WO2022071062A1 - 弾性波装置 - Google Patents

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WO2022071062A1
WO2022071062A1 PCT/JP2021/034802 JP2021034802W WO2022071062A1 WO 2022071062 A1 WO2022071062 A1 WO 2022071062A1 JP 2021034802 W JP2021034802 W JP 2021034802W WO 2022071062 A1 WO2022071062 A1 WO 2022071062A1
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elastic wave
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idt electrode
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明 野口
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株式会社村田製作所
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    • H03H9/6433—Coupled resonator filters
    • H03H9/6436—Coupled resonator filters having one acoustic track only

Definitions

  • the present invention relates to an elastic wave device.
  • Patent Document 1 discloses an example of a longitudinally coupled resonator type elastic wave filter as an elastic wave device.
  • this elastic wave device a plurality of comb-shaped electrode portions are provided on the piezoelectric substrate.
  • Each comb-shaped electrode section has a pair of comb-shaped electrodes.
  • the duty ratio of one comb-shaped electrode and the duty ratio of the other comb-shaped electrode are different. As a result, the insertion loss is improved.
  • the filter characteristics may deteriorate due to unnecessary resonance.
  • the intensity of the longitudinal mode may increase and the response level of the attenuation region may deteriorate.
  • An object of the present invention is to provide an elastic wave device capable of improving a response level in an attenuation region outside the pass band.
  • the piezoelectric substrate, the IDT electrode provided on the piezoelectric substrate, and the IDT electrode on the piezoelectric substrate are provided on both sides of the elastic wave propagation direction.
  • the IDT electrode, the first reflector, and the second reflector each have a plurality of electrode fingers, and the IDT electrode is provided.
  • At least one of the first reflector and the second reflector has a duty ratio non-uniform portion in which the duty ratios of the three electrode fingers continuous in the elastic wave propagation direction are all different. ..
  • the piezoelectric substrate, the IDT electrodes provided on the piezoelectric substrate, and the IDT electrodes on the piezoelectric substrate are provided on both sides of the elastic wave propagation direction.
  • a first reflector and a second reflector are provided, and the IDT electrode, the first reflector, and the second reflector each have a plurality of electrode fingers, and any of them may be provided.
  • the value obtained by dividing the width of the electrode finger by the average value of the widths of all the electrode fingers of the IDT electrode, the first reflector and the second reflector is divided by the average width ratio of the arbitrary electrode finger.
  • at least one of the IDT electrode, the first reflector, and the second reflector has different average width ratios of the three electrode fingers continuous in the elastic wave propagation direction. It has a non-uniform portion with an average width ratio, which is a portion.
  • the response level in the attenuation region outside the pass band can be improved.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a filter device including an elastic wave device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing the vicinity of the first reflector and the first IDT electrode of the elastic wave device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic front sectional view showing the vicinity of three electrode fingers continuous in the elastic wave propagation direction in the first IDT electrode of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing the duty ratio of each electrode finger of the plurality of IDT electrodes, the first reflector, and the second reflector in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing the attenuation frequency characteristics of the filter device having the elastic wave device according to the first embodiment of the present invention and the first comparative example.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the standard deviation of the duty ratio and the response level outside the pass band of the filter device having the elastic wave device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic plan view showing the vicinity of the first reflector and the first IDT electrode of the elastic wave device according to the first modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic plan view showing the vicinity of the first reflector and the first IDT electrode of the elastic wave device according to the second modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic front sectional view showing the vicinity of three electrode fingers continuous in the elastic wave propagation direction in the first IDT electrode of the third modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic plan view of the elastic wave device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram showing the average width ratio of each electrode finger of the IDT electrode, the first reflector, and the second reflector in the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram showing the attenuation frequency characteristics of the filter device having the elastic wave device according to the second embodiment of the present invention and the second comparative example.
  • FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the standard deviation of the average width ratio of the electrode fingers and the response level of the longitudinal mode ripple in the filter device having the elastic wave device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a filter device including an elastic wave device according to the first embodiment of the present invention. Note that FIG. 1 schematically shows the elastic wave device 1.
  • the elastic wave device 1 of the present embodiment is a longitudinally coupled resonator type elastic wave filter.
  • the filter device 10 has the elastic wave device 1.
  • the filter device 10 is a filter device according to an embodiment of the present invention.
  • the filter device 10 is a reception filter.
  • the filter device 10 may be a transmission filter.
  • the circuit configuration of the filter device 10 is not particularly limited.
  • the filter device 10 may include the elastic wave device 1 according to the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing the vicinity of the first reflector and the first IDT electrode of the elastic wave device according to the first embodiment of the present invention.
  • the wiring connected to the elastic wave device 1 is omitted. The same applies to the plan views other than FIG. 2.
  • the elastic wave device 1 is a 7IDT type longitudinally coupled resonator type elastic wave filter.
  • the elastic wave device 1 has a piezoelectric substrate 2.
  • a plurality of IDT electrodes are provided on the piezoelectric substrate 2.
  • Elastic waves are excited by applying an AC voltage to each IDT electrode.
  • the elastic surface wave is excited in the elastic wave device 1.
  • the plurality of IDT electrodes are arranged along the elastic wave propagation direction.
  • a pair of reflectors are provided on both sides of the plurality of IDT electrodes in the elastic wave propagation direction on the piezoelectric substrate. More specifically, the pair of reflectors are the first reflector 4A and the second reflector 4B shown in FIG.
  • the first IDT electrode 3A, the second IDT electrode 3B, the third IDT electrode 3C, the fourth IDT electrode 3D, and the fifth IDT electrode 3E are arranged in this order.
  • the number of IDT electrodes of the elastic wave device 1 is not limited to seven.
  • the elastic wave device 1 may be, for example, a 3IDT type or a 5IDT type.
  • the first IDT electrode 3A has a pair of bus bars and a plurality of electrode fingers.
  • the pair of busbars is the first busbar 12 and the second busbar 13.
  • the first bus bar 12 and the second bus bar 13 face each other.
  • the plurality of electrode fingers of the first IDT electrode 3A are a plurality of first electrode fingers 14 and a plurality of second electrode fingers 15. One end of each of the plurality of first electrode fingers 14 is connected to the first bus bar 12. One end of each of the plurality of second electrode fingers 15 is connected to the second bus bar 13.
  • the plurality of first electrode fingers 14 and the plurality of second electrode fingers 15 are interleaved with each other.
  • Each of the other IDT electrodes like the first IDT electrode 3A, also has a pair of busbars and a plurality of electrode fingers.
  • the first reflector 4A has a plurality of electrode fingers 16.
  • the second reflector 4B also has a plurality of electrode fingers.
  • the electrode finger pitches of the IDT electrodes, the first reflector 4A and the second reflector 4B are all the same.
  • the electrode finger pitch is the distance between the centers of adjacent electrode fingers.
  • the electrode finger pitches of the IDT electrodes, the first reflector 4A and the second reflector 4B do not necessarily have to be the same.
  • the portion where the duty ratios of the three continuous electrode fingers in the elastic wave propagation direction are all different is defined as the duty ratio non-uniform portion.
  • the electrode finger pitch when calculating the duty ratio is the average value of the distance between the center of any electrode finger and the electrode fingers on both sides of the arbitrary electrode finger. Details of the electrode finger pitch and an example of the duty ratio non-uniform portion are shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic front sectional view showing the vicinity of three electrode fingers continuous in the elastic wave propagation direction in the first IDT electrode of the first embodiment.
  • the electrode finger 18A is an electrode finger at one end in the elastic wave propagation direction of the first IDT electrode 3A.
  • the electrode finger 18A, the electrode finger 18B, and the electrode finger 18C are three electrode fingers that are continuous in the elastic wave propagation direction.
  • the electrode finger pitch when calculating the duty ratio of the electrode finger 18B shown in FIG. 3 is the average of the center-to-center distance L1 between the electrode finger 18B and the electrode finger 18A and the center-to-center distance L2 between the electrode finger 18B and the electrode finger 18C.
  • the value. More specifically, the electrode finger pitch when calculating the duty ratio of the electrode finger 18B is from the center between the center of the electrode finger 18B and the center of the electrode finger 18A to the center of the electrode finger 18B and the electrode finger 18C. Equal to the distance A to the center between the center.
  • the electrode finger pitch when calculating the duty ratio of one end or the other end of the electrode finger in the elastic wave propagation direction is the distance between the center of the electrode finger and the electrode finger next to the electrode finger.
  • the electrode finger pitch when calculating the duty ratio of the electrode finger 18A shown in FIG. 3 is the distance L1 between the centers of the electrode finger 18A and the electrode finger 18B. The same applies to the first reflector 4A and the second reflector 4B.
  • this portion is a duty ratio non-uniform portion.
  • the feature of this embodiment is that at least one of the plurality of IDT electrodes, the first reflector 4A and the second reflector 4B has a duty ratio non-uniform portion. Thereby, the response level in the attenuation region outside the pass band can be improved. The details of this effect will be described below together with the details of the present embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing the duty ratio of each electrode finger of the plurality of IDT electrodes, the first reflector, and the second reflector in the first embodiment.
  • the number of the electrode finger on the horizontal axis of FIG. 4 increases from the first reflector 4A side toward the second reflector 4B side.
  • the duty ratios in the plurality of IDT electrodes, the first reflector 4A and the second reflector 4B are random. All parts of the plurality of IDT electrodes, the first reflector 4A and the second reflector 4B are duty ratio non-uniform parts.
  • the minimum value of the duty ratio of the elastic wave device 1 is 0.39.
  • the maximum value of the duty ratio is 0.62.
  • the average value of the duty ratio is 0.5.
  • the duty ratio of 95% of the duty ratios of all the electrode fingers is 0.45 or more and 0.55 or less.
  • the standard deviation in the distribution of all duty ratios of the plurality of IDT electrodes, the first reflector 4A and the second reflector 4B is 0.024.
  • the circuit configuration of the filter device 10 of the present embodiment is as shown in FIG. More specifically, the filter device 10 has a first signal end 5 and a second signal end 6.
  • the first signal end 5 is an antenna end.
  • the first signal end 5 is connected to the antenna.
  • the first signal end 5 and the second signal end 6 may be configured as an electrode pad or may be configured as wiring.
  • the filter device 10 has an elastic wave resonator S1, an elastic wave resonator S2, an elastic wave resonator P1 and an elastic wave resonator P2.
  • the elastic wave resonator S1 and the elastic wave resonator S2 are series traps.
  • the elastic wave resonator S1 is connected between the first signal end 5 and the elastic wave device 1.
  • the elastic wave resonator S2 is connected between the elastic wave device 1 and the second signal end 6.
  • the elastic wave resonator P1 and the elastic wave resonator P2 are parallel traps.
  • the elastic wave resonator P1 is connected between the connection point between the elastic wave resonator S1 and the elastic wave device 1 and the ground potential.
  • the elastic wave resonator P2 is connected between the second signal end 6 and the ground potential.
  • the response level in the attenuation region outside the pass band can be improved. This effect is shown by comparing the filter device 10 with the first comparative example.
  • the duty ratios of the plurality of IDT electrodes, the first reflector and the second reflector of the longitudinally coupled resonator type elastic wave filter are constant in each of them. It is different from this embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing the attenuation frequency characteristics of the filter device having the elastic wave device according to the first embodiment and the first comparative example.
  • the response level due to unnecessary waves is high outside the pass band.
  • the response level due to the unnecessary wave is low.
  • the response level in the attenuation region outside the pass band can be improved.
  • the duty ratio non-uniform portion is arranged. In the duty ratio non-uniform portion, it is difficult for the phases of the reflected signals to be aligned in the adjacent electrode fingers. As a result, the Q value related to the resonance of unnecessary waves such as the longitudinal mode indicated by arrow B1 becomes low. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of unnecessary resonance and improve the response level caused by the unnecessary wave.
  • the filter device 10 the standard deviations of the plurality of IDT electrodes of the elastic wave device 1, the first reflector 4A and the second reflector 4B in the distribution of all duty ratios are made different, and the pass band is out of range. Response level was measured.
  • the frequency for measuring the response level was the frequency shown by the arrow B1 in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the standard deviation of the duty ratio and the response level outside the pass band of the filter device having the elastic wave device according to the first embodiment.
  • the standard deviation of the duty ratio is 0.015 or more
  • the response level due to the longitudinal mode as an unnecessary wave is lower than when the standard deviation is less than 0.015. You can see that there is. Therefore, it is preferable that the standard deviation in the distribution of all duty ratios of the plurality of IDT electrodes of the elastic wave device 1, the first reflector 4A and the second reflector 4B is 0.015 or more. Thereby, the response level in the attenuation region outside the pass band can be further improved.
  • the standard deviation of the plurality of IDT electrodes of the elastic wave device 1, the first reflector 4A and the second reflector 4B in the distribution of all duty ratios is preferably 0.55 or less. As a result, filter characteristics such as insertion loss are unlikely to deteriorate.
  • the first reflector 4A and the second reflector 4B when the average value of the duty ratios is dave , 95% or more
  • the duty ratio is preferably within the range of d ave ⁇ 0.05. In this case, filter characteristics such as insertion loss are unlikely to deteriorate.
  • the duty ratio is random in the plurality of IDT electrodes, the first reflector 4A and the second reflector 4B.
  • at least one of the plurality of IDT electrodes, the first reflector 4A and the second reflector 4B may have a duty ratio non-uniform portion. Even in this case, the response level can be improved in the attenuation region outside the pass band.
  • the electrode finger pitches of the IDT electrodes, the first reflector 4A and the second reflector 4B are all the same.
  • the widths of the electrode fingers of each IDT electrode, the first reflector 4A and the second reflector 4B are random.
  • the duty ratio is random.
  • the value obtained by dividing the width of any electrode finger by the average value of the widths of all the electrode fingers of the plurality of IDT electrodes, the first reflector 4A and the second reflector 4B is divided by the arbitrary electrode finger. The average width ratio of.
  • the width of the electrode finger is w
  • the average value of the width of the electrode finger is wave
  • wc w / wave
  • the portion where the average width ratios of the three electrode fingers that are continuous in the elastic wave propagation direction are all different is defined as the non-uniform portion of the average width ratio.
  • all the portions of the plurality of IDT electrodes, the first reflector 4A and the second reflector 4B are non-uniform parts of the average width ratio.
  • at least one of the plurality of IDT electrodes, the first reflector 4A and the second reflector 4B may have an average width ratio non-uniform portion. Even in this case, the response level can be improved in the attenuation region outside the pass band.
  • the electrode finger pitches of the IDT electrodes, the first reflector 4A, and the second reflector 4B do not necessarily have to be the same.
  • the standard deviation in the distribution of the mean width ratios of all the electrode fingers of the plurality of IDT electrodes of the elastic wave device 1, the first reflector 4A and the second reflector 4B is 0. It is preferably .015 or more. Thereby, the response level in the attenuation region outside the pass band can be further improved.
  • the standard deviation in the distribution of the mean width ratios of all the electrode fingers of the plurality of IDT electrodes of the elastic wave device 1, the first reflector 4A and the second reflector 4B is preferably 0.55 or less. As a result, filter characteristics such as insertion loss are unlikely to deteriorate.
  • the first reflector 4A and the second reflector 4B 95% or more is within the range of 1 ⁇ 0.05. It is preferable that the average width ratio is. In this case, filter characteristics such as insertion loss are unlikely to deteriorate.
  • FIG. 7 is a schematic plan view showing the vicinity of the first reflector and the first IDT electrode of the elastic wave device according to the first modification of the first embodiment.
  • the first IDT electrode 23X has a portion where the duty ratio is constant and a portion C where the duty ratio is non-uniform. More specifically, in the first IDT electrode 23X, the duty ratio is constant in all the portions other than the duty ratio non-uniform portion C.
  • the first IDT electrode 23X may have a plurality of duty ratio non-uniform parts C. In this case, the portion where the duty ratio is constant and the portion C where the duty ratio is non-uniform are alternately arranged.
  • the number of electrode fingers in the duty ratio non-uniform portion C may be three or more.
  • the duty ratios of the plurality of IDT electrodes other than the first IDT electrode 23X and the first reflector 24A and the second reflector are constant.
  • the duty ratio non-uniform portion C is also an average width ratio non-uniform portion.
  • the first IDT electrode 23X has a portion where the width of the electrode finger is constant and a portion where the average width ratio is non-uniform.
  • the first IDT electrode 23X may have a plurality of non-uniform parts of the mean width ratio. In this case, the portion where the width of the electrode finger is constant and the portion where the average width ratio is non-uniform are alternately arranged.
  • the number of electrode fingers in the non-uniform width ratio portion may be 3 or more.
  • the widths of the plurality of IDT electrodes other than the first IDT electrode 23X and the electrode fingers of the first reflector 24A and the second reflector are constant. Also in this modification, the response level can be improved in the attenuation region outside the pass band.
  • FIG. 8 is a schematic plan view showing the vicinity of the first reflector and the first IDT electrode of the elastic wave device according to the second modification of the first embodiment.
  • the first IDT electrode 23Y has a first region D, a second region E, and a third region F.
  • the first region D is a region located at one end in the elastic wave propagation direction.
  • the second region E is a region located at the other end in the elastic wave propagation direction.
  • the third region F is a region adjacent to the first region D and adjacent to the second region E.
  • the first region D and the second region E each include a plurality of electrode fingers.
  • the electrode finger pitch in the first region D and the second region E is narrower than the electrode finger pitch in the other regions.
  • the duty ratio non-uniform portion C and the average width ratio non-uniform portion include the central electrode finger of the first IDT electrode 23Y.
  • the duty ratio non-uniform portion C and the average width ratio non-uniform portion are not located at the boundary between the first region D and the third region F.
  • the duty ratio non-uniform portion C and the average width ratio non-uniform portion are not located at the boundary between the second region E and the third region F.
  • the duty ratio non-uniform portion C and the average width ratio non-uniform portion may not be located at each of the above boundaries.
  • the duty ratio non-uniform portion C and the average width ratio non-uniform portion do not have to include the central electrode finger of the first IDT electrode 23Y.
  • the response level can be improved in the attenuation region outside the pass band.
  • the piezoelectric substrate 2 is a piezoelectric substrate composed of only a piezoelectric layer.
  • the material of the piezoelectric layer for example, lithium tantalate, lithium niobate, zinc oxide, aluminum nitride, quartz, PZT (lead zirconate titanate) or the like can be used.
  • the piezoelectric substrate 2 may be a laminated substrate including a piezoelectric layer.
  • FIG. 9 is a schematic front sectional view showing the vicinity of three electrode fingers continuous in the elastic wave propagation direction in the first IDT electrode of the third modification of the first embodiment.
  • the piezoelectric substrate 22 has a support substrate 25, a high sound velocity film 26 as a high sound velocity material layer, a low sound velocity film 27, and a piezoelectric layer 28. More specifically, the high sound velocity film 26 is provided on the support substrate 25. A low sound velocity film 27 is provided on the high sound velocity film 26. A piezoelectric layer 28 is provided on the bass velocity film 27.
  • the low sound velocity film 27 is a relatively low sound velocity film. More specifically, the sound velocity of the bulk wave propagating in the bass velocity film 27 is lower than the sound velocity of the bulk wave propagating in the piezoelectric layer 28.
  • the material of the low sound velocity film 27 for example, a material containing glass, silicon oxide, silicon nitride, lithium oxide, tantalum pentoxide, or a compound obtained by adding fluorine, carbon, or boron to silicon oxide as a main component is used. Can be done.
  • the high sound velocity material layer is a relatively high sound velocity layer. More specifically, the speed of sound of a bulk wave propagating in a high-pitched material layer is higher than the speed of sound of an elastic wave propagating in a piezoelectric layer 28.
  • the material of the high-pitched material layer include silicon, aluminum oxide, silicon carbide, silicon nitride, silicon oxynitride, sapphire, lithium tantalate, lithium niobate, crystal, alumina, zirconia, cordierite, mulite, steatite, and the like.
  • a medium containing the above materials as a main component such as forsterite, magnesia, a DLC (diamond-like carbon) film, or diamond, can be used.
  • Examples of the material of the support substrate 25 include piezoelectric materials such as aluminum oxide, lithium tantalate, lithium niobate, and crystal, alumina, sapphire, magnesia, silicon nitride, aluminum nitride, silicon carbide, zirconia, cordierite, mulite, and steer.
  • Various ceramics such as tight and forsterite, dielectrics such as diamond and glass, semiconductors or resins such as silicon and gallium nitride can be used.
  • the piezoelectric substrate 22 of this modification the high sound velocity material layer, the low sound velocity film 27, and the piezoelectric layer 28 are laminated. Thereby, the energy of the elastic wave can be effectively confined on the piezoelectric layer 28 side.
  • the response level can be improved in the attenuation region outside the pass band.
  • the high sound velocity material layer may be a high sound velocity support substrate.
  • the piezoelectric substrate may be a laminated substrate of a high sound velocity support substrate, a low sound velocity film 27, and a piezoelectric layer 28.
  • the piezoelectric layer 28 is indirectly provided on the high sound velocity material layer via the low sound velocity film 27.
  • the piezoelectric layer 28 may be provided directly on the high sound velocity material layer.
  • the piezoelectric substrate may be a laminated substrate having no low sound velocity film 27.
  • the piezoelectric substrate may be a laminated substrate of a high sound velocity support substrate and a piezoelectric layer 28.
  • the piezoelectric substrate may be a laminated substrate of the support substrate 25, the high sound velocity film 26, and the piezoelectric layer 28. Even in these cases, the energy of the elastic wave can be effectively confined on the piezoelectric layer 28 side. In addition, the response level can be improved in the attenuation region outside the pass band.
  • a laminate of the piezoelectric layer 28 and the acoustic reflection film may be configured.
  • the acoustic reflection film includes at least one low acoustic impedance layer and at least one high acoustic impedance layer.
  • the low acoustic impedance layer is a layer having a relatively low acoustic impedance.
  • the high acoustic impedance layer is a layer having a relatively high acoustic impedance.
  • the low acoustic impedance layer and the high acoustic impedance layer are laminated alternately. Even in this case, the energy of the elastic wave can be effectively confined on the piezoelectric layer 28 side. Further, as in the first embodiment, the response level can be improved in the attenuation region outside the pass band.
  • the elastic wave device according to the present invention is a longitudinally coupled resonator type elastic wave filter.
  • the elastic wave device according to the present invention may be an elastic wave resonator. An example of this is shown in the second embodiment below.
  • FIG. 10 is a schematic plan view of the elastic wave device according to the second embodiment.
  • the elastic wave device 31 is an elastic wave resonator.
  • the elastic wave device 31 has one IDT electrode 33 and a first reflector 4A and a second reflector 4B.
  • the duty ratio is random.
  • all parts of the IDT electrode 33, the first reflector 4A and the second reflector 4B are duty ratio non-uniform parts.
  • the width of the electrode finger is random.
  • All parts of the IDT electrode 33, the first reflector 4A and the second reflector 4B are non-uniform parts of the average width ratio.
  • at least one of the IDT electrode 33, the first reflector 4A and the second reflector 4B may have a duty ratio non-uniform portion or an average width ratio non-uniform portion.
  • the electrode finger pitches of the IDT electrode 33, the first reflector 4A, and the second reflector 4B are all the same.
  • the electrode finger pitches of the IDT electrodes 33, the first reflector 4A, and the second reflector 4B do not necessarily have to be the same.
  • FIG. 11 is a diagram showing the average width ratio of each electrode finger of the IDT electrode, the first reflector, and the second reflector in the second embodiment.
  • the number of the electrode finger on the horizontal axis of FIG. 11 increases from the first reflector 4A side toward the second reflector 4B side.
  • Numbers 1 to 11 indicate each electrode finger of the first reflector 4A.
  • Numbers 12 to 92 indicate each electrode finger of the IDT electrode 33.
  • Numbers 93 to 103 indicate each electrode finger of the second reflector 4B.
  • the mean width ratio in this embodiment is 0.95 or more and 1.05 or less.
  • the standard deviation in the distribution of the mean width ratios of all the electrode fingers of the IDT electrode 33, the first reflector 4A and the second reflector 4B of the elastic wave device 31 is 0.024.
  • the design parameters of the elastic wave device 31 are as follows.
  • the region where the adjacent electrode fingers of the IDT electrodes overlap each other when viewed from the elastic wave propagation direction is defined as the crossover region.
  • the dimension of the crossover region along the direction in which the plurality of electrode fingers extend is defined as the crossover width.
  • the distance between the center of the electrode finger located at the end of the IDT electrode in the elastic wave propagation direction and the electrode finger located closest to the IDT electrode side of the reflector is defined as the IR gap.
  • the response level can be improved in the attenuation region outside the pass band, as in the first embodiment.
  • the filter device including the elastic wave device 31 of the present embodiment with the second comparative example.
  • the duty ratio and the width of the electrode finger in the IDT electrode of the elastic wave resonator, the first reflector and the second reflector are constant in each of the present inventions. Different from the embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram showing the attenuation frequency characteristics of the filter device having the elastic wave device according to the second embodiment and the second comparative example.
  • Arrow G in FIG. 12 indicates longitudinal mode ripple.
  • the longitudinal mode ripple is suppressed as compared with the second comparative example. Therefore, in the second embodiment, the response caused by the longitudinal mode ripple can be suppressed. Therefore, when the elastic wave device 31 of the second embodiment is used as a filter device, a multiplexer, or the like, the response level in the attenuation region outside the pass band can be improved.
  • the standard deviations in the distribution of the average width ratios of all the electrode fingers of the IDT electrode 33, the first reflector 4A, and the second reflector 4B of the elastic wave device 31 are made different, and the response outside the pass band is different.
  • the level was measured.
  • the frequency for measuring the response level was the frequency indicated by the arrow G in FIG.
  • FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the standard deviation of the average width ratio of the electrode fingers and the response level of the longitudinal mode ripple in the filter device having the elastic wave device according to the second embodiment. In FIG. 13, it is shown that the vertical mode is suppressed as the position is higher on the vertical axis.
  • Elastic wave device 2 Piezoelectric substrate 3A to 3G ... First to seventh IDT electrodes 4A, 4B ... First and second reflectors 5, 6 ... First and second signal ends 10 ... Filter device 12, 13 ... 1st and 2nd bus bars 14, 15 ... 1st and 2nd electrode fingers 16, 18A-18C ... Electrode fingers 22 ... Piezoelectric substrate 23X, 23Y ... 1st IDT electrode 24A ... 1st Reflector 25 ... Support substrate 26 ... High-pitched speed film 27 ... Low-pitched speed film 28 ... Piezoelectric layer 31 ... Elastic wave device 33 ... IDT electrode C ... Duty ratio non-uniform portion D to F ... First to third regions P1, P2, S1, S2 ... Elastic wave resonator

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Abstract

通過帯域外の減衰域におけるレスポンスレベルを改善することができる、弾性波装置を提供する。　本発明の弾性波装置１は、圧電性基板２と、圧電性基板２上に設けられている第１のＩＤＴ電極３Ａと、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器とを備える。第１のＩＤＴ電極３Ａ、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器がそれぞれ複数の電極指を有する。第１のＩＤＴ電極３Ａ、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器の少なくともいずれかが、弾性波伝搬方向に連続する３本の電極指のデューティ比が全て異なる部分である、デューティ比不均一部を有する。

Description

弾性波装置
　本発明は、弾性波装置に関する。
　従来、弾性波装置は携帯電話機のフィルタなどに広く用いられている。下記の特許文献１には、弾性波装置としての、縦結合共振子型弾性波フィルタの一例が開示されている。この弾性波装置においては、圧電基板上に複数のくし型電極部が設けられている。各くし型電極部は、それぞれ１対のくし歯状電極を有する。各くし型電極部においては、一方のくし歯状電極のデューティ比と、他方のくし歯状電極のデューティ比とが異なっている。これにより、挿入損失の改善が図られている。
特開２００４－１１２５９１号公報
　しかしながら、特許文献１に記載のような弾性波装置を用いた場合においては、不要な共振が生じることに起因して、フィルタ特性が劣化することがある。特に、縦モードを利用して減衰域を形成する縦結合共振子型弾性波フィルタでは、縦モードの強度が高まり、減衰域のレスポンスレベルが劣化するおそれがある。
　本発明の目的は、通過帯域外の減衰域におけるレスポンスレベルを改善することができる、弾性波装置を提供することにある。
　本発明に係る弾性波装置のある広い局面では、圧電性基板と、前記圧電性基板上に設けられているＩＤＴ電極と、前記圧電性基板上における前記ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向両側に設けられている第１の反射器及び第２の反射器とが備えられており、前記ＩＤＴ電極、前記第１の反射器及び前記第２の反射器がそれぞれ複数の電極指を有し、前記ＩＤＴ電極、前記第１の反射器及び前記第２の反射器の少なくともいずれかが、弾性波伝搬方向に連続する３本の前記電極指のデューティ比が全て異なる部分である、デューティ比不均一部を有する。
　本発明に係る弾性波装置の他の広い局面では、圧電性基板と、前記圧電性基板上に設けられているＩＤＴ電極と、前記圧電性基板上における前記ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向両側に設けられている第１の反射器及び第２の反射器とが備えられており、前記ＩＤＴ電極、前記第１の反射器及び前記第２の反射器がそれぞれ複数の電極指を有し、任意の前記電極指の幅を、前記ＩＤＴ電極、前記第１の反射器及び前記第２の反射器の全ての前記電極指の幅の平均値により割った値を、前記任意の電極指の平均幅比としたときに、前記ＩＤＴ電極、前記第１の反射器及び前記第２の反射器のうち少なくともいずれかが、弾性波伝搬方向に連続する３本の前記電極指の前記平均幅比が全て異なる部分である、平均幅比不均一部を有する。
　本発明に係る弾性波装置によれば、通過帯域外の減衰域におけるレスポンスレベルを改善することができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置を含むフィルタ装置の回路図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の、第１の反射器及び第１のＩＤＴ電極付近を示す模式的平面図である。 図３は、本発明の第１の実施形態の第１のＩＤＴ電極における、弾性波伝搬方向に連続する３本の電極指付近を示す模式的正面断面図である。 図４は、本発明の第１の実施形態における複数のＩＤＴ電極、第１の反射器及び第２の反射器の各電極指のデューティ比を示す図である。 図５は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置を有するフィルタ装置及び第１の比較例の減衰量周波数特性を示す図である。 図６は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置を有するフィルタ装置の、デューティ比の標準偏差と通過帯域外のレスポンスレベルとの関係を示す図である。 図７は、本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る弾性波装置の、第１の反射器及び第１のＩＤＴ電極付近を示す模式的平面図である。 図８は、本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係る弾性波装置の、第１の反射器及び第１のＩＤＴ電極付近を示す模式的平面図である。 図９は、本発明の第１の実施形態の第３の変形例の第１のＩＤＴ電極における、弾性波伝搬方向に連続する３本の電極指付近を示す模式的正面断面図である。 図１０は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。 図１１は、本発明の第２の実施形態におけるＩＤＴ電極、第１の反射器及び第２の反射器の各電極指の平均幅比を示す図である。 図１２は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置を有するフィルタ装置及び第２の比較例の減衰量周波数特性を示す図である。 図１３は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置を有するフィルタ装置の、電極指の平均幅比の標準偏差と縦モードリップルのレスポンスレベルとの関係を示す図である。
　以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
　なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置を含むフィルタ装置の回路図である。なお、図１においては、弾性波装置１を略図的に示す。
　本実施形態の弾性波装置１は縦結合共振子型弾性波フィルタである。フィルタ装置１０は上記弾性波装置１を有する。なお、フィルタ装置１０は本発明の一実施形態に係るフィルタ装置である。フィルタ装置１０は受信フィルタである。もっとも、フィルタ装置１０は送信フィルタであってもよい。フィルタ装置１０の回路構成は特に限定されない。フィルタ装置１０が本発明に係る弾性波装置１を含んでいればよい。
　図２は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の第１の反射器及び第１のＩＤＴ電極付近を示す模式的平面図である。なお、図２においては、弾性波装置１に接続されている配線は省略している。図２以外の平面図においても同様である。
　弾性波装置１は、７ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性波フィルタである。弾性波装置１は、圧電性基板２を有する。圧電性基板２上に複数のＩＤＴ電極が設けられている。各ＩＤＴ電極に交流電圧を印加することにより、弾性波が励振される。本実施形態では、弾性波装置１において弾性表面波が励振される。複数のＩＤＴ電極は弾性波伝搬方向に沿って並んでいる。圧電性基板上における複数のＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向両側には、１対の反射器が設けられている。より具体的には、１対の反射器は、図１に示す第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂである。第１の反射器４Ａ側から、複数のＩＤＴ電極としての、第１のＩＤＴ電極３Ａ、第２のＩＤＴ電極３Ｂ、第３のＩＤＴ電極３Ｃ、第４のＩＤＴ電極３Ｄ、第５のＩＤＴ電極３Ｅ、第６のＩＤＴ電極３Ｆ及び第７のＩＤＴ電極３Ｇがこの順序において配置されている。なお、弾性波装置１のＩＤＴ電極の個数は７個には限定されない。弾性波装置１は、例えば、３ＩＤＴ型または５ＩＤＴ型などであってもよい。
　図２に示すように、第１のＩＤＴ電極３Ａは、１対のバスバーと、複数の電極指とを有する。１対のバスバーは第１のバスバー１２及び第２のバスバー１３である。第１のバスバー１２及び第２のバスバー１３は対向し合っている。第１のＩＤＴ電極３Ａの複数の電極指は、複数の第１の電極指１４及び複数の第２の電極指１５である。複数の第１の電極指１４の一端は、それぞれ第１のバスバー１２に接続されている。複数の第２の電極指１５の一端は、それぞれ第２のバスバー１３に接続されている。複数の第１の電極指１４及び複数の第２の電極指１５は互いに間挿し合っている。他の各ＩＤＴ電極も、第１のＩＤＴ電極３Ａと同様に、１対のバスバーと複数の電極指とを有する。
　第１の反射器４Ａは複数の電極指１６を有する。同様に、第２の反射器４Ｂも複数の電極指を有する。本実施形態においては、各ＩＤＴ電極、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂの電極指ピッチは全て同じである。電極指ピッチとは、隣り合う電極指同士の中心間距離をいう。もっとも、各ＩＤＴ電極、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂの電極指ピッチは、必ずしも全て同じではなくともよい。
　本明細書においては、デューティ比を電極指毎に規定する。すなわち、各ＩＤＴ電極、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂのそれぞれにおいて、任意の電極指の幅を、電極指ピッチにより割った値が、該任意の電極指のデューティ比であるとする。より具体的には、デューティ比をｄ、電極指の幅をｗ、電極指ピッチをｐとしたときに、ｄ＝ｗ／ｐである。なお、電極指の幅は、電極指の弾性波伝搬方向に沿う寸法である。
　さらに、弾性波伝搬方向に連続する３本の電極指のデューティ比が全て異なる部分を、デューティ比不均一部とする。本明細書においては、デューティ比を算出する際の電極指ピッチを、任意の電極指と、該任意の電極指の両隣の電極指との中心間距離の平均値とする。上記電極指ピッチの詳細、及びデューティ比不均一部の例を、図３において示す。
　図３は、第１の実施形態の第１のＩＤＴ電極における、弾性波伝搬方向に連続する３本の電極指付近を示す模式的正面断面図である。電極指１８Ａは、第１のＩＤＴ電極３Ａの弾性波伝搬方向における一方端の電極指である。電極指１８Ａ、電極指１８Ｂ及び電極指１８Ｃは、弾性波伝搬方向に連続する３本の電極指である。
　図３に示す電極指１８Ｂのデューティ比を算出する際の電極指ピッチは、電極指１８Ｂと電極指１８Ａとの中心間距離Ｌ１、及び電極指１８Ｂと電極指１８Ｃとの中心間距離Ｌ２の平均値である。より具体的には、電極指１８Ｂのデューティ比を算出する際の電極指ピッチは、電極指１８Ｂの中央と電極指１８Ａの中央との間の中央から、電極指１８Ｂの中央と電極指１８Ｃの中央との間の中央までの距離Ａと等しい。
　他方、弾性波伝搬方向における一方端または他方端の電極指のデューティ比を算出する際の電極指ピッチは、該電極指と、該電極指の隣の電極指との中心間距離とする。例えば、図３に示す、電極指１８Ａのデューティ比を算出する際の電極指ピッチは、電極指１８Ａと電極指１８Ｂとの中心間距離Ｌ１である。第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂにおいても同様である。
　図３に示す部分においては、電極指ピッチは一定であるが、電極指１８Ａ、電極指１８Ｂ及び電極指１８Ｃの幅が全て異なる。よって、該部分はデューティ比不均一部である。
　本実施形態の特徴は、複数のＩＤＴ電極、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂのうち少なくともいずれかが、デューティ比不均一部を有することにある。それによって、通過帯域外の減衰域におけるレスポンスレベルを改善することができる。この効果の詳細を、本実施形態の詳細と共に、以下において説明する。
　図４は、第１の実施形態における複数のＩＤＴ電極、第１の反射器及び第２の反射器の各電極指のデューティ比を示す図である。図４の横軸における電極指の番号は、第１の反射器４Ａ側から第２の反射器４Ｂ側に向かうほど大きくなる。
　本実施形態においては、複数のＩＤＴ電極、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂにおけるデューティ比はランダムである。複数のＩＤＴ電極、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂの全ての部分が、デューティ比不均一部である。弾性波装置１のデューティ比の最小値は０．３９である。デューティ比の最大値は０．６２である。デューティ比の平均値は０．５である。なお、弾性波装置１においては、全ての電極指のデューティ比のうち９５％のデューティ比は０．４５以上、０．５５以下である。弾性波装置１においては、複数のＩＤＴ電極、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂの、全てのデューティ比の分布における標準偏差は０．０２４である。
　なお、本実施形態のフィルタ装置１０の回路構成は、図１に示す通りである。より具体的には、フィルタ装置１０は、第１の信号端５及び第２の信号端６を有する。第１の信号端５はアンテナ端である。第１の信号端５はアンテナに接続される。第１の信号端５及び第２の信号端６は、電極パッドとして構成されていてもよく、あるいは、配線として構成されていてもよい。さらに、フィルタ装置１０は、弾性波共振子Ｓ１、弾性波共振子Ｓ２、弾性波共振子Ｐ１及び弾性波共振子Ｐ２を有する。弾性波共振子Ｓ１及び弾性波共振子Ｓ２は、直列トラップである。弾性波共振子Ｓ１は、第１の信号端５及び弾性波装置１との間に接続されている。弾性波共振子Ｓ２は、弾性波装置１と第２の信号端６との間に接続されている。弾性波共振子Ｐ１及び弾性波共振子Ｐ２は並列トラップである。弾性波共振子Ｐ１は、弾性波共振子Ｓ１及び弾性波装置１の間の接続点と、グラウンド電位の間に接続されている。弾性波共振子Ｐ２は、第２の信号端６とグラウンド電位との間に接続されている。
　上記のように、本実施形態においては、通過帯域外の減衰域におけるレスポンスレベルを改善することができる。この効果を、フィルタ装置１０と、第１の比較例とを比較することにより示す。なお、第１の比較例のフィルタ装置は、縦結合共振子型弾性波フィルタの複数のＩＤＴ電極、第１の反射器及び第２の反射器におけるデューティ比が、それぞれにおいて一定である点において、本実施形態と異なる。
　図５は、第１の実施形態に係る弾性波装置を有するフィルタ装置及び第１の比較例の減衰量周波数特性を示す図である。
　図５中の矢印Ｂ１、矢印Ｂ２及び矢印Ｂ３に示すように、第１の比較例では、通過帯域外において、不要波に起因するレスポンスレベルが高い。これに対して、第１の実施形態においては、不要波に起因するレスポンスレベルが低くなっていることがわかる。特に、矢印Ｂ１に示すように、第１の実施形態では、通過帯域外の減衰域におけるレスポンスレベルを改善することができている。
　第１の比較例においては、デューティ比が一定であるため、隣り合う電極指において、反射する信号の位相が揃うこととなる。そのため、不要な共振が生じることがある。これに対して、第１の実施形態においては、デューティ比不均一部が配置されている。デューティ比不均一部では、隣り合う電極指において、反射する信号の位相が揃い難い。それによって、矢印Ｂ１に示す縦モードなどの不要波の共振に係るＱ値が低くなる。従って、不要な共振が生じることを抑制することができ、不要波に起因するレスポンスレベルを改善することができる。
　ここで、フィルタ装置１０において、弾性波装置１の複数のＩＤＴ電極、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂの、全てのデューティ比の分布における標準偏差を異ならせて、通過帯域外のレスポンスレベルを測定した。なお、レスポンスレベルを測定する周波数は、図５中の矢印Ｂ１に示す周波数とした。
　図６は、第１の実施形態に係る弾性波装置を有するフィルタ装置の、デューティ比の標準偏差と通過帯域外のレスポンスレベルとの関係を示す図である。
　図６に示すように、デューティ比の標準偏差が０．０１５以上の場合には、標準偏差が０．０１５未満の場合に比べて、不要波としての縦モードに起因するレスポンスレベルが低くなっていることがわかる。よって、弾性波装置１の複数のＩＤＴ電極、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂの、全てのデューティ比の分布における標準偏差が０．０１５以上であることが好ましい。それによって、通過帯域外の減衰域におけるレスポンスレベルをより一層改善することができる。
　なお、弾性波装置１の複数のＩＤＴ電極、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂの、全てのデューティ比の分布における標準偏差は０．５５以下であることが好ましい。それによって、挿入損失などのフィルタ特性が劣化し難い。
　弾性波装置１の複数のＩＤＴ電極、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂの、全てのデューティ比の分布において、デューティ比の平均値をｄａｖｅとしたときに、９５％以上がｄａｖｅ±０．０５以内の範囲内のデューティ比であることが好ましい。この場合には、挿入損失などのフィルタ特性が劣化し難い。
　上記のように、本実施形態においては、複数のＩＤＴ電極、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂにおいて、デューティ比がランダムである。もっとも、複数のＩＤＴ電極、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂのうち少なくともいずれかがデューティ比不均一部を有していればよい。この場合においても、通過帯域外の減衰域においてレスポンスレベルを改善することができる。
　ところで、本実施形態においては、各ＩＤＴ電極、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂの電極指ピッチは全て同じである。他方、各ＩＤＴ電極、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂの電極指の幅はランダムである。それによって、デューティ比がランダムとされている。ここで、任意の電極指の幅を、複数のＩＤＴ電極、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂの全ての電極指の幅の平均値により割った値を、該任意の電極指の平均幅比とする。より具体的には、平均幅比をｗｃ、電極指の幅をｗ、電極指の幅の平均値をｗａｖｅとしたときに、ｗｃ＝ｗ／ｗａｖｅである。弾性波伝搬方向に連続する３本の電極指の平均幅比が全て異なる部分を、平均幅比不均一部とする。弾性波装置１においては、複数のＩＤＴ電極、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂの全ての部分が平均幅比不均一部である。もっとも、複数のＩＤＴ電極、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂのうち少なくともいずれかが平均幅比不均一部を有していればよい。この場合においても、通過帯域外の減衰域においてレスポンスレベルを改善することができる。なお、各ＩＤＴ電極、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂの電極指ピッチは、必ずしも全て同じではなくともよい。
　上記のデューティ比の分布と同様に、弾性波装置１の複数のＩＤＴ電極、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂの、全ての電極指の平均幅比の分布における標準偏差が０．０１５以上であることが好ましい。それによって、通過帯域外の減衰域におけるレスポンスレベルをより一層改善することができる。弾性波装置１の複数のＩＤＴ電極、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂの、全ての電極指の平均幅比の分布における標準偏差は０．５５以下であることが好ましい。それによって、挿入損失などのフィルタ特性が劣化し難い。
　弾性波装置１の複数のＩＤＴ電極、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂの、全ての電極指の平均幅比の分布において、９５％以上が１±０．０５以内の範囲内の平均幅比であることが好ましい。この場合には、挿入損失などのフィルタ特性が劣化し難い。
　図７は、第１の実施形態の第１の変形例に係る弾性波装置の、第１の反射器及び第１のＩＤＴ電極付近を示す模式的平面図である。
　本変形例においては、第１のＩＤＴ電極２３Ｘが、デューティ比が一定である部分と、デューティ比不均一部Ｃとを有する。より具体的には、第１のＩＤＴ電極２３Ｘでは、デューティ比不均一部Ｃ以外の全ての部分においてデューティ比が一定である。なお、第１のＩＤＴ電極２３Ｘは、複数のデューティ比不均一部Ｃを有していてもよい。この場合には、デューティ比が一定である部分と、デューティ比不均一部Ｃとが交互に並んでいる。デューティ比不均一部Ｃにおける電極指の本数は、３本以上であればよい。他方、本変形例においては、第１のＩＤＴ電極２３Ｘ以外の複数のＩＤＴ電極並びに第１の反射器２４Ａ及び第２の反射器のデューティ比は一定である。
　本変形例では、デューティ比不均一部Ｃは、平均幅比不均一部でもある。第１のＩＤＴ電極２３Ｘは、電極指の幅が一定である部分と、平均幅比不均一部とを有する。なお、第１のＩＤＴ電極２３Ｘは、複数の平均幅比不均一部を有していてもよい。この場合には、電極指の幅が一定である部分と、平均幅比不均一部とが交互に並んでいる。平均幅比不均一部における電極指の本数は、３本以上であればよい。他方、本変形例においては、第１のＩＤＴ電極２３Ｘ以外の複数のＩＤＴ電極並びに第１の反射器２４Ａ及び第２の反射器の電極指の幅は一定である。本変形例においても、通過帯域外の減衰域においてレスポンスレベルを改善することができる。
　図８は、第１の実施形態の第２の変形例に係る弾性波装置の、第１の反射器及び第１のＩＤＴ電極付近を示す模式的平面図である。
　本変形例においては、第１のＩＤＴ電極２３Ｙは、第１の領域Ｄ、第２の領域Ｅ及び第３の領域Ｆを有する。第１の領域Ｄは、弾性波伝搬方向における一方端に位置する領域である。第２の領域Ｅは、弾性波伝搬方向における他方端に位置する領域である。第３の領域Ｆは、第１の領域Ｄに隣接し、かつ第２の領域Ｅに隣接する領域である。第１の領域Ｄ及び第２の領域Ｅは、それぞれ複数の電極指を含む。第１の領域Ｄ及び第２の領域Ｅにおける電極指ピッチは、他の領域における電極指ピッチよりも狭い。
　本変形例においては、デューティ比不均一部Ｃ及び平均幅比不均一部は、第１のＩＤＴ電極２３Ｙの中央の電極指を含む。デューティ比不均一部Ｃ及び平均幅比不均一部は、第１の領域Ｄと第３の領域Ｆとの境界には位置していない。同様に、デューティ比不均一部Ｃ及び平均幅比不均一部は、第２の領域Ｅと第３の領域Ｆとの境界にも位置していない。もっとも、本変形例においては、デューティ比不均一部Ｃ及び平均幅比不均一部は、上記各境界に位置していなければよい。デューティ比不均一部Ｃ及び平均幅比不均一部は、第１のＩＤＴ電極２３Ｙの中央の電極指を含んでいなくともよい。本変形例においても、通過帯域外の減衰域においてレスポンスレベルを改善することができる。
　図３に示すように、本実施形態においては、圧電性基板２は圧電体層のみからなる圧電基板である。圧電体層の材料としては、例えば、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、水晶、またはＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などを用いることができる。もっとも、圧電性基板２は、圧電体層を含む積層基板であってもよい。
　図９は、第１の実施形態の第３の変形例の第１のＩＤＴ電極における、弾性波伝搬方向に連続する３本の電極指付近を示す模式的正面断面図である。
　本変形例では、圧電性基板２２は、支持基板２５と、高音速材料層としての高音速膜２６と、低音速膜２７と、圧電体層２８とを有する。より具体的には、支持基板２５上に高音速膜２６が設けられている。高音速膜２６上に低音速膜２７が設けられている。低音速膜２７上に圧電体層２８が設けられている。
　低音速膜２７は相対的に低音速な膜である。より具体的には、低音速膜２７を伝搬するバルク波の音速は、圧電体層２８を伝搬するバルク波の音速よりも低い。低音速膜２７の材料としては、例えば、ガラス、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化リチウム、五酸化タンタル、または、酸化ケイ素にフッ素、炭素やホウ素を加えた化合物を主成分とする材料を用いることができる。
　高音速材料層は相対的に高音速な層である。より具体的には、高音速材料層を伝搬するバルク波の音速は、圧電体層２８を伝搬する弾性波の音速よりも高い。高音速材料層の材料としては、例えば、シリコン、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、サファイア、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶、アルミナ、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト、マグネシア、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜またはダイヤモンドなど、上記材料を主成分とする媒質を用いることができる。
　支持基板２５の材料としては、例えば、酸化アルミニウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶などの圧電体、アルミナ、サファイア、マグネシア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライトなどの各種セラミック、ダイヤモンド、ガラスなどの誘電体、シリコン、窒化ガリウムなどの半導体または樹脂などを用いることができる。
　本変形例の圧電性基板２２においては、高音速材料層と、低音速膜２７と、圧電体層２８とが積層されている。それによって、弾性波のエネルギーを圧電体層２８側に効果的に閉じ込めることができる。加えて、第１の実施形態と同様に、通過帯域外の減衰域においてレスポンスレベルを改善することができる。
　なお、高音速材料層は高音速支持基板であってもよい。この場合には、圧電性基板は、高音速支持基板と、低音速膜２７と、圧電体層２８との積層基板であってもよい。ここで、第３の変形例においては、圧電体層２８は、高音速材料層上に低音速膜２７を介して間接的に設けられている。もっとも、圧電体層２８は、高音速材料層上に直接的に設けられていてもよい。圧電性基板は低音速膜２７を有しない積層基板であってもよい。この場合には、圧電性基板は、高音速支持基板と圧電体層２８との積層基板であってもよい。あるいは、圧電性基板は、支持基板２５と、高音速膜２６と、圧電体層２８との積層基板であってもよい。これらの場合においても、弾性波のエネルギーを圧電体層２８側に効果的に閉じ込めることができる。加えて、通過帯域外の減衰域においてレスポンスレベルを改善することができる。
　なお、圧電体層２８と音響反射膜との積層体が構成されていてもよい。音響反射膜は、少なくとも１層の低音響インピーダンス層及び少なくとも１層の高音響インピーダンス層を含む。低音響インピーダンス層は、相対的に音響インピーダンスが低い層である。高音響インピーダンス層は、相対的に音響インピーダンスが高い層である。低音響インピーダンス層及び高音響インピーダンス層は交互に積層されている。この場合においても、弾性波のエネルギーを圧電体層２８側に効果的に閉じ込めることができる。さらに、第１の実施形態と同様に、通過帯域外の減衰域においてレスポンスレベルを改善することができる。
　第１の実施形態及びその変形例においては、本発明に係る弾性波装置が縦結合共振子型弾性波フィルタである例を示した。なお、本発明に係る弾性波装置は弾性波共振子であってもよい。この例を以下の第２の実施形態において示す。
　図１０は、第２の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。
　弾性波装置３１は弾性波共振子である。弾性波装置３１は、１個のＩＤＴ電極３３と、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂとを有する。ＩＤＴ電極３３、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂにおいては、デューティ比はランダムである。本実施形態では、ＩＤＴ電極３３、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂの全ての部分が、デューティ比不均一部である。なお、ＩＤＴ電極３３、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂにおいては、電極指の幅はランダムである。ＩＤＴ電極３３、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂの全ての部分が、平均幅比不均一部である。もっとも、ＩＤＴ電極３３、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂの少なくともいずれかが、デューティ比不均一部または平均幅比不均一部を有していればよい。
　本実施形態においては、ＩＤＴ電極３３、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂの電極指ピッチは全て同じである。なお、各ＩＤＴ電極３３、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂの電極指ピッチは、必ずしも全て同じではなくともよい。
　図１１は、第２の実施形態におけるＩＤＴ電極、第１の反射器及び第２の反射器の各電極指の平均幅比を示す図である。図１１の横軸における電極指の番号は、第１の反射器４Ａ側から第２の反射器４Ｂ側に向かうほど大きくなる。番号１～１１は第１の反射器４Ａの各電極指を示す。番号１２～９２はＩＤＴ電極３３の各電極指を示す。番号９３～１０３は第２の反射器４Ｂの各電極指を示す。
　図１１に示すように、本実施形態における平均幅比は、０．９５以上、１．０５以下である。弾性波装置３１のＩＤＴ電極３３、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂの、全ての電極指の平均幅比の分布における標準偏差は０．０２４である。さらに、弾性波装置３１の設計パラメータは以下の通りである。ここで、弾性波伝搬方向から見たときに、ＩＤＴ電極の隣り合う電極指同士が重なり合う領域を交叉領域とする。交叉領域の、複数の電極指が延びる方向に沿う寸法を交叉幅とする。ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向における端部に位置する電極指と、反射器の最もＩＤＴ電極側に位置する電極指との中心間距離をＩ－Ｒギャップとする。
　ＩＤＴ電極３３の電極指の対数；４０．５対
　ＩＤＴ電極３３の交叉幅；５０μｍ
　第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂの電極指の本数；１１本
　ＩＤＴ電極３３、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂの電極指ピッチ；４μｍ
　Ｉ－Ｒギャップ；４μｍ
　本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、通過帯域外の減衰域においてレスポンスレベルを改善することができる。これを、本実施形態の弾性波装置３１を含むフィルタ装置と第２の比較例とを比較することにより示す。なお、第２の比較例のフィルタ装置は、弾性波共振子のＩＤＴ電極、第１の反射器及び第２の反射器におけるデューティ比及び電極指の幅が、それぞれにおいて一定である点において、本実施形態と異なる。
　図１２は、第２の実施形態に係る弾性波装置を有するフィルタ装置及び第２の比較例の減衰量周波数特性を示す図である。図１２中の矢印Ｇは、縦モードリップルを示す。
　図１２に示すように、第２の実施形態においては、第２の比較例よりも縦モードリップルが抑制されていることがわかる。よって、第２の実施形態においては、縦モードリップルに起因するレスポンスを抑制することができる。従って、第２の実施形態の弾性波装置３１をフィルタ装置またはマルチプレクサなどに用いた場合には、通過帯域外の減衰域におけるレスポンスレベルを改善することができる。
　ここで、弾性波装置３１のＩＤＴ電極３３、第１の反射器４Ａ及び第２の反射器４Ｂの、全ての電極指の平均幅比の分布における標準偏差を異ならせて、通過帯域外のレスポンスレベルを測定した。なお、レスポンスレベルを測定する周波数は、図１２中の矢印Ｇに示す周波数とした。
　図１３は、第２の実施形態に係る弾性波装置を有するフィルタ装置の、電極指の平均幅比の標準偏差と縦モードリップルのレスポンスレベルとの関係を示す図である。図１３においては、縦軸における上方に位置するほど、縦モードが抑制されていることを示す。
　図１３に示すように、電極指の平均幅比の標準偏差が０．０１５以上の場合には、標準偏差が０．０１５未満の場合に比べて、縦モードリップルが抑制されていることがわかる。従って、この場合には、通過帯域外の減衰域におけるレスポンスレベルをより一層改善することができる。
１…弾性波装置
２…圧電性基板
３Ａ～３Ｇ…第１～第７のＩＤＴ電極
４Ａ，４Ｂ…第１，第２の反射器
５，６…第１，第２の信号端
１０…フィルタ装置
１２，１３…第１，第２のバスバー
１４，１５…第１，第２の電極指
１６，１８Ａ～１８Ｃ…電極指
２２…圧電性基板
２３Ｘ，２３Ｙ…第１のＩＤＴ電極
２４Ａ…第１の反射器
２５…支持基板
２６…高音速膜
２７…低音速膜
２８…圧電体層
３１…弾性波装置
３３…ＩＤＴ電極
Ｃ…デューティ比不均一部
Ｄ～Ｆ…第１～第３の領域
Ｐ１，Ｐ２，Ｓ１，Ｓ２…弾性波共振子

Claims (11)

  1. 　圧電性基板と、
    　前記圧電性基板上に設けられているＩＤＴ電極と、
    　前記圧電性基板上における前記ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向両側に設けられている第１の反射器及び第２の反射器と、
    を備え、
    　前記ＩＤＴ電極、前記第１の反射器及び前記第２の反射器がそれぞれ複数の電極指を有し、
    　前記ＩＤＴ電極、前記第１の反射器及び前記第２の反射器の少なくともいずれかが、弾性波伝搬方向に連続する３本の前記電極指のデューティ比が全て異なる部分である、デューティ比不均一部を有する、弾性波装置。
  2. 　前記デューティ比不均一部において、電極指ピッチが全て同じである、請求項１に記載の弾性波装置。
  3. 　前記ＩＤＴ電極、前記第１の反射器及び前記第２の反射器の、全てのデューティ比の分布における標準偏差が０．０１５以上である、請求項１または２に記載の弾性波装置。
  4. 　前記ＩＤＴ電極が、前記ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向における一方端及び他方端の前記電極指をそれぞれ含む、第１の領域及び第２の領域と、前記第１の領域に隣接し、かつ前記第２の領域に隣接する第３の領域と、を有し、
    　前記デューティ比不均一部が、前記第１の領域と前記第３の領域との境界、及び前記第２の領域と前記第３の領域の境界以外の部分に位置する、請求項１～３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  5. 　圧電性基板と、
    　前記圧電性基板上に設けられているＩＤＴ電極と、
    　前記圧電性基板上における前記ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向両側に設けられている第１の反射器及び第２の反射器と、
    を備え、
    　前記ＩＤＴ電極、前記第１の反射器及び前記第２の反射器がそれぞれ複数の電極指を有し、
    　任意の前記電極指の幅を、前記ＩＤＴ電極、前記第１の反射器及び前記第２の反射器の全ての前記電極指の幅の平均値により割った値を、前記任意の電極指の平均幅比としたときに、前記ＩＤＴ電極、前記第１の反射器及び前記第２の反射器のうち少なくともいずれかが、弾性波伝搬方向に連続する３本の前記電極指の前記平均幅比が全て異なる部分である、平均幅比不均一部を有する、弾性波装置。
  6. 　前記平均幅比不均一部において、電極指ピッチが全て同じである、請求項５に記載の弾性波装置。
  7. 　前記ＩＤＴ電極、前記第１の反射器及び前記第２の反射器の、全ての前記電極指の幅の分布における標準偏差が０．０１５以上である、請求項５または６に記載の弾性波装置。
  8. 　前記ＩＤＴ電極が、前記ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向における一方端及び他方端の前記電極指をそれぞれ含む、第１の領域及び第２の領域を有し、
    　前記平均幅比不均一部が、前記第１の領域及び前記第１の領域と隣接する領域の境界、及び前記第２の領域及び前記第２の領域と隣接する領域の境界以外の部分に位置する、請求項５～７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  9. 　前記ＩＤＴ電極、前記第１の反射器及び前記第２の反射器がそれぞれ、デューティ比が一定の部分を含む、請求項１～８のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  10. 　１個の前記ＩＤＴ電極を備える、弾性波共振子である、請求項１～９のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  11. 　複数の前記ＩＤＴ電極を備え、
    　前記複数のＩＤＴ電極が弾性波伝搬方向に沿って並んでいる、縦結合共振子型弾性波フィルタである、請求項１～９のいずれか１項に記載の弾性波装置。
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JPS63135010A (ja) * 1986-11-26 1988-06-07 Alps Electric Co Ltd 弾性表面波共振子
WO2010047113A1 (ja) * 2008-10-24 2010-04-29 エプソントヨコム株式会社 弾性表面波共振子、弾性表面波発振器および弾性表面波モジュール装置
WO2015198904A1 (ja) * 2014-06-26 2015-12-30 株式会社村田製作所 縦結合共振子型弾性表面波フィルタ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63135010A (ja) * 1986-11-26 1988-06-07 Alps Electric Co Ltd 弾性表面波共振子
WO2010047113A1 (ja) * 2008-10-24 2010-04-29 エプソントヨコム株式会社 弾性表面波共振子、弾性表面波発振器および弾性表面波モジュール装置
WO2015198904A1 (ja) * 2014-06-26 2015-12-30 株式会社村田製作所 縦結合共振子型弾性表面波フィルタ

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