WO2022224740A1 - ラダー型フィルタ - Google Patents

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WO2022224740A1
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coating film
arm resonator
piezoelectric substrate
ladder
compensation line
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Inventor
淳仁 長田
Original Assignee
株式会社村田製作所
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46—Filters
    • H03H9/64—Filters using surface acoustic waves

Definitions

  • the present invention relates to ladder filters.
  • Patent Literature 1 discloses a plurality of examples of ladder-type filters.
  • a ladder-type filter has a plurality of elastic wave resonators as series arm resonators and parallel arm resonators.
  • an inductor is connected in parallel with a series arm resonator.
  • an inductor is connected in series with a parallel arm resonator.
  • An object of the present invention is to provide a ladder-type filter that can improve frequency temperature characteristics.
  • the thermal expansion coefficient of the first coating film is smaller than the thermal expansion coefficient of the second coating film.
  • FIG. 1 is a schematic circuit diagram of a ladder-type filter according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the ladder-type filter according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view of a series arm resonator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line II in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing impedance frequency characteristics for explaining adjustment of the frequency of the resonator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 4 schematically showing behavior when the inductance compensation line in the first embodiment of the present invention becomes hot.
  • FIG. 7 is a diagram showing attenuation frequency characteristics at the start of operation and after a sufficient amount of time has passed after the start of operation in the first embodiment and the comparative example of the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view of the inductance compensation line and coating film in the first modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view of an inductance compensating line and a coating film in a second modification of the first embodiment of the invention.
  • FIG. 10 is a front sectional view of a series arm resonator in a third modification of the first embodiment of the invention.
  • FIG. 11 is a schematic circuit diagram of a ladder-type filter according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing impedance frequency characteristics for explaining adjustment of the resonator frequency in the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram showing attenuation frequency characteristics at the start of operation and after a sufficient amount of time has passed after the start of operation in the second embodiment and the comparative example of the present invention.
  • FIG. 14 is a schematic plan view of a ladder-type filter according to a third embodiment of the invention.
  • FIG. 15 is a schematic plan view of a ladder-type filter according to a fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is a schematic circuit diagram of a ladder-type filter according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a block diagram of an inductance compensation line, which will be described later. The same applies to schematic circuit diagrams other than FIG.
  • the ladder-type filter 1 has a first signal terminal 3 and a second signal terminal 4, a plurality of series arm resonators, a plurality of parallel arm resonators, and an inductance compensation line 5.
  • the plurality of series arm resonators are a series arm resonator S1, a series arm resonator S2, a series arm resonator S3, a series arm resonator S4 and a series arm resonator S5.
  • the plurality of parallel arm resonators are a parallel arm resonator P1, a parallel arm resonator P2, a parallel arm resonator P3 and a parallel arm resonator P4.
  • the series arm resonator and the parallel arm resonator may be simply referred to as resonators.
  • the second signal end 4 is the antenna end.
  • the antenna end is connected to the antenna.
  • the second signal end 4 is not limited to the antenna end.
  • a series arm resonator S1, a series arm resonator S2, a series arm resonator S3, a series arm resonator S4 and a series arm resonator S5 are arranged in this order between the first signal terminal 3 and the second signal terminal 4. , are connected in series with each other.
  • the series arm resonator closest to the first signal terminal 3 is the series arm resonator S1.
  • a parallel arm resonator P1 is connected between the connection point between the series arm resonator S1 and the series arm resonator S2 and the ground potential.
  • a parallel arm resonator P2 is connected between a connection point between the series arm resonator S2 and the series arm resonator S3 and the ground potential.
  • a parallel arm resonator P3 is connected between a connection point between the series arm resonator S3 and the series arm resonator S4 and the ground potential.
  • a parallel arm resonator P4 is connected between a connection point between the series arm resonator S4 and the series arm resonator S5 and the ground potential.
  • An inductance compensation line 5 is connected in parallel with the series arm resonator S4.
  • the circuit configuration of the ladder-type filter 1 is not limited to the above. At least one series arm resonator, at least one parallel arm resonator, and the inductance compensation line 5 should be provided. A specific configuration of the ladder-type filter 1 will be described below.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the ladder-type filter according to the first embodiment.
  • the resonator is shown schematically as a rectangle with two diagonal lines.
  • the ladder-type filter 1 has a piezoelectric substrate 2.
  • the piezoelectric substrate 2 is a substrate consisting of only a piezoelectric layer.
  • the piezoelectric substrate 2 may be a laminated substrate including piezoelectric layers.
  • the piezoelectric substrate 2 is a lithium niobate substrate.
  • the material of the piezoelectric layer in the piezoelectric substrate 2 is not limited to lithium niobate.
  • lithium tantalate, zinc oxide, aluminum nitride, crystal, or PZT (lead zirconate titanate) may be used. can.
  • a first signal end 3 and a second signal end 4 are provided on the piezoelectric substrate 2 .
  • the first signal end 3 and the second signal end 4 are configured as electrode lands.
  • the first signal end 3 and the second signal end 4 may be configured as wiring.
  • the piezoelectric substrate 2 includes a plurality of series arm resonators and a plurality of parallel arm resonators.
  • the plurality of series arm resonators and the plurality of parallel arm resonators are surface acoustic wave resonators.
  • FIG. 3 is a plan view of the series arm resonator in the first embodiment. Note that the wiring connected to the series arm resonator S1 is omitted in FIG.
  • the series arm resonator S1 has an IDT electrode 7.
  • An elastic wave is excited by applying an AC voltage to the IDT electrode 7 .
  • a pair of reflectors 9A and 9B are provided on both sides of the IDT electrode 7 on the piezoelectric substrate 2 in the elastic wave propagation direction.
  • the IDT electrode 7 has a first busbar 16 and a second busbar 17 and a plurality of first electrode fingers 18 and a plurality of second electrode fingers 19 .
  • the first busbar 16 and the second busbar 17 face each other.
  • One end of each of the plurality of first electrode fingers 18 is connected to the first bus bar 16 .
  • One end of each of the plurality of second electrode fingers 19 is connected to the second bus bar 17 .
  • the plurality of first electrode fingers 18 and the plurality of second electrode fingers 19 are interleaved with each other.
  • the direction in which the first electrode finger 18 and the second electrode finger 19 extend is defined as the electrode finger extending direction.
  • the extending direction of the electrode fingers is orthogonal to the elastic wave propagation direction.
  • a region where adjacent electrode fingers overlap when viewed from the acoustic wave propagation direction is an intersecting region.
  • a pair of regions between the intersection region and the first busbar 16 and the second busbar 17 are a pair of gap regions.
  • the IDT electrode 7, the reflector 9A and the reflector 9B may be composed of a laminated metal film, or may be composed of a single layer metal film.
  • Other series arm resonators and a plurality of parallel arm resonators also have IDT electrodes and reflectors, like the series arm resonator S1.
  • a plurality of connection wirings 8 are provided on the piezoelectric substrate 2 . Some of the plurality of connection wirings 8 connect resonators to each other. Another part of the plurality of connection wirings 8 connects the resonator and the ground potential. Still another part of the plurality of connection wirings 8 connects the resonator and the first signal terminal 3 or the second signal terminal 4 .
  • the connection wiring 8 is connected to at least one of the series arm resonator and the parallel arm resonator.
  • An inductance compensation line 5 is provided on the piezoelectric substrate 2 .
  • the inductance compensation line 5 is shown as a linear shape.
  • the inductance compensating line 5 only needs to have a shape capable of obtaining a desired inductance.
  • the inductance compensation line 5 may have a meandering shape or a spiral shape, for example.
  • the inductance compensation line 5 may be composed of a laminated metal film, or may be composed of a single layer metal film.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view along line II in FIG.
  • the inductance compensation line 5 has a first surface 5a, a second surface 5b, and a side surface 5c.
  • the first surface 5a and the second surface 5b face each other.
  • the side surface 5c is connected to the first surface 5a and the second surface 5b.
  • the second surface 5b is located on the piezoelectric substrate 2 side.
  • a coating film 6 serving as a first coating film in the present invention is provided on the piezoelectric substrate 2 so as to cover both the first surface 5a and the side surface 5c of the inductance compensation line 5. As shown in FIG. In this embodiment, the entire first surface 5a and side surfaces 5c are covered with the coating film 6.
  • This embodiment is characterized in that the inductance compensation line 5 is connected in parallel with the series arm resonator S4, the inductance compensation line 5 is covered with the coating film 6, and the thermal expansion coefficient of the coating film 6 is It lies in being a negative value. Thereby, the frequency temperature characteristic can be improved. This is explained below.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing impedance frequency characteristics for explaining adjustment of the resonator frequency in the first embodiment.
  • the solid line in FIG. 5 is the impedance frequency characteristic at the start of operation of the resonator.
  • the temperature of the resonator at the start of operation is the same temperature as before the start of operation.
  • the temperature of the resonator increases.
  • a shift occurs in the frequency as indicated by the dashed line. More specifically, when the temperature of the resonator becomes high, the frequencies including the resonance frequency and the anti-resonance frequency shift to the low frequency side as a whole.
  • the inductance compensation line 5 can suppress the deviation of the anti-resonance frequency, as indicated by the dashed line and the arrow. The details are as follows.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view, corresponding to FIG. 4, schematically showing behavior when the inductance compensation line in the first embodiment becomes hot.
  • a dashed line in FIG. 6 indicates the state before the cross-sectional areas of the inductance compensation line 5 and the coating film 6 are changed.
  • the inductance compensation line 5 When the resonator operates and generates heat, the inductance compensation line 5 is heated to a high temperature. As a result, the cross-sectional area of the inductance compensation line 5 increases due to thermal expansion, as indicated by arrows in FIG. At this time, in the present embodiment, the coating film 6 is also heated to a high temperature. The coefficient of thermal expansion of the coating film 6 is a negative value. Therefore, the coating film 6 shrinks due to the high temperature. As a result, the inductance compensation line 5 is pulled outward by the coating film 6 . Therefore, the cross-sectional area of the inductance compensation line 5 is further increased. As the cross-sectional area increases, the inductance of the inductance compensation line 5 decreases.
  • the inductance compensation line 5 is connected in parallel with the series arm resonator S4. As the inductance of the inductance compensation line 5 decreases, the anti-resonance frequency of the series arm resonator S4 increases as indicated by the dashed line in FIG. Therefore, the deviation of the anti-resonance frequency of the series arm resonator S4 is canceled by the change in the inductance of the inductance compensation line 5.
  • the inductance of the inductance compensation line 5 changes at the same time as the frequency of the resonator shifts due to the temperature change. As a result, the frequency deviation can be canceled and the frequency temperature characteristic can be improved.
  • the attenuation frequency characteristics at the start of operation and after a sufficient amount of time has passed after the start of operation were compared in the ladder-type filter having the configuration of this embodiment and the comparative example.
  • the comparative example differs from the first embodiment in that the inductance compensation line 5 is not provided. Note that the first embodiment and the comparative example have the same attenuation frequency characteristics at the start of operation.
  • Table 1 shows the design parameters of the ladder-type filters of the first embodiment and the comparative example.
  • the crossing width in Table 1 is the dimension of the crossing region of the IDT electrode 7 along the direction in which the electrode fingers extend.
  • the inter-electrode gap length is the distance between the electrode fingers and the busbar. That is, the distance between the first electrode finger 18 and the second busbar 17 and the distance between the second electrode finger 19 and the first busbar 16 .
  • FIG. 7 is a diagram showing attenuation frequency characteristics at the start of operation and after a sufficient amount of time has passed after the start of operation in the first embodiment and the comparative example.
  • a solid line in FIG. 7 indicates the result of the first embodiment when the temperature rises by 100° C. from the start of operation.
  • a dashed line indicates the result of the comparative example when the temperature rises by 100° C. from the start of operation.
  • the dashed-dotted line shows the results of the first embodiment and the comparative example at the start of operation.
  • the frequency near the end of the passband on the high-frequency side deviates greatly to the low-frequency side compared to when the operation was started. This is because the temperature of each resonator has increased as time has passed since the start of operation.
  • the change in frequency near the end of the passband on the high frequency side is smaller than that at the start of operation.
  • the anti-resonance frequency of each series arm resonator contributes greatly to the characteristics of the passband on the high side of the ladder filter 1 .
  • the deviation of the anti-resonance frequency of the series arm resonator S4 is canceled by the change in the inductance of the inductance compensation line 5. FIG. Therefore, frequency temperature characteristics can be improved.
  • one inductance compensation line 5 is provided in the ladder-type filter 1.
  • the inductance compensation line 5 is connected in parallel with the series arm resonator S4.
  • a plurality of inductance compensation lines 5 may be provided and each inductance compensation line 5 may be connected in parallel with each series arm resonator.
  • the cross-sectional area of the inductance compensation line 5 is preferably larger than the cross-sectional area of the connection wiring 8 .
  • the cross-sectional area of the inductance compensation line 5 is sufficiently large. Therefore, the amount of increase in cross-sectional area due to thermal expansion of the inductance compensation line 5 can be effectively increased. Therefore, it is possible to more reliably cancel out the frequency deviation.
  • the width of a portion of the connection wiring 8 is wider than the width of the inductance compensation line 5 .
  • the cross-sectional area of the inductance compensation line 5 may be made larger than the cross-sectional area of the connection wiring 8 by making the inductance compensation line 5 thicker than the connection wiring 8 .
  • the cross-sectional area of the inductance compensation line 5 may be larger than the cross-sectional area of at least part of the connection wiring 8 .
  • the coating film 6 entirely covers the first surface 5a and the side surface 5c of the inductance compensation line 5, as shown in FIG.
  • at least one of the first surface 5 a and the side surface 5 c may have a portion not covered with the coating film 6 .
  • a first modification and a second modification of the first embodiment, which differ from the first embodiment only in the arrangement of the coating film 6, will be described below. Also in these cases, the frequency temperature characteristic can be improved as in the first embodiment.
  • the side surface 5c of the inductance compensation line 5 has a portion not covered with the coating film 6.
  • the first surface 5a has a portion not covered with the coating film 6.
  • the second modification shown in FIG. 9 Actually, when forming the coating film 6, there is a possibility that part of the inductance compensation line 5 is not covered with the coating film 6 due to misalignment or the like. Even in such a case, the frequency-temperature characteristics can be favorably improved. Furthermore, since a certain degree of positional deviation can be tolerated, productivity can be improved.
  • the coating film 6 as the first coating film is preferably a zirconium tungstate film such as a ZrW 2 O 8 film.
  • the coating film 6 is preferably a mixed film of lithium oxide, aluminum oxide and silicon oxide, such as Li 2 O—Al 2 O 3 —nSiO 2 film.
  • n is any positive number.
  • the coefficient of thermal expansion of the coating film 6 can be more reliably set to a negative value. Therefore, the frequency temperature characteristic can be improved more reliably.
  • the piezoelectric substrate 2 consists of only piezoelectric layers.
  • the piezoelectric substrate 2 may be a laminated substrate. An example of this is given below.
  • FIG. 10 is a front cross-sectional view of a series arm resonator in a third modified example of the first embodiment.
  • the piezoelectric substrate 22 has a support substrate 23 , a high acoustic velocity film 24 as a high acoustic velocity material layer, a low acoustic velocity film 25 , and a piezoelectric layer 26 . More specifically, a high acoustic velocity film 24 is provided on the support substrate 23 . A low acoustic velocity film 25 is provided on the high acoustic velocity film 24 . A piezoelectric layer 26 is provided on the low-frequency film 25 .
  • the high acoustic velocity film 24 as the high acoustic velocity material layer, the low acoustic velocity film 25, and the piezoelectric layer 26 are laminated in this order. Thereby, the energy of the elastic wave can be confined on the piezoelectric layer 26 side. Furthermore, in this modified example as well, the frequency temperature characteristics can be improved as in the first embodiment.
  • the low sound velocity film 25 is a relatively low sound velocity film. More specifically, the acoustic velocity of the bulk wave propagating through the low velocity film 25 is lower than the acoustic velocity of the bulk wave propagating through the piezoelectric layer 26 .
  • the material of the low sound velocity film 25 for example, glass, silicon oxide, silicon oxynitride, lithium oxide, tantalum pentoxide, or a material whose main component is a compound obtained by adding fluorine, carbon, or boron to silicon oxide may be used. can be done.
  • a high sonic material is a material with a relatively high sonic speed.
  • the high acoustic velocity material layer is the high acoustic velocity film 24 .
  • the acoustic velocity of bulk waves propagating through the high acoustic velocity material layer is higher than the acoustic velocity of elastic waves propagating through the piezoelectric layer 26 .
  • high-sonic materials include silicon, aluminum oxide, silicon carbide, silicon nitride, silicon oxynitride, sapphire, lithium tantalate, lithium niobate, crystal, alumina, zirconia, cordierite, mullite, steatite, forsterite,
  • a medium mainly composed of the above materials, such as magnesia, a DLC (diamond-like carbon) film, or diamond, can be used.
  • Materials for the support substrate 23 include, for example, aluminum oxide, lithium tantalate, lithium niobate, piezoelectric materials such as crystal, alumina, sapphire, magnesia, silicon nitride, aluminum nitride, silicon carbide, zirconia, cordierite, mullite, and steer.
  • Various ceramics such as tight and forsterite, dielectrics such as diamond and glass, semiconductors such as silicon and gallium nitride, and resins can also be used.
  • the laminated structure of the piezoelectric substrate is not limited to the above.
  • the piezoelectric substrate may be a laminated substrate of the supporting substrate 23, the high acoustic velocity film 24 and the piezoelectric layer 26.
  • the high acoustic velocity material layer may be a high acoustic velocity support substrate.
  • the piezoelectric substrate may be a laminated substrate of the high acoustic velocity supporting substrate, the low acoustic velocity film 25 and the piezoelectric layer 26 or may be a laminated substrate of the high acoustic velocity supporting substrate and the piezoelectric layer 26 .
  • the energy of the elastic wave can be confined on the piezoelectric layer 26 side, and the frequency temperature characteristics can be improved.
  • FIG. 11 is a schematic circuit diagram of a ladder-type filter according to the second embodiment.
  • This embodiment differs from the first embodiment in the arrangement of the inductance compensation line 5 . Except for the above points, the ladder-type filter 31 of this embodiment has the same configuration as the ladder-type filter 1 of the first embodiment.
  • the inductance compensation line 5 is connected in series with the parallel arm resonator P4.
  • the first surface 5a and the side surface 5c of the inductance compensation line 5 are covered with the coating film 6, as in the first embodiment shown in FIG. Also in this case, the frequency temperature characteristic can be improved. This is shown below.
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing impedance frequency characteristics for explaining adjustment of the frequency of the resonator in the second embodiment.
  • the solid line in FIG. 12 is the impedance frequency characteristic at the start of operation of the resonator. As shown by the dashed line, the frequency shifts to the low-frequency side as a whole due to the high temperature of the resonator.
  • the inductance compensation line 5 can suppress the deviation of the resonance frequency. More specifically, also in this embodiment, when the temperature of the inductance compensation line 5 becomes high, the inductance compensation line 5 thermally expands. Furthermore, the coating film 6 pulls the inductance compensation line 5 outward. As a result, the cross-sectional area of the inductance compensation line 5 is increased and the inductance of the inductance compensation line 5 is decreased.
  • the inductance compensation line 5 is connected in series with the parallel arm resonator P4. As the inductance of the inductance compensation line 5 decreases, the resonance frequency of the parallel arm resonator P4 increases. Therefore, the shift in the resonance frequency of the parallel arm resonator P4 is canceled by the change in the inductance of the inductance compensation line 5.
  • the inductance of the inductance compensation line 5 changes at the same time as the frequency of the resonator shifts due to the temperature change. As a result, the frequency deviation can be canceled and the frequency temperature characteristics can be improved.
  • the attenuation frequency characteristics at the start of operation and after a sufficient amount of time has passed after the start of operation were compared in the ladder-type filter having the configuration of this embodiment and the comparative example.
  • the comparative example differs from the second embodiment in that the inductance compensation line 5 is not provided. Note that the second embodiment and the comparative example have the same attenuation amount frequency characteristics at the start of operation.
  • the design parameters of the ladder-type filters of the second embodiment and the comparative example are shown in Table 1 above.
  • FIG. 13 is a diagram showing attenuation frequency characteristics at the start of operation and after a sufficient amount of time has passed after the start of operation in the second embodiment and the comparative example.
  • a solid line in FIG. 13 indicates the result of the second embodiment when the temperature rises by 100° C. from the start of operation.
  • a dashed line indicates the result of the comparative example when the temperature rises by 100° C. from the start of operation.
  • the dashed-dotted line shows the results of the second embodiment and the comparative example at the start of operation.
  • the frequency near the end of the passband on the low-frequency side deviates greatly to the low-frequency side compared to when the operation was started.
  • the change in frequency near the end of the passband on the low-frequency side is smaller than that at the start of operation.
  • each parallel arm resonator makes a large contribution to the characteristics on the low-pass band side of the ladder-type filter 31 .
  • the shift in resonance frequency of the parallel arm resonator P4 is canceled out by the change in inductance of the inductance compensation line 5. FIG. Therefore, frequency temperature characteristics can be improved.
  • one inductance compensation line 5 is provided.
  • the inductance compensation line 5 is connected in series with the parallel arm resonator P4.
  • a plurality of inductance compensation lines 5 may be provided and each inductance compensation line 5 may be connected in series to each parallel arm resonator.
  • one of the plurality of inductance compensation lines 5 is connected in parallel to one of the series arm resonators, and the other one is connected in series to one of the parallel arm resonators. good.
  • the inductance compensating line 5 may be connected to at least one of the portion connected in parallel to the series arm resonator and the portion connected in series to the parallel arm resonator.
  • FIG. 14 is a schematic plan view of a ladder-type filter according to the third embodiment.
  • This embodiment differs from the first embodiment in that a second coating film 47 is provided on the piezoelectric substrate 2 . Except for the above points, the ladder-type filter 41 of this embodiment has the same configuration as the ladder-type filter 1 of the first embodiment. Note that the coating film 6 is the first coating film 46 in this embodiment. However, the first coating film 46 is configured similarly to the coating film 6 in the first embodiment.
  • a second coating film 47 is provided on the piezoelectric substrate 2 so as to cover each resonator and each connection wiring 8 .
  • each resonator and each connection wiring 8 are less likely to be damaged.
  • the second coating film 47 only needs to cover at least a portion of at least one of the plurality of connection wirings 8 .
  • silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or the like can be used as a material of the second coating film 47.
  • a feature of this embodiment is that the thermal expansion coefficient of the first coating film 46 is smaller than that of the second coating film 47 . Even in this case, the thermal expansion coefficient of the first coating film 46 is sufficiently small, so that at least the thermal expansion of the inductance compensation line 5 is hardly hindered. Therefore, even when the temperature of the resonator to which the inductance compensation line 5 is connected becomes high, the change in frequency can be canceled as in the first embodiment. Therefore, frequency temperature characteristics can be improved.
  • the coefficient of thermal expansion of the first coating film 46 does not necessarily have to be a negative value. However, it is preferable that the coefficient of thermal expansion of the first coating film 46 is a negative value. Accordingly, when the temperature of the resonator to which the inductance compensation line 5 is connected becomes high, and the temperature of the inductance compensation line 5 becomes high, the cross-sectional area of the inductance compensation line 5 can be further increased. Therefore, it is possible to more reliably cancel out the frequency deviation.
  • the second coating film 47 is not laminated on the first coating film 46 .
  • the thermal expansion of the inductance compensation line 5 is much less likely to be hindered. Therefore, the frequency temperature characteristic can be improved more reliably.
  • the first coating film 46 may be covered with the second coating film 47 . In this case, since the second coating film 47 can be easily formed, productivity can be improved.
  • FIG. 15 is a schematic plan view of a ladder-type filter according to the fourth embodiment.
  • This embodiment differs from the third embodiment in that the inductance compensation line 5 is connected in series to the parallel arm resonator P4. Except for the above points, the ladder-type filter 51 of the present embodiment is configured in the same manner as the ladder-type filter 41 of the third embodiment.
  • the coefficient of thermal expansion of the first coating film 46 is smaller than the coefficient of thermal expansion of the second coating film 47 .
  • the thermal expansion of the inductance compensation line 5 is at least less likely to be hindered. Therefore, even when the temperature of the resonator to which the inductance compensation line 5 is connected becomes high, the change in frequency can be canceled as in the third embodiment. Therefore, frequency temperature characteristics can be improved.

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

周波数温度特性を高めることができる、ラダー型フィルタを提供する。　本発明のラダー型フィルタ１は、圧電性基板２と、圧電性基板２において構成されている直列腕共振子Ｓ１～Ｓ５と、圧電性基板２において構成されている並列腕共振子Ｐ１～Ｐ４と、圧電性基板２上に設けられており、対向し合う第１の面５ａ及び第２の面と、第１の面５ａ及び第２の面に接続されている側面５ｃとを有し、第１の面５ａ及び第２の面のうち第２の面が圧電性基板２側に位置している、インダクタンス補償線路５と、インダクタンス補償線路５の第１の面５ａの少なくとも一部、及び側面５ｃの少なくとも一部を覆っている被覆膜６（第１の被覆膜）とを備える。インダクタンス補償線路５は、直列腕共振子に並列に接続される部分、及び並列腕共振子に直列に接続される部分のうち少なくとも一方に接続されている。被覆膜６の熱膨張係数は負の値である。

Description

ラダー型フィルタ
　本発明は、ラダー型フィルタに関する。
　従来、ラダー型フィルタは携帯電話機のフィルタなどとして広く用いられている。下記の特許文献１には、ラダー型フィルタの複数の例が開示されている。ラダー型フィルタは、直列腕共振子及び並列腕共振子として、複数の弾性波共振子を有する。ラダー型フィルタの一例においては、インダクタが直列腕共振子に並列に接続されている。ラダー型フィルタの他の例においては、インダクタが並列腕共振子に直列に接続されている。
国際公開第２０１１／０９２８７９号
　ラダー型フィルタにおける弾性波共振子は、電力を印加されて動作するに際し、発熱する。各弾性波共振子の温度変化によって、周波数にずれが生じがちである。特許文献１に記載のラダー型フィルタにおいては、周波数温度特性を十分に高めることは困難であり、周波数のずれを十分に抑制し難い。
　本発明の目的は、周波数温度特性を高めることができる、ラダー型フィルタを提供することにある。
　本発明に係るラダー型フィルタのある広い局面では、圧電性基板と、前記圧電性基板において構成されている直列腕共振子と、前記圧電性基板において構成されている並列腕共振子と、前記圧電性基板上に設けられており、対向し合う第１の面及び第２の面と、前記第１の面及び前記第２の面に接続されている側面とを有し、前記第１の面及び前記第２の面のうち前記第２の面が前記圧電性基板側に位置している、インダクタンス補償線路と、前記インダクタンス補償線路の前記第１の面の少なくとも一部、及び前記側面の少なくとも一部を覆っている第１の被覆膜とが備えられており、前記インダクタンス補償線路が、前記直列腕共振子に並列に接続される部分、及び前記並列腕共振子に直列に接続される部分のうち少なくとも一方に接続されており、前記第１の被覆膜の熱膨張係数が負の値である。
　本発明に係るラダー型フィルタの他の広い局面では、圧電性基板と、前記圧電性基板において構成されている直列腕共振子と、前記圧電性基板において構成されている並列腕共振子と、前記圧電性基板上に設けられており、対向し合う第１の面及び第２の面と、前記第１の面及び前記第２の面に接続されている側面とを有し、前記第１の面及び前記第２の面のうち前記第２の面が前記圧電性基板側に位置している、インダクタンス補償線路と、前記インダクタンス補償線路の前記第１の面の少なくとも一部、及び前記側面の少なくとも一部を覆っている第１の被覆膜と、前記圧電性基板上に設けられており、前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子のうち少なくとも一方に接続されている接続配線と、前記接続配線の少なくとも一部を覆っている第２の被覆膜が備えられており、前記インダクタンス補償線路が、前記直列腕共振子に並列に接続される部分、及び前記並列腕共振子に直列に接続される部分のうち少なくとも一方に接続されており、前記第１の被覆膜の熱膨張係数が前記第２の被覆膜の熱膨張係数よりも小さい。
　本発明に係るラダー型フィルタによれば、周波数温度特性を高めることができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るラダー型フィルタの模式的回路図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係るラダー型フィルタの略図的平面図である。 図３は、本発明の第１の実施形態における直列腕共振子の平面図である。 図４は、図２中のＩ－Ｉ線に沿う断面図である。 図５は、本発明の第１の実施形態における、共振子の周波数の調整を説明するための、インピーダンス周波数特性を模式的に示す図である。 図６は、本発明の第１の実施形態におけるインダクタンス補償線路が高温となった際の挙動を模式的に示す、図４に相当する断面図である。 図７は、本発明の第１の実施形態及び比較例における動作開始時、及び動作開始後に十分に時間が経過した後の減衰量周波数特性を示す図である。 図８は、本発明の第１の実施形態の第１の変形例におけるインダクタンス補償線路及び被覆膜の平面図である。 図９は、本発明の第１の実施形態の第２の変形例におけるインダクタンス補償線路及び被覆膜の平面図である。 図１０は、本発明の第１の実施形態の第３の変形例における直列腕共振子の正面断面図である。 図１１は、本発明の第２の実施形態に係るラダー型フィルタの模式的回路図である。 図１２は、本発明の第２の実施形態における、共振子の周波数の調整を説明するための、インピーダンス周波数特性を模式的に示す図である。 図１３は、本発明の第２の実施形態及び比較例における動作開始時、及び動作開始後に十分に時間が経過した後の減衰量周波数特性を示す図である。 図１４は、本発明の第３の実施形態に係るラダー型フィルタの略図的平面図である。 図１５は、本発明の第４の実施形態に係るラダー型フィルタの略図的平面図である。
　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の実施形態に係るラダー型フィルタの模式的回路図である。図１においては、後述するインダクタンス補償線路をブロック図により示す。図１以外の模式的回路図においても同様である。
　ラダー型フィルタ１は、第１の信号端３及び第２の信号端４と、複数の直列腕共振子と、複数の並列腕共振子と、インダクタンス補償線路５とを有する。本実施形態では、複数の直列腕共振子は直列腕共振子Ｓ１、直列腕共振子Ｓ２、直列腕共振子Ｓ３、直列腕共振子Ｓ４及び直列腕共振子Ｓ５である。複数の並列腕共振子は並列腕共振子Ｐ１、並列腕共振子Ｐ２、並列腕共振子Ｐ３及び並列腕共振子Ｐ４である。以下においては、直列腕共振子及び並列腕共振子を、単に共振子と記載することもある。
　第２の信号端４はアンテナ端である。アンテナ端はアンテナに接続される。もっとも、第２の信号端４はアンテナ端には限定されない。第１の信号端３及び第２の信号端４の間に、直列腕共振子Ｓ１、直列腕共振子Ｓ２、直列腕共振子Ｓ３、直列腕共振子Ｓ４及び直列腕共振子Ｓ５がこの順序において、互いに直列に接続されている。なお、最も第１の信号端３側の直列腕共振子は直列腕共振子Ｓ１である。
　直列腕共振子Ｓ１及び直列腕共振子Ｓ２の間の接続点と、グラウンド電位との間に並列腕共振子Ｐ１が接続されている。直列腕共振子Ｓ２及び直列腕共振子Ｓ３の間の接続点と、グラウンド電位との間に並列腕共振子Ｐ２が接続されている。直列腕共振子Ｓ３及び直列腕共振子Ｓ４の間の接続点と、グラウンド電位との間に並列腕共振子Ｐ３が接続されている。直列腕共振子Ｓ４及び直列腕共振子Ｓ５の間の接続点と、グラウンド電位との間に並列腕共振子Ｐ４が接続されている。
　直列腕共振子Ｓ４に並列に、インダクタンス補償線路５が接続されている。もっとも、ラダー型フィルタ１の回路構成は上記に限定されない。少なくとも１つの直列腕共振子及び少なくとも１つの並列腕共振子、並びにインダクタンス補償線路５が設けられていればよい。以下において、ラダー型フィルタ１の具体的な構成を説明する。
　図２は、第１の実施形態に係るラダー型フィルタの略図的平面図である。図２においては、共振子を、矩形に２本の対角線を加えた略図により示す。
　ラダー型フィルタ１は圧電性基板２を有する。本実施形態では、圧電性基板２は圧電体層のみからなる基板である。なお、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。本実施形態では、圧電性基板２はニオブ酸リチウム基板である。もっとも、圧電性基板２における圧電体層の材料はニオブ酸リチウムには限定されず、例えば、タンタル酸リチウム、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）などを用いることもできる。
　圧電性基板２上に第１の信号端３及び第２の信号端４が設けられている。本実施形態では第１の信号端３及び第２の信号端４は電極ランドとして構成されている。もっとも、第１の信号端３及び第２の信号端４は配線として構成されていてもよい。さらに、圧電性基板２においては、複数の直列腕共振子及び複数の並列腕共振子が構成されている。本実施形態では、複数の直列腕共振子及び複数の並列腕共振子は弾性表面波共振子である。
　図３は、第１の実施形態における直列腕共振子の平面図である。なお、図３においては、直列腕共振子Ｓ１に接続される配線を省略している。
　直列腕共振子Ｓ１はＩＤＴ電極７を有する。ＩＤＴ電極７に交流電圧を印加することにより弾性波が励振される。圧電性基板２上におけるＩＤＴ電極７の弾性波伝搬方向両側に、一対の反射器９Ａ及び反射器９Ｂが設けられている。ＩＤＴ電極７は、第１のバスバー１６及び第２のバスバー１７と、複数の第１の電極指１８及び複数の第２の電極指１９とを有する。第１のバスバー１６及び第２のバスバー１７は対向し合っている。第１のバスバー１６に、複数の第１の電極指１８の一端がそれぞれ接続されている。第２のバスバー１７に、複数の第２の電極指１９の一端がそれぞれ接続されている。複数の第１の電極指１８及び複数の第２の電極指１９は互いに間挿し合っている。
　第１の電極指１８及び第２の電極指１９が延びる方向を電極指延伸方向とする。本実施形態では、電極指延伸方向は弾性波伝搬方向と直交する。弾性波伝搬方向から見たときに、隣り合う電極指同士が重なり合う領域は交叉領域である。交叉領域と、第１のバスバー１６及び第２のバスバー１７との間の１対の領域は、１対のギャップ領域である。ＩＤＴ電極７、反射器９Ａ及び反射器９Ｂは、積層金属膜からなっていてもよく、単層の金属膜からなっていてもよい。他の直列腕共振子及び複数の並列腕共振子も、直列腕共振子Ｓ１と同様に、ＩＤＴ電極及び反射器を有する。
　図２に示すように、圧電性基板２上には複数の接続配線８が設けられている。複数の接続配線８のうち一部は、共振子同士を接続している。複数の接続配線８のうち他の一部は、共振子とグラウンド電位とを接続している。複数の接続配線８のうちさらに他の一部は、共振子と第１の信号端３または第２の信号端４とを接続している。接続配線８は、直列腕共振子及び並列腕共振子のうち少なくとも一方に接続されている。
　圧電性基板２上にはインダクタンス補償線路５が設けられている。図２においては、インダクタンス補償線路５は直線状の形状として示されている。もっとも、インダクタンス補償線路５は、所望のインダクタンスを得られる形状を有していればよい。インダクタンス補償線路５は、例えばミアンダ状または渦状などの形状を有していてもよい。インダクタンス補償線路５は、積層金属膜からなっていてもよく、単層の金属膜からなっていてもよい。
　図４は、図２中のＩ－Ｉ線に沿う断面図である。
　インダクタンス補償線路５は、第１の面５ａ及び第２の面５ｂと、側面５ｃとを有する。第１の面５ａ及び第２の面５ｂは対向し合っている。側面５ｃは第１の面５ａ及び第２の面５ｂに接続されている。第１の面５ａ及び第２の面５ｂのうち第２の面５ｂが圧電性基板２側に位置する。圧電性基板２上には、インダクタンス補償線路５の第１の面５ａ及び側面５ｃの双方を覆うように、本発明における第１の被覆膜としての被覆膜６が設けられている。本実施形態では、第１の面５ａ及び側面５ｃの全体が、被覆膜６により覆われている。
　本実施形態の特徴は、インダクタンス補償線路５が直列腕共振子Ｓ４と並列に接続されており、インダクタンス補償線路５が被覆膜６により覆われており、かつ被覆膜６の熱膨張係数が負の値であることにある。それによって、周波数温度特性を高めることができる。これを以下において説明する。
　図５は、第１の実施形態における、共振子の周波数の調整を説明するための、インピーダンス周波数特性を模式的に示す図である。
　図５中の実線は、共振子における動作開始時のインピーダンス周波数特性である。本明細書において、動作開始時における共振子の温度は、動作開始前と同じ温度であるとする。共振子が動作し発熱すると、共振子の温度は高くなる。このとき、破線に示すように、周波数にずれが生じる。より具体的には、共振子が高温となることにより、共振周波数及び反共振周波数を含め、周波数が全体的に低域側にずれる。これに対して、一点鎖線及び矢印に示すように、本実施形態ではインダクタンス補償線路５によって、反共振周波数のずれを抑制することができる。この詳細は以下の通りである。
　図６は、第１の実施形態におけるインダクタンス補償線路が高温となった際の挙動を模式的に示す、図４に相当する断面図である。図６中の一点鎖線は、インダクタンス補償線路５及び被覆膜６の断面積の変化前の状態を示す。
　共振子が動作し発熱すると、インダクタンス補償線路５は加熱され、高温になる。これにより、インダクタンス補償線路５の断面積は、図６中の矢印に示すように、熱膨張によって大きくなる。このとき、本実施形態においては、被覆膜６も加熱されて高温になる。被覆膜６の熱膨張係数は負の値である。そのため、被覆膜６は高温となることによって収縮する。これにより、インダクタンス補償線路５は被覆膜６により外側に引っ張られることとなる。よって、インダクタンス補償線路５の断面積がより一層大きくなる。該断面積が大きくなると、インダクタンス補償線路５のインダクタンスは小さくなる。ここで、インダクタンス補償線路５は、直列腕共振子Ｓ４に並列に接続されている。インダクタンス補償線路５のインダクタンスが小さくなると、図５中の一点鎖線に示すように、直列腕共振子Ｓ４の反共振周波数は高くなる。従って、直列腕共振子Ｓ４の反共振周波数のずれが、インダクタンス補償線路５のインダクタンスの変化により相殺される。
　このように、温度変化によって共振子の周波数のずれが生じると同時に、インダクタンス補償線路５のインダクタンスも変化する。それによって、周波数のずれを相殺することができ、周波数温度特性を改善することができる。
　ここで、本実施形態の構成を有するラダー型フィルタ、及び比較例において、動作開始時、及び動作開始後に十分に時間が経過した後の減衰量周波数特性を比較した。比較例は、インダクタンス補償線路５を有しない点において第１の実施形態と異なる。なお、第１の実施形態及び比較例においては、動作開始時の減衰量周波数特性は同じである。第１の実施形態及び比較例のラダー型フィルタの設計パラメータは表１の通りである。表１における交叉幅は、ＩＤＴ電極７における交叉領域の電極指延伸方向に沿う寸法である。電極間ギャップ長は、電極指及びバスバーの間の距離である。すなわち、第１の電極指１８及び第２のバスバー１７の間の距離、並びに第２の電極指１９及び第１のバスバー１６の間の距離である。
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　図７は、第１の実施形態及び比較例における動作開始時、及び動作開始後に十分に時間が経過した後の減衰量周波数特性を示す図である。図７中の実線は、動作開始時から温度が１００℃上昇したときの、第１の実施形態の結果を示す。破線は、動作開始時から温度が１００℃上昇したときの、比較例の結果を示す。他方、一点鎖線は、動作開始時の第１の実施形態及び比較例の結果を示す。
　図７に示すように、比較例においては、動作開始時と比べると、通過帯域の高域側の端部付近の周波数が低域側に大きくずれている。これは、動作開始から時間が経ち、各共振子が高温になったことによる。これに対して、第１の実施形態においては、動作開始時と比べると、通過帯域の高域側の端部付近の周波数の変化は小さい。
　ラダー型フィルタ１における通過帯域の高域側の特性に対しては、各直列腕共振子の反共振周波数の寄与が大きい。上記のように、第１の実施形態においては、直列腕共振子Ｓ４の反共振周波数のずれは、インダクタンス補償線路５のインダクタンスの変化により相殺される。従って、周波数温度特性を改善することができる。
　ラダー型フィルタ１においては、１つのインダクタンス補償線路５が設けられている。インダクタンス補償線路５は直列腕共振子Ｓ４と並列に接続されている。もっとも、複数のインダクタンス補償線路５が設けられており、各インダクタンス補償線路５が各直列腕共振子と並列に接続されていてもよい。
　インダクタンス補償線路５の断面積は、接続配線８の断面積よりも大きいことが好ましい。この場合には、インダクタンス補償線路５の断面積は十分に大きい。よって、インダクタンス補償線路５の熱膨張による断面積の増加量を効果的に大きくすることができる。従って、周波数のずれをより一層確実に相殺することができる。
　本実施形態では、接続配線８の一部の幅はインダクタンス補償線路５の幅よりも広い。この場合、インダクタンス補償線路５の厚みを接続配線８の厚みよりも厚くすることによって、インダクタンス補償線路５の断面積を、接続配線８の断面積よりも大きくしてもよい。なお、インダクタンス補償線路５の断面積は、接続配線８の少なくとも一部の断面積よりも大きくてもよい。
　ところで、第１の実施形態では、図４に示すように、被覆膜６は、インダクタンス補償線路５の第１の面５ａ及び側面５ｃの全体を覆っている。もっとも、第１の面５ａ及び側面５ｃのうち少なくとも一方が被覆膜６に覆われていない部分を有していてもよい。以下において、被覆膜６の配置のみが第１の実施形態と異なる、第１の実施形態の第１の変形例及び第２の変形例を示す。これらの場合においても、第１の実施形態と同様に、周波数温度特性を改善することができる。
　図８に示す第１の変形例においては、インダクタンス補償線路５の側面５ｃが、被覆膜６に覆われていない部分を有する。図９に示す第２の変形例においては、第１の面５ａが被覆膜６に覆われていない部分を有する。実際には、被覆膜６を形成する際に、インダクタンス補償線路５の一部が、位置ずれなどによって被覆膜６に覆われない可能性もある。このような場合においても、周波数温度特性を好適に改善することができる。さらに、ある程度の位置ずれなどが許容され得るため、生産性を高めることもできる。
　第１の被覆膜としての被覆膜６は、ＺｒＷ２Ｏ８膜などの、タングステン酸ジルコニウム膜であることが好ましい。あるいは、被覆膜６は、Ｌｉ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３－ｎＳｉＯ２膜などの、酸化リチウム、酸化アルミニウム及び酸化ケイ素の混合膜であることが好ましい。なお、ｎは任意の正数である。それによって、被覆膜６の熱膨張係数をより確実に負の値とすることができる。従って、周波数温度特性をより確実に改善することができる。
　第１の実施形態では、圧電性基板２は圧電体層のみからなる。もっとも、上記のように、圧電性基板２は積層基板であってもよい。この例を以下において示す。
　図１０は、第１の実施形態の第３の変形例における直列腕共振子の正面断面図である。
　本変形例では、圧電性基板２２は、支持基板２３と、高音速材料層としての高音速膜２４と、低音速膜２５と、圧電体層２６とを有する。より具体的には、支持基板２３上に高音速膜２４が設けられている。高音速膜２４上に低音速膜２５が設けられている。低音速膜２５上に圧電体層２６が設けられている。このように、圧電性基板２２において、高音速材料層としての高音速膜２４、低音速膜２５及び圧電体層２６がこの順序において積層されている。それによって、弾性波のエネルギーを圧電体層２６側に閉じ込めることができる。さらに、本変形例においても、第１の実施形態と同様に、周波数温度特性を改善することができる。
　ここで、低音速膜２５は相対的に低音速な膜である。より具体的には、低音速膜２５を伝搬するバルク波の音速は、圧電体層２６を伝搬するバルク波の音速よりも低い。低音速膜２５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。
　高音速材料は相対的に高音速な材料である。本変形例では、高音速材料層は高音速膜２４である。高音速材料層を伝搬するバルク波の音速は、圧電体層２６を伝搬する弾性波の音速よりも高い。高音速材料としては、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２３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もできる。
　なお、圧電性基板の積層構造は上記に限定されない。例えば、圧電性基板は、支持基板２３、高音速膜２４及び圧電体層２６の積層基板であってもよい。あるいは、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、圧電性基板は、高音速支持基板、低音速膜２５及び圧電体層２６の積層基板であってもよく、高音速支持基板及び圧電体層２６の積層基板であってもよい。これらの場合にも、弾性波のエネルギーを圧電体層２６側に閉じ込めることができ、かつ周波数温度特性を改善することができる。
　図１１は、第２の実施形態に係るラダー型フィルタの模式的回路図である。
　本実施形態は、インダクタンス補償線路５の配置が第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態のラダー型フィルタ３１は第１の実施形態のラダー型フィルタ１と同様の構成を有する。
　インダクタンス補償線路５は、並列腕共振子Ｐ４に直列に接続されている。なお、図４に示した第１の実施形態と同様に、インダクタンス補償線路５の第１の面５ａ及び側面５ｃは、被覆膜６により覆われている。この場合においても、周波数温度特性を改善することができる。これを以下において示す。
　図１２は、第２の実施形態における、共振子の周波数の調整を説明するための、インピーダンス周波数特性を模式的に示す図である。
　図１２中の実線は、共振子における動作開始時のインピーダンス周波数特性である。破線に示すように、共振子が高温となることにより、周波数が全体的に低域側にずれる。これに対して、一点鎖線に示すように、本実施形態ではインダクタンス補償線路５によって、共振周波数のずれを抑制することができる。より具体的には、本実施形態においても、インダクタンス補償線路５が高温になると、インダクタンス補償線路５は熱膨張する。さらに、被覆膜６によりインダクタンス補償線路５が外側に引っ張られる。これらにより、インダクタンス補償線路５の断面積が大きくなり、インダクタンス補償線路５のインダクタンスが小さくなる。ここで、インダクタンス補償線路５は、並列腕共振子Ｐ４に直列に接続されている。インダクタンス補償線路５のインダクタンスが小さくなると、並列腕共振子Ｐ４の共振周波数は高くなる。従って、並列腕共振子Ｐ４の共振周波数のずれが、インダクタンス補償線路５のインダクタンスの変化により相殺される。
　このように、温度変化によって共振子の周波数のずれが生じると同時に、インダクタンス補償線路５のインダクタンスも変化する。それによって、周波数のずれを相殺することができ、周波数温度特性を改善することができる。
　ここで、本実施形態の構成を有するラダー型フィルタ、及び比較例において、動作開始時、及び動作開始後に十分に時間が経過した後の減衰量周波数特性を比較した。比較例は、インダクタンス補償線路５を有しない点において第２の実施形態と異なる。なお、第２の実施形態及び比較例においては、動作開始時の減衰量周波数特性は同じである。第２の実施形態及び比較例のラダー型フィルタの設計パラメータは上記表１の通りである。
　図１３は、第２の実施形態及び比較例における動作開始時、及び動作開始後に十分に時間が経過した後の減衰量周波数特性を示す図である。図１３中の実線は、動作開始時から温度が１００℃上昇したときの、第２の実施形態の結果を示す。破線は、動作開始時から温度が１００℃上昇したときの、比較例の結果を示す。他方、一点鎖線は、動作開始時の第２の実施形態及び比較例の結果を示す。
　図１３に示すように、比較例においては、動作開始時と比べると、通過帯域の低域側の端部付近の周波数が低域側に大きくずれている。これに対して、第２の実施形態においては、動作開始時と比べると、通過帯域の低域側の端部付近の周波数の変化は小さい。
　ラダー型フィルタ３１における通過帯域の低域側の特性に対しては、各並列腕共振子の共振周波数の寄与が大きい。上記のように、第２の実施形態においては、並列腕共振子Ｐ４の共振周波数のずれは、インダクタンス補償線路５のインダクタンスの変化により相殺される。従って、周波数温度特性を改善することができる。
　ラダー型フィルタ３１においては、１つのインダクタンス補償線路５が設けられている。インダクタンス補償線路５は並列腕共振子Ｐ４に直列に接続されている。もっとも、複数のインダクタンス補償線路５が設けられており、各インダクタンス補償線路５が各並列腕共振子に直列に接続されていてもよい。あるいは、例えば、複数のインダクタンス補償線路５のうち１つが、いずれかの直列腕共振子に並列に接続されており、他の１つが、いずれかの並列腕共振子に直列に接続されていてもよい。本発明においては、インダクタンス補償線路５が、直列腕共振子に並列に接続される部分、及び並列腕共振子に直列に接続される部分のうち少なくとも一方に接続されていればよい。
　図１４は、第３の実施形態に係るラダー型フィルタの略図的平面図である。
　本実施形態は、圧電性基板２上に第２の被覆膜４７が設けられている点において第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態のラダー型フィルタ４１は第１の実施形態のラダー型フィルタ１と同様の構成を有する。なお、本実施形態では、被覆膜６は第１の被覆膜４６である。もっとも、第１の被覆膜４６は第１の実施形態における被覆膜６と同様に構成されている。
　第２の被覆膜４７は、各共振子及び各接続配線８を覆うように、圧電性基板２上に設けられている。これにより、各共振子及び各接続配線８が破損し難い。もっとも、第２の被覆膜４７は、複数の接続配線８のうち少なくとも１つの、少なくとも一部を覆っていればよい。第２の被覆膜４７の材料としては、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素または酸窒化ケイ素などを用いることができる。
　本実施形態の特徴は、第１の被覆膜４６の熱膨張係数が第２の被覆膜４７の熱膨張係数よりも小さいことにある。この場合においても、第１の被覆膜４６の熱膨張係数は十分に小さいため、少なくともインダクタンス補償線路５の熱膨張を妨げ難い。よって、インダクタンス補償線路５が接続された共振子が高温となった場合においても、第１の実施形態と同様に、周波数の変化を相殺することができる。従って、周波数温度特性を改善することができる。
　本実施形態の場合には、第１の被覆膜４６の熱膨張係数は必ずしも負の値ではなくともよい。もっとも、第１の被覆膜４６の熱膨張係数は負の値であることが好ましい。それによって、インダクタンス補償線路５が接続された共振子が高温となり、インダクタンス補償線路５が高温となった際に、インダクタンス補償線路５の断面積をより一層大きくすることができる。従って、周波数のずれをより一層確実に相殺することができる。
　第１の被覆膜４６には第２の被覆膜４７は積層されていないことが好ましい。それによって、インダクタンス補償線路５の熱膨張がより一層妨げられ難い。従って、周波数温度特性をより確実に改善することができる。もっとも、第１の被覆膜４６は、第２の被覆膜４７により覆われていてもよい。この場合には、第２の被覆膜４７を容易に形成することができるため、生産性を高めることができる。
　図１５は、第４の実施形態に係るラダー型フィルタの略図的平面図である。
　本実施形態は、インダクタンス補償線路５が並列腕共振子Ｐ４に直列に接続されている点において第３の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態のラダー型フィルタ５１は第３の実施形態のラダー型フィルタ４１と同様に構成されている。
　本実施形態においても、第１の被覆膜４６の熱膨張係数は、第２の被覆膜４７の熱膨張係数よりも小さい。これにより、インダクタンス補償線路５の熱膨張は少なくとも妨げられ難い。よって、インダクタンス補償線路５が接続された共振子が高温となった場合においても、第３の実施形態と同様に、周波数の変化を相殺することができる。従って、周波数温度特性を改善することができる。
１…ラダー型フィルタ
２…圧電性基板
３，４…第１，第２の信号端
５…インダクタンス補償線路
５ａ，５ｂ…第１，第２の面
５ｃ…側面
６…被覆膜
７…ＩＤＴ電極
８…接続配線
９Ａ，９Ｂ…反射器
１６，１７…第１，第２のバスバー
１８，１９…第１，第２の電極指
２２…圧電性基板
２３…支持基板
２４…高音速膜
２５…低音速膜
２６…圧電体層
３１…ラダー型フィルタ
４１…ラダー型フィルタ
４６，４７…第１，第２の被覆膜
５１…ラダー型フィルタ
Ｐ１～Ｐ４…並列腕共振子
Ｓ１～Ｓ５…直列腕共振子

Claims (6)

  1. 　圧電性基板と、
    　前記圧電性基板において構成されている直列腕共振子と、
    　前記圧電性基板において構成されている並列腕共振子と、
    　前記圧電性基板上に設けられており、対向し合う第１の面及び第２の面と、前記第１の面及び前記第２の面に接続されている側面と、を有し、前記第１の面及び前記第２の面のうち前記第２の面が前記圧電性基板側に位置している、インダクタンス補償線路と、
    　前記インダクタンス補償線路の前記第１の面の少なくとも一部、及び前記側面の少なくとも一部を覆っている第１の被覆膜と、
    を備え、
    　前記インダクタンス補償線路が、前記直列腕共振子に並列に接続される部分、及び前記並列腕共振子に直列に接続される部分のうち少なくとも一方に接続されており、
    　前記第１の被覆膜の熱膨張係数が負の値である、ラダー型フィルタ。
  2. 　前記圧電性基板上に設けられており、前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子のうち少なくとも一方に接続されている接続配線と、
    　前記接続配線の少なくとも一部を覆っている第２の被覆膜と、
    をさらに備え、
    　前記第１の被覆膜の熱膨張係数が前記第２の被覆膜の熱膨張係数よりも小さい、請求項１に記載のラダー型フィルタ。
  3. 　圧電性基板と、
    　前記圧電性基板において構成されている直列腕共振子と、
    　前記圧電性基板において構成されている並列腕共振子と、
    　前記圧電性基板上に設けられており、対向し合う第１の面及び第２の面と、前記第１の面及び前記第２の面に接続されている側面と、を有し、前記第１の面及び前記第２の面のうち前記第２の面が前記圧電性基板側に位置している、インダクタンス補償線路と、
    　前記インダクタンス補償線路の前記第１の面の少なくとも一部、及び前記側面の少なくとも一部を覆っている第１の被覆膜と、
    　前記圧電性基板上に設けられており、前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子のうち少なくとも一方に接続されている接続配線と、
    　前記接続配線の少なくとも一部を覆っている第２の被覆膜と、
    を備え、
    　前記インダクタンス補償線路が、前記直列腕共振子に並列に接続される部分、及び前記並列腕共振子に直列に接続される部分のうち少なくとも一方に接続されており、
    　前記第１の被覆膜の熱膨張係数が前記第２の被覆膜の熱膨張係数よりも小さい、ラダー型フィルタ。
  4. 　前記インダクタンス補償線路の断面積が、前記接続配線の少なくとも一部の断面積よりも大きい、請求項２または３に記載のラダー型フィルタ。
  5. 　前記インダクタンス補償線路の前記第１の面及び前記側面のうち少なくとも一方が、前記第１の被覆膜に覆われていない部分を有する、請求項１～４のいずれか１項に記載のラダー型フィルタ。
  6. 　前記第１の被覆膜が、タングステン酸ジルコニウム膜、または酸化リチウム、酸化アルミニウム及び酸化ケイ素の混合膜である、請求項１～５のいずれか１項に記載のラダー型フィルタ。
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JPH09167937A (ja) * 1995-12-18 1997-06-24 Oki Electric Ind Co Ltd 弾性表面波フィルタ
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