KR20090026280A - 탄성파 필터장치 - Google Patents

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KR20090026280A
KR20090026280A KR1020087030112A KR20087030112A KR20090026280A KR 20090026280 A KR20090026280 A KR 20090026280A KR 1020087030112 A KR1020087030112 A KR 1020087030112A KR 20087030112 A KR20087030112 A KR 20087030112A KR 20090026280 A KR20090026280 A KR 20090026280A
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마사루 야타
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

IDT-IDT간 공진 모드를 이용하고 있으며, 또한 한층 더 저손실인 종결합 공진자형의 탄성파 필터장치를 제공한다. IDT-IDT간의 공진 모드를 이용한 종결합 공진자형의 탄성파 필터장치에 있어서, 협피치 전극지부(111A, 111B, 112A, 113A)를 가지는 제1~제3 IDT(111∼113)에 협피치 전극지부를 제외하고 전극지 교차폭이 탄성파 전파방향을 따라 순차 변화하도록, 또한 협피치 전극지부(111A, 111B, 112A, 113A)의 IDT단부에 위치하는 부분이 최대의 전극지 교차폭을 가지도록 어포다이제이션 웨이팅이 실시되어 있는 탄성파 필터장치(100).
탄성파 필터장치, IDT, 종결합 공진자, 협피치 전극지부, 어포다이제이션 웨이팅

Description

탄성파 필터장치{ACOUSTIC WAVE FILTER}
본 발명은 예를 들면 휴대전화기의 RF단의 대역 필터 등에 이용되는 탄성파필터장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 탄성경계파나 탄성표면파를 이용한 종결합 공진자형의 탄성파 필터장치에 관한 것이다.
종래, 휴대전화기의 RF단의 대역 필터 등에 탄성표면파 필터장치가 널리 이용되고 있다.
하기의 특허문헌 1에는 이러한 종류의 용도로 이용되는 탄성표면파 필터장치가 개시되어 있다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 특허문헌 1에 기재된 탄성표면파 필터장치(501)에서는, 압전기판(502)상에, 도 9에 모식적으로 나타내는 전극구조가 형성되어 있다. 즉, 압전기판(502)상에 한쌍의 입력 IDT(503, 503)가 나란히 형성되어 있다. IDT(503, 503)에 대하여 탄성표면파 전파방향에 있어서, 각각 출력 IDT(504, 504)가 배치되어 있다.
한쪽 쌍을 이루는 입력 IDT(503) 및 출력 IDT(504)가 형성되어 있는 부분의 표면파 전파방향 양측에 반사기(505, 505)가 배치되어 있다. 마찬가지로, 다른쪽 쌍을 이루는 입력 IDT(503) 및 출력 IDT(504)가 형성되어 있는 영역의 표면파 전파 방향 양측에도 반사기(505, 505)가 배치되어 있다. 그리고 한쌍의 입력 IDT(503, 503)의 각 한쪽끝이 공통접속되어 입력단자(506)에 접속되어 있고, 각 다른쪽끝이 어스 전위에 접속되어 있다. 한쌍의 출력 IDT(504, 504)의 각 한쪽끝이 공통접속되어 출력단자(507)에 접속되어 있고, 각 다른쪽끝이 어스 전위에 접속되어 있다.
여기서는, 스퓨리어스(spurious)가 되는 고차 횡모드(higher transverse mode)를 저감하기 위해 입력 IDT(503, 503) 및 출력 IDT(504, 504)에 어포다이제이션 웨이팅(apodization weighting)이 실시되어 있다. 정규형 IDT에서는 탄성표면파 전파방향 양측을 따라 전극지 교차폭은 변화하지 않고 일정한 크기로 되어 있다. 이에 반해, 어포다이제이션 웨이팅이란, 탄성표면파 전파방향에 있어서 교차폭이 변화하도록 IDT의 전극지 교차폭을 변화시키도록 웨이팅을 실시하는 방법이다.
[특허문헌 1] 일본국 공개특허공보 평10-261936호
특허문헌 1에 기재된 탄성표면파 필터장치에서는 상기와 같이, 어포다이제이션 웨이팅을 IDT에 실시함으로써 고차 횡모드가 저감되어 있다.
한편, IDT끼리가 인접하고 있는 부분에 나머지 부분보다도 전극지의 주기가 짧은 협피치 전극지부를 가지는 탄성표면파 필터장치에서는, 즉 IDT-IDT간 공진 모드를 이용한 종결합 공진자형의 탄성표면파 필터장치에서는 상기 횡모드 스퓨리어스는 그다지 문제가 되지 않는다. 이는 도파로(導波路)로서의 감금 효과(confinement effect)가 작기 때문이다.
그런데, 최근 탄성표면파 필터장치 이외에 탄성경계파를 이용한 탄성경계파 필터장치도 다양하게 개발되고 있다. 탄성경계파 필터장치에서는, 탄성표면파 필터장치에 비해 도파로로서의 감금 효과가 강해 횡모드에 의한 스퓨리어스가 커지기 쉽다는 문제가 있었다. 이러한 탄성경계파 필터장치에서는 협피치 전극지부를 가지는 IDT-IDT간의 공진을 이용한 경우에도 횡모드에 의한 스퓨리어스가 커지기 쉬웠다.
또한, 탄성표면파 필터장치나 탄성경계파 필터장치에서는, 소형화를 진행하기 위해 IDT의 교차폭을 좁게 한 경우에도 횡모드 스퓨리어스가 나타나기 쉬웠다.
따라서, IDT간의 공진 모드를 이용한 탄성표면파 필터장치에서도, 소형화를 진행시킨 경우, 횡모드 스퓨리어스가 나타나기 쉬웠다.
따라서, IDT-IDT간 공진 모드를 이용한 탄성표면파 필터장치나 탄성경계파 필터장치에 있어서, 횡모드에 의한 스퓨리어스를 한층 더 저감시키는 것이 가능하게 되어 있으며, 보다 저손실인 필터장치가 강하게 요구되고 있다.
본 발명은 이러한 요망을 만족시키기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 IDT-IDT간 공진 모드를 이용하고 있으며, 또한 한층 더 저손실인 종결합 공진자형의 탄성파 필터장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 의하면, 압전체와, 상기 압전체상에 배치된 제1 IDT와, 제1 IDT의 탄성파 전파방향 양측에 배치된 제2, 제3 IDT와, 제1∼제3 IDT가 형성되어 있는 부분의 탄성파 전파방향 양측에 배치된 제1, 제2 반사기를 가지며, 탄성파 전파방향에 있어서 IDT끼리가 이웃하고 있는 부분에 있어서, 상기 IDT의 인접하는 IDT측의 단부(端部)로부터 일부의 부분에서의 전극지의 주기가 상기 IDT의 나머지 부분의 전극지의 주기보다도 좁게 되어 있으며, 그로 인해 전극지의 주기가 상대적으로 좁은 협피치 전극지부가 형성되어 있고, 상기 IDT-IDT간의 공진 모드를 이용한 종결합 공진자형의 탄성파 필터장치에 있어서, 상기 협피치 전극지부를 가지는 제1∼제3 IDT에, 협피치 전극지부를 제외한 부분에서 전극지 교차폭이 탄성파 전파방향을 따라 순차 변화하도록, 또한 협피치 전극지부측의 단부에 위치하는 부분이 최대의 전극지 교차폭을 가지도록 어포다이제이션 웨이팅이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성파 필터장치가 제공된다.
본 발명에 따른 탄성파 필터장치에서는, 바람직하게는 상기 제1 IDT에 있어서, 제1 IDT의 탄성파 전파방향 중앙에서의 교차폭이 최소가 되고, 제1 IDT의 어포다이제이션 웨이팅되어 있는 부분의 제2 IDT측의 단부 및 제3 IDT측의 단부에 최대 교차폭 부분이 위치하도록 상기 어포다이제이션 웨이팅이 실시되어 있으며, 그로 인해 어포다이제이션 웨이팅에 의해 형성되는 한쌍의 포락선(包絡線)으로 둘러싸인 부분이 북(drum) 형상을 가지고 있다. 이 경우에는 대역 내 삽입손실을 한층 더 작게 하는 것이 가능해진다.
본 발명에 따른 탄성파 필터장치에서는, 바람직하게는 상기 제2 IDT의 어포다이제이션 웨이팅되어 있는 부분의 상기 제1 IDT측의 단부에 최대 교차폭 부분이 위치하고, 상기 제2 IDT의 어포다이제이션 웨이팅되어 있는 부분의 제1 반사기측의 단부에 최소 교차폭 부분이 위치하고 있으며, 최대 교차폭에서 최소 교차폭을 향해 교차폭이 순차 감소하고 있으며, 상기 제3 IDT의 어포다이제이션 웨이팅되어 있는 부분의 상기 제1 IDT측의 단부에 최대 교차폭 부분이 위치하고, 상기 제3 IDT의 어포다이제이션 웨이팅되어 있는 부분의 제2 반사기측의 단부에 최소 교차폭 부분이 위치하고, 최대 교차폭 부분에서 최소 교차폭 부분을 향해 교차폭이 순차 감소하도록 어포다이제이션 웨이팅이 실시되어 있으며, 그로 인해 통과 대역 내 리플을 효과적으로 억압할 수 있다.
본 발명에 따른 탄성파 필터장치에서는, 바람직하게는 상기 제1, 제2 IDT가 인접하고 있는 부분에 있어서, 상기 제1, 제2 IDT간의 중심에서 등거리에 위치하는 제1, 제2 IDT의 전극지의 교차폭이 대략 동일해지도록 상기 어포다이제이션 웨이팅이 실시되어 있고, 상기 제1, 제3 IDT가 인접하고 있는 부분에 있어서, 제1, 제3 IDT간의 중심에서 등거리에 위치하는 제1, 제3 IDT의 전극지의 교차폭이 대략 동일해지도록 상기 어포다이제이션 웨이팅이 실시되어 있으며, 그로 인해 통과 대역 내 리플을 따라 한층 더 효과적으로 억압할 수 있다.
본 발명에 따른 탄성파 필터장치에서는, 바람직하게는 상기 제1∼제3 IDT가 형성되어 있는 부분의 탄성파 전파방향 양측에 제4, 제5 IDT가 각각 배치되어 있고, 상기 제1∼제5 IDT가 형성되어 있는 부분의 탄성파 전파방향 양측에 상기 제1, 제2 반사기가 배치되어 있다. 이 경우에는 5IDT형의 종결합 공진자형의 탄성파 필터장치이기 때문에, 내전력성을 높일 수 있는 동시에 삽입손실을 한층 더 작게 할 수 있다.
제1∼제5 IDT가 형성되어 있는 구성에서는, 바람직하게는 상기 제2 IDT에 있어서, 제2 IDT의 탄성파 전파방향 중앙에서의 교차폭이 최소가 되고, 제2 IDT의 어포다이제이션 웨이팅되어 있는 부분의 제4 IDT측의 단부 및 제1 IDT측의 단부에 최대 교차폭 부분이 위치하도록 상기 어포다이제이션 웨이팅이 실시되어 있으며, 그로 인해 어포다이제이션 웨이팅에 의해 형성되는 한쌍의 포락선으로 둘러싸인 부분이 북 형상을 가지고 있다. 이 경우에는 통과 대역 내 삽입손실을 한층 더 작게 할 수 있다.
또한 바람직하게는 제1∼제5 IDT가 형성되어 있는 구성에 있어서, 상기 제3 IDT에 있어서, 제3 IDT의 탄성파 전파방향 중앙에서의 교차폭이 최소가 되고, 제3 IDT의 어포다이제이션 웨이팅되어 있는 부분의 제1 IDT측의 단부 및 제5 IDT측의 단부에 최대 교차폭 부분이 위치하도록 상기 어포다이제이션 웨이팅이 실시되어 있으며, 그로 인해 어포다이제이션 웨이팅에 의해 형성되는 한쌍의 포락선으로 둘러싸인 부분이 북 형상을 가지고 있다. 이 경우에도 통과 대역 내 삽입손실을 보다 한층 더 작게 할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 제2 IDT와 상기 제4 IDT가 이웃하고 있는 부분에서 제2, 제4 IDT가 각각 협피치 전극지부를 가지며, 상기 제3, 제5 IDT가 이웃하고 있는 부분에서 제3, 제5 IDT가 각각 협피치 전극지부를 가지며, 제4, 제5 IDT에 있어서, 협피치 전극지부를 제외한 부분에서, 전극지 교차폭이 탄성파 전파방향을 따라 순차 변화하는 어포다이제이션 웨이팅이 실시되어 있고, 제4, 제5 IDT의 어포다이제이션 웨이팅이 실시된 부분의 상기 제2, 제3 IDT측의 단부의 전극지가 최대의 교차폭을 가진다. 그로 인해, 통과 대역 내 리플을 효과적으로 억압할 수 있다.
본 발명에 따른 탄성파 필터장치는 압전체상에 적층된 유전체층을 더 구비하고 있어도 되며, 그 경우에는 탄성파로서 탄성경계파를 이용하여 탄성경계파 필터장치를 제공할 수 있다. 단, 본 발명에서는 탄성파로서 탄성표면파가 이용되어도 되며, 그 경우에는 탄성표면파 필터장치를 제공할 수 있다.
(발명의 효과)
본 발명에 따른 탄성파 필터장치에서는, IDT-IDT간의 공진 모드를 이용한, IDT에 협피치 전극지부가 형성되어 있는 탄성파 필터장치에 있어서, 제1∼제3 IDT에 협피치 전극지부를 제외하고 협피치 전극지부측의 단부가 최대의 전극지 교차폭을 가지도록 어포다이제이션 웨이팅이 실시되어 있으므로, 통과 대역 내에서의 삽입손실을 작게 하는 것이 가능해진다.
따라서 협피치 전극지부를 가지며, IDT-IDT간의 공진 모드를 이용하고 있으며, 횡모드 스퓨리어스의 영향을 받기 힘든 탄성파 필터장치로서, 저손실의 탄성파 필터장치를 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 탄성경계파 필터장치의 전극구조를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 탄성경계파 필터장치의 모식적 정면 단면도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시형태의 탄성경계파 필터장치의 필터특성을 나타내는 도면이다.
도 4는 제1 비교예의 탄성경계파 필터장치의 전극구조를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 5는 제1 비교예의 탄성경계파 필터장치의 필터특성을 나타내는 도면이다.
도 6은 제2 비교예의 탄성경계파 필터장치의 전극구조를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 7은 제2 비교예의 탄성경계파 필터장치의 필터특성을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 탄성경계파 필터장치의 전극구조를 나타내는 약도적 평면도이다.
도 9는 종래의 탄성표면파 필터장치의 일례를 나타내는 사시도이다.
<부호의 설명>
100 탄성경계파 필터장치
101 입력단자
102 출력단자
111∼113 제1∼제3 IDT
111A, 111B 협피치 전극지부
112A, 113A 협피치 전극지부
114, 115 제1, 제2 반사기
120 탄성경계파 필터장치
121 불평형단자
122, 123 제1, 제2 평형단자
124 탄성경계파 공진자
125∼127 종결합 공진자형 탄성경계파 필터부
128, 129 탄성경계파 공진자
131 탄성경계파 공진자
132∼134 종결합 공진자형 탄성경계파 필터부
135, 136 탄성경계파 공진자
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명함으로써 본 발명을 명확히 한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 탄성경계파 필터장치의 전극구조를 나타내는 모식적 평면도이고, 도 2는 상기 탄성경계파 필터장치의 모식적 정면 단면도이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 탄성경계파 필터장치(100)는 압전체(104)와, 압전체(104)상에 적층된 유전체(105)를 가진다. 압전체(104)와 유전체(105) 사이에는 전극막(106)이 형성되어 있다. 본 실시형태에서는 상기 전극막(106)에 의해 도 1에 나타내는 전극구조가 형성되어 있으며, 그로 인해 압전체(104)와 유전체(105)의 경계를 전파하는 탄성경계파를 이용한 탄성경계파 필터장치가 구성되어 있다.
압전체(104)는 본 실시형태에서는 15°Y컷트 X전파의 LiNbO3 단결정 기판으로 이루어진다. 한편, 유전체(105)는 SiO2로 이루어진다.
상기 전극막(106)은 90nm 두께의 Au박막을 성막하고 패터닝함으로써 형성되어 있다.
또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 유전체(105)에는 복수의 개구(105a, 105b)가 형성되어 있다. 개구(105a, 105b) 내에 도전 패턴(107a, 107b)이 형성되어 있다. 전극막(106)의 외부와 전기적으로 접속하는 부분이 개구(105a, 105b)에 노출되어 있다. 이 전극막(106)의 외부와 전기적으로 접속하는 부분에 도전 패턴(107a, 107b)이 전기적으로 접속되어 있다. 도전 패턴(107a, 107b)은 유전체(105)의 상면에 이르도록 형성되어 있으며, 외부단자(108a, 108b)에 전기적으로 접속되어 있다.
상기 전극막(106)에 의해 도 1에 나타내는 전극구조가 형성되어 있다. 즉, 입력단자(101)와 출력단자(102) 사이에 도시된 종결합 공진자형의 탄성경계파 필터부가 구성되어 있다. 여기서는 중앙에 제1 IDT(111)가 배치되어 있고, IDT(111)의 탄성경계파 전파방향 양측에 제2, 제3 IDT(112, 113)가 배치되어 있다. 그리고 IDT(111∼113)가 형성되어 있는 영역의 탄성경계파 전파방향 양측에 반사기(114, 115)가 배치되어 있다. IDT(111∼113)에 있어서, 2개의 IDT가 이웃하고 있는 부분에는 쌍방의 IDT에 협피치 전극지부가 형성되어 있다. 예를 들면, IDT(112)와 IDT(111)가 이웃하고 있는 부분에는 협피치 전극지부(112A, 111A)가 형성되어 있다. 협피치 전극지부란, IDT의 단부에 있어서, 전극지의 주기가 나머지 전극지의 주기보다도 작은 부분을 말하는 것으로 한다. IDT(111)와 IDT(113)가 이웃하고 있는 부분에서도 IDT(111)에 협피치 전극지부(111B)가 형성되어 있고, IDT(113)에 협피치 전극지부(113A)가 형성되어 있다.
본 실시형태에서는, 3IDT형의 종결합 공진자형 탄성경계파 필터부에 있어서, 상기 협피치 전극지부(111A, 111B, 112A, 113A)가 형성되어 있으며, 그로 인해, IDT-IDT간의 공진 모드를 이용한 종결합 공진자형의 탄성경계파 필터부에 있어서 삽입손실의 저감이 도모되어 있다.
아울러, IDT(111∼113)에, 협피치 전극지부를 제외한 부분에, 협피치 전극지부측 단부에 위치하는 부분이 최대의 전극지 교차폭을 가지도록 어포다이제이션 웨이팅이 실시되어 있다.
본 실시형태에서는, 제1 IDT(111)에서는 탄성경계파 전파방향 중앙에서의 교차폭이 최소가 되고, 웨이팅이 실시된 부분의 제2 IDT(112)측의 단부 및 제3 IDT(113)측의 단부에 있어서 최대 교차폭 부분이 위치하도록 어포다이제이션 웨이팅이 실시되어 있다. 따라서, 포락선을 연결한 형상은 북 형상으로 되어 있다.
제2 IDT(112)의 웨이팅이 실시된 부분의 제1 IDT(111)측의 단부에서 최대 교차폭 부분이 위치하고, 웨이팅이 실시된 부분의 제1 반사기(114)측의 단부에서의 교차폭이 최소 교차폭으로 되어 있으며, 최대 교차폭에서 최소 교차폭을 향해 교차폭이 순차 작게 되어 있다. 마찬가지로 제3 IDT(113)에 있어서도, 웨이팅된 부분의 제1 IDT(111)측의 단부에 최대 교차폭 부분이 위치하고, 웨이팅된 부분의 제2 반사기(115)측의 단부에 최소 교차폭 부분이 위치하고 있으며, 최대 교차폭 부분에서 최소 교차폭 부분을 향해 교차폭이 순차 작게 되어 있다.
바람직하게는, 제1 IDT(111)와 제2 IDT(112)가 이웃하고 있는 부분에 있어서, 제1, 제2 IDT(111, 112)간의 중심에서 등거리에 위치하는 전극지의 교차폭이 대략 동일해지도록 어포다이제이션 웨이팅이 실시된다. 마찬가지로 제1, 제3 IDT(111, 113)끼리가 인접하고 있는 부분에서도 제1, 제3 IDT(111, 113)간의 중심에서 등거리에 위치하고 있는 제1, 제3 IDT(111, 113)의 전극지의 교차폭이 대략 동일해지도록 어포다이제이션 웨이팅이 실시되어 있다. 그로 인해, 횡모드 리플을 한층 더 효과적으로 억압할 수 있다.
본 실시형태에서는, 상기 어포다이제이션 웨이팅에 의해 통과 대역 내에서의 횡모드 스퓨리어스를 저감할 수 있으며, 삽입손실이 작은 양호한 필터특성을 얻는 것이 가능하게 되어 있다. 이를 보다 구체적으로 설명한다.
도 1에 나타내는 전극구조를 가지는 본 실시형태의 탄성경계파 필터장치(100)를 이하의 사양으로 제작하였다.
제1 IDT(111): 협피치 전극지부를 포함하는 전극지의 총 개수=35개, 최소 교차폭 부분의 교차폭=28㎛, 최대 교차폭 부분의 교차폭=40㎛
제2, 제3 IDT(112, 113): 협피치 전극지부를 포함하는 전극지의 총 개수=19개, 최소 교차폭 부분의 교차폭=28㎛, 최대 교차폭 부분의 교차폭=40㎛
제1, 제2 반사기(114, 115): 전극지의 개수=25개
전극지의 주기에 대해서는, IDT(111∼113)에서는 협피치 전극지부를 제외하고 0.804㎛, 협피치 전극지부(111A, 111B, 112A, 113A)에 대해서는 0.739㎛로 하고, 1개의 협피치 전극지부의 전극지의 개수는 3개로 하였다. 또한, 반사기(114, 115)에서의 전극지의 주기는 0.797㎛로 하였다.
비교를 위해 준비한 도 4에 나타내는 탄성경계파 필터장치(600)에서는 IDT(611∼613)의 교차폭은 40㎛로 하였다.
한편, 상기 어포다이제이션 웨이팅시에 협피치 전극지부(111A, 111B, 112A, 113A) 내에서는 어포다이제이션 웨이팅은 실시하고 있지 않다. 즉, 협피치 전극지 부에서는 교차폭은 상기 최대 교차폭으로 되어 있다.
도 4는 비교를 위해 준비한 종래의 탄성경계파 필터장치의 전극구조를 나타내는 모식적 평면도이다. 도 4에 나타내는 탄성경계파 필터장치(600)에서는 입력단자(601)와 출력단자(602) 사이에 도시된 전극구조가 형성되어 있다. 즉, 상술한 어포다이제이션 웨이팅이 실시되어 있지 않은 것을 제외하고는, 탄성경계파 필터장치(100)와 동일한 전극구조가 형성되어 있다. 제1 IDT(611)의 양측에 제2, 제3 IDT(612, 613)가 배치되어 있고, IDT(611∼613)가 형성되어 있는 부분의 경계파 전파방향 양측에 반사기(614, 615)가 형성되어 있다. 탄성경계파 필터장치(600)에 있어서, 협피치 전극지부(611A, 611B, 612A, 613A)가 형성되어 있다. 상기와 같이 하여 제작한 본 실시형태의 종결합 공진자형 탄성경계파 필터장치의 필터특성을 도 3에, 상기 비교예의 탄성경계파 필터장치의 필터특성을 도 5에 각각 나타낸다.
도 5로부터 명확한 바와 같이, 종래의 탄성경계파 필터장치(600)에서는 통과 대역인 PCS 수신대인 1930∼1990MHz에서 큰 리플이 다수 나타나고 있으며, 통과 대역 내에서의 최대 삽입손실은 4.2dB 정도로 컸다.
이에 반해, 도 3으로부터 명확한 바와 같이, 상기 실시형태의 종결합 공진자형 탄성경계파 필터장치(100)에서는 횡모드에 기인하는 리플은 거의 나타나고 있지 않으며, 통과 대역 내에서의 최대 삽입손실은 1.7dB 정도로서, 삽입손실을 현저히 작게 할 수 있음을 알 수 있다.
도 6은 제2 비교예의 종결합 공진자형 탄성경계파 필터장치의 전극구조를 나타내는 모식적 평면도이고, 도 7은 제2 비교예의 탄성경계파 필터장치의 필터특성 을 나타내는 도면이다.
제2 비교예의 탄성경계파 필터장치(200)에서는, 어포다이제이션 웨이팅이 탄성경계파 필터장치(100)와는 다르게 실시되어 있는 것을 제외하고는 탄성경계파 필터장치(100)와 동일하게 구성되어 있다.
제1 IDT(211) 및 제2, 제3 IDT(212, 213)에 있어서, 중앙에 위치하는 전극지의 교차폭이 최대가 되고, IDT의 단부로 감에 따라서 교차폭이 작아지도록 IDT(211∼213)를 어포다이제이션 웨이팅하였다. IDT(211∼213)가 형성되어 있는 부분의 양측에는 반사기(214, 215)가 배치되어 있다. 최대 교차폭 및 최소 교차폭의 치수는 탄성경계파 필터장치(100)의 경우와 동일하게 하였다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 탄성경계파 필터장치(200)에서는, 도 7에 나타내는 바와 같이 탄성경계파 필터장치(600)에 비하면 통과 대역 내에서의 리플을 적게 할 수는 있었지만, 통과 대역 중앙의 1960MHz 부근에 화살표(A)로 나타내는 큰 리플이 나타나고 있었다. 그 때문에, 통과 대역 내 최대 삽입손실이 2.2dB 정도로 악화되어 있음을 알 수 있다.
따라서, 탄성경계파 필터장치(100)와 같이, 협피치 전극지부측의 단부에 있어서, 최대 교차폭이 되도록 어포다이제이션 웨이팅이 실시되어 있는 것이 필요함을 알 수 있다.
한편 본 발명에서는, IDT끼리가 인접하고 있는 부분에 있어서, 이웃하는 IDT간의 중심에 대하여 양측의 IDT에서의 웨이팅이 대칭일수록 바람직하다. 탄성경계파 필터장치(100)에서는, IDT(111)의 어포다이제이션 웨이팅은, IDT(111)의 IDT(112)측의 1/2의 부분의 교차폭 웨이팅이, IDT(112)의 교차폭 웨이팅과, IDT(111, 111)간의 중심에 대하여 대칭으로 형성되어 있다. 마찬가지로, IDT(111)의 IDT(113)측의 1/2부분의 어포다이제이션 웨이팅은 IDT(113)의 어포다이제이션 웨이팅과, IDT(111, 113)간의 중심에 대하여 대칭으로 되어 있다. 따라서, 상기 어포다이제이션 웨이팅에 의한 횡모드의 억압을 보다 효과적으로 행할 수 있어, 통과 대역 내에서의 횡모드 리플을 보다 효과적으로 억압하는 것이 가능하게 되어 있다.
한편, 상기 실시형태에서는, 3IDT형의 종결합 공진자형 탄성경계파 필터장치에 대하여 설명했지만, 제1∼제3 IDT가 형성되어 있는 부분의 탄성경계파 전파방향양측에 제4, 제5 IDT가 각각 배치되어 있는 5IDT형의 종결합 공진자형 탄성경계파 필터장치이어도 된다. 그 경우에는 제1, 제2 반사기는 제1∼제5 IDT가 형성되어 있는 부분의 탄성경계파 전파방향 양측에 형성되게 된다. 그리고 5IDT형의 종결합 공진자형 탄성경계파 필터장치의 경우에는 제2, 제4 IDT가 이웃하고 있는 부분 및 제3, 제5 IDT끼리가 이웃하고 있는 부분에 있어서 각각 제2, 제4 IDT 및 제3, 제5 IDT가 협피치 전극지부를 가지며, 제4, 제5 IDT에 있어서 전극지 교차폭이 탄성경계파 전파방향을 따라 순차 변화하는 어포다이제이션 웨이팅이 실시되고, 제4, 제5 IDT에 있어서, 제2, 제3 IDT측의 단부의 전극지가 최대의 교차폭을 가지도록 어포다이제이션 웨이팅이 실시되게 된다. 또한 이 경우 제2, 제3 IDT의 제4, 제5 IDT측 단부에 최대 교차폭 부분이 제4, 제5 IDT측의 단부에 위치하도록 어포다이제이션 웨이팅이 실시되게 된다. 즉 제2, 제3 IDT에 도 1에 나타내는 제1 IDT(111)와 마찬가지로 어포다이제이션 웨이팅이 실시되게 된다.
이와 같이, 제1∼제5 IDT를 가지는 5IDT형의 종결합 공진자형 탄성경계파 필 터장치에서도, 본 발명에 따라 어포다이제이션 웨이팅을 실시함으로써 통과 대역 내에서의 횡모드의 리플을 효과적으로 억압할 수 있다.
또한, 본 발명은 도 1에 나타내는 1개의 3IDT형의 종결합 공진자형 탄성경계파 필터장치(100)에 한하지 않고, 도 8에 나타내는 바와 같이 복수의 3IDT형의 종결합 공진자형 탄성경계파 필터장치를 접속해서 이루어지는 평형-불평형 변환 기능을 가지는 탄성경계파 필터장치에도 적용할 수 있다. 도 8에서는 IDT의 구조는 약도적으로 직사각형 부분 속에 X를 부여한 기호로 나타내고 있지만, 제1∼제3 IDT는 종결합 공진자형 탄성경계파 필터장치(100)의 경우와 마찬가지로, 협피치 전극지부를 가지며, 또한 제1∼제3 IDT(111∼113)와 마찬가지로 어포다이제이션 웨이팅이 실시되어 있다.
도 8에 나타내는 탄성경계파 필터장치(120)에서는, 불평형단자(121)와 제1, 제2 평형단자(122, 123) 사이에 도시된 전극구조가 접속되어 있다. 즉, 불평형단자(121)에 1포트형 탄성경계파 공진자(124)를 통해 3개의 3IDT형 종결합 공진자형 탄성경계파 필터부(125∼127)가 접속되어 있다. 종결합 공진자형 탄성경계파 필터부(125∼127)는 종결합 공진자형 탄성경계파 필터장치(100)와 동일하게 구성되어 있는 3IDT형의 종결합 공진자형 탄성경계파 필터이다. 종결합 공진자형 탄성경계파 필터부(125∼127)가 서로 병렬로 접속된 1포트형 탄성경계파 공진자(128, 129)를 통해 제1 평형단자(122)에 접속되어 있다.
한편, 불평형단자(121)에는 1포트형 탄성경계파 공진자(131)를 통해 3개의 3IDT형의 종결합 공진자형 탄성경계파 필터부(132∼134)가 접속되어 있다. 그리고 3개의 3IDT형 종결합 공진자형 탄성경계파 필터부(132∼134)는 서로 병렬로 접속된 1포트형 탄성경계파 공진자(135, 136)를 통해 제2 평형단자(123)에 접속되어 있다.
불평형단자(121)를 입력단자로 했을 때에, 제1 평형단자(122)에서 출력되는 출력신호의 위상에 대하여 제2 평형단자(123)에서 출력되는 출력신호의 위상이 180°다르도록, 종결합 공진자형 탄성경계파 필터부(132∼134)의 제1∼제3 IDT와, 종결합 공진자형 탄성경계파 필터부(125∼127)의 제1∼제3 IDT의 위상이 조정되어 있다. 따라서, 탄성경계파 필터장치(120)에서는, 평형-불평형 변환 기능이 실현되어 있으며, 게다가 본 발명에 따라 IDT끼리가 이웃하고 있는 부분에 협피치 전극지부를 가지며, 또한 제1∼제3 IDT가 탄성경계파 필터장치(100)와 마찬가지로 어포다이제이션 웨이팅되어 있으므로 통과 대역 내에서의 횡모드 리플을 충분히 작게 할 수 있으며, 또한 삽입손실의 저감을 도모하는 것이 가능해진다.
한편, 압전체로서는 LiNbO3뿐만 아니라 LiTaO3나 수정 등의 각종 압전 단결정 혹은 압전 세라믹스를 이용할 수 있으며, 또한 유전체에 대해서도 SiO2 이외의 산화규소나 SiN 등의 다른 유전체 재료에 의해 형성할 수 있다. 전극재료에 대해서도 특별히 한정되지 않으며, 복수의 금속층을 적층한 금속막에 의해 IDT를 포함하는 전극막이 형성되어 있어도 된다.
한편, 본 발명은 탄성경계파 필터장치에 한하지 않고, 압전체의 상면에 IDT를 포함하는 전극구조를 형성하여 이루어지는 탄성표면파 필터장치에도 적용할 수 있으며, 마찬가지로 횡모드에 기인하는 리플을 억압하여 삽입손실을 저감할 수 있 다. 단, 횡모드 리플은 탄성표면파 필터장치에 비해 탄성경계파 필터장치에서 강하게 나타나기 쉽기 때문에, 본 발명은 탄성경계파 필터장치에서 보다 효과적이다.

Claims (10)

  1. 압전체와,
    상기 압전체상에 배치된 제1 IDT와, 제1 IDT의 탄성파 전파방향 양측에 배치된 제2, 제3 IDT와, 제1∼제3 IDT가 형성되어 있는 부분의 탄성파 전파방향 양측에 배치된 제1, 제2 반사기를 가지며, 탄성파 전파방향에 있어서 IDT끼리가 이웃하고 있는 부분에 있어서, 상기 IDT의 인접하는 IDT측의 단부(端部)로부터 일부의 부분에서의 전극지의 주기가 상기 IDT의 나머지 부분의 전극지의 주기보다도 좁게 되어 있으며, 그로 인해 전극지의 주기가 상대적으로 좁은 협피치 전극지부가 형성되어 있고,
    IDT-IDT간의 공진 모드를 이용한 종결합 공진자형의 탄성파 필터장치에 있어서,
    상기 협피치 전극지부를 가지는 제1∼제3 IDT에, 협피치 전극지부를 제외한 부분에서 전극지 교차폭이 탄성파 전파방향을 따라 순차 변화하도록, 또한 협피치 전극지부측의 단부에 위치하는 부분이 최대의 전극지 교차폭을 가지도록 어포다이제이션 웨이팅(apodization weighting)이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성파 필터장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 IDT에 있어서, 제1 IDT의 탄성파 전파방향 중앙에서의 교차폭이 최 소가 되고, 제1 IDT의 어포다이제이션 웨이팅되어 있는 부분의 제2 IDT측의 단부 및 제3 IDT측의 단부에 최대 교차폭 부분이 위치하도록 상기 어포다이제이션 웨이팅이 실시되어 있으며, 그로 인해 어포다이제이션 웨이팅에 의해 형성되는 한쌍의 포락선(包絡線)으로 둘러싸인 부분이 북 형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 탄성파 필터장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 IDT의 어포다이제이션 웨이팅되어 있는 부분의 상기 제1 IDT측의 단부에 최대 교차폭 부분이 위치하고, 상기 제2 IDT의 어포다이제이션 웨이팅되어 있는 부분의 제1 반사기측의 단부에 최소 교차폭 부분이 위치하고 있으며, 최대 교차폭에서 최소 교차폭을 향해 교차폭이 순차 감소하고 있고,
    상기 제3 IDT의 어포다이제이션 웨이팅되어 있는 부분의 상기 제1 IDT측의 단부에 최대 교차폭 부분이 위치하고, 상기 제3 IDT의 어포다이제이션 웨이팅되어 있는 부분의 제2 반사기측의 단부에 최소 교차폭 부분이 위치하고, 최대 교차폭 부분에서 최소 교차폭 부분을 향해 교차폭이 순차 감소하도록 어포다이제이션 웨이팅이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성파 필터장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 IDT가 인접하고 있는 부분에 있어서, 상기 제1, 제2 IDT간의 중심에서 등거리에 위치하는 제1, 제2 IDT의 전극지의 교차폭이 대략 동일해지도록 상기 어포다이제이션 웨이팅이 실시되어 있고,
    상기 제1, 제3 IDT가 인접하고 있는 부분에 있어서, 제1, 제3 IDT간의 중심에서 등거리에 위치하는 제1, 제3 IDT의 전극지의 교차폭이 대략 동일해지도록 상기 어포다이제이션 웨이팅이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성파 필터장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1∼제3 IDT가 형성되어 있는 부분의 탄성파 전파방향 양측에 제4, 제5 IDT가 각각 배치되어 있고, 상기 제1∼제5 IDT가 형성되어 있는 부분의 탄성파 전파방향 양측에 상기 제1, 제2 반사기가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성파 필터장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 IDT에 있어서, 제2 IDT의 탄성파 전파방향 중앙에서의 교차폭이 최소가 되고, 제2 IDT의 어포다이제이션 웨이팅되어 있는 부분의 제4 IDT측의 단부 및 제1 IDT측의 단부에 최대 교차폭 부분이 위치하도록 상기 어포다이제이션 웨이팅이 실시되어 있으며, 그로 인해 어포다이제이션 웨이팅에 의해 형성되는 한쌍의 포락선으로 둘러싸인 부분이 북 형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 탄성파 필터장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 제3 IDT에 있어서, 제3 IDT의 탄성파 전파방향 중앙에서의 교차폭이 최소가 되고, 제3 IDT의 어포다이제이션 웨이팅되어 있는 부분의 제1 IDT측의 단부 및 제5 IDT측의 단부에 최대 교차폭 부분이 위치하도록 상기 어포다이제이션 웨이팅이 실시되어 있으며, 그로 인해 어포다이제이션 웨이팅에 의해 형성되는 한쌍의 포락선으로 둘러싸인 부분이 북 형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 탄성파 필터장치.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 IDT와 상기 제4 IDT가 이웃하고 있는 부분에서 제2, 제4 IDT가 각각 협피치 전극지부를 가지며, 상기 제3, 제5 IDT가 이웃하고 있는 부분에서 제3, 제5 IDT가 각각 협피치 전극지부를 가지며, 제4, 제5 IDT에 있어서, 협피치 전극지부를 제외한 부분에서 전극지 교차폭이 탄성파 전파방향을 따라 순차 변화하는 어포다이제이션 웨이팅이 실시되어 있고, 제4, 제5 IDT의 어포다이제이션 웨이팅이 실시된 부분의 상기 제2, 제3 IDT측의 단부의 전극지가 최대의 교차폭을 가지는 것을 특징으로 하는 탄성파 필터장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압전체상에 적층된 유전체층을 더 포함하며, 상기 탄성파로서 상기 탄성경계파가 이용되고 있는 것을 특징으로 하는 탄성파 필터장치.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성파로서 탄성표면파가 이용되고 있는 것을 특징으로 하는 탄성파 필터장치.
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