WO2011108229A1 - 弾性波装置 - Google Patents

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池内 哲
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パナソニック株式会社
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    • H03H9/6456Coupled resonator filters having two acoustic tracks being electrically coupled
    • H03H9/6459Coupled resonator filters having two acoustic tracks being electrically coupled via one connecting electrode
    • H03H9/6463Coupled resonator filters having two acoustic tracks being electrically coupled via one connecting electrode the tracks being electrically cascaded

Definitions

  • the present invention relates to an acoustic wave device mainly used in mobile communication equipment and the like.
  • a ladder type filter composed of a combination of one-terminal pair acoustic wave resonators and a longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter composed of a combination of a plurality of electrode finger pairs are often used. ing.
  • FIG. 11 is an electrode pattern diagram of a conventional acoustic wave device 501.
  • the acoustic wave device 501 includes a piezoelectric substrate 1, a pair of reflective electrodes 2 provided on the piezoelectric substrate 1, and a pair of comb electrodes 5.
  • the pair of comb electrodes 5 are provided between the pair of reflective electrodes 2 and intersect each other.
  • the comb-shaped electrode 5 includes a common electrode 3 and a plurality of electrode fingers 4 connected to the common electrode 3.
  • the acoustic wave device 501 constitutes a surface acoustic wave resonator in which the energy of an acoustic wave is confined on the piezoelectric substrate 1.
  • Patent Document 1 A conventional elastic wave device similar to the elastic wave device 501 is disclosed in Patent Document 1.
  • the acoustic wave device includes an acoustic wave resonator in which energy of an acoustic wave is confined, including a pair of comb electrodes having a pair of comb electrodes intersecting each other provided on a piezoelectric substrate.
  • Each of the pair of comb electrodes includes a common electrode and a plurality of cross electrode fingers connected to the common electrode and intersecting with each other.
  • the pitch of the plurality of cross electrode fingers changes along a direction perpendicular to the propagation direction of the elastic wave.
  • This elastic wave device has low insertion loss and high efficiency.
  • FIG. 1A is an electrode pattern diagram of an acoustic wave device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 1B is an enlarged view of a main part of the acoustic wave device shown in FIG. 1A.
  • FIG. 2A is an evaluation circuit diagram of the acoustic wave device according to the first exemplary embodiment.
  • FIG. 2B is a pass characteristic diagram of the acoustic wave device according to the first exemplary embodiment.
  • FIG. 3A is a diagram showing a minimum loss characteristic of the acoustic wave device when the width of the side region of the acoustic wave device according to Embodiment 1 used as a series resonator is zero.
  • FIG. 1A is an electrode pattern diagram of an acoustic wave device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 1B is an enlarged view of a main part of the acoustic wave device shown in FIG. 1A.
  • FIG. 2A is an evaluation circuit diagram of the a
  • FIG. 3B is a diagram showing a minimum loss characteristic of the acoustic wave device when the width of the side region of the acoustic wave device in the first exemplary embodiment used as a series resonator is one wavelength of the elastic wave.
  • FIG. 3C is a diagram illustrating a minimum loss characteristic of the elastic wave device when the width of the side region of the elastic wave device according to Embodiment 1 used as a series resonator is equal to three wavelengths of the elastic wave.
  • FIG. 3D is a diagram showing a minimum loss characteristic of the elastic wave device when the width of the side region of the elastic wave device in the first embodiment used as a series resonator is equivalent to six wavelengths of the elastic wave.
  • 3E is a diagram showing a minimum loss characteristic of the elastic wave device when the width of the side region of the elastic wave device in the first embodiment used as a series resonator is 10 wavelengths of the elastic wave.
  • 4A is an evaluation circuit diagram of the acoustic wave device according to Embodiment 1.
  • FIG. 4B is a pass characteristic diagram of the acoustic wave device according to the first exemplary embodiment.
  • FIG. 5A is a diagram showing a minimum loss characteristic of the acoustic wave device when the width of the side region of the acoustic wave device in the first exemplary embodiment used as a parallel resonator is zero.
  • FIG. 5B is a diagram illustrating a minimum loss characteristic of the acoustic wave device when the width of the side region of the acoustic wave device according to Embodiment 1 used as a parallel resonator is one wavelength of the acoustic wave.
  • FIG. 5C is a diagram illustrating a minimum loss characteristic of the elastic wave device when the width of the side region of the elastic wave device according to Embodiment 1 used as a parallel resonator is equal to three wavelengths of the elastic wave.
  • FIG. 5D is a diagram showing a minimum loss characteristic of the acoustic wave device when the width of the side region of the acoustic wave device in the first exemplary embodiment used as a parallel resonator is equivalent to six wavelengths of the acoustic wave.
  • FIG. 5E is a diagram illustrating a minimum loss characteristic of the acoustic wave device when the width of the side region of the acoustic wave device according to the first exemplary embodiment used as a parallel resonator is equal to 10 wavelengths of the acoustic wave.
  • FIG. 5F is an enlarged view of another electrode finger of the acoustic wave device according to the first exemplary embodiment.
  • FIG. 6 is an electrode pattern diagram of the acoustic wave device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 7A is a diagram showing the bandwidth characteristics of the acoustic wave device when the width of the side region of the acoustic wave device in the second embodiment having a dummy region is zero.
  • FIG. 7B is a diagram illustrating the bandwidth characteristics of the elastic wave device when the width of the side region of the elastic wave device according to Embodiment 2 having a dummy region is equal to one wavelength of the elastic wave.
  • FIG. 7C is a diagram showing the bandwidth characteristics of the elastic wave device when the width of the side region of the elastic wave device in the second embodiment having the dummy region is equal to three wavelengths of the elastic wave.
  • FIG. 7A is a diagram showing the bandwidth characteristics of the acoustic wave device when the width of the side region of the acoustic wave device in the second embodiment having a dummy region is zero.
  • FIG. 7B is a diagram
  • FIG. 7D is a diagram illustrating a bandwidth characteristic of the elastic wave device when the width of the side region of the elastic wave device according to the second embodiment having a dummy region is equal to six wavelengths of the elastic wave.
  • FIG. 7E is a diagram illustrating a bandwidth characteristic of the elastic wave device when the width of the side region of the elastic wave device according to the second embodiment having a dummy region is equal to 10 wavelengths of the elastic wave.
  • FIG. 8A is a diagram showing the bandwidth characteristics of the elastic wave device when the width of the side region of the elastic wave device in the second embodiment having no dummy region is one wavelength of the elastic wave.
  • FIG. 8B is a diagram illustrating the bandwidth characteristics of the elastic wave device when the width of the side region of the elastic wave device according to the second embodiment having no dummy region is equal to three wavelengths of the elastic wave.
  • FIG. 8C is a diagram showing the bandwidth characteristics of the elastic wave device when the width of the side region of the elastic wave device in the second embodiment having no dummy region is equal to six wavelengths of the elastic wave.
  • FIG. 8D is a diagram showing a bandwidth characteristic of the elastic wave device when the width of the side region of the elastic wave device in the second embodiment having no dummy region is equal to 10 wavelengths of the elastic wave.
  • FIG. 9A is a circuit diagram of an acoustic wave device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 9A is a circuit diagram of an acoustic wave device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 9B is a pass characteristic diagram of the acoustic wave device according to the third exemplary embodiment.
  • FIG. 10A is a circuit diagram of an acoustic wave device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 10B is a pass characteristic diagram of the acoustic wave device according to the fourth exemplary embodiment.
  • FIG. 11 is an electrode pattern diagram of a conventional acoustic wave device.
  • FIG. 1A is an electrode pattern diagram of elastic wave device 1001 according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 1B is an enlarged view of a main part thereof.
  • the acoustic wave device 1001 includes a piezoelectric substrate 11 made of a rotating Y-cut X-propagating lithium tantalate single crystal and an acoustic wave resonator 12 provided on a surface 111 of the piezoelectric substrate 11.
  • the acoustic wave resonator 12 is a one-terminal-pair resonator.
  • the acoustic wave resonator 12 includes a pair of reflective electrodes 13 provided on the surface 111 of the piezoelectric substrate 11 and a comb-shaped electrode pair 14 provided between the reflective electrodes 13.
  • the comb electrode pair 14 excites an elastic wave.
  • the pair of reflective electrodes 13 and the comb-shaped electrode pair 14 are arranged along the propagation direction D ⁇ b> 1 in which the elastic wave propagates, and the energy of the elastic wave can be confined on the piezoelectric substrate 11.
  • the comb-shaped electrode pair 14 includes comb-shaped electrodes 51A and 51B that intersect each other.
  • the comb-shaped electrode 51A includes a common electrode (bus bar) 15A, a plurality of cross electrode fingers 16A connected to the common electrode 15A, and a plurality of dummy electrode fingers 17A connected to the common electrode 15A.
  • the comb electrode 51B includes a common electrode (bus bar) 15B extending in parallel with the common electrode 15A, a plurality of cross electrode fingers 16B connected to the common electrode 15B, and a plurality of dummy electrode fingers 17B connected to the common electrode 15B.
  • the plurality of cross electrode fingers 16 ⁇ / b> A and 16 ⁇ / b> B cross each other in the cross region 19. As shown in FIG.
  • the cross electrode finger 16A has an end 216A connected to the common electrode 15A and a tip 116A opposite to the end 216A.
  • the cross electrode finger 16B has an end 216B connected to the common electrode 15B and a tip 116B opposite to the end 216B.
  • the dummy electrode finger 17A has an end 217A connected to the common electrode 15A and a tip 117A opposite to the end 217A.
  • the dummy electrode finger 17B has an end 217B connected to the common electrode 15B and a tip 117B opposite to the end 217B.
  • the tip 116A of the cross electrode finger 16A faces the tip 117B of the dummy electrode finger 17B.
  • the tip 116B of the cross electrode finger 16B faces the tip 117A of the dummy electrode finger 17A.
  • the intersecting region 19 where the intersecting electrode fingers 16A and 16B intersect in the comb electrode pair 14 has a width WA in the direction D2 perpendicular to the direction D1.
  • the intersecting electrode fingers 16A and 16B do not intersect, and the dummy region 22A where the dummy electrode fingers 17A are arranged has a width WDA in the direction D2.
  • the dummy electrode 22A where the cross electrode fingers 16A and 16B do not intersect and the dummy electrode finger 17B is disposed has a width WDB in the direction D2.
  • the widths WDA and WDB are the same.
  • Both ends of the comb-shaped electrode pair 14, that is, the common electrodes 15A and 15B are connected to the input / output terminals 18A and 18B, respectively.
  • the reflective electrode 13 includes common electrodes 52A and 52B extending in parallel with the common electrodes 15A and 15B, and a plurality of reflective electrode fingers 53 provided between the common electrodes 52A and 52B.
  • the plurality of reflective electrode fingers 53 are connected to the common electrodes 52A and 52B and arranged in the direction D1.
  • a central region 20 and side regions 21A and 21B are provided in the intersecting region 19 and the reflective electrode 13 of the comb electrode pair 14.
  • the central region 20 extends along the direction D1 at the center between the common electrodes 15A and 15B and the center between the common electrodes 52A and 52B.
  • the side region 21A is adjacent to the central region 20 in the direction D2 and faces the common electrodes 15A and 52A.
  • the side region 21B is adjacent to the central region 20 in the direction D2 and faces the common electrodes 15B and 52B.
  • the central region 20 has a width WB in the direction D2, and the side regions 21A and 21B have widths WCA and WCB in the direction D2, respectively. In the first embodiment, the widths WCA and WCB are the same.
  • the distance between the centers in the direction D1 of two adjacent electrode fingers of the cross electrode fingers 16A, 16B, the dummy electrode fingers 17A, 17B, and the reflective electrode fingers 53 of the comb electrode pair 14 and the reflective electrode 13 It is defined as the pitch.
  • the pitch of the electrode fingers 16A, 16B, 17A, 17B, 53 is constant along the direction D2.
  • the pitch may be changing along the propagation direction D1 which an elastic wave propagates like a gradation. Thereby, an elastic wave energy loss can be suppressed effectively and the electrical property of the elastic wave apparatus 1001 can be improved.
  • the side regions 21A and 21B are adjacent to the central region 20 in the direction D2 and are located on opposite sides on the outside. In the side regions 21A and 21B, the pitch of the electrode fingers gradually increases as the distance from the central region 20 increases.
  • the dummy region 22A is a region where the dummy electrode fingers 17A are provided between the side region 21A and the common electrode 15A, and the dummy region 22B is the region between the side region 21B and the common electrode 15B. It is an area provided.
  • the pitch which is the distance between the crossing electrode fingers 16A and the centers of the dummy electrode fingers 17A adjacent to each other, gradually increases as the distance from the central region 20 increases.
  • the pitch that is the distance between the centers of the cross electrode fingers 16B and the dummy electrode fingers 17B adjacent to each other gradually increases as the distance from the center region 20 increases.
  • the pitches P1 and P2 are distances between the centers in the direction D1 of the cross electrode fingers 16A and 16B adjacent to each other in the side regions 21A and 21B.
  • the position of the pitch P2 is farther from the central region 20 than the pitch P1.
  • the pitches P3 and P4 are distances between the centers of the crossing electrode fingers 16A and the dummy electrode fingers 17A adjacent to each other in the dummy region 22A in the direction D1, and the crossing electrode fingers 16B and the dummy electrode fingers 17B adjacent to each other in the dummy region 22B.
  • the position of the pitch P3 is farther from the central region 20 than the pitch P2.
  • the position of the pitch P4 is farther from the central region 20 than the pitch P3.
  • the pitches P1, P2, P3, and P4 increase in this order. That is, the pitch P2 is larger than the pitch P1, the pitch P3 is larger than the pitch P2, and the pitch P4 is larger than the pitch P3.
  • the pitches P5 to P8 of the plurality of reflective electrode fingers 53 of the reflective electrode 13 are distances between the centers of the reflective electrode fingers 53 adjacent to each other in the direction D1. is there.
  • the pitches P5 to P8 are separated from the central region 20 in this order. That is, the position of the pitch P6 is far from the central region 20 compared to the position of the pitch P5.
  • the position of the pitch P7 is far from the central region 20.
  • the position of the pitch P8 is far from the central region 20.
  • the pitches P5, P6, P7 and P8 increase in this order. That is, the pitch P6 is larger than the pitch P5.
  • the pitch P7 is larger than the pitch P6.
  • the pitch P8 is larger than the pitch P7.
  • the central region 20 and the side regions 21A, 21B extend in parallel with the common electrodes 51A, 51B, 52A, 52B across the comb electrode pair 14 and the two reflective electrodes 13.
  • the direction of the electrode fingers 16A and 16B is D1.
  • the pitch of the electrode fingers 16A and 16B is calculated at a position where the center of the electrode is extended into the gap.
  • the distance (WA + WDA + WDB) in the direction D2 between the common electrodes 15A and 15B is 45 ⁇ m.
  • the widths WDA and WDB of the dummy areas 22A and 22B are 2.5 ⁇ m.
  • the gap in the direction D2 between the tip 116A of the electrode finger 16A and the tip 117B of the dummy electrode finger 17B is 0.5 ⁇ m.
  • the pitch of the cross electrode fingers 16A and 16B in the central region 20 is 1 ⁇ m.
  • the width WA of the intersecting region 19 where the intersecting electrode fingers 16A and 16B intersect is 40 ⁇ m.
  • the electrode fingers continuously extend along a smooth curve.
  • the pitch of the electrode fingers in the comb-shaped electrode pair 14 and the reflective electrode 13 is changed according to a quadratic function of the distance from the boundary 61A (61B) in the direction D2, and the common electrodes 15A, 15B, 52A, 52B are changed. As the value approaches, the amount of change in pitch increases.
  • the ratio of the electrode finger width to the electrode finger pitch is 1 ⁇ 2 in any of the central region 20, the side regions 21A and 21B, and the dummy regions 22A and 22B.
  • the distance between the centers in the direction D1 of the two adjacent electrode fingers 16A of the one comb-shaped electrode 51A is defined as a period ⁇ .
  • the period ⁇ is the wavelength of the elastic wave excited by the comb electrode pair 14 in the propagation direction D1.
  • the distance between the centers in the direction D1 of the two cross electrode fingers 16B adjacent to each other of the other comb-shaped electrodes 51B in the central region 20 is also the period ⁇ .
  • a pitch P0 that is a distance between the centers in the direction D1 of the two cross electrode fingers 16A and 16B adjacent to each other in the central region 20 is ⁇ / 2.
  • the ratio of the pitches at the ends 216A, 216B connected to the common electrodes 15A, 15B to the pitch P0 in the central region 20 for the two cross electrode fingers 16A, 16B adjacent to each other is represented by an enlargement factor ⁇ .
  • the width WE of the central region 20 in the propagation direction D1 of the acoustic wave resonator 12 the width in the direction D1 at the ends 216A and 216B of the cross electrode fingers 16A and 16B is ⁇ ⁇ WE.
  • the cross electrode finger 16A is not connected to the common electrode 15B and is separated, and the cross electrode finger 16B is not connected to the common electrode 15A and is separated.
  • the pitch at the ends 216A, 216B of the cross electrode fingers 16A, 16B is actually half of the distance between the centers of the ends 216A of the adjacent cross electrode fingers 16A of one comb electrode 51A in the direction D1. .
  • the pitch at the ends 216A and 216B of the cross electrode fingers 16A and 16B is actually half the distance between the centers in the direction D1 of the ends 216B of the adjacent cross electrode fingers 16B of one comb electrode 51B. It is.
  • the preferred range of the electrode finger pitch expansion rate ⁇ and the widths WCA and WCB of the side regions 21A and 21B was examined.
  • FIG. 2A is an evaluation circuit diagram of the acoustic wave device 1001. A characteristic evaluation result when the acoustic wave device 1001 according to Embodiment 1 is used as a series resonator connected in series to the signal path 1001A will be described.
  • FIG. 2B is a pass characteristic diagram of elastic wave device 1001 according to Embodiment 1, and is a pass characteristic diagram when elastic wave resonator 12 is used as a series resonator connected in series to signal path 1001A.
  • a grounded capacitive element is added to both ends of the acoustic wave resonator 12.
  • the horizontal axis indicates the signal frequency
  • the vertical axis indicates the signal attenuation.
  • the pass characteristic S501 indicates the characteristic of the comparative example in which the pitch enlargement factor ⁇ is 1.
  • the pass characteristic S1 indicates the characteristic of the acoustic wave device 1001 according to the first embodiment in which the enlargement ratio ⁇ is 1.01, and the widths WCA and WCB are 3 ⁇ .
  • the enlargement factor ⁇ is 1.01 and the widths WCA and WCB are 3 ⁇
  • the enlargement factor ⁇ is 1, it is slightly more than 0.2 dB. Reduction of insertion loss was obtained.
  • the electrode finger pitch expansion rate ⁇ is examined in the range of 0.995 to 1.020, and the widths WCA and WCB of the side regions 21A and 21B are examined in the range of 0 to 10 ⁇ , and used as a series resonator.
  • the insertion loss of the acoustic wave device 1001 was evaluated from the pass characteristic diagram. Specifically, the insertion loss of the acoustic wave device 1001 was measured while changing the frequency of the signal, and the minimum loss, which is the minimum value of the measured insertion loss, was obtained.
  • FIGS. 3A to 3E show the minimum loss characteristics of the acoustic wave device 1001 when the widths WCA and WCB of the side regions 21A and 21B of the acoustic wave resonator 12 of the acoustic wave device 1001 used as a series resonator are changed.
  • FIG. In FIGS. 3A to 3E the horizontal axis represents the pitch enlargement ratio ⁇ , and the vertical axis represents the minimum loss.
  • the width WCA (WCB) of the side region 21A (21B) in the acoustic wave device 1001 of FIGS. 3A, 3B, 3C, 3D, and 3E is 0, ⁇ , 3 ⁇ , 6 ⁇ , and 10 ⁇ , respectively.
  • the elastic wave device having an enlargement factor ⁇ of 1 is a comparative example, and the widths WCA and WCB of the side regions 21A and 21B of the comparative example are 0.
  • the enlargement ratio ⁇ is 1.005 or more, and the widths WCA and WCB of the side regions 21A and 21B are ⁇ or more. Insertion loss can be reduced in the region.
  • the insertion rate is reduced in the region where the enlargement ratio ⁇ is 1.005 to 1.015 and the widths WCA and WCB of the side regions 21A and 21B are ⁇ to 6 ⁇ . It could be reduced and the characteristics were good.
  • the insertion loss can be reduced by using the acoustic wave resonator 12 having the magnification ⁇ and the widths WCA and WCB connected in series to the signal path 1001A as a series resonator. .
  • FIG. 4A is an evaluation circuit diagram of the acoustic wave device 1001.
  • a characteristic evaluation result when the acoustic wave device 1001 according to the first embodiment is used as a parallel resonator connected between the signal path 1001A and the ground 1001B will be described.
  • FIG. 4B is a pass characteristic diagram of the acoustic wave device 1001 according to the first exemplary embodiment.
  • FIG. 4B is a pass characteristic diagram when the acoustic wave resonator 12 is used as a parallel resonator connected between the signal path 1001A and the ground 1001B. is there. However, in order to evaluate the characteristics, series capacitive elements are added to both ends of the acoustic wave resonator 12.
  • the horizontal axis represents the signal frequency
  • the vertical axis represents the signal attenuation.
  • the pass characteristic S502 shows the characteristic of the comparative example in which the pitch enlargement factor ⁇ is 1.
  • the pass characteristic S2 indicates the characteristic of the acoustic wave device 1001 according to the first embodiment in which the enlargement ratio ⁇ is 1.01, and the widths WCA and WCB of the side regions 21A and 21B are 3 ⁇ .
  • the insertion loss is 0.1 dB compared to the comparative example in which the enlargement factor ⁇ is 1. Reduction was obtained.
  • the width WCA of the side regions 21A and 21B and the range of 0 to 10 ⁇ of WCB were studied and used as a parallel resonator.
  • the insertion loss of the acoustic wave device 1001 was evaluated from the passage characteristic diagram. Specifically, the insertion loss of the acoustic wave device 1001 was measured while changing the frequency of the signal, and the minimum loss, which is the minimum value of the measured insertion loss, was obtained.
  • FIGS. 5A to 5E show the minimum loss characteristics of the acoustic wave device 1001 when the widths WCA and WCB of the side regions 21A and 21B of the acoustic wave resonator 12 of the acoustic wave device 1001 used as a parallel resonator are changed.
  • FIG. In FIGS. 5A to 5E the horizontal axis indicates the pitch enlargement ratio ⁇ , and the vertical axis indicates the minimum loss.
  • the widths WCA and WCB of the side regions 21A and 21B are changed for each graph.
  • the elastic wave device having an enlargement factor ⁇ of 1 is a comparative example, and the widths WCA and WCB of the side regions 21A and 21B of the comparative example are 0.
  • an elastic wave energy loss can be effectively suppressed with an enlargement ratio ⁇ of 1.005 or more.
  • the insertion loss can be reduced in the region where the widths WCA and WCB of the partial regions 21A and 21B are ⁇ or more.
  • the enlargement ratio ⁇ is 1.01 to 1.015
  • the width WCA of the side regions 21A and 21B, and the region where the WCB is ⁇ to 6 ⁇ is particularly lossy. There were few and characteristic shapes were good.
  • the insertion loss is reduced by using the acoustic wave resonator 12 having the magnification factor ⁇ and the widths WCA and WCB as a parallel resonator connected between the signal path 1001A and the ground 1001B. I was able to.
  • the insertion loss of the acoustic wave resonator 12 is provided by providing the side regions 21A and 21B where the electrode finger pitch gradually increases as the distance from the central region 20 increases. Can be reduced.
  • the piezoelectric substrate 11 is made of a piezoelectric single crystal in which the reverse velocity surface of the propagating elastic wave is concave, such as a rotating Y-cut X-propagating lithium tantalate single crystal.
  • the electrode finger pitch in the side regions 21A and 21B is gradually increased as the distance from the central region 20 which is the main excitation unit increases.
  • the velocity of the elastic wave in the side regions 21A and 21B can be made slower than the velocity of the elastic wave in the central region 20 of the main excitation unit. Accordingly, the energy of the elastic wave that resonates can be confined in the waveguide of the elastic wave, and the insertion loss can be reduced by suppressing the energy loss.
  • the electrode fingers 16A in the dummy regions 22A and 22B , 16B, 17A, 17B, the ratio of the width of the electrode fingers 16A, 16B, 17A, 17B may be increased, and the pitch in the dummy regions 22A, 22B may be increased.
  • the electrode fingers are connected even after etching when the electrode fingers are thin and densified. Finger formation becomes difficult.
  • this method is limited to an acoustic wave device having a low density of electrode fingers. Further, in the method of increasing the pitch of the electrode fingers in the dummy areas 22A and 22B, as the number of electrode fingers increases, the difference between the pitches of the electrode fingers in the intersection area 19 and the dummy areas 22A and 22B is accumulated. Is increased, and elastic waves are scattered by the discontinuity between the intersection region 19 and the dummy regions 22A and 22B, and energy is lost. In the acoustic wave device 1001 according to the first embodiment, even when the electrode finger is thinned, the insertion loss can be reduced without reducing the manufacturing yield of the electrode pattern.
  • the electrode fingers 16A, 16B, 17A, and 17B in the side regions 21A and 21B and the dummy regions 22A and 22B extend along a continuous smooth curve.
  • the cross electrode fingers 16A and 16B extend along a smooth curve that is continuous between the side regions 21A and 21B and the central region 20.
  • FIG. 5F is an enlarged view of other electrode fingers 16A, 16B, 17A, and 17F of the acoustic wave device 1001 according to the first embodiment.
  • the shape of the electrode fingers 16A and 16B in the side regions 21A and 21B and the dummy regions 22A and 22B extends along a continuous curve.
  • the electrode fingers 16A, 16B, 17A, and 17B may extend along an approximate curve L2 connecting a plurality of straight lines L1, and have the same effect.
  • the pitch of the electrode fingers in the side regions 21A and 21B or the dummy regions 22A and 22B with respect to the pitch P0 of the crossed electrode fingers 16A and 16B in the central region 20 is set.
  • the maximum value is set to 1.005 ⁇ P0 or more.
  • the maximum value of the electrode finger pitch in the side regions 21A and 21B or the dummy regions 22A and 22B is set to 1.020 ⁇ P0 or less. . Thereby, an elastic wave energy loss can be suppressed effectively and the electrical property of the elastic wave apparatus 1001 can be improved.
  • the pitch of electrode fingers in side regions 21A and 21B or dummy regions 22A and 22B is set to 1.015 ⁇ P0 or less.
  • the widths WCA and WCB in the direction D2 perpendicular to the propagation direction D1 of the side regions 21A and 21B are set to ⁇ or more. Thereby, an elastic wave energy loss can be suppressed effectively and the electrical property of the elastic wave apparatus 1001 can be improved.
  • the insertion loss can be reduced by using the elastic wave resonator 12 described in the first embodiment for at least one of the series arm resonator and the parallel arm resonator. Is.
  • the piezoelectric substrate 11 of the elastic wave device 1001 in the first embodiment is made of a rotating Y-cut X-propagating lithium tantalate single crystal, no transverse mode spurious is generated. For this reason, electrode finger design for eliminating transverse mode spurs such as weighting (apodization) of crossing lengths of electrode fingers and weighting of dummy electrode finger lengths performed in quartz or lithium niobate single crystal is not particularly required.
  • the piezoelectric substrate 11 is not limited to a rotating Y-cut X-propagating lithium tantalate single crystal, but is a piezoelectric single crystal in which the reverse velocity surface of the surface wave propagating in the traveling direction of the surface wave is concave. By forming, the same effect is obtained.
  • the acoustic wave resonator 12 includes a comb-shaped electrode pair 14.
  • the comb-shaped electrode pair 14 includes comb-shaped electrodes 51A and 51B provided on the piezoelectric substrate 11 and intersecting each other.
  • the acoustic wave resonator 12 has a central region 20 and side regions 21A and 21B. In the central region 20, the plurality of cross electrode fingers 16A, 16B cross each other, and the pitch of the plurality of cross electrode fingers 16A, 16B is constant along the direction D2 perpendicular to the propagation direction D1.
  • the pitch between the plurality of cross electrode fingers 16 ⁇ / b> A and the plurality of cross electrode fingers 16 ⁇ / b> B is larger than the pitch in the central region 20.
  • the pitch between the plurality of cross electrode fingers 16 ⁇ / b> A and the plurality of cross electrode fingers 16 ⁇ / b> B is larger than the pitch in the central region 20.
  • each of the plurality of cross electrode fingers 16A and each of the plurality of dummy electrode fingers 17B are arranged along a plurality of connected straight lines or smooth curves.
  • Each of the plurality of cross electrode fingers 16B and each of the plurality of dummy electrode fingers 17A are arranged along a plurality of connected straight lines or smooth curves.
  • the maximum value of the pitch of the plurality of cross electrode fingers 16A and the plurality of dummy electrode fingers 17A and the maximum value of the pitch of the plurality of cross electrode fingers 16B and the plurality of dummy electrode fingers 17B are 1. 005 ⁇ P0 or more.
  • the maximum value of the pitch of the plurality of cross electrode fingers 16A and the plurality of dummy electrode fingers 17A and the maximum value of the pitch of the plurality of cross electrode fingers 16B and the plurality of dummy electrode fingers 17B are 1. 020 ⁇ P0 or less.
  • the plurality of cross electrode fingers 16A extend along a continuous curve or a plurality of connected straight lines. In the side regions, 21A, 21B, the plurality of cross electrode fingers 16B extend along a continuous curve or a plurality of connected straight lines.
  • the plurality of cross electrode fingers 16A extend from the side region 21A to the central region 20 along a smooth curve.
  • the plurality of cross electrode fingers 16B extend from the side region 21B to the central region 20 along a smooth curve.
  • the maximum value of the pitch in the side regions 21A and 21B is 1.005 ⁇ P0 or more with respect to the pitch P0 in the central region 20.
  • the maximum pitch value in the side regions 21A and 21B is 1.020 ⁇ P0 or less with respect to the pitch P0 in the central region 20.
  • FIG. 6 is an electrode pattern diagram of acoustic wave device 1002 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the same reference numerals are assigned to the same portions as those of elastic wave device 1001 in the first embodiment shown in FIG.
  • the elastic wave device 1002 includes a two-electrode type two-terminal pair resonator 23 as an elastic wave resonator.
  • the two-terminal pair type resonator 23 constitutes a longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter.
  • the two-terminal-pair resonator 23 has two comb-shaped electrode pairs 14 arranged adjacent to each other in the propagation direction D1 in which the elastic wave propagates.
  • the elastic wave device 1002 includes two comb-shaped electrodes provided between a piezoelectric substrate 11 made of a rotating Y-cut X-propagating lithium tantalate single crystal and a pair of reflective electrodes 13.
  • the electrode pair 14 constitutes a two-electrode type two-terminal pair resonator 23.
  • the input / output terminal 18A is connected to the common electrode 15A of one of the two comb electrode pairs 14, and the ground terminal 24B is connected to the common electrode 15B.
  • the ground terminal 24A is connected to the common electrode 15A of the other comb electrode pair 14, and the input / output terminal 18B is connected to the common electrode 15B.
  • a central region 20 and side regions 21A and 21B are provided in the intersection region 19 and the reflective electrode 13 of the comb electrode pair 14, a central region 20 and side regions 21A and 21B are provided.
  • the central region 20 has a width WB in a direction D2 perpendicular to the propagation direction D1, and the side regions 21A and 21B have widths WCA and WCB in the direction D2.
  • the pitch which is the distance between the centers of the adjacent electrode fingers 16A and 16B in the direction D1, is constant in the direction D2.
  • the side regions 21A and 21B are provided on both outer sides in the direction D2 of the central region 20.
  • the pitch of the electrode fingers 16A and 16B in the side regions 21A and 21B is larger than the pitch in the central region 20 and gradually increases as the distance from the central region 20 increases.
  • the pitch which is the distance between the centers in the direction D1 of the electrode fingers adjacent to each other among the cross electrode fingers 16A and 16B and the dummy electrode fingers 17A and 17B, is determined in the side regions 21A and 21B. It is larger than the pitch and gradually increases with distance from the side regions 21A and 21B.
  • the width WA in the direction D2 of the intersecting region 19 where the intersecting electrode fingers 16A and 16B intersect is 40 ⁇ m.
  • the distance (WA + WDA + WDB) between the common electrodes 15A and 15B is 45 ⁇ m.
  • the pitch P0 of the cross electrode fingers 16A and 16B in the central region 20 is 1 ⁇ m.
  • the elastic wave device having the dummy regions 22A and 22B, that is, the dummy electrode fingers 17A and 17B, and the elastic wave device not having the dummy electrode fingers 17A and 17B were examined.
  • the widths WDA and WDB in the direction D2 of the dummy regions 22A and 22B are 2.5 ⁇ m, and the gap between the tip of the cross electrode finger 16A and the tip of the dummy electrode finger 17B.
  • the gap between the tip of the cross electrode finger 16B and the tip of the dummy electrode finger 17A is 0.5 ⁇ m.
  • the gap between the cross electrode finger 16A and the common electrode 15B and the gap between the cross electrode finger 16B and the common electrode 15A are 0.5 ⁇ m.
  • the electrode fingers extend along a continuous curve from the central region 20 to the common electrodes 15A and 15B.
  • the pitch of the electrode fingers is changed according to a quadratic function of the distance from the central region 20, and the amount of change in the pitch increases as the common electrodes 15A and 15B are approached.
  • the ratio of the electrode finger width to the electrode finger pitch is 1/2 in any of the central region 20, the side regions 21A and 21B, and the dummy regions 22A and 22B.
  • the distance between the centers in the direction D1 of the two cross electrode fingers 16A adjacent to each other of one comb electrode 51A is a period. It is defined as ⁇ .
  • the distance between the centers in the direction D1 of the two cross electrode fingers 16B adjacent to each other of the one comb-shaped electrode 51B in the central region 20 is also the period ⁇ .
  • a pitch P0 that is a distance between the centers in the direction D1 of the two cross electrode fingers 16A and 16B adjacent to each other in the central region 20 is ⁇ / 2.
  • the ratio of the pitch at the ends 216A and 216B (see FIG. 1B) respectively connected to the common electrodes 15A and 15B with respect to the pitch in the central region 20 is expressed by an enlargement factor ⁇ . .
  • the ends 216A and 216B of the electrode fingers 16A and 16B or the ends 217A and 217B of the dummy electrode fingers 17A and 17B are common electrodes 15A and 15B with respect to the width WE in the propagation direction D1 in the central region 20 of the two-terminal-pair resonator 23.
  • the width in the direction D1 at the position connected to is ⁇ ⁇ WE.
  • the cross electrode finger 16A is not connected to the common electrode 15B and is separated, and the cross electrode finger 16B is not connected to the common electrode 15A and is separated.
  • the pitch at the ends 216A, 216B of the cross electrode fingers 16A, 16B is actually half the distance between the centers of the ends 216A of the adjacent cross electrode fingers 16A of one comb electrode 51A in the direction D1.
  • One interdigital electrode 51B is half the distance between the centers in the direction D1 of the ends 216B of the adjacent electrode fingers 16B.
  • the pitch expansion rate ⁇ was evaluated in the range of 0.995 to 1.020, and the widths WCA and WCB of the side regions 21A and 21B were evaluated in the range of 0 to 10 ⁇ , and a suitable range was examined.
  • a bandwidth with an insertion loss of 1.5 dB was obtained from the waveform of the pass characteristic of the two-terminal-pair resonator 23. It indicates that the insertion loss of the acoustic wave device 1002 is smaller as the bandwidth is wider.
  • FIGS. 7A to 7E are diagrams showing the bandwidth characteristics of the elastic wave device 1002 when the widths WCA and WCB of the side regions 21A and 21B of the elastic wave device 1002 having the dummy regions 22A and 22B are changed.
  • the horizontal axis indicates the pitch enlargement ratio ⁇
  • the vertical axis indicates the bandwidth.
  • the width WCA (WCB) of the side region 21A (21B) in the acoustic wave device 1002 of FIGS. 7A, 7B, 7C, 7D, and 7E is 0, ⁇ , 3 ⁇ , 6 ⁇ , and 10 ⁇ , respectively.
  • the elastic wave device having an enlargement factor ⁇ of 1 is a comparative example
  • the widths WCA and WCB of the side regions 21A and 21B of the comparative example are 0.
  • the widths WCA and WCB of the side regions 21A and 21B are 0, and the pitch of the electrode fingers is increased only by the dummy regions 22A and 22B.
  • the enlargement ratio ⁇ is 1, and no effect is seen.
  • the widths WCA and WCB of the side regions 21A and 21B are in the range of ⁇ to 3 ⁇ , and the insertion loss is 1.
  • the bandwidth of 5 dB is wider than the comparative example.
  • the widths WCA and WCB were ⁇ , the band width was increased by about 13% when the enlargement ratio ⁇ was in the range of 1.01 to 1.020. Further, when the widths WCA and WCB are 3 ⁇ , the band width is increased by about 25% when the enlargement ratio ⁇ is in the range of 1.01 to 1.020, which is very effective in reducing the insertion loss.
  • the insertion loss is reversed when the widths WCA and WCB of the side regions 21A and 21B are in the range of 6 ⁇ to 10 ⁇ .
  • the bandwidth with 1.5 dB becomes narrower than the comparative example, and the insertion loss increases.
  • the widths WCA and WCB of the side regions 21A and 21B are ⁇ to 3 ⁇ and the enlargement ratio ⁇ is 1.
  • the insertion loss is greatly reduced as compared with the comparative example, and the electrical characteristics of the acoustic wave device 1002 are improved.
  • FIGS. 8A to 8D are diagrams showing the bandwidth characteristics of the elastic wave device 1002 when the widths WCA and WCB of the side regions 21A and 21B of the elastic wave device 1002 having no dummy regions 22A and 22B are changed.
  • the elastic wave device 1002 in FIGS. 8A to 8D has the widths WDA and WDB of the dummy regions 22A and 22B of 0, that is, does not have the dummy electrode fingers 17A and 17B.
  • the horizontal axis indicates the electrode finger pitch enlargement ratio ⁇
  • the vertical axis indicates the bandwidth.
  • the elastic wave device having an enlargement factor ⁇ of 1 is a comparative example, and the widths WCA and WCB of the side regions 21A and 21B of the comparative example are 0.
  • the widths WCA and WCB of the side regions 21A and 21B are ⁇ to 3 ⁇ .
  • the enlargement ratio ⁇ is in the range of 1.005 to 1.01, the bandwidth is 13 to 25% wider than that of the comparative example, and the insertion loss is greatly reduced.
  • the widths WCA and WCB of the side regions 21A and 21B are 6 ⁇ to 12 ⁇ , the bandwidth is narrower than that of the comparative example, and the insertion loss is increased.
  • the widths WCA and WCB of the side regions 21A and 21B are ⁇ to 3 ⁇ and the enlargement ratio ⁇ is 1.
  • the insertion loss was greatly reduced as compared with the comparative example, and the electrical characteristics of the acoustic wave device 1002 were improved.
  • the elastic wave device 1002 according to the second embodiment is provided with the side regions 21A and 21B in which the pitch of the cross electrode fingers 16A and 16B gradually increases as the distance from the central region 20 increases.
  • the insertion loss of the type resonator 23 can be reduced.
  • the elastic wave device that does not have the dummy regions 22A and 22B, that is, the dummy electrode fingers 17A and 17B, can reduce the insertion loss by providing the side regions 21A and 21B.
  • the electrode fingers 16A, 16B, 17A, and 17B in 21B spread in opposite directions along the direction D1 from one place, and the electrode fingers of the plurality of comb-shaped electrode pairs 14 and the reflective electrodes 13 have an integral curved shape, Insertion loss can be effectively reduced.
  • the pitch of the cross electrode fingers 16A and 16B in the central region 20 is constant in the propagation direction D1 in which the elastic wave propagates.
  • the pitch of the cross electrode fingers 16A and 16B in the central region 20 may change along the propagation direction D1.
  • the pitch of the cross electrode fingers 16A and 16B in the central region 20 is gradually increased along the propagation direction D1 between the two comb electrode pairs 14 or in the vicinity between the comb electrode pair 14 and the reflective electrode 13. Even if it changes, it has the effect of reducing insertion loss.
  • the acoustic wave device 1002 includes a two-terminal pair resonator 23 having two comb-shaped electrode pairs 14, but is applied to a two-terminal pair resonator having three or more comb-shaped electrode pairs 14. However, it has the same effect.
  • FIG. 9A is a circuit diagram of acoustic wave device 1003 according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the acoustic wave device 1003 includes two acoustic wave devices 1002 each having a two-electrode type two-terminal pair resonator 23.
  • Each of the two two-terminal-pair resonators 23 constitutes a longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter.
  • FIG. 9B is a pass characteristic diagram of the acoustic wave device 1003.
  • the horizontal axis indicates the frequency
  • the vertical axis indicates the attenuation.
  • Two two-electrode type two-terminal-pair resonators 23 shown in FIG. 9A have dummy regions 22A and 22B (see FIG. 6), which are connected in cascade to form a band-pass filter.
  • FIG. 9B shows the pass characteristic S3 of the acoustic wave device 1003 and the pass characteristic of the comparative example in which the expansion rate ⁇ of the pitch of the electrode fingers of each two-terminal pair resonator is 1 and does not have the side regions 21A and 21B. S503 is shown.
  • the pitch enlargement factor ⁇ is 1.01
  • the widths WCA and WCB of the side regions 21A and 21B are 3 ⁇ .
  • the insertion loss of the elastic wave device 1003 in which the enlargement ratio ⁇ is 1.01 and the widths WCA and WCB of the side regions 21A and 21B are 3 ⁇ is 0.3 to 0.4 dB from the comparative example. Reduced and improved characteristics.
  • elastic wave device 1003 is a band-pass filter configured by cascading two two-terminal-pair resonators 23, and the pitch of electrode fingers increases from center region 20.
  • the insertion loss can be greatly reduced.
  • FIG. 10A is a circuit diagram of a resonator in elastic wave device 1004 according to Embodiment 4 of the present invention. 10A, the same reference numerals are given to the same portions as those of elastic wave device 1002 in the second embodiment shown in FIG.
  • the acoustic wave device 1004 includes four acoustic wave devices 1002 each having a two-electrode type two-terminal pair resonator 23. Each of the four two-terminal-pair resonators 23 constitutes a longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter.
  • FIG. 10B is a pass characteristic diagram of the acoustic wave device 1004.
  • the horizontal axis indicates the frequency
  • the vertical axis indicates the attenuation.
  • Four two-electrode type two-terminal-pair resonators 23 shown in FIG. 10A have dummy regions 22A and 22B (see FIG. 6). Two of the four two-terminal-pair resonators 23 are cascaded to form two cascaded circuits 123.
  • a band pass filter is configured by connecting two cascade connection circuits 123 in parallel.
  • FIG. 10B shows the pass characteristic S4 of the acoustic wave device 1004 and the pass of the comparative example in which the expansion ratio ⁇ of the electrode finger pitch of each two-terminal-pair resonator is 1, and does not have the side regions 21A and 21B.
  • Characteristic S504 is shown.
  • the enlargement ratio ⁇ is 1.01
  • the widths WCA and WCB of the side regions 21A and 21B are 3 ⁇ .
  • the insertion loss of the acoustic wave device 1004 having the enlargement ratio ⁇ of 1.01 and the widths WCA and WCB of 3 ⁇ is reduced by about 0.4 dB from the comparative example, and the characteristics are improved.
  • the acoustic wave device 1004 is provided with the side regions 21 ⁇ / b> A and 21 ⁇ / b> B in the four two-terminal-pair resonators 23, where the electrode finger pitch gradually increases as the distance from the central region 20 increases. As a result, the insertion loss can be greatly reduced.
  • the elastic wave device can reduce the insertion loss by reducing the loss of resonance energy, and is mainly useful in an elastic wave filter or the like used for mobile communication equipment.
  • Piezoelectric substrate 12 Elastic wave resonator 13

Landscapes

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Abstract

 弾性波装置は、圧電基板上に設けられた互いに交差する一対の櫛形電極を有する櫛形電極対を含んで弾性波のエネルギーが閉じ込められる弾性波共振器を備える。一対の櫛形電極のそれぞれは、共通電極と、共通電極に接続されて交差する複数の交差電極指とを有する。弾性波共振器は、複数の交差電極指のピッチが弾性波の伝播方向と直角な方向に沿って変化している。この弾性波装置は、挿入損失が少なく、高い効率を有する。

Description

弾性波装置
 本発明は、主として移動体通信機器等において使用される弾性波装置に関するものである。
 近年、携帯電話機のRF段などにおいて、1端子対弾性波共振器を組み合わせて構成した梯子型フィルタや、複数の電極指対を組み合わせてフィルタを構成した縦結合共振器型弾性波フィルタが多用されている。
 図11は、従来の弾性波装置501の電極パターン図である。弾性波装置501は、圧電基板1と、圧電基板1上に設けられた一対の反射電極2と一対の櫛形電極5とを備える。一対の櫛形電極5は一対の反射電極2の間に設けられており、互いに交差している。櫛形電極5は、共通電極3と、共通電極3に接続された複数の電極指4から成る。弾性波装置501は、圧電基板1上に弾性波のエネルギーが閉じ込められる弾性表面波共振器を構成している。
 近年、通信機器の小型化や周波数帯域の高密度化が進むにつれて、これらの通信機器が確実に動作するためには、より挿入損失が少なく高効率の弾性波装置が必要とされてきている。
 弾性波装置501に類似する従来の弾性波装置は特許文献1に開示されている。
特開平11-298286号公報
 弾性波装置は、圧電基板上に設けられた互いに交差する一対の櫛形電極を有する櫛形電極対を含んで弾性波のエネルギーが閉じ込められる弾性波共振器を備える。一対の櫛形電極のそれぞれは、共通電極と、共通電極に接続されて交差する複数の交差電極指とを有する。弾性波共振器は、複数の交差電極指のピッチが弾性波の伝播方向と直角な方向に沿って変化している。
 この弾性波装置は、挿入損失が少なく、高い効率を有する。
図1Aは本発明の実施の形態1における弾性波装置の電極パターン図である。 図1Bは図1Aに示す弾性波装置の要部拡大図である。 図2Aは実施の形態1における弾性波装置の評価回路図である。 図2Bは実施の形態1における弾性波装置の通過特性図である。 図3Aは、直列共振器として使用された実施の形態1における弾性波装置の側部領域の幅が0である場合の弾性波装置の最小損失特性を示す図である。 図3Bは、直列共振器として使用された実施の形態1における弾性波装置の側部領域の幅が弾性波の1波長分である場合の弾性波装置の最小損失特性を示す図である。 図3Cは、直列共振器として使用された実施の形態1における弾性波装置の側部領域の幅が弾性波の3波長分である場合の弾性波装置の最小損失特性を示す図である。 図3Dは、直列共振器として使用された実施の形態1における弾性波装置の側部領域の幅が弾性波の6波長分である場合の弾性波装置の最小損失特性を示す図である。 図3Eは、直列共振器として使用された実施の形態1における弾性波装置の側部領域の幅が弾性波の10波長分である場合の弾性波装置の最小損失特性を示す図である。 図4Aは実施の形態1における弾性波装置の評価回路図である。 図4Bは実施の形態1における弾性波装置の通過特性図である。 図5Aは、並列共振器として使用された実施の形態1における弾性波装置の側部領域の幅が0である場合の弾性波装置の最小損失特性を示す図である。 図5Bは、並列共振器として使用された実施の形態1における弾性波装置の側部領域の幅が弾性波の1波長分である場合の弾性波装置の最小損失特性を示す図である。 図5Cは、並列共振器として使用された実施の形態1における弾性波装置の側部領域の幅が弾性波の3波長分である場合の弾性波装置の最小損失特性を示す図である。 図5Dは、並列共振器として使用された実施の形態1における弾性波装置の側部領域の幅が弾性波の6波長分である場合の弾性波装置の最小損失特性を示す図である。 図5Eは、並列共振器として使用された実施の形態1における弾性波装置の側部領域の幅が弾性波の10波長分である場合の弾性波装置の最小損失特性を示す図である。 図5Fは実施の形態1における弾性波装置の他の電極指の拡大図である。 図6は本発明の実施の形態2における弾性波装置の電極パターン図である。 図7Aは、ダミー領域を有する実施の形態2における弾性波装置の側部領域の幅が0である場合の弾性波装置のバンド幅特性を示す図である。 図7Bは、ダミー領域を有する実施の形態2における弾性波装置の側部領域の幅が弾性波の1波長分である場合の弾性波装置のバンド幅特性を示す図である。 図7Cは、ダミー領域を有する実施の形態2における弾性波装置の側部領域の幅が弾性波の3波長分である場合の弾性波装置のバンド幅特性を示す図である。 図7Dは、ダミー領域を有する実施の形態2における弾性波装置の側部領域の幅が弾性波の6波長分である場合の弾性波装置のバンド幅特性を示す図である。 図7Eは、ダミー領域を有する実施の形態2における弾性波装置の側部領域の幅が弾性波の10波長分である場合の弾性波装置のバンド幅特性を示す図である。 図8Aは、ダミー領域を有しない実施の形態2における弾性波装置の側部領域の幅が弾性波の1波長分である場合の弾性波装置のバンド幅特性を示す図である。 図8Bは、ダミー領域を有しない実施の形態2における弾性波装置の側部領域の幅が弾性波の3波長分である場合の弾性波装置のバンド幅特性を示す図である。 図8Cは、ダミー領域を有しない実施の形態2における弾性波装置の側部領域の幅が弾性波の6波長分である場合の弾性波装置のバンド幅特性を示す図である。 図8Dは、ダミー領域を有しない実施の形態2における弾性波装置の側部領域の幅が弾性波の10波長分である場合の弾性波装置のバンド幅特性を示す図である。 図9Aは本発明の実施の形態3における弾性波装置の回路図である。 図9Bは実施の形態3における弾性波装置の通過特性図である。 図10Aは本発明の実施の形態4における弾性波装置の回路図である。 図10Bは実施の形態4における弾性波装置の通過特性図である。 図11は従来の弾性波装置の電極パターン図である。
 (実施の形態1)
 図1Aは本発明の実施の形態1における弾性波装置1001の電極パターン図であり、図1Bはその要部拡大図である。弾性波装置1001は、回転YカットX伝播のタンタル酸リチウム単結晶からなる圧電基板11と、圧電基板11の表面111上に設けられた弾性波共振器12とを備える。弾性波共振器12は一端子対共振器である。弾性波共振器12は、圧電基板11の表面111上に設けられた一対の反射電極13と、反射電極13間に設けられた櫛形電極対14を備える。櫛形電極対14は弾性波を励振する。一対の反射電極13と櫛形電極対14は弾性波が伝播する伝播方向D1に沿って配列され、圧電基板11上に弾性波のエネルギーを閉じ込めることができる。櫛形電極対14は、互いに交差する櫛形電極51A、51Bよりなる。櫛形電極51Aは、共通電極(バスバー)15Aと、共通電極15Aに接続された複数の交差電極指16Aと、共通電極15Aに接続された複数のダミー電極指17Aを有する。櫛形電極51Bは、共通電極15Aと平行に延びる共通電極(バスバー)15Bと、共通電極15Bに接続された複数の交差電極指16Bと、共通電極15Bに接続された複数のダミー電極指17Bを有する。複数の交差電極指16A、16Bは交差領域19で互いに交差している。図1Bに示すように、交差電極指16Aは、共通電極15Aに接続された端216Aと、端216Aの反対側の先端116Aとを有する。交差電極指16Bは、共通電極15Bに接続された端216Bと、端216Bの反対側の先端116Bとを有する。ダミー電極指17Aは、共通電極15Aに接続された端217Aと、端217Aの反対側の先端117Aとを有する。ダミー電極指17Bは、共通電極15Bに接続された端217Bと、端217Bの反対側の先端117Bとを有する。交差電極指16Aの先端116Aは、ダミー電極指17Bの先端117Bと向かい合っている。交差電極指16Bの先端116Bは、ダミー電極指17Aの先端117Aと向かい合っている。
 図1Aに示すように、櫛形電極対14において交差電極指16A、16Bが交差している交差領域19は方向D1と直角の方向D2の幅WAを有する。交差電極指16A、16Bが交差しておらず、ダミー電極指17Aが配置されているダミー領域22Aは方向D2の幅WDAを有する。交差電極指16A、16Bが交差しておらず、ダミー電極指17Bが配置されているダミー領域22Bは方向D2の幅WDBを有する。実施の形態1では幅WDA、WDBは同じである。櫛形電極対14の両端すなわち共通電極15A、15Bは入出力端子18A、18Bにそれぞれ接続されている。
 反射電極13は、共通電極15A、15Bと平行に延びる共通電極52A、52Bと、共通電極52A、52B間に設けられた複数の反射電極指53を有する。複数の反射電極指53は共通電極52A、52Bに接続されて方向D1に配列されている。
 櫛形電極対14の交差領域19および反射電極13において中央領域20と側部領域21A、21Bを設ける。中央領域20は、共通電極15A、15B間の中央と共通電極52A、52B間の中央で方向D1に沿って延びる。側部領域21Aは、中央領域20に方向D2で隣接して共通電極15A、52Aに向う。側部領域21Bは、中央領域20に方向D2で隣接して共通電極15B、52Bに向う。中央領域20は方向D2の幅WBを有し、側部領域21A、21Bは方向D2の幅WCA、WCBをそれぞれ有する。実施の形態1では幅WCA、WCBは同じである。
 櫛形電極対14および反射電極13の交差電極指16A、16Bとダミー電極指17A、17Bと反射電極指53のうちの互いに隣り合う2つの電極指の方向D1での中心の間の距離を電極指のピッチと定義する。中央領域20では、電極指16A、16B、17A、17B、53のピッチが方向D2に沿って一定である。ここで、中央領域20では、ピッチがグラデーションのように弾性波の伝播する伝播方向D1に沿って変化していてもよい。これにより、弾性波エネルギー損失を効果的に抑制することができ、弾性波装置1001の電気的特性を向上することができる。
 側部領域21A、21Bは、中央領域20と方向D2で隣接して外側で互いに反対側に位置する。側部領域21A、21Bでは電極指のピッチが中央領域20から離れるにしたがって徐々に大きくなっている。
 ダミー領域22Aは側部領域21Aと共通電極15Aとの間でダミー電極指17Aが設けられている領域であり、ダミー領域22Bは側部領域21Bと共通電極15Bとの間でダミー電極指17Bが設けられている領域である。ダミー領域22Aでは、互いに隣り合う交差電極指16Aとダミー電極指17Aの中心の間の距離であるピッチは、中央領域20から離れるにつれて徐々に大きくなる。同様に、ダミー領域22Bでは、互いに隣り合う交差電極指16Bとダミー電極指17Bの中心の間の距離であるピッチは、中央領域20から離れるにつれて徐々に大きくなる。
 図1Bに示すように、ピッチP1、P2は側部領域21A、21Bにおいて互いに隣り合う交差電極指16A、16Bの方向D1での中心の間の距離である。ピッチP2の位置はピッチP1に比べて中央領域20から離れている。ピッチP3、P4はダミー領域22Aにおいて互いに隣り合う交差電極指16Aとダミー電極指17Aの方向D1での中心の間の距離であり、ダミー領域22Bにおいて互いに隣り合う交差電極指16Bとダミー電極指17Bの方向D1での中心の間の距離である。ピッチP3の位置はピッチP2に比べて中央領域20から離れている。ピッチP4の位置はピッチP3に比べて中央領域20から離れている。ピッチP1、P2、P3、P4はこの順で大きくなる。すなわち、ピッチP2はピッチP1より大きく、ピッチP3はピッチP2より大きく、ピッチP4はピッチP3より大きい。
 また、図1Bに示すように、反射電極13の複数の反射電極指53のピッチP5~P8は、反射電極指53のうちの互いに隣り合う反射電極指の方向D1での中心の間の距離である。ピッチP5~P8はこの順で中央領域20から離れる。すなわち、ピッチP5の位置に比べてピッチP6の位置は中央領域20から離れている。ピッチP6の位置に比べてピッチP7の位置は中央領域20から離れている。ピッチP7の位置に比べてピッチP8の位置は中央領域20から離れている。ピッチP5、P6、P7、P8はこの順に大きくなっている。すなわち、ピッチP6はピッチP5より大きい。ピッチP7はピッチP6より大きい。ピッチP8はピッチP7より大きい。櫛形電極対14と2つの反射電極13に亘って、中央領域20と側部領域21A、21Bは共通電極51A、51B、52A、52Bと平行に延びる。
 電極指16Aの先端116Aとダミー電極指17Bの先端117Bとの間のギャップや電極指16Bの先端116Bとダミー電極指17Aの先端117Aとの間のギャップでは、電極指16A、16Bの方向D1での中心をギャップ内に延長した位置で電極指16A、16Bのピッチを算出する。
 実施の形態1における弾性波装置1001では、共通電極15A、15Bの間の方向D2での距離(WA+WDA+WDB)は45μmである。ダミー領域22A、22Bの幅WDA、WDBは2.5μmである。電極指16Aの先端116Aとダミー電極指17Bの先端117Bとの間の方向D2でのギャップは0.5μmである。中央領域20における交差電極指16A、16Bのピッチは1μmである。交差電極指16A、16Bが交差する交差領域19の幅WAは40μmである。
 中央領域20と側部領域21A(21B)の境界61A(61B)から共通電極15A、52A(15B、52B)に至るまで電極指が連続で滑らかな曲線に沿って延びる。実施の形態1では、櫛形電極対14および反射電極13における電極指のピッチは、方向D2での境界61A(61B)からの距離の二次関数に従って変化させ、共通電極15A、15B、52A、52Bに近づくにつれてピッチの変化量が大きくなる。実施の形態1では、電極指のピッチに対する電極指の幅の比は、中央領域20、側部領域21A、21B、ダミー領域22A、22Bのいずれにおいても1/2である。
 弾性波共振器12の主励振領域となる中央領域20において、一方の櫛形電極51Aの互いに隣り合う2つの交差電極指16Aの方向D1における中心の間の距離を周期λと定義する。周期λは櫛形電極対14で励振される弾性波の、伝播方向D1における波長である。中央領域20における他の櫛形電極51Bの互いに隣り合う2つの交差電極指16Bの方向D1における中心の間の距離も周期λである。中央領域20で互いに隣り合う2つの交差電極指16A、16Bの方向D1で中心の間の距離であるピッチP0はλ/2である。互いに隣り合う2つの交差電極指16A、16Bについて、中央領域20におけるピッチP0に対する、共通電極15A、15Bに接続する端216A、216Bにおけるピッチの比を拡大率αで表す。弾性波共振器12の伝播方向D1での中央領域20の幅WEに対して、交差電極指16A、16Bの端216A、216Bでの方向D1の幅はα×WEである。交差電極指16Aは共通電極15Bに接続されておらず離れており、交差電極指16Bは共通電極15Aに接続されておらず離れている。交差電極指16A、16Bの端216A、216Bでのピッチは、実際には、1つの櫛形電極51Aの互いに隣り合う交差電極指16Aの端216Aの方向D1での中心の間の距離の半分である。また、交差電極指16A、16Bの端216A、216Bでのピッチは、実際には、1つの櫛形電極51Bの互いに隣り合う交差電極指16Bの端216Bの方向D1での中心の間の距離の半分である。
 電極指のピッチの拡大率αと側部領域21A、21Bの幅WCA、WCBの好適な範囲について検討した。
 図2Aは弾性波装置1001の評価回路図である。実施の形態1における弾性波装置1001を直列共振器として信号路1001Aに直列に接続して使用した場合の特性評価結果について説明する。
 図2Bは実施の形態1における弾性波装置1001の通過特性図であり、弾性波共振器12を直列共振器として信号路1001Aに直列に接続して使用した場合の通過特性図である。ただし、特性評価のために、弾性波共振器12の両端に接地した容量素子を付加したものである。図2Bにおいて、横軸は信号の周波数を示し、縦軸は信号の減衰量を示す。通過特性S501はピッチの拡大率αが1である比較例の特性を示す。通過特性S1は拡大率αが1.01であり、幅WCA、WCBが3λである実施の形態1における弾性波装置1001の特性を示す。直列共振器として使用した場合の評価では、拡大率αが1.01であり幅WCA、WCBが3λである実施例では、拡大率αが1である比較例と比較して0.2dB強の挿入損失の低減が得られた。
 次に、電極指のピッチの拡大率αについて0.995~1.020の範囲で、側部領域21A、21Bの幅WCA、WCBについて0~10λの範囲で検討を行い、直列共振器として使用した場合の通過特性図から弾性波装置1001の挿入損失を評価した。具体的には、信号の周波数を変えて弾性波装置1001の挿入損失を測定し、測定した挿入損失のうちの最小値である最小損失を求めた。
 図3A~図3Eは、直列共振器として使用された弾性波装置1001の弾性波共振器12の側部領域21A、21Bの幅WCA、WCBを変えた場合の弾性波装置1001の最小損失特性を示す図である。図3A~図3Eにおいて横軸はピッチの拡大率αを示し、縦軸は最小損失を示す。図3A、図3B、図3C、図3D、図3Eの弾性波装置1001での側部領域21A(21B)の幅WCA(WCB)はそれぞれ0、λ、3λ、6λ、10λである。各図において拡大率αが1である弾性波装置は比較例であり、比較例の側部領域21A、21Bの幅WCA、WCBは0である。
 図3A~図3Eに示すように、弾性波共振器12を直列共振器として使用した場合には、拡大率αが1.005以上、側部領域21A、21Bの幅WCA、WCBがλ以上の領域において挿入損失を低減することができた。そして、通過特性の全体形状を評価した場合には、拡大率αが1.005~1.015であり、側部領域21A、21Bの幅WCA、WCBがλ~6λの領域において、挿入損失を低減することができ、かつ特性が良好であった。
 以上のように、上記の拡大率αと幅WCA、WCBを有する弾性波共振器12を直列共振器として信号路1001Aに直列に接続して使用することにより、挿入損失を低減することができた。
 図4Aは弾性波装置1001の評価回路図である。実施の形態1における弾性波装置1001を、並列共振器として信号路1001Aとグランド1001Bとの間に接続して使用した場合の特性評価結果について説明する。
 図4Bは実施の形態1における弾性波装置1001の通過特性図であり、弾性波共振器12を並列共振器として信号路1001Aとグランド1001Bとの間に接続して使用した場合の通過特性図である。ただし、特性評価のために、弾性波共振器12の両端に直列の容量素子を付加したものである。図4Bにおいて、横軸は信号の周波数を示し、縦軸は信号の減衰量を示す。通過特性S502はピッチの拡大率αが1である比較例の特性を示す。通過特性S2は拡大率αが1.01であり、側部領域21A、21Bの幅WCA、WCBが3λである実施の形態1における弾性波装置1001の特性を示す。並列共振器として使用した場合の評価では、拡大率αが1.01であり幅WCA、WCBが3λの場合に、拡大率αが1である比較例と比較して0.1dBの挿入損失の低減が得られた。
 次に、電極指ピッチの拡大率αの0.995~1.020の範囲で、側部領域21A、21Bの幅WCA、WCBの0~10λの範囲で検討を行い、並列共振器として使用した場合の通過特性図から弾性波装置1001の挿入損失を評価した。具体的には、信号の周波数を変えて弾性波装置1001の挿入損失を測定し、測定した挿入損失のうちの最小値である最小損失を求めた。
 図5A~図5Eは、並列共振器として使用された弾性波装置1001の弾性波共振器12の側部領域21A、21Bの幅WCA、WCBを変えた場合の弾性波装置1001の最小損失特性を示す図である。図5A~図5Eにおいて、横軸はピッチの拡大率αを示し、縦軸は最小損失を示す。グラフ毎に側部領域21A、21Bの幅WCA、WCBを変化させたものである。図5A、図5B、図5C、図5D、図5Eの弾性波装置1001での側部領域21A(21B)の幅WCA(WCB)はそれぞれ0、λ、3λ、6λ、10λである。各グラフにおいて拡大率αが1である弾性波装置は比較例であり、比較例の側部領域21A、21Bの幅WCA、WCBは0である。
 図5A~図5Eに示すように、弾性波共振器12を並列共振器として使用した場合には、拡大率αが1.005以上で弾性波エネルギー損失を効果的に抑制することができ、側部領域21A、21Bの幅WCA、WCBがλ以上の領域において挿入損失が低減することができた。そして、通過特性の全体形状を評価した場合には、拡大率αが1.01~1.015であり、側部領域21A、21Bの幅WCA、WCBがλ~6λの領域が、特に損失が少なくかつ特性の形状が良好であった。
 以上のように、上記の拡大率αと幅WCA、WCBを有する弾性波共振器12を並列共振器として信号路1001Aとグランド1001Bとの間に接続して使用することにより、挿入損失を低減することができた。
 以上のように、実施の形態1における弾性波装置1001では、電極指ピッチが中央領域20から離れるにつれて徐々に大きくなる側部領域21A、21Bを設けたことにより、弾性波共振器12の挿入損失を低減することができる。
 圧電基板11は、回転YカットX伝播のタンタル酸リチウム単結晶のように、伝播する弾性波の逆速度面が凹となる圧電単結晶よりなる。圧電基板11を用いた弾性波共振器12において、側部領域21A、21Bでの電極指ピッチを、主励振部である中央領域20から離れるに従って徐々に大きくする。これによって、側部領域21A、21Bの弾性波の速度を主励振部の中央領域20での弾性波の速度よりも遅くすることができる。これによって共振する弾性波のエネルギーを弾性波の導波路の中に閉じ込めることができ、エネルギーの損失を抑制することによって挿入損失を低減することができる。
 なお、主励振領域の両側において弾性波の速度を主励振領域よりも遅くして、弾性波のエネルギーを弾性波の導波路の中に閉じ込めるためには、ダミー領域22A、22Bでの電極指16A、16B、17A、17Bのピッチに対する電極指16A、16B、17A、17Bの幅の比を大きくしてもよく、また、ダミー領域22A、22Bでのピッチを大きくしてもよい。しかし、ダミー領域22A、22Bでの電極指のピッチに対する電極指の幅の比を大きくする方法では、電極指が細く高密度化したときにエッチング後でも電極指間が繋がる可能性があり、電極指の形成が困難になる。したがって、この方法では電極指の密度の低い弾性波装置に限られてしまう。また、ダミー領域22A、22Bでの電極指のピッチを大きくする方法では、電極指の数が多くなるにつれて、交差領域19とダミー領域22A、22Bでの電極指のピッチの差が累積されてそれらの間のずれが大きくなってしまい、交差領域19とダミー領域22A、22Bとの間の不連続により弾性波が散乱されてエネルギーが損失してしまう。実施の形態1における弾性波装置1001では、電極指が細線化した場合にも、電極パターンの製造歩留りを低下させること無く挿入損失を低減できる。
 また、実施の形態1における弾性波装置1001では、側部領域21A、21Bおよびダミー領域22A、22Bでの電極指16A、16B、17A、17Bは連続した滑らかな曲線に沿って延びる。また、交差電極指16A、16Bは側部領域21A、21Bと中央領域20とで連続する滑らかな曲線に沿って延びる。これにより、中央領域20と側部領域21A、21Bの接続部および側部領域21A、21Bの内部での電極指16A、16Bの不連続な段差がないので、弾性波の不連続箇所における散乱損失を抑制することにより、さらに挿入損失を低減することができる。
 図5Fは実施の形態1における弾性波装置1001の他の電極指16A、16B、17A、17Fの拡大図である。図1Aと図2Bでは側部領域21A、21Bおよびダミー領域22A、22Bでの電極指16A、16Bの形状は連続した曲線に沿って延びる。図5Fに示すように、電極指16A、16B、17A、17Bは、複数の直線L1を接続した近似曲線L2に沿って延びていてもよく、同等の効果を有する。
 また、実施の形態1における弾性波装置1001では、中央領域20での交差電極指16A、16BのピッチP0に対して、側部領域21A、21Bまたはダミー領域22A、22Bでの電極指のピッチの最大値を1.005×P0以上とする。これにより、弾性波エネルギー損失を効果的に抑制することができ、弾性波装置1001の電気的特性を向上することができる。
 また、中央領域20での交差電極指16A、16BのピッチP0に対して、側部領域21A、21Bまたはダミー領域22A、22Bでの電極指のピッチの最大値を1.020×P0以下とする。これにより、弾性波エネルギー損失を効果的に抑制することができ、弾性波装置1001の電気的特性を向上することができる。
 また、実施の形態1における弾性波装置1001は、側部領域21A、21Bまたはダミー領域22A、22Bでの電極指のピッチを1.015×P0以下とする。これにより、弾性波エネルギー損失をさらに効果的に抑制することができ、弾性波装置1001の電気的特性を向上することができる。
 また、実施の形態1における弾性波装置1001では、側部領域21A、21Bの伝播方向D1に直角な方向D2の幅WCA、WCBをλ以上とする。これにより、弾性波エネルギー損失を効果的に抑制することができ、弾性波装置1001の電気的特性を向上することができる。
 また、弾性波装置において梯子型フィルタを構成する場合に、直列腕共振器および並列腕共振器の少なくとも1つに実施の形態1に記載の弾性波共振器12を用いることにより挿入損失を低減できるものである。
 なお、実施の形態1における弾性波装置1001の圧電基板11は、回転YカットX伝播のタンタル酸リチウム単結晶よりなるので、横モードスプリアスは発生しない。そのため、水晶やニオブ酸リチウム単結晶で行われている電極指の交差長の重み付け(アポダイズ)やダミー電極指長の重み付け等の横モードスプリアスを消すための電極指設計は特に必要ない。
 なお、圧電基板11としては、回転YカットX伝播のタンタル酸リチウム単結晶に限らず、表面波の進行方向に対して伝播する表面波の逆速度面が凹となる圧電単結晶で圧電基板11を形成することで、同等の効果を有する。
 以上述べたように、圧電基板11の弾性波の伝播する伝播方向D1における逆速度面は凹である。弾性波共振器12は櫛形電極対14を含む。櫛形電極対14は圧電基板11上に設けられた互いに交差する櫛形電極51A、51Bを有する。弾性波共振器12は中央領域20と側部領域21A、21Bを有する。中央領域20では、複数の交差電極指16A、16Bが交差して、かつ複数の交差電極指16A、16Bのピッチが伝播方向D1と直角な方向D2に沿って一定である。側部領域21A、21Bでは、複数の交差電極指16Aと複数の交差電極指16Bのピッチが中央領域20でのピッチよりも大きい。側部領域21Bでは、複数の交差電極指16Aと複数の交差電極指16Bのピッチが中央領域20でのピッチよりも大きい。この構造により、弾性波装置1001は、弾性波を効率よく弾性波共振器12に閉じ込めることができ挿入損失が少なく、高い効率を有する。
 また、複数の交差電極指16Aのそれぞれと複数のダミー電極指17Bのそれぞれは、接続された複数の直線または滑らかな曲線に沿って配置される。複数の交差電極指16Bのそれぞれと複数のダミー電極指17Aのそれぞれは、接続された複数の直線または滑らかな曲線に沿って配置されている。
 中央領域20におけるピッチP0に対して、複数の交差電極指16Aと複数のダミー電極指17Aのピッチの最大値と複数の交差電極指16Bと複数のダミー電極指17Bのピッチの最大値は1.005×P0以上である。
 中央領域20におけるピッチP0に対して、複数の交差電極指16Aと複数のダミー電極指17Aのピッチの最大値と複数の交差電極指16Bと複数のダミー電極指17Bのピッチの最大値は1.020×P0以下である。
 側部領域21A、21Bにおいて、複数の交差電極指16Aは連続した曲線または接続された複数の直線に沿って延びる。側部領域、21A、21Bにおいて、複数の交差電極指16Bは連続した曲線または接続された複数の直線に沿って延びる。
 複数の交差電極指16Aは、側部領域21Aから滑らかな曲線に沿って中央領域20に延びる。複数の交差電極指16Bは、側部領域21Bから滑らかな曲線に沿って中央領域20に延びる。
 中央領域20におけるピッチP0に対して、側部領域21A、21Bにおけるピッチの最大値は1.005×P0以上である。
 中央領域20におけるピッチP0に対して、側部領域21A、21Bでのピッチの最大値は1.020×P0以下である。
 (実施の形態2)
 図6は本発明の実施の形態2における弾性波装置1002の電極パターン図である。図6において、図1に示す実施の形態1における弾性波装置1001と同じ部分には同じ参照番号を付す。
 実施の形態2における弾性波装置1002は、弾性波共振器として2電極型の2端子対型共振器23を備える。2端子対型共振器23は縦結合共振器型弾性波フィルタを構成する。2端子対型共振器23は弾性波が伝播する伝播方向D1に互いに隣り合って配列された2つの櫛形電極対14を有する。
 実施の形態2における弾性波装置1002は、図6に示すように、回転YカットX伝播のタンタル酸リチウム単結晶からなる圧電基板11と、一対の反射電極13の間に設けられた2つの櫛形電極対14により2電極型の2端子対型共振器23を構成する。2つの櫛形電極対14のうちの一方の櫛形電極対14の共通電極15Aに入出力端子18Aが接続され、共通電極15Bにグランド端子24Bが接続される。また、他方の櫛形電極対14の共通電極15Aにグランド端子24Aが接続され、共通電極15Bに入出力端子18Bが接続される。
 そして、櫛形電極対14の交差領域19および反射電極13において、中央領域20と側部領域21A、21Bとが設けられている。中央領域20は、伝播方向D1と直角の方向D2の幅WBを有し、側部領域21A、21Bは方向D2の幅WCA、WCBを有する。
 中央領域20では、隣り合う電極指16A、16Bの方向D1の中心の間の距離であるピッチが方向D2について一定である。
 側部領域21A、21Bは、中央領域20の方向D2の両外側に設けられている。側部領域21A、21Bにおける電極指16A、16Bのピッチは、中央領域20でのピッチよりも大きく、かつ中央領域20から離れるに従って徐々に大きくなっている。
 ダミー領域22A、22Bにおいて交差電極指16A、16Bとダミー電極指17A、17Bのうちの互いに隣り合う電極指の方向D1での中心の間の距離であるピッチは、側部領域21A、21Bでのピッチよりも大きく、かつ側部領域21A、21Bからそれぞれ離れるにつれて徐々に大きくなる。
 実施の形態2における2端子対型共振器23では、交差電極指16A、16Bが交差する交差領域19の方向D2の幅WAは40μmである。共通電極15A、15Bの間の距離(WA+WDA+WDB)が45μmである。中央領域20における交差電極指16A、16BのピッチP0は1μmである。ダミー領域22A、22Bすなわちダミー電極指17A、17Bを有する弾性波装置と、ダミー電極指17A、17Bを有しない弾性波装置について検討を行った。ダミー領域22A、22Bを有する弾性波装置では、ダミー領域22A、22Bの方向D2の幅WDA、WDBは2.5μmであり、交差電極指16Aの先端とダミー電極指17Bの先端との間のギャップと交差電極指16Bの先端とダミー電極指17Aの先端との間のギャップは0.5μmである。ダミー電極指17A、17Bを有しない弾性波装置では、交差電極指16Aと共通電極15Bとの間のギャップと交差電極指16Bと共通電極15Aとの間のギャップは0.5μmである。
 櫛形電極対14および反射電極13において中央領域20から共通電極15A、15Bに至るまで電極指が連続な曲線に沿って延びる。実施の形態2では、電極指のピッチは中央領域20からの距離の二次関数にしたがって変化させ、共通電極15A、15Bに近づくにつれてピッチの変化量が大きくなる。実施の形態2において、電極指のピッチに対する電極指の幅の比は、中央領域20、側部領域21A、21B、ダミー領域22A、22Bのいずれにおいても1/2である。
 2端子対型共振器23で弾性波が励振される主励振領域となる中央領域20において、1つの櫛形電極51Aの互いに隣り合う2つの交差電極指16Aの方向D1における中心の間の距離を周期λと定義する。中央領域20における1つの櫛形電極51Bの互いに隣り合う2つの交差電極指16Bの方向D1における中心の間の距離も周期λである。中央領域20で互いに隣り合う2つの交差電極指16A、16Bの方向D1で中心の間の距離であるピッチP0はλ/2である。互いに隣り合う2つの交差電極指16A、16Bについて、中央領域20におけるピッチに対する、共通電極15A、15Bにそれぞれ接続される端216A、216B(図1B参照)でのピッチの比を拡大率αで表す。2端子対型共振器23の中央領域20における伝播方向D1の幅WEに対して、電極指16A、16Bの端216A、216Bまたはダミー電極指17A、17Bの端217A、217Bが共通電極15A、15Bに接続する位置での方向D1の幅はα×WEである。交差電極指16Aは共通電極15Bに接続されておらず離れており、交差電極指16Bは共通電極15Aに接続されておらず離れている。交差電極指16A、16Bの端216A、216Bでのピッチは、実際には、1つの櫛形電極51Aの互いに隣り合う交差電極指16Aの端216Aの方向D1での中心の間の距離の半分であり、1つの櫛形電極51Bの互いに隣り合う交差電極指16Bの端216Bの方向D1での中心の間の距離の半分である。
 ピッチの拡大率αは0.995~1.020の範囲で評価を行い、側部領域21A、21Bの幅WCA、WCBは0~10λの範囲で評価を行い、好適な範囲について検討した。
 次に、実施の形態2における弾性波装置1002の特性評価を行った結果について説明する。2端子対型共振器23の通過特性の波形から挿入損失が1.5dBとなるバンド幅を求めた。このバンド幅が広いほど弾性波装置1002の挿入損失が少ないことを示す。
 図7A~図7Eは、ダミー領域22A、22Bを有する弾性波装置1002の側部領域21A、21Bの幅WCA、WCBを変えた場合の弾性波装置1002のバンド幅特性を示す図である。ダミー領域22A、22Bの幅WDA、WDBは2.5μm(=1.25λ)である。図7A~図7Eにおいて、横軸はピッチの拡大率αを示し、縦軸はバンド幅を示す。図7A、図7B、図7C、図7D、図7Eの弾性波装置1002での側部領域21A(21B)の幅WCA(WCB)はそれぞれ0、λ、3λ、6λ、10λである。各図において拡大率αが1である弾性波装置は比較例であり、比較例の側部領域21A、21Bの幅WCA、WCBは0である。
 図7Aに示すように、ダミー領域22A、22Bを有する2端子対型共振器23において、側部領域21A、21Bの幅WCA、WCBが0でダミー領域22A、22Bのみで電極指のピッチを拡大した場合は、拡大率αが1である比較例との差がほとんど無く、効果が見られない。
 図7Bと図7Cに示すように、ダミー領域22A、22Bを有する2端子対型共振器23において、側部領域21A、21Bの幅WCA、WCBがλ~3λの範囲で、挿入損失が1.5dBとなるバンド幅が比較例より広い。幅WCA、WCBがλの場合、拡大率αが1.01~1.020の範囲でバンド幅が13%程度広くなった。また、幅WCA、WCBが3λの場合には拡大率αが1.01~1.020の範囲でバンド幅が25%程度広くなり、挿入損失の低減に大きな効果がある。
 図7Dと図7Eに示すように、ダミー領域22A、22Bを有する2端子対型共振器23において、側部領域21A、21Bの幅WCA、WCBが6λ~10λの範囲では、逆に、挿入損失が1.5dBとなるバンド幅が比較例より狭くなり、挿入損失が大きくなった。
 以上より、ダミー領域22A、22Bすなわちダミー電極指17A、17Bを有する2端子対型共振器23では、側部領域21A、21Bの幅WCA、WCBがλ~3λであり、拡大率αが1.01~1.020の範囲で挿入損失が比較例より大きく低減し、弾性波装置1002の電気的特性が向上する。
 図8A~図8Dは、ダミー領域22A、22Bを有しない弾性波装置1002の側部領域21A、21Bの幅WCA、WCBを変えた場合の弾性波装置1002のバンド幅特性を示す図である。図8A~図8Dでの弾性波装置1002はダミー領域22A、22Bの幅WDA、WDBが0である、すなわちダミー電極指17A、17Bを有していない。図8A~図8Dにおいて、横軸は電極指のピッチの拡大率αを示し、縦軸はバンド幅を示す。図8A、図8B、図8C、図8Dの弾性波装置1002での側部領域21A(21B)の幅WCA(WCB)はそれぞれλ、3λ、6λ、10λである。各図において拡大率αが1である弾性波装置は比較例であり、比較例の側部領域21A、21Bの幅WCA、WCBは0である。
 図8A~図8Dに示すように、ダミー領域22A、22Bすなわちダミー電極指17A、17Bを有しない2端子対型共振器23では、側部領域21A、21Bの幅WCA、WCBがλ~3λであり、拡大率αが1.005~1.01の範囲で、バンド幅が比較例より13~25%広くなり、挿入損失が大きく低減した。また、側部領域21A、21Bの幅WCA、WCBが6λ~12λでは、逆に、バンド幅が比較例より狭くなり、挿入損失が大きくなる。
 以上より、ダミー領域22A、22Bすなわちダミー電極指17A、17Bを有しない2端子対型共振器23において、側部領域21A、21Bの幅WCA、WCBがλ~3λであり、拡大率αが1.005~1.01の範囲で挿入損失が比較例に比べて大きく低減し、弾性波装置1002の電気的特性が向上した。
 以上のように、実施の形態2における弾性波装置1002では、交差電極指16A、16Bのピッチが中央領域20から離れるにつれて徐々に大きくなる側部領域21A、21Bを設けたことにより、2端子対型共振器23の挿入損失を低減することができる。
 また、ダミー領域22A、22Bすなわちダミー電極指17A、17Bを有しない弾性波装置も、側部領域21A、21Bを設けることによって、挿入損失を低減することができる。
 そして、複数の櫛形電極対14のそれぞれに中央領域20と側部領域21A、21Bを設けることで、挿入損失を低減することができる。
 また、図6に示す複数の櫛形電極対14を有する2端子対型共振器23を備えた弾性波装置1002では、2端子対型共振器23において、側部領域21A、21Bおよびダミー領域22A、21Bでの電極指16A、16B、17A、17Bは一箇所から方向D1に沿って互いに反対方向に広がり、複数の櫛形電極対14および反射電極13の電極指が一体の湾曲形状を有することにより、効果的に挿入損失を低減することができる。
 また、図6に示す2端子対型共振器23において、中央領域20の交差電極指16A、16Bのピッチは弾性波が伝播する伝播方向D1について一定である。中央領域20での交差電極指16A、16Bのピッチが伝播方向D1に沿って変化してもよい。例えば、グラデーションのように、2つの櫛形電極対14の間や櫛形電極対14と反射電極13の間の近傍において中央領域20の交差電極指16A、16Bのピッチを伝播方向D1に沿って徐々に変化させても、挿入損失を低減する効果を有する。
 なお、実施の形態2における弾性波装置1002は、2つの櫛形電極対14を有する2端子対型共振器23を備えるが、3つ以上の櫛形電極対14を有する2端子対型共振器に適用しても同様の効果を有する。
 (実施の形態3)
 図9Aは本発明の実施の形態3における弾性波装置1003の回路図である。図9Aにおいて、図6に示す実施の形態2における弾性波装置1002と同じ部分には同じ参照番号を付す。弾性波装置1003は、2電極型の2端子対型共振器23をそれぞれ有する2つの弾性波装置1002を備える。2つの2端子対型共振器23はそれぞれ縦結合共振器型弾性波フィルタを構成する。
 図9Bは弾性波装置1003の通過特性図である。図9Bにおいて、横軸は周波数を示し、縦軸は減衰量を示す。図9Aに示す2つの2電極型の2端子対型共振器23はダミー領域22A、22B(図6参照)を有し、それらが縦続接続されてバンドパスフィルタを構成している。図9Bは、弾性波装置1003の通過特性S3と、各2端子対型共振器の電極指のピッチの拡大率αが1であり側部領域21A、21Bを有していない比較例の通過特性S503を示す。弾性波装置1003の2個の2端子対型共振器23のそれぞれにおいてピッチの拡大率αは1.01であり、側部領域21A、21Bの幅WCA、WCBは3λである。図9Bに示すように、拡大率αが1.01であり、側部領域21A、21Bの幅WCA、WCBが3λである弾性波装置1003の挿入損失は比較例より0.3~0.4dB低減して特性が向上している。
 以上のように、実施の形態3における弾性波装置1003は、2つの2端子対型共振器23が縦続接続されて構成されたバンドパスフィルタであり、電極指のピッチが中央領域20から離れるにつれて徐々に大きくなる側部領域21A、21Bを設けたことにより、挿入損失を大きく低減することができる。
 (実施の形態4)
 図10Aは本発明の実施の形態4における弾性波装置1004における共振器の回路図である。図10Aにおいて、図6に示す実施の形態2における弾性波装置1002と同じ部分には同じ参照番号を付す。弾性波装置1004は、2電極型の2端子対型共振器23をそれぞれ有する4つの弾性波装置1002を備える。4個の2端子対型共振器23はそれぞれ縦結合共振器型弾性波フィルタを構成する。
 図10Bは弾性波装置1004の通過特性図である。図10Bにおいて、横軸は周波数を示し、縦軸は減衰量を示す。図10Aに示す4つの2電極型の2端子対型共振器23はダミー領域22A、22B(図6参照)を有する。4つの2端子対型共振器23のうちの2つが縦続接続されて2つの縦続接続回路123を構成している。2つの縦続接続回路123を並列に接続することによりバンドパスフィルタを構成している。図10Bは、弾性波装置1004の通過特性S4と、各2端子対型共振器の電極指のピッチの拡大率αが1であり、側部領域21A、21Bを有していない比較例の通過特性S504を示す。弾性波装置1004の4つの2端子対型共振器23のそれぞれにおいて、拡大率αは1.01であり、側部領域21A、21Bの幅WCA、WCBは3λである。図10Bに示すように、拡大率αが1.01であり、幅WCA、WCBが3λである弾性波装置1004の挿入損失は比較例より0.4dB程度低減して特性が向上している。
 以上のように、実施の形態4における弾性波装置1004は、4つの2端子対型共振器23において、電極指のピッチが中央領域20から離れるにつれて徐々に大きくなる側部領域21A、21Bを設けたことにより、挿入損失を大きく低減することができる。
 本発明に係る弾性波装置は、共振エネルギーの損失を低減することにより、挿入損失を低減することができるもので、主として移動体通信機器に用いられる弾性波フィルタ等において有用である。
11  圧電基板
12  弾性波共振器
13  反射電極(第1と第2の反射電極)
14  櫛形電極対
15A  共通電極(第1の共通電極)
15B  共通電極(第2の共通電極)
16A  交差電極指(第1の交差電極指)
16B  交差電極指(第2の交差電極指)
17A  ダミー電極指(第1のダミー電極指)
17B  ダミー電極指(第2のダミー電極指)
20  中央領域(第1の領域、第4の領域)
21A  側部領域(第2の領域、第5の領域)
21B  側部領域(第3の領域、第6の領域)
22A  ダミー領域
22B  ダミー領域
23  2端子対型共振器
51A  櫛形電極(第1の櫛形電極)
51B  櫛形電極(第2の櫛形電極)
52A  共通電極(第1の共通電極)
52B  共通電極(第2の共通電極)
53  反射電極指

Claims (22)

  1. 弾性波の伝播する伝播方向における逆速度面が凹となる圧電基板と、
    前記圧電基板上に設けられた互いに交差する第1と第2の櫛形電極を有する櫛形電極対を含み、弾性波のエネルギーが閉じ込められる弾性波共振器と、
    を備え、
    前記第1の櫛形電極は、
       第1の共通電極と、
       前記第1の共通電極に接続された複数の第1の交差電極指と、
    を有し、
    前記第2の櫛形電極は、
       第2の共通電極と、
       前記第2の共通電極に接続されて前記複数の第1の交差電極指と交差する複数の第2の交差電極指と、
    を有し、
    前記弾性波共振器は、
       前記複数の第1の交差電極指と前記複数の第2の交差電極指が交差して、かつ前記複数の第1の交差電極指と前記複数の第2の交差電極指のピッチが前記伝播方向と直角な方向に沿って一定である第1の領域と、
       前記第1の領域と前記第1の共通電極との間に配置され、前記複数の第1の交差電極指と前記複数の第2の交差電極指のピッチが前記第1の領域での前記ピッチよりも大きい第2の領域と、
       前記第1の領域と前記第2の共通電極との間に配置され、前記複数の第1の交差電極指と前記複数の第2の交差電極指のピッチが前記第1の領域での前記ピッチよりも大きい第3の領域と、
    を有する、弾性波装置。
  2. 前記弾性波共振器は、前記圧電基板上に設けられた第1と第2の反射電極をさらに有して、前記櫛形電極対は前記第1と第2の反射電極の間に配列されており、
    前記第1と第2の反射電極のそれぞれは、第3と第4の共通電極と、前記第3と第4の共通電極の間に設けられて前記第3と第4の共通電極に接続された複数の反射電極指とを有し、
    前記第1と第2の反射電極のそれぞれは、
       前記複数の反射電極指間のピッチが前記伝播方向と直角な方向に沿って一定である第4の領域と、
       前記第4の領域と前記第3の共通電極との間に配置され、前記複数の反射電極指間のピッチが前記第4の領域での前記ピッチよりも大きい第5の領域と、
       前記第4の領域と前記第4の共通電極との間に配置され、前記複数の反射電極指間のピッチが前記第4の領域での前記ピッチよりも大きい第6の領域と、
    を有する、請求項1に記載の弾性波装置。
  3. 前記弾性波共振器は、前記第1の反射電極と前記櫛形電極対との間に設けられた別の櫛形電極対をさらに有する2端子対型共振器である、請求項2に記載の弾性波装置。
  4. 前記別の櫛形電極対は前記第1の領域と前記第2と第3の領域を有する、請求項3に記載の弾性波装置。
  5. 前記第1の櫛形電極は、前記第1の共通電極に接続されて、かつ前記複数の第2の交差電極指の延長方向で前記複数の第2の交差電極指の先端とギャップを隔ててそれぞれ対向する先端を有する複数の第1のダミー電極指をさらに有し、
    前記第2の櫛形電極は、前記第2の共通電極に接続されて、かつ前記複数の第1の交差電極指の延長方向で前記複数の第1の交差電極指の先端とギャップを隔ててそれぞれ対向する先端を有する複数の第2のダミー電極指をさらに有し、
    前記複数の第1のダミー電極指と前記複数の第1の交差電極指のピッチは、前記複数の第1の交差電極指と前記複数の第2の交差電極指の前記第2の領域での前記ピッチよりも大きく、
    前記複数の第2のダミー電極指と前記複数の第2の交差電極指のピッチは、前記複数の第1の交差電極指と前記複数の第2の交差電極指の前記第3の領域での前記ピッチよりも大きい、請求項1に記載の弾性波装置。
  6. 前記伝播方向に直角な前記方向に沿って、前記ピッチに対する前記複数の第1の交差電極指と前記複数の第2の交差電極指と前記複数の第1のダミー電極指と前記複数の第2のダミー電極指の幅の比は一定である、請求項5に記載の弾性波装置。
  7. 前記複数の第1のダミー電極指と前記複数の第1の交差電極指のピッチは前記第2の領域から離れるにつれて大きくなり、
    前記複数の第2のダミー電極指と前記複数の第2の交差電極指のピッチは前記第3の領域から離れるにつれて大きくなる、請求項5に記載の弾性波装置。
  8. 前記複数の第1の交差電極指のそれぞれと前記複数の第2のダミー電極指のそれぞれは、接続された複数の直線または滑らかな曲線に沿って配置され、
    前記複数の第2の交差電極指のそれぞれと前記複数の第1のダミー電極指のそれぞれは、接続された複数の直線または滑らかな曲線に沿って配置されている、請求項5に記載の弾性波装置。
  9. 前記第1の領域におけるピッチP0に対して、前記複数の第1の交差電極指と前記複数の第1のダミー電極指のピッチの最大値と、前記複数の第2の交差電極指と前記複数の第2のダミー電極指のピッチの最大値は1.005×P0以上である、請求項5に記載の弾性波装置。
  10. 前記第1の領域におけるピッチP0に対して、前記複数の第1の交差電極指と前記複数の第1のダミー電極指のピッチの最大値と、前記複数の第2の交差電極指と前記複数の第2のダミー電極指のピッチの最大値は1.020×P0以下である、請求項5に記載の弾性波装置。
  11. 前記第2の領域での前記ピッチと前記第3の領域での前記ピッチは前記第1の領域から離れるにつれて大きくなる、請求項1に記載の弾性波装置。
  12. 前記第2の領域において、前記複数の第1の交差電極指は連続した曲線または接続された複数の直線に沿って延び、
    前記第3の領域において、前記複数の第2の交差電極指は連続した曲線または接続された複数の直線に沿って延びる、請求項1に記載の弾性波装置。
  13. 前記複数の第1の交差電極指は、前記第2の領域から滑らかな曲線に沿って前記第1の領域に延び、
    前記複数の第2の交差電極指は、前記第3の領域から滑らかな曲線に沿って前記第1の領域に延びる、請求項1に記載の弾性波装置。
  14. 前記伝播方向に直角な前記方向に沿って、前記ピッチに対する前記複数の第1の交差電極指と前記複数の第2の交差電極指の幅の比は一定である、請求項1に記載の弾性波装置。
  15. 前記伝播方向に沿って前記ピッチが変化している、請求項1に記載の弾性波装置。
  16. 前記第1の領域におけるピッチP0に対して、前記第2の領域におけるピッチの最大値は1.005×P0以上である、請求項1に記載の弾性波装置。
  17. 前記第1の領域におけるピッチP0に対して、前記第2の領域でのピッチの最大値は1.020×P0以下である、請求項1に記載の弾性波装置。
  18. 前記第1の領域での前記ピッチがλ/2である場合に、前記第2の領域の前記伝播方向に直角の前記方向の幅はλ以上である、請求項1に記載の弾性波装置。
  19. 前記弾性波共振器は一端子対共振器であり、かつ、前記弾性波共振器は信号路に直列に、または信号路とグランドとの間に接続されている、請求項1に記載の弾性波装置。
  20. 弾性波の伝播する伝播方向における逆速度面が凹となる圧電基板と、
    前記圧電基板上に設けられた第1と第2の反射電極と、前記第1と第2の反射電極の間に配列された櫛形電極対とを有して、弾性波のエネルギーが閉じ込められる弾性波共振器と、
    を備え、
    前記第1と第2の反射電極のそれぞれは、第1と第2の共通電極と、前記第1と第2の共通電極の間に設けられて前記第1と第2の共通電極に接続された複数の反射電極指とを有し、
    前記第1と第2の反射電極のそれぞれは、
       前記複数の反射電極指のピッチが前記伝播方向に直角の方向に沿って一定である第1の領域と、
       前記第1の領域と前記第1の共通電極との間に配置され、前記複数の反射電極指間のピッチが前記第1の領域での前記ピッチよりも大きい第2の領域と、
       前記第1の領域と前記第2の共通電極との間に配置され、前記複数の反射電極指間のピッチが前記第1の領域での前記ピッチよりも大きい第3の領域と、
    を有する、弾性波装置。
  21. 前記弾性波共振器は、前記第1の反射電極と前記櫛形電極対との間に設けられた別の櫛形電極対をさらに有する2端子対型共振器である、請求項20に記載の弾性波装置。
  22. 前記別の櫛形電極対は前記第1の領域と前記第2の領域を有する、請求項20に記載の弾性波装置。
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