィルタ装置。
- 前記高音速部材が高音速膜であり、
支持基板をさらに備え、
前記支持基板と前記低音速膜との間に前記高音速膜が設けられている、請求項１または２に記載の弾性波フィルタ装置。 - 前記直列腕共振子部を複数有し、前記並列腕共振子部を複数有するラダー型フィルタである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波フィルタ装置。
- 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接続されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性波フィルタ装置と、
前記弾性波フィルタ装置と共に前記アンテナ端子に共通接続されており、かつ前記弾性波フィルタ装置とは通過帯域が異なる少なくとも１つの帯域通過型フィルタと、
を備える、マルチプレクサ。
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