WO2010004686A1 - 弾性波装置及びラダー型フィルタ装置 - Google Patents

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resonator
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arm resonator
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田中伸拓
大村正志
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株式会社村田製作所
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Definitions

  • the present invention relates to an elastic wave device used for, for example, a bandpass filter, and more particularly to an elastic wave device in which a plurality of elastic wave resonators are connected in series and a ladder type filter device using the elastic wave device. .
  • a resonator or a filter device using an elastic wave has an IDT electrode for exciting the elastic wave.
  • the IDT electrode may be destroyed when a voltage exceeding the withstand voltage is applied to the acoustic wave device.
  • static electricity tends to be generated in an acoustic wave device or equipment in the manufacturing process of the acoustic wave device or in a process of mounting the acoustic wave device on a substrate of a mobile phone.
  • the elastic wave device charged with static electricity contacts the metal of the facility, or when the terminal of the elastic wave device contacts the facility charged with static electricity, a large voltage is applied to the resonator and the IDT electrode may be destroyed.
  • Patent Document 1 discloses a circuit shown in FIG.
  • a resistor R p is connected in parallel to the surface acoustic wave filter 101. Via a resistor connected R p in this parallel, when the contact of the surface acoustic wave filter 101 and the electrostatic charge portion, the discharge current can flow. It is said that it is possible to prevent breakdown due to static electricity.
  • the value of the resistance R p connected in parallel is not to be greater than the impedance of the IDT electrode of the surface acoustic wave filter 101. Specifically, it is described that when the resistance R p is in the range of 1.5 to 3 k ⁇ , breakdown due to static electricity can be prevented.
  • an IC is connected to the subsequent stage of the acoustic wave filter device used in the RF stage of a mobile phone.
  • the acoustic wave filter device is required to have an insulation resistance of 10 6 to 10 7 ⁇ or more.
  • the value of the parallel resistance R p is within the range of 1.5 ⁇ 3 k [Omega, destruction preventing effect due to static electricity is to be obtained. Therefore, when the configuration described in Patent Document 1 is adopted, there is a problem in that an IC connected in a subsequent stage cannot be normally operated.
  • An object of the present invention is to provide an elastic wave device and an elastic wave device capable of reliably preventing breakdown due to static electricity without significantly reducing the insulation resistance on the output side in view of the above-described state of the prior art. It is an object of the present invention to provide a ladder type filter device using the above.
  • an elastic wave device comprising: a plurality of elastic wave resonators connected in series to each other; and a resistor connected in parallel to at least one elastic wave resonator among the plurality of elastic wave resonators,
  • An elastic wave device is provided in which no resistance is connected in parallel to the remaining elastic wave resonators except for the at least one elastic wave resonator among the elastic wave resonators.
  • a total sum of impedances of at least one of the elastic wave resonators connected in parallel to the resistor is larger than a total sum of impedances of the remaining elastic wave resonators. . In this case, destruction due to static electricity can be prevented more reliably.
  • a ladder filter device includes an input terminal, an output terminal, a plurality of series arm resonators provided on a series arm extending between the input terminal and the output terminal, the series arm and a ground potential.
  • a parallel arm resonator provided on at least one parallel arm extending between the at least one parallel arm resonator, and at least one of the series arm resonator and the parallel arm resonator comprises the elastic wave device of the present invention. . Therefore, the ladder type filter device can be prevented from being damaged by static electricity.
  • the parallel arm resonator is provided between at least one of the input terminal and the ground potential and between the output terminal and the ground potential.
  • a first parallel arm resonator and a second parallel arm resonator provided between at least one of connection points between adjacent series arm resonators and a ground potential;
  • the first parallel arm resonator comprises the elastic wave device.
  • some series arm resonators of the plurality of series arm resonators may be constituted by the elastic wave device of the present invention. Even in that case, according to the present invention, breakdown due to static electricity can be effectively prevented.
  • a resistor is connected in parallel to at least one acoustic wave resonator, and a resistor is connected to the remaining resonators. Therefore, breakdown due to static electricity can be effectively prevented without causing a significant decrease in insulation resistance.
  • the ladder filter device according to the present invention, at least a part of the series arm resonator and the parallel arm resonator is made of the elastic wave device according to the present invention, so that breakdown due to static electricity can be reliably prevented. It becomes possible.
  • FIG. 1A is a circuit diagram of a duplexer having a transmission filter including an elastic wave device according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 1B is a diagram for explaining the elastic wave device of one embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 2 is a schematic plan view showing the electrode structure of the acoustic wave device in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a cross-sectional structure of the surface acoustic wave device in which the elastic wave device of the present invention is configured.
  • FIG. 4 is a schematic circuit diagram of a conventional duplexer.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a circuit configuration of a duplexer prepared as a comparative example.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the frequency characteristics of the transmission filter in the duplexer of the comparative example and the embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view showing an electrode structure of a modification of the elastic wave filter device of the present invention.
  • FIGS. 8A to 8D are circuit diagrams showing modifications of the circuit configuration of the acoustic wave filter device of the present invention.
  • FIG. 9 is a sectional view showing a piezoelectric thin film resonator as an example of a resonator structure used in the acoustic wave device of the present invention.
  • FIG. 10 is a circuit diagram for explaining an example of a conventional surface acoustic wave device.
  • FIG. 1A is a circuit diagram of a duplexer having an acoustic wave device according to the first embodiment of the present invention.
  • (B) is a circuit diagram showing an elastic wave device concerning a 1st embodiment of the present invention.
  • the duplexer 1 of this embodiment is used for the RF stage of a mobile phone.
  • the duplexer 1 has an antenna terminal 2.
  • a transmission filter 3 and a reception filter 4 are connected to the antenna terminal 2. More specifically, the output terminal 6 that is one end of the transmission filter 3 is connected to the connection point 5. The other end of the transmission filter 3 is a transmission terminal 7.
  • An input terminal 8 of the reception filter 4 is connected to the connection point 5.
  • the other ends of the reception filter 4 are first and second reception terminals 9 and 10.
  • the connection point 5 is connected to the antenna terminal 2, and an inductance 11 is connected between the antenna terminal 2 and the ground potential.
  • the transmission filter 3 is a ladder-type filter device having a transmission arm 7 as an input terminal and a serial arm extending between the output terminal 6 and a plurality of parallel arms extending between the serial arm and the ground potential. .
  • the transmission filter 3 includes a plurality of series arm resonators S1 to S7.
  • the series arm resonators S1 to S7 are connected to each other in series, and are arranged in order from the output terminal 6 to the transmission terminal 7.
  • a capacitor C1 is connected in parallel to the series arm resonators S3 and S4.
  • Parallel arm resonators P1 and P2 are provided on the parallel arm extending between the connection point 12 between the series arm resonator S2 and the series arm resonator S3 and the ground potential.
  • the parallel arm resonator P1 and the parallel arm resonator P2 are connected in series with each other.
  • the parallel arm resonator P3 and the parallel arm resonator P4 are provided on the parallel arm extending between the connection point 13 between the series arm resonator S5 and the series arm resonator S6 and the ground potential.
  • the parallel arm resonators P3 and P4 are connected in series.
  • a parallel arm resonator P5 and a parallel arm resonator P6 are provided on the parallel arm extending between the transmission terminal 7 and the ground potential.
  • the parallel arm resonator P5 and the parallel arm resonator P6 are connected in series.
  • an inductance L1 is connected in series to the parallel arm resonators P1 and P2.
  • an inductance L2 is connected in series to the parallel arm resonators P3 and P4, and an inductance L3 is connected in series to the parallel arm resonators P5 and P6.
  • the ground potential side ends of the inductances L1 and L2 are connected in common, and are connected to the ground via the inductance L4.
  • the inductances L1 to L4 are inductance portions formed by routing wiring such as wiring patterns and bonding wires.
  • the parallel arm resonator P5 is a surface acoustic wave resonator in this embodiment.
  • the surface acoustic wave resonator has a structure in which an electrode structure 18 is formed on a piezoelectric substrate 17 and a dielectric 19 made of SiO 2 is laminated so as to cover the electrode structure 18.
  • the normalized film thickness of SiO 2 is smaller than 0.4, and a surface acoustic wave is excited.
  • the electrode structure 18 has an electrode structure such as the parallel arm resonator P5 and the parallel arm resonator P6 shown in FIG.
  • the surface acoustic wave resonator when an AC voltage is applied to the IDT electrode, a surface acoustic wave propagating by concentrating energy is excited on the surface portion of the laminate composed of the dielectric 19 and the piezoelectric substrate 17, and the elasticity Resonance characteristics based on surface waves can be utilized.
  • a resistor 14 is connected in parallel to the parallel arm resonator P5, and no resistor is connected in parallel to the parallel arm resonator P6.
  • the circuit portion including the parallel arm resonator P5 and the parallel arm resonator P6 and the resistor 14 corresponds to an embodiment of the elastic wave device of the present invention.
  • the impedance ratio of the parallel arm resonator P5 and the parallel arm resonator P6 is 2: 1. That is, in the portion where the parallel arm resonator P5 and the parallel arm resonator P6 are connected in series, the impedance of the parallel arm resonator P5 located on the transmission terminal 7 side is greater than the impedance of the parallel arm resonator P6 on the ground potential side. Is also high.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing a specific electrode structure of the acoustic wave device.
  • the parallel arm resonator P5 and the parallel arm resonator P6 are each composed of a one-port elastic wave resonator.
  • the parallel arm resonator P5 includes an IDT electrode 21 and reflectors 22 and 23 disposed on both sides of the IDT electrode 21 in the elastic wave propagation direction.
  • the parallel arm resonator P6 includes an IDT electrode 24 and reflectors 25 and 26.
  • One bus bar of each of the parallel arm resonator P5 and the parallel arm resonator P6 is shared by a common bus bar 27.
  • resistor 14 having a meandering conductive pattern is connected to the common bus bar 27.
  • the other end of the resistor 14 is electrically connected to a bus bar 29 opposite to the common bus bar 27 of the IDT electrode 21. Therefore, the resistor 14 is connected in parallel to the parallel arm resonator P5.
  • the resistor 14 is not limited to the meander-shaped conductive pattern, and may be formed of a conductive pattern having another shape. Further, the resistor 14 may be formed using a resistive material.
  • the parallel arm resonator P5 and the parallel arm resonator P6 are provided with a common bus bar 27, so that one of the bus bars is shared. Therefore, downsizing can be promoted.
  • the bus bar of the parallel arm resonator P5 and the bus bar of the parallel arm resonator P6 may not be shared.
  • the reception filter 4 is an acoustic wave filter device having a balance-unbalance conversion function having an input terminal 8 and first and second reception terminals 9 and 10 as output terminals.
  • first and second 3IDT type longitudinally coupled resonator type elastic wave filter units 32 and 33 are connected to the input terminal 8 via a one-port type elastic wave resonator 31.
  • the third and fourth 3IDT type longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter units 34 and 35 are connected to the subsequent stage of the first and second longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter units 32 and 33, respectively.
  • Longitudinal coupled resonator type acoustic wave filter units 34 and 35 are connected to the first and second receiving terminals 9 and 10, respectively.
  • the feature of this embodiment is that, in the transmission filter 3, an elastic wave device including the parallel arm resonator P5, the parallel arm resonator P6, and the resistor 14 is configured. Surge characteristics can be increased. This will be clarified by comparing with the conventional example and the comparative example of FIGS.
  • FIG. 4 shows a circuit of a conventional duplexer 201 configured in the same manner as in the above embodiment except that the resistor 14 is not connected and the impedances of the parallel arm resonator P5 and the parallel arm resonator P6 are equal.
  • the figure is shown.
  • the impedances of the parallel arm resonators P5 and P6 are equal, and the impedance Z of the series connection structure is equal to the impedance Z of the series connection structure in the above embodiment. That is, in the above embodiment, the impedance of the parallel arm resonator P5 is (2/3) Z, and the impedance of the parallel arm resonator P6 is (Z / 3).
  • the duplexer 202 of the comparative example shown in FIG. 5 the resistor 203 is connected between the transmission terminal and the ground potential, and therefore the resistor 203 is connected in parallel to both the parallel arm resonator P5 and the parallel arm resonator P6. did.
  • the duplexer 202 is the same as the duplexer 1 of the above embodiment.
  • surge resistance can be improved as compared with the conventional example and the comparative example.
  • resistors are not connected in parallel to the parallel arm resonators P5 and P6.
  • V0 surge voltage
  • the impedance of the parallel arm resonator P5 is ZA
  • the impedance of the parallel arm resonator P6 is ZB
  • VA ZA / (ZA + ZB) ⁇ V0
  • VB ZB / (ZA + ZB) ⁇ V0. Therefore, when a difference is made between the impedances of both, a voltage higher than V0 / 2 is applied to a resonator having a high impedance.
  • the impedance of the parallel arm resonator P5 to which the resistor is connected in parallel is larger than the impedance of the parallel arm resonator P6 to which the resistor 14 is not connected.
  • the resistors are connected in parallel. It is preferable that the total impedance of at least one elastic wave resonator is larger than the total impedance of the remaining elastic wave resonators.
  • the resistor 203 is connected between the transmission terminal and the ground potential.
  • a resistor of 10 3 to 10 4 ⁇ as described in Patent Document 1 it is preferable to connect a resistor of 10 3 to 10 4 ⁇ as described in Patent Document 1 as such a resistor 203.
  • the insulation resistance increases and it becomes difficult to operate the IC connected to the duplexer 202 normally.
  • the insertion loss in the transmission band can be reduced as compared with the comparative example.
  • FIG. 6 shows the frequency characteristics of the transmission filter in each duplexer.
  • the pass band of the transmission filter is 1850 to 1910 MHz
  • the pass band of the reception filter is 1930 to 1990 MHz.
  • the characteristics shown in FIG. 6 are results when the parallel arm resonator is formed in the following manner.
  • IDT electrode electrode finger pair number in parallel arm resonators P5 and P6 125 pairs IDT electrode cross width weighting: the cross width in the center is 120 ⁇ m, and the cross width decreases toward both ends in the elastic wave propagation direction. The crossing width was 12 ⁇ m.
  • the number of pairs of electrode fingers of the parallel arm resonators P5 and P6 is 100, and the cross width weighting is 100 ⁇ m at the center, and the width decreases toward both ends in the surface acoustic wave propagation direction.
  • the crossing width at was 10 ⁇ m.
  • the resistor 14 was made of the same metal material as the IDT electrode and formed at the same time as the IDT electrode.
  • the line width was 0.5 ⁇ m
  • the film thickness was 100 nm
  • the total length was 7500 ⁇ m. That is, a meandering conductive pattern composed of 50 linear portions having a length of 150 ⁇ m was used.
  • FIG. 6 indicates the filter characteristics of the above embodiment, and the broken line indicates the filter characteristics of the comparative example. Note that the characteristics of the duplexer 201 of the conventional example are substantially the same as those of the above-described embodiment and overlap the solid line in FIG. 6, and therefore the characteristics are not shown independently in FIG. 6.
  • the value of the resistor 202 was 1.5 k ⁇ , but in this case, the minimum insertion loss in the passband was 1.56 dB.
  • the minimum insertion loss is as small as 1.41 dB when the resistance value of the resistor 14 is 1 k ⁇ . Therefore, compared to the duplexer 202 of the comparative example, according to the embodiment, since the resistor is connected only to the parallel arm resonator P5, the insertion loss in the pass band can be reduced.
  • the resistor 14 is connected in parallel to the parallel arm resonator P5. Since no resistor is connected in parallel to P6, surge resistance can be effectively enhanced without increasing the insulation resistance.
  • one end of the resistor 14 is connected to the common bus bar 27.
  • the common bus bar 27 is connected to the reflector 22 and is opposite to the common bus bar 27 of the reflector 22.
  • One end of the resistor 14 may be connected to the end on the side.
  • the resistor 14 is connected in parallel to the parallel arm resonator P5.
  • the resistor 14 is connected in parallel to the parallel arm resonator P6.
  • a configuration in which a resistor is not connected in parallel to the resonator P5 may be employed.
  • FIGS. 8B to 8D it may have a structure in which three parallel arm resonators P5 to P7 are connected in series.
  • no resistor is connected in parallel to the parallel arm resonator P5
  • a resistor 14 is connected in parallel to the parallel arm resonators P6 and P7.
  • a resistor 14 is connected in parallel to the parallel arm resonators P5 and P6, and no resistor is connected in parallel to the parallel arm resonator P7 on the ground potential side.
  • resistors 14 and 14 are connected in parallel to the parallel arm resonator P5 on the transmission terminal side and the parallel arm resonator P7 located on the ground potential side, respectively. No resistance is connected in parallel to the arm resonator P6.
  • a resistance is connected in parallel to at least one elastic wave resonator, and a resistance is connected in parallel to the remaining elastic wave resonators. If there is no configuration, the elastic wave device of the present invention can be configured in various forms. The same effect as the above embodiment can be obtained.
  • an acoustic wave resonator including the surface acoustic wave device shown in FIG. 3 is used.
  • the normalized film thickness of SiO 2 may be larger than 1, and thereby an elastic wave resonator using a boundary acoustic wave propagating through the boundary between the piezoelectric substrate and the dielectric may be used.
  • a resonator using a bulk wave as an elastic wave using the piezoelectric thin film shown in FIG. 9 may be used.
  • a piezoelectric thin film 44 is disposed on a substrate 42 with a cavity 43 therebetween.
  • a first resonance electrode 45 is formed on the upper surface of the piezoelectric thin film 44, and a second resonance electrode 46 is formed on the lower surface.
  • a portion where the first and second resonance electrodes 45 and 46 overlap with each other through the piezoelectric thin film 44 is a resonance portion, and a bulk wave as an elastic wave is excited by applying an AC voltage. A resonance characteristic based on the excitation of the bulk wave is obtained.
  • the piezoelectric thin film 44 is supported by a support film 47.
  • the acoustic wave resonator 41 including a piezoelectric thin film resonator using a bulk wave as an elastic wave has a structure well known as an acoustic wave resonator and can be used as the acoustic wave resonator in the present invention.
  • the facing areas of the first and second resonance electrodes 45 and 46 may be made different.
  • the impedance of the parallel arm resonator P5 is preferably larger than the impedance of the parallel arm resonator P6 as in the above embodiment, the resistance is parallel to the acoustic wave resonator to which the resistance is connected in parallel.
  • the impedances of the remaining acoustic wave resonators not connected to may be the same. Even in such a case, since the resistor has the effect of escaping the surge drop, it can withstand a higher surge voltage than when the resistor is not connected.
  • the parallel arm resonator P5 in which the resistor 14 is connected in parallel is arranged.
  • the arm resonator may have a configuration in which a resistor is connected in parallel to at least one parallel arm resonator and a resistor is not connected to the remaining parallel arm resonators.
  • the parallel arm composed of the parallel arm resonators P5 and P6 connected to the transmission terminal 7 as in the above embodiment. It is desirable to form the acoustic wave device of the present invention.
  • the elastic wave device of the present invention in which a resistor is connected in parallel to the at least one elastic wave resonator and no resistor is connected to the remaining resonators may be formed in a series arm.
  • a series arm resonators S6 and S7 a configuration in which a resistor is connected in parallel to at least one series arm resonator and a resistor is not connected to the remaining series arm resonators may be employed. Even in this case, the surge withstand voltage can be increased as in the above embodiment.
  • the configuration in which the elastic wave resonator in which the resistors according to the present invention are connected in parallel and the remaining elastic wave resonators are connected in series is not limited to the ladder-type filter device, and various elastic wave filters. It can be applied to the apparatus, and the surge withstand voltage can be effectively increased as well.
  • piezoelectric thin film resonator 42 ... substrate 43 ... cavity 44 ... piezoelectric thin film 45 ... first resonant electrode 46 ... Second resonance electrode 47 ... support film C1, C2 ... capacitor L1-L5 ... inductance P1-P7 ... parallel arm resonator S1-S7 ... series arm resonator

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Abstract

　絶縁抵抗をさほど悪化させることなく、サージ耐圧を高めることが可能とされている弾性波装置を提供する。 　弾性波共振子Ｐ５及び弾性波共振子Ｐ６が互いに直列に接続されており、少なくとも１つの弾性波共振子Ｐ５に並列に抵抗１４が接続されており、残りの弾性波共振子Ｐ６に抵抗が接続されていない、弾性波装置。

Description

弾性波装置及びラダー型フィルタ装置
　本発明は、例えば帯域フィルタなどに用いられる弾性波装置に関し、より詳細には、複数の弾性波共振子が直列に接続されている弾性波装置並びに該弾性波装置を用いたラダー型フィルタ装置に関する。
　携帯電話機などにおいては、弾性表面波などの弾性波を利用した共振子やフィルタ装置が広く用いられている。弾性波を利用した共振子やフィルタ装置は、弾性波を励振するためのＩＤＴ電極を有する。
　ＩＤＴ電極の電極指ピッチは非常に小さいため、弾性波装置に耐圧を上回る電圧が加わると、ＩＤＴ電極が破壊することがある。例えば、弾性波装置の製造工程において、あるいは弾性波装置を携帯電話機の基板などに実装する工程において、弾性波装置や設備において静電気が発生しがちであった。静電気を帯びた弾性波装置が設備の金属に接触したり、あるいは静電気を帯びた設備に弾性波装置の端子が接触すると、共振子に大きな電圧が加わり、ＩＤＴ電極が破壊することがあった。
　これらの問題を解決するものとして、例えば下記の特許文献１には、図１０に示す回路が開示されている。ここでは、弾性表面波フィルタ１０１に並列に抵抗Ｒｐが接続されている。この並列に接続された抵抗Ｒｐを介して、弾性表面波フィルタ１０１と静電気帯電部分の接触時に、放電電流を流すことができる。それによって静電気による破壊を防止することができるとされている。ここでは、並列に接続される抵抗Ｒｐの値は、弾性表面波フィルタ１０１のＩＤＴ電極のインピーダンスよりも大きくなければならないとされている。具体的には、抵抗Ｒｐは、１．５～３ｋΩの範囲内にある場合に、静電気による破壊を防止することができると記載されている。
ＷＯ９４／２１０４０
　例えば携帯電話機のＲＦ段で用いられる弾性波フィルタ装置の後段には、ＩＣが接続される。そして、このＩＣを正常に動作させるには、弾性波フィルタ装置は、１０６～１０７Ω以上の絶縁抵抗を有することが求められる。しかしながら、特許文献１に記載の構成では、並列抵抗Ｒｐの値が１．５～３ｋΩの範囲内にある場合に、静電気による破壊防止効果が得られるとされている。従って、特許文献１に記載の構成を採用した場合、後段に接続されるＩＣを正常に動作させることができなくなるという問題があった。
　本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、出力側における絶縁抵抗をさほど低くすることなく、静電気による破壊を確実に防止することが可能とされている弾性波装置及び該弾性波装置を用いたラダー型フィルタ装置を提供することにある。
　本発明によれば、互いに直列に接続された複数の弾性波共振子と、前記複数の弾性波共振子のうち少なくとも１つの弾性波共振子に並列に接続された抵抗とを備え、前記複数の弾性波共振子のうち、前記少なくとも１つの弾性波共振子を除いた残りの弾性波共振子には並列に抵抗が接続されていない、弾性波装置が提供される。
　本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、前記抵抗が並列に接続された少なくとも１つの前記弾性波共振子のインピーダンスの総和が、前記残りの弾性波共振子のインピーダンスの総和よりも大きい。この場合には、静電気による破壊をより一層確実に防止することができる。
　本発明に係るラダー型フィルタ装置は、入力端子と、出力端子と、前記入力端子と出力端子との間に延びる直列腕に設けられた複数の直列腕共振子と、前記直列腕とグラウンド電位との間に延びる少なくとも１つの並列腕に設けられた並列腕共振子とを備え、前記直列腕共振子及び並列腕共振子のうち少なくとも１つの弾性波共振子が、本発明の弾性波装置からなる。従って、ラダー型フィルタ装置の静電気による破壊を防止することができる。
　本発明に係るラダー型フィルタ装置のある特定の局面では、前記並列腕共振子が、前記入力端子と前記グラウンド電位との間及び前記出力端子と前記グラウンド電位との間に少なくとも一方に設けられた第１の並列腕共振子と、隣り合う直列腕共振子との間の接続点のうちの少なくとも１つの接続点とグラウンド電位との間に設けられた第２の並列腕共振子とを有し、前記第１の並列腕共振子が前記弾性波装置からなる。この場合には、静電気により破壊が生じやすい第１の並列腕共振子が本発明の弾性波装置からなるため、静電気による破壊をより効果的に防止することができる。
　もっとも、本発明においては、複数の直列腕共振子の一部の直列腕共振子が本発明の弾性波装置により構成されていてもよい。その場合においても、本発明に従って静電気による破壊を効果的に防止することができる。
　本発明に係る弾性波装置では、互いに直列に接続されている複数の弾性波共振子において、少なくとも１つの弾性波共振子に並列に抵抗が接続されており、残りの共振子に抵抗が接続されていないため、絶縁抵抗の低下をさほど招くことなく、静電気による破壊を効果的に防止することが可能となる。
　また、本発明に係るラダー型フィルタ装置では、直列腕共振子及び並列腕共振子のうち少なくとも一部の共振子が本発明の弾性波装置からなるため、静電気による破壊を確実に防止することが可能となる。
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る弾性波装置を含む送信フィルタを有するデュプレクサの回路図であり、（ｂ）は、本発明の一実施形態の弾性波装置を説明するための回路図である。 図２は、本発明の一実施形態における弾性波装置の電極構造を示す模式的平面図である。 図３は、本発明の弾性波装置が構成される弾性表面波装置の断面構造を模式的に示す断面図である。 図４は、従来のデュプレクサの模式的回路図である。 図５は、比較例として用意したデュプレクサの回路構成を示す図である。 図６は、比較例及び実施形態のデュプレクサにおける送信フィルタの周波数特性を示す図である。 図７は、本発明の弾性波フィルタ装置の変形例の電極構造を示す平面図である。 図８（ａ）～（ｄ）は、本発明の弾性波フィルタ装置の回路構成の各変形例を示す回路図である。 図９は、本発明の弾性波装置に用いられる共振子構造の一例としての圧電薄膜共振子を示す断面図である。 図１０は、従来の弾性表面波装置の一例を説明するための回路図である。
　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）は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置を有するデュプレクサの回路図である。（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置を示す回路図である。
　本実施形態のデュプレクサ１は、携帯電話機のＲＦ段に用いられるものである。
　デュプレクサ１は、アンテナ端子２を有する。アンテナ端子２に、送信フィルタ３及び受信フィルタ４が接続されている。より具体的には、送信フィルタ３の一端である出力端子６が接続点５に接続されている。送信フィルタ３の他端は送信端子７である。受信フィルタ４の入力端子８が、接続点５に接続されている。受信フィルタ４の他端は第１，第２の受信端子９，１０である。接続点５がアンテナ端子２に接続されており、アンテナ端子２とグラウンド電位との間にインダクタンス１１が接続されている。
　送信フィルタ３は、入力端子である送信端子７と、出力端子６との間に延びる直列腕と、該直列腕とグラウンド電位との間に延びる複数の並列腕とを有するラダー型フィルタ装置である。送信フィルタ３は、複数の直列腕共振子Ｓ１～Ｓ７を有する。直列腕共振子Ｓ１～Ｓ７は互いに直列に接続されており、出力端子６から送信端子７に向けて順に配置されている。直列腕共振子Ｓ３，Ｓ４に並列にコンデンサＣ１が接続されている。
　直列腕共振子Ｓ２と直列腕共振子Ｓ３との間の接続点１２とグラウンド電位との間に延びる並列腕に、並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２が設けられている。並列腕共振子Ｐ１と並列腕共振子Ｐ２とは互いに直列に接続されている。
　同様に、直列腕共振子Ｓ５と直列腕共振子Ｓ６との間の接続点１３とグラウンド電位との間に延びる並列腕に、並列腕共振子Ｐ３及び並列腕共振子Ｐ４が設けられている。並列腕共振子Ｐ３，Ｐ４は直列に接続されている。
　さらに、送信端子７とグラウンド電位との間に延びる並列腕に、並列腕共振子Ｐ５及び並列腕共振子Ｐ６が設けられている。並列腕共振子Ｐ５と並列腕共振子Ｐ６とは直列に接続されている。
　また、並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２に直列にインダクタンスＬ１が接続されている。同様に、並列腕共振子Ｐ３及びＰ４に直列にインダクタンスＬ２が接続されており、並列腕共振子Ｐ５及びＰ６に直列にインダクタンスＬ３が接続されている。インダクタンスＬ１，Ｌ２のグラウンド電位側端部は共通接続されており、インダクタンスＬ４を介してグラウンドに接続されている。ここで、インダクタンスＬ１～Ｌ４は、配線パターンやボンディングワイヤーなどの引き回し配線により形成されるインダクタンス部分である。
　なお、直列腕共振子Ｓ７に並列にインダクタンスＬ５及びコンデンサＣ２が電気的に接続されている。
　図３に示すように、並列腕共振子Ｐ５は、本実施形態では、弾性表面波共振子からなる。弾性表面波共振子は、圧電基板１７上に、電極構造１８が形成されており、電極構造１８を覆うように、ＳｉＯ２からなる誘電体１９が積層されている構造を有する。ＳｉＯ２の規格化膜厚が０．４より小さくされており、弾性表面波が励振される。電極構造１８は、図２に示した並列腕共振子Ｐ５や並列腕共振子Ｐ６などの電極構造を有するものである。弾性表面波共振子では、ＩＤＴ電極に交流電圧を印加した場合、誘電体１９と圧電基板１７で構成された積層体の表面部分にエネルギーを集中させて伝搬する弾性表面波が励振され、該弾性表面波に基づく共振特性が利用され得る。
　送信フィルタ３では、並列腕共振子Ｐ５に並列に抵抗１４が接続されており、並列腕共振子Ｐ６に並列には抵抗は接続されていない。この並列腕共振子Ｐ５及び並列腕共振子Ｐ６と抵抗１４とからなる回路部分が、本発明の弾性波装置の一実施形態に相当する。
　本実施形態では、並列腕共振子Ｐ５と並列腕共振子Ｐ６のインピーダンス比は２：１とされている。すなわち、並列腕共振子Ｐ５と並列腕共振子Ｐ６とが直列接続されている部分において、送信端子７側に位置する並列腕共振子Ｐ５のインピーダンスがグラウンド電位側の並列腕共振子Ｐ６のインピーダンスよりも高くされている。
　図２は、この弾性波装置の具体的な電極構造を示す模式的平面図である。本実施形態では、並列腕共振子Ｐ５及び並列腕共振子Ｐ６は、それぞれ、１ポート型弾性波共振子からなる。並列腕共振子Ｐ５は、ＩＤＴ電極２１と、ＩＤＴ電極２１の弾性波伝搬方向両側に配置された反射器２２，２３とを有する。同様に、並列腕共振子Ｐ６は、ＩＤＴ電極２４と、反射器２５，２６とを有する。並列腕共振子Ｐ５及び並列腕共振子Ｐ６の各一方のバスバーが共通バスバー２７により共通化されている。この共通バスバー２７に、ミアンダ状の導電パターンからなる抵抗１４の一端が接続されている。抵抗１４の他端は、ＩＤＴ電極２１の共通バスバー２７とは反対側のバスバー２９に電気的に接続されている。従って、並列腕共振子Ｐ５に並列に抵抗１４が接続されている。なお、抵抗１４は、ミアンダ状の導電パターンに限らず、他の形状の導電パターンにより形成されてもよい。さらに、抵抗性材料を用いて抵抗１４を形成してもよい。
　また、並列腕共振子Ｐ５と並列腕共振子Ｐ６は共通バスバー２７を設けることにより、両者の一方のバスバーが共通化されている。そのため、小型化を進めることができる。もっとも、並列腕共振子Ｐ５のバスバーと、並列腕共振子Ｐ６のバスバーは共通化されておらずともよい。
　なお、受信フィルタ４は、入力端子８と、出力端子としての第１，第２の受信端子９，１０とを有する平衡－不平衡変換機能を有する弾性波フィルタ装置である。ここでは、入力端子８に、１ポート型弾性波共振子３１を介して、第１，第２の３ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性波フィルタ部３２，３３が接続されている。また、第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ部３２，３３の後段には、第３，第４の３ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性波フィルタ部３４，３５が接続されている。縦結合共振子型弾性波フィルタ部３４，３５が、それぞれ、第１，第２の受信端子９，１０に接続されている。
　本実施形態の特徴は、送信フィルタ３において、並列腕共振子Ｐ５及び並列腕共振子Ｐ６と抵抗１４とからなる弾性波装置が構成されているため、絶縁抵抗の低下をさほど招くことなく、耐サージ性を高めることができる。これを、図４及び図５の従来例及び比較例と比較することにより明らかにする。
　図４は、上記抵抗１４が接続されておらず、並列腕共振子Ｐ５及び並列腕共振子Ｐ６のインピーダンスが等しいことを除いては、上記実施形態と同様に構成された従来のデュプレクサ２０１の回路図を示す。ここでは、並列腕共振子Ｐ５及びＰ６のインピーダンスは等しく、直列接続構造のインピーダンスＺは、上記実施形態の場合の直列接続構造のインピーダンスＺと等しくした。すなわち、上記実施形態では、並列腕共振子Ｐ５のインピーダンスを（２／３）Ｚとし、並列腕共振子Ｐ６のインピーダンスを（Ｚ／３）とした。
　他方、図５に示す比較例のデュプレクサ２０２では、抵抗２０３を送信端子とグラウンド電位との間に接続し、従って、並列腕共振子Ｐ５及び並列腕共振子Ｐ６の双方に並列に抵抗２０３を接続した。その他の点については、デュプレクサ２０２は上記実施形態のデュプレクサ１と同様とした。
　本実施形態によれば、従来例及び比較例に比べ、耐サージ性を高めることができる。図４の従来例では、並列腕共振子Ｐ５及びＰ６に抵抗が並列に接続されていない。この場合、送信端子とグラウンド電位との間に、サージ電圧Ｖ０が負荷されると、並列腕共振子Ｐ５のインピーダンスをＺＡ、並列腕共振子Ｐ６のインピーダンスをＺＢとすると、各並列腕共振子に印加される電圧ＶＡは、ＶＡ＝ＺＡ／（ＺＡ＋ＺＢ）×Ｖ０及びＶＢ＝ＺＢ／（ＺＡ＋ＺＢ）×Ｖ０となる。従って、両者のインピーダンスに差を付けた場合、インピーダンスの高い共振子には、Ｖ０／２よりも高い電圧が印加されることになる。
　これに対して、上記実施形態では、抵抗１４が並列腕共振子Ｐ５に並列に接続されているため、抵抗１４を介して放電電流を流すことができる。それによって、並列腕共振子Ｐ５が破壊し難い。他方、並列腕共振子Ｐ６では、印加される電圧は、Ｖ０／３となるため、上記従来例の場合に比べてより低い電圧が印加されることになる。そのため、上記実施形態によれば、該耐サージ性を効果的に高めることができる。
　上記のように、並列に抵抗が接続されている並列腕共振子Ｐ５のインピーダンスを、抵抗１４が接続されていない並列腕共振子Ｐ６のインピーダンスよりも大きくすることが望ましい。この場合、抵抗が並列に接続されている弾性波共振子が複数存在し、抵抗が並列に接続されていない弾性波共振子も１または２以上である場合には、抵抗が並列に接続された少なくとも１つの弾性波共振子のインピーダンスの総和が、残りの弾性波共振子のインピーダンスの総和より大きいことが好ましい。
　また、上記比較例では、送信端子とグラウンド電位との間に抵抗２０３が接続されている。耐サージ性を改善するには、このような抵抗２０３としては、１０３～１０４Ωの抵抗を特許文献１に記載のように接続するのが好ましい。しかしながら、この場合には、絶縁抵抗が高くなり、デュプレクサ２０２に接続されるＩＣを正常に動作させることが困難となる。
　これに対して、上記実施形態では、並列に抵抗が接続されていない並列腕共振子Ｐ６を有するため、絶縁抵抗ＩＲはあまり劣化しない。
　加えて、比較例に比べ、上記実施形態によれば、送信帯域における挿入損失も小さくすることができる。
　図６は、各デュプレクサにおける送信フィルタの周波数特性を示す。ここで、送信フィルタの通過帯域は１８５０～１９１０ＭＨｚであり、受信フィルタの通過帯域は１９３０～１９９０ＭＨｚである。
　図６に示す特性は、並列腕共振子を以下の要領で形成した場合の結果である。
　使用した圧電基板は、１２６°ＬｉＮｂＯ３であり、ＩＤＴ電極は、ＳｉＯ２層に埋め込む構造とした。すなわち、圧電基板上に、ＳｉＯ２層を１１０ｎｍの厚みに形成し、ＩＤＴ電極形成部分をパターニングにより開口し、該開口部分に、上方から順にＡｌ／Ｃｕ／ＮｉＣｒ＝１０／８０／１０ｎｍの厚みとなるようにこれらの金属を積層してなるＩＤＴ電極を形成し、最上層に５００ｎｍのＳｉＯ２層を誘電体層として全面に形成した。
　並列腕共振子Ｐ５及びＰ６におけるＩＤＴ電極の電極指の対数＝１２５対
　ＩＤＴ電極の交叉幅重み付け：中央における交叉幅が１２０μｍであり、弾性波伝搬方向両端にいくにつれて交叉幅が小さくなり、両端における交叉幅を、１２μｍとした。
　上記従来例では、並列腕共振子Ｐ５，Ｐ６の電極指の対数は１００対とし、交叉幅重み付けについては、中央における交叉幅は１００μｍであり、弾性表面波伝搬方向両端にいくにつれて小さくなり、両端における交叉幅を１０μｍとした。
　その他の点は全て共通とし、以下の通りとした。
　ＩＤＴ電極における電極指ピッチで定まる波長λ＝３．９μｍ、ＩＤＴ電極の電極指のデューティ＝０．５
　反射器の電極指の本数＝２０本
　反射器の電極指の開口長＝２０μｍ
　反射器の電極指のピッチで定まる波長λ＝３．９μｍ
　反射器の電極指のデューティ＝０．５
　抵抗１４については、ＩＤＴ電極と同じ金属材料で、ＩＤＴ電極と同時に形成した。線幅は０．５μｍ、膜厚は１００ｎｍとし、実施例では、全長は７５００μｍの長さとした。すなわち、１５０μｍの長さの直線状の部分５０本で構成されたミアンダ状の導電パターンとした。
　図６の実線は上記実施形態のフィルタ特性を、破線は比較例のフィルタ特性を示す。なお、上記従来例のデュプレクサ２０１の特性は、上記実施形態とほぼ同様であり、図６の実線と重なっているため、図６ではその特性は独立には示していない。
　図６から明らかなように、比較例では、抵抗２０２の値は１．５ｋΩとしたが、この場合、通過帯域における最小挿入損失は１．５６ｄＢであった。
　これに対して、上記実施形態によれば、抵抗１４の抵抗値を１ｋΩとした場合、最小挿入損失が１．４１ｄＢと小さくなっていることがわかる。従って、比較例のデュプレクサ２０２に比べ、上記実施形態によれば、並列腕共振子Ｐ５にのみ抵抗を接続したため、通過帯域内における挿入損失を小さくすることができる。
　よって、本実施形態によれば、送信端子７に最も近く、静電気等による影響が生じやすい並列腕共振子Ｐ５において、並列腕共振子Ｐ５に並列に抵抗１４が接続されており、並列腕共振子Ｐ６に並列に抵抗が接続されていないため、絶縁抵抗の増大を招くことなく、耐サージ性を効果的に高めることが可能となる。
　なお、図２では、共通バスバー２７に抵抗１４の一端を接続したが、図７に示す変形例のように、共通バスバー２７を反射器２２に接続し、反射器２２の共通バスバー２７とは反対側の端部に抵抗１４の一端を接続してもよい。
　また、上記実施形態では、並列腕共振子Ｐ５に並列に抵抗１４が接続されていたが、図８（ａ）に示すように、並列腕共振子Ｐ６に並列に抵抗１４を接続し、並列腕共振子Ｐ５に並列に抵抗を接続しない構成であってもよい。
　さらに、図８（ｂ）～（ｄ）に示すように、３個の並列腕共振子Ｐ５～Ｐ７を直列に接続した構造を有していてもよい。図８（ｂ）は、並列腕共振子Ｐ５に並列には抵抗は接続されておらず、並列腕共振子Ｐ６及びＰ７に並列に抵抗１４が接続されている。図８（ｃ）では、並列腕共振子Ｐ５及びＰ６に並列に抵抗１４が接続されており、グラウンド電位側の並列腕共振子Ｐ７に並列には抵抗は接続されていない。
　図８（ｄ）では、送信端子側の並列腕共振子Ｐ５と、グラウンド電位側に位置する並列腕共振子Ｐ７に並列に、それぞれ、抵抗１４，１４が接続されており、中央に位置する並列腕共振子Ｐ６には抵抗は並列に接続されていない。このように複数の弾性波共振子が直列に接続されている構造において、少なくとも１つの弾性波共振子に並列に抵抗が接続されており、残りの弾性波共振子に抵抗が並列に接続されていない構成であれば、様々な形態で本発明の弾性波装置を構成することができる。上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
　なお、上記実施形態では、図３に示した弾性表面波装置からなる弾性波共振子を用いた。図３の構造においてＳｉＯ２の規格化膜厚を１より大きくし、それによって、圧電基板と誘電体との境界を伝搬する弾性境界波を利用した弾性波共振子を用いてもよい。また、本発明は、図９に示す圧電薄膜を用いた弾性波としてのバルク波を用いた共振子を用いてもよい。
　図９に示す弾性波共振子４１では、基板４２上に空洞４３を隔てて圧電薄膜４４が配置されている。圧電薄膜４４の上面に、第１の共振電極４５が、下面に第２の共振電極４６が形成されている。第１，第２の共振電極４５，４６が圧電薄膜４４を介して重なり合っている部分が共振部であり、交流電圧を印加することにより弾性波としてのバルク波が励振される。このバルク波の励振に基づく共振特性が得られる。なお、上記圧電薄膜４４は、支持膜４７により支持されている。このような弾性波としてのバルク波を用いた圧電薄膜共振子からなる弾性波共振子４１もまた、弾性波共振子として周知の構造であり、本発明における弾性波共振子として用いることができる。この場合、並列腕共振子Ｐ５及び並列腕共振子Ｐ６のように、両者のインピーダンスを異ならせる場合には、第１，第２の共振電極４５，４６の対向面積を異ならせればよい。
　なお、上記実施形態のように、並列腕共振子Ｐ５のインピーダンスを、並列腕共振子Ｐ６のインピーダンスよりも大きくすることが好ましいが、抵抗が並列に接続される弾性波共振子と、抵抗が並列に接続されない残りの弾性波共振子のインピーダンスは同一であってもよい。その場合であっても、抵抗がサージ低下を逃がす効果を果たすため、抵抗が接続されていない場合に比べて、高いサージ電圧に耐えることができる。
　また、上記実施形態では、送信フィルタ３の直列腕において、送信端子７に接続されている並列腕において、抵抗１４が並列に接続された並列腕共振子Ｐ５が配置されていたが、他の並列腕共振子において、少なくとも１つの並列腕共振子に抵抗が並列に接続されており、残りの並列腕共振子に抵抗が接続されていない構成であってもよい。
　もっとも、好ましくは、送信端子７側から送信フィルタ３において、大きなサージ電圧が加わりやすいため、上記実施形態のように、送信端子７に接続されている並列腕共振子Ｐ５及びＰ６からなる並列腕において、本発明の弾性波装置を形成することが望ましい。
　また、上記少なくとも１つの弾性波共振子に並列に抵抗が接続されており、残りの共振子に抵抗が接続されていない本発明の弾性波装置は、直列腕に形成されていてもよい。例えば、直列腕共振子Ｓ６及びＳ７において、少なくとも１つの直列腕共振子に並列に抵抗を接続し、残りの直列腕共振子に抵抗を接続しない構成を採用してもよい。その場合においても、上記実施形態と同様に、サージ耐圧を高めることができる。
　また、本発明に係る上記抵抗が並列に接続された弾性波共振子と、残りの弾性波共振子とが直列に接続されている構成は、ラダー型フィルタ装置に限らず、様々な弾性波フィルタ装置に適用することができ、同様にサージ耐圧を効果的に高めることができる。
　１…デュプレクサ
　２…アンテナ端子
　３…送信フィルタ
　４…受信フィルタ
　５…接続点
　６…出力端子
　７…送信端子
　８…入力端子
　９，１０…第１，２の受信端子
　１１…インダクタンス
　１２，１３…接続点
　１４…抵抗
　１７…圧電基板
　１８…電極構造
　１９…誘電体
　２１…ＩＤＴ電極
　２２，２３…反射器
　２４…ＩＤＴ電極
　２５，２６…反射器
　２７…共通バスバー
　２９…バスバー
　３１…弾性波共振子
　３２，３３…縦結合共振子型弾性波フィルタ部
　３４，３５…縦結合共振子型弾性波フィルタ部
　４１…圧電薄膜共振子
　４２…基板
　４３…空洞
　４４…圧電薄膜
　４５…第１の共振電極
　４６…第２の共振電極
　４７…支持膜
　Ｃ１，Ｃ２…コンデンサ
　Ｌ１～Ｌ５…インダクタンス
　Ｐ１～Ｐ７…並列腕共振子
　Ｓ１～Ｓ７…直列腕共振子

Claims (5)

  1. 　互いに直列に接続された複数の弾性波共振子と、
    　前記複数の弾性波共振子のうち少なくとも１つの弾性波共振子に並列に接続された抵抗とを備え、前記複数の弾性波共振子のうち、前記少なくとも１つの弾性波共振子を除いた残りの弾性波共振子には並列に抵抗が接続されていない、弾性波装置。
  2. 　前記抵抗が並列に接続された少なくとも１つの前記弾性波共振子のインピーダンスの総和が、前記残りの弾性波共振子のインピーダンスの総和よりも大きい、請求項１に記載の弾性波装置。
  3. 　入力端子と、
    　出力端子と、
    　前記入力端子と出力端子との間に延びる直列腕に設けられた複数の直列腕共振子と、
    　前記直列腕とグラウンド電位との間に延びる少なくとも１つの並列腕に設けられた並列腕共振子とを備え、
    　前記直列腕共振子及び並列腕共振子のうち少なくとも１つの弾性波共振子が、請求項１または２に記載の弾性波装置からなる、ラダー型フィルタ装置。
  4. 　前記並列腕共振子が、前記入力端子と前記グラウンド電位との間及び前記出力端子と前記グラウンド電位との間に少なくとも一方に設けられた第１の並列腕共振子と、隣り合う直列腕共振子との間の接続点のうちの少なくとも１つの接続点とグラウンド電位との間に設けられた第２の並列腕共振子とを有し、前記第１の並列腕共振子が前記弾性波装置からなる、請求項３に記載のラダー型フィルタ装置。
  5. 　前記直列腕共振子のうち少なくとも１つの直列腕共振子が前記弾性波装置からなる、請求項３に記載のラダー型フィルタ装置。
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