(57)【要約】【課題】  横モードのリップルを抑制して、フィルタ通過帯域内の特性を改善し、フィルタの通過帯域低域側の周波数特性も向上させること。【解決手段】  圧電体上に配置された第１から第３のくし歯状電極と、弾性波伝搬方向両側に配置された第１、第２の反射器とを有し、弾性波伝搬方向のくし歯状電極同士が隣り合っている部分において、狭ピッチ電極指部が設けられた、縦結合共振子型の弾性波装置において、前記狭ピッチ電極指部を有する前記第１から第３のくし歯状電極の大部分は、アポダイズ重み付けされており、狭ピッチ電極指部および狭ピッチ電極指に隣接する電極指部分は正規型のくし歯状電極とされていること。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体と、
前記圧電体上に配置された第１のくし歯状電極と、前記第１のくし歯状電極の弾性波伝搬方向両側に配置された第２、第３のくし歯状電極と、前記第１から第３のくし歯状電極が設けられている部分の弾性波伝搬方向両側に配置された第１、第２の反射器とを有し、
弾性波伝搬方向のくし歯状電極同士が隣り合っている部分において、当該くし歯状電極の隣接するくし歯状電極側の端部から一部の部分における電極指の周期が、当該くし歯状電極の残りの電極指の周期よりも狭くされており、それによって、電極指の周期が相対的に狭い狭ピッチ電極指部分が設けられた、縦結合共振子型の弾性波装置において、
前記第１から第３のくし歯状電極における、前記狭ピッチ電極指部分および前記狭ピッチ電極指部分に隣接する電極指部分は、正規型のくし歯状電極で構成され、前記正規型のくし歯状電極以外の部分には、アポダイズ重み付けされており、
前記狭ピッチ電極指部分に隣接する正規型の電極指部分の割合は、狭ピッチ電極指部分を除く、くし歯状電極に対して、３％から２０％に構成されていること、を特徴とする、弾性波装置。
【請求項２】
前記第１のくし歯状電極は、弾性波伝搬方向の中央における交叉幅が最大であり、前記狭ピッチ電極指部分が設けられた両端部に向かって交叉幅が小さくなるように、アポダイズ重み付けされており、
それによって、アポダイズ重み付けにより形成される包絡線で囲まれた部分の形状が菱形の形状とされていること、を特徴とする、請求項１に記載の弾性波装置。
【請求項３】
前記狭ピッチ電極指部分に隣接する正規型の電極指部分の割合は、狭ピッチ電極指部分を除く、くし歯状電極に対して、３％から１２％に構成されていること、を特徴とする、請求項１ないし２に記載の弾性波装置。
【請求項４】
前記弾性波として、弾性境界波が用いられている、請求項１から３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項５】
前記圧電体上に積層された第１の誘電体層と、前記第１の誘電体層上に積層された第２の誘電体層とを備え、
前記第２の誘電体層を伝搬する弾性波の音速が、前記第１の誘電体層を伝搬する弾性波の音速よりも速いこと、を特徴とする、請求項４に記載の弾性波装置。
【請求項６】
前記弾性波として、弾性表面波が用いられている、請求項１から３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性境界波または弾性表面波を利用した弾性波装置、とくに縦結合型の共振子からなる弾性波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話に代表される移動体通信端末には、フィルタやデュプレクサなどの部品が多数内蔵されている。近年、小型化要求に対応するために、これらの部品に使用されるフィルタ装置として、弾性波装置がよく用いられる。
【０００３】
最近では、弾性波の中でも、弾性表面波とともに弾性境界波も用いられるようになってきた。弾性境界波を用いたフィルタ装置は、伝搬する波を共振させる共振空間が不要になる分、弾性表面波を用いるフィルタ装置よりも小型化することが可能となる。しかし、この弾性境界波を用いたフィルタ装置の場合、弾性表面波を用いたフィルタ装置に比べて、導波路内での閉じ込め効果が強いため、横モードのリップルが通過帯域内に入って、フィルタの通過特性が劣化してしまう。
【０００４】
また、弾性表面波フィルタ装置や弾性境界波フィルタ装置では、小型化を進めるために、くし歯状電極の交叉幅を狭くした場合にも、横モードのリップルが現れがちであった。
【０００５】
このため、特許文献１には、横モードのリップルを抑制した縦結合型の共振子からなる弾性波フィルタの構成が提案されている。
【０００６】
図９に示すように、特許文献１に開示されている弾性波フィルタは、以下のように電極が形成されている。
圧電体上に、第１のくし歯状電極９１、その弾性波伝搬方向両側に、第２、第３のくし歯状電極９２、９３が配置され、くし歯状電極９１から９３が設けられている部分の、弾性波伝搬方向両側に反射器９４、９５が配置されている。そして、くし歯状電極９１から９３において、２つのくし歯状電極が隣り合う部分には、双方のくし歯状電極に、電極指周期が残りの電極指周期よりも小さい狭ピッチ電極指部分９１２Ａ、９１３Ａ、９２１Ａ、９３１Ａ、がそれぞれ設けられている。さらに、くし歯状電極９１から９３において、狭ピッチ電極指部分を除いた部分には、アポダイズ重み付けがされている。
【０００７】
この構成にすることにより、横モードのリップルを抑制することができ、結果として、フィルタ通過帯域内の特性を改善することができる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ＷＯ２００８／０３８４８１号公報
【発明の概要】
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に開示されている構成では、以下のような点において問題があった。
【００１１】
狭ピッチ電極指部分を除いた部分にアポダイズ重み付けをした、くし歯状電極の共振子を用いたフィルタは、横モードのリップルを抑制可能であるため、フィルタ通過帯域内の特性は改善する。しかしながら、フィルタ通過帯域の低域側の減衰量が十分に得られない。
【００１２】
このため、ダイバーシティ用のフィルタやデュプレクサ用のフィルタとして使用する場合、必要な減衰が達成できない。
【００１３】
本発明は、このような問題点を克服し、横モードのリップルを抑制してフィルタ通過帯域内の特性を改善し、かつ、フィルタの通過帯域低域側の周波数特性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記問題点を解決するために、本発明の弾性波装置は、
圧電体と、
前記圧電体上に配置された第１のくし歯状電極と、前記第１のくし歯状電極の弾性波伝搬方向両側に配置された第２、第３のくし歯状電極と、前記第１から第３のくし歯状電極が設けられている部分の弾性波伝搬方向両側に配置された第１、第２の反射器とを有し、
弾性波伝搬方向のくし歯状電極同士が隣り合っている部分において、当該くし歯状電極の隣接するくし歯状電極側の端部から一部の部分における電極指の周期が、当該くし歯状電極の残りの電極指の周期よりも狭くされており、それによって、電極指の周期が相対的に狭い狭ピッチ電極指部分が設けられた、縦結合共振子型の弾性波装置において、
前記第１から第３のくし歯状電極における、前記狭ピッチ電極指部分および前記狭ピッチ電極指部分に隣接する電極指部分は、正規型のくし歯状電極で構成され、前記正規型のくし歯状電極以外の部分には、アポダイズ重み付けされており、
前記狭ピッチ電極指部分に隣接する正規型の電極指部分の割合は、狭ピッチ電極指部分を除く、くし歯状電極に対して、３％から２０％に構成されていること、を特徴とする。
【００１５】
また、前記第１のくし歯状電極は、弾性波伝搬方向の中央における交叉幅が最大であり、前記狭ピッチ電極指部分が設けられた両端部に向かって交叉幅が小さくなるように、アポダイズ重み付けされており、
それによって、アポダイズ重み付けにより形成される包絡線で囲まれた部分の形状が菱形の形状とされていること、を特徴とする。
【００１６】
さらには、前記狭ピッチ電極指部分に隣接する正規型の電極指部分の割合は、狭ピッチ電極指部分を除く、くし歯状電極に対して、３％から１２％に構成されていること、を特徴とする。
【００１７】
また、前記弾性波として、弾性境界波が用いられていること、を特徴とする。
【００１８】
また、前記圧電体上に積層された第１の誘電体層と、前記第１の誘電体層上に積層された第２の誘電体層とを備え、
前記第２の誘電体層を伝搬する弾性波の音速が、前記第１の誘電体層を伝搬する弾性波の音速よりも速いこと、を特徴とする。
【００１９】
さらには、前記弾性波として、弾性表面波が用いられていること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の構成による弾性波装置は、狭ピッチ電極指部分および狭ピッチ電極指部分に隣接する電極指部分を除いた部分にアポダイズ重み付けをし、狭ピッチ電極指部分に隣接する電極指部分は正規型のくし歯状電極としたフィルタ装置である。したがって、横モードのリップルを抑制して、フィルタ通過帯域内の特性を改善し、かつ、フィルタの通過帯域低域側の周波数特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態における弾性境界波装置の略式平面図である。
【図２】本発明の弾性境界波装置の要部を拡大した、略式断面図である。
【図３】本発明の実施形態における弾性境界波装置の周波数特性と、従来例の弾性境界波装置の周波数特性との関係を説明する図である。
【図４】本発明の比較例における弾性境界波装置の略式平面図である。
【図５】本発明の比較例における弾性境界波装置の周波数特性と、従来例の弾性境界波装置の周波数特性との関係を説明する図である。
【図６】くし歯状電極指メイン部分に対する正規型部分の割合と、フィルタ通過帯域中央部の横モードリップルとの関係を説明する図である。
【図７】くし歯状電極指メイン部分に対する正規型部分の割合と、フィルタ通過帯域低域側減衰量との関係を説明する図である。
【図８】本発明の他の実施形態における弾性境界波装置の略式平面図である。
【図９】従来の弾性境界波装置の略式平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
図１は、本実施形態の弾性境界波装置の略式平面図を示しており、図２は、本発明の弾性境界波装置の要部を拡大した、略式断面図を示している。
【００２４】
図２に示されているように、本発明の弾性境界波装置は、圧電体１と、圧電体１上に積層された、所定の厚みを有する第１の誘電体層３、さらに第１の誘電体層３上に積層された、所定の厚みを有する第２の誘電体層４を備えている。さらに、圧電体１と第１の誘電体層３との間には、電極２が形成されている。この構造にすることで、圧電体１と第１の誘電体層３との間で、効率よく閉じ込められた弾性境界波が伝搬する。
【００２５】
前記圧電体１はＬｉＮｂＯ3で構成されている。なお、前記圧電体１として、ＬｉＴａＯ3や水晶などを用いてもよい。前記第１の誘電体層３は酸化珪素で構成されており、前記第２の誘電体層４は窒化珪素で構成されている。膜厚は、第１の誘電体層３は１．８μｍ、第２の誘電体層４は３μｍ、に構成されている。なお、これらの誘電体層を構成する材料としては、酸化珪素や窒化珪素に限られたものではなく、酸窒化珪素、珪素、窒化アルミ、アルミナ、炭化珪素などを用いてもよい。ただし、第２の誘電体層４を構成する誘電体材料は、第１の誘電体層３を構成する誘電体材料よりも、弾性境界波の音速が速いことが望ましい。この構成により、弾性境界波伝搬モードの閉じ込め性が向上する。また、前記電極２は、圧電体側から順にＰｔからなる層とＡｌからなる層を積層したものから構成されている。電極の膜厚は、Ｐｔは０．１μｍ、Ａｌは０．３μｍ、とした。なお、前記電極２としては、Ｐｔの他に、Ｃｕ、Ａｕ、またはこれらの合金からなる材料を用いてもよい。
【００２６】
図１に示されている弾性境界波フィルタ１０は、以下のように電極が構成されている。
圧電体上に、第１のくし歯状電極１１、その弾性波伝搬方向両側に、第２、第３のくし歯状電極１２、１３が配置され、くし歯状電極１１から１３が設けられている部分の、弾性波伝搬方向両側に反射器１４、１５が配置されている。そして、くし歯状電極１１から１３において、２つのくし歯状電極が隣り合う部分には、双方のくし歯状電極に、電極指周期が残りの電極指周期よりも小さい狭ピッチ電極指部分１１２Ａ、１１３Ａ、１２１Ａ、１３１Ａ、がそれぞれ設けられている。
【００２７】
さらに、くし歯状電極１１から１３において、大部分、すなわち、狭ピッチ電極指部分および後述する正規型のくし歯状電極指部分を除く部分はアポダイズ重み付けがされている。このアポダイズ重み付けは、それぞれのくし歯状電極１１から１３の中央部で交叉幅が最大とされ、狭ピッチ電極指部分１１２Ａ、１１３Ａ、１２１Ａ、１３１Ａが設けられた両端部に向かって交叉幅が小さくなるように形成されている。すなわち、アポダイズ重み付けにより形成される包絡線で囲まれた部分の形状が、菱形の形状となるように構成されている。
【００２８】
前記狭ピッチ電極指部分１１２Ａ、１１３Ａ、１２１Ａ、１３１Ａは正規型に構成されている。さらに、この狭ピッチ電極指部分１１２Ａ、１１３Ａ、１２１Ａ、１３１Ａに隣接する部分は、アポダイズ重み付けされない正規型のくし歯状電極部分１１２Ｂ、１１３Ｂ、１２１Ｂ、１３１Ｂ、に構成されている。
【００２９】
以下に本発明の実施形態における設計パラメータを示す。
第１のくし歯状電極１１は、電極指の総本数は３５本、狭ピッチ電極指部分は両端部で７本ずつであり、計１４本、アポダイズ重み付けされていない正規型電極指部分は両端部で２本ずつであり、計４本、とした。
第２、第３のくし歯状電極１２および１３は、電極指の総本数は５４本、狭ピッチ電極指部分は７本、アポダイズ重み付けされていない正規型電極指部分は２本、とした。
また、交叉幅は、第１から第３のくし歯状電極共通であり、最大部分で１３０μｍ、最小部分で７８μｍ、とした。
電極指ピッチは、これも第１から第３のくし歯状電極共通であり、狭ピッチ電極指部分で１．８２μｍ、それ以外は１．９２μｍ、とした。
【００３０】
上記より明らかなように、狭ピッチ電極指部分を除く、くし歯状電極のメイン部分は、第１から第３のくし歯状電極指総本数１４３本から狭ピッチ電極指総本数２８本を減じた１１５本であり、アポダイズ重み付けされていない正規型電極指部分は、第１から第３のくし歯状電極において総本数８本、である。したがって、狭ピッチ電極指部分を除く、くし歯状電極のメイン部分に対する、アポダイズ重み付けされていない正規型電極指部分の割合は、７％である。
【００３１】
上述の条件で構成された、本発明の実施形態における弾性境界波フィルタの周波数特性と、従来の弾性境界波フィルタの周波数特性との関係を表したものが、図３である。ここで、実線は、本発明の実施形態における弾性境界波フィルタの特性であり、点線は、従来の弾性境界波フィルタの特性である。
【００３２】
このグラフからも明らかなように、本発明の実施形態における弾性境界波フィルタでは、フィルタ通過帯域中央付近における横モードリップルは従来の弾性境界波フィルタと同様に抑制されており、さらに、フィルタ通過帯域の低域側で４３ｄＢ以上の減衰量が得られている。よって、通過帯域内特性および通過帯域低域側において、十分な周波数特性となっている。
【００３３】
図４は、本発明の実施形態に対する比較例である。
この縦結合共振子型の弾性境界波フィルタも、本実施形態の縦結合共振子型の弾性境界波フィルタと同様に、圧電体上に、第１のくし歯状電極２１、その弾性波伝搬方向両側に、第２、第３のくし歯状電極２２、２３が配置されている。また、くし歯状電極２１から２３が設けられている部分の、弾性波伝搬方向両側に反射器２４、２５が配置されている。そして、くし歯状電極２１から２３において、２つのくし歯状電極が隣り合う部分には、双方のくし歯状電極に、電極指周期が残りの電極指周期よりも小さい狭ピッチ電極指部分２１２Ａ、２１３Ａ、２２１Ａ、２３１Ａ、がそれぞれ設けられている。
また、くし歯状電極２１から２３において、大部分はアポダイズ重み付けがされている。このアポダイズ重み付けは、それぞれのくし歯状電極の中央部で交叉幅が最大とされ、狭ピッチ電極指部分が設けられた両端部に向かって交叉幅が小さくなるようにされている。
そして、狭ピッチ電極指部分および狭ピッチ電極指部分に隣接する部分は、アポダイズ重み付けされない正規型のくし歯状電極部分２１２Ｂ、２１３Ｂ、２２１Ｂ、２３１Ｂ、が設けられている。
実施形態の弾性境界波フィルタと唯一異なるのは、狭ピッチ電極指部分を除く、くし歯状電極のメイン部分に対する、アポダイズ重み付けされていない正規型電極指部分の割合であり、本比較例では、これを２５％とした。
【００３４】
この比較例の弾性境界波フィルタの周波数特性と、従来の弾性境界波フィルタの周波数特性との関係を示したものが、図５である。ここで、実線は、本発明の比較例における弾性境界波フィルタの特性であり、点線は、従来の弾性境界波フィルタの特性である。
【００３５】
このグラフからわかることは、この比較例における弾性境界波フィルタでは、フィルタ通過帯域の低域側では十分な減衰量が得られているが、フィルタ通過帯域中央付近における横モードリップルが劣化している、ということである。本比較例では、横モードリップルが０．３５ｄＢ以上となり、十分な通過損失特性が得られない。
【００３６】
くし歯状電極のメイン部分に対する、アポダイズ重み付けされていない正規型電極指部分の割合と、フィルタ通過帯域中央付近における横モードリップルとの関係を図６に、くし歯状電極のメイン部分に対する、アポダイズ重み付けされていない正規型電極指部分の割合と、フィルタ通過帯域低域側の減衰量との関係を図７に、それぞれ示した。
【００３７】
これらのグラフによれば、フィルタ通過帯域中央付近における横モードリップルを０．３ｄＢ以下に抑制し、フィルタ通過帯域低域側の減衰量を４３ｄＢ以上得るためには、くし歯状電極のメイン部分に対する、アポダイズ重み付けされていない正規型電極指部分の割合を、３％から２０％とするのがよいことがわかる。さらには、横モードリップルが０．２ｄＢ以下となる、３％から１２％とするのが、より好ましい。
【００３８】
図８に、本発明の他の実施形態の弾性境界波装置を示す。
【００３９】
この実施形態では、弾性境界波フィルタ１００は、不平衡端子１０６に、１ポート型弾性境界波共振子１０１、１０２が直列に接続されている。そして、３つのくし歯状電極で構成された縦結合共振子型弾性境界波フィルタ１０３および１０４をそれぞれ経由して、第１、第２の平衡端子１０７、１０８に接続されている。このとき、縦結合共振子型弾性境界波フィルタ１０３および１０４は、図１、２で説明した実施形態における弾性境界波フィルタ１０と同様に構成されている。
【００４０】
この場合、不平衡端子１０６に入力された信号は、第１の平衡端子１０７と第２の平衡端子１０８で、１８０°反転した位相で出力される。これによって、平衡−不平衡変換が可能となる。さらに、この、他の実施形態では、本発明で説明してきた通り、狭ピッチ電極指部分および狭ピッチ電極指部分に隣接する電極指部分を除いた部分にアポダイズ重み付けをし、狭ピッチ電極指部分に隣接する電極指部分は正規型のくし歯状電極とした構成が用いられている。したがって、平衡−不平衡変換機能を備え、なおかつ、横モードのリップルを抑制して、フィルタ通過帯域内の特性を改善しつつ、フィルタの通過帯域低域側の周波数特性も十分なフィルタ装置を得ることができる。
【００４１】
本発明は、上記のパラメータに限ったものではない。例えば、狭ピッチ電極指部分に隣接する正規型電極指部分は、１本であってもよい。
また、縦結合共振子型フィルタは、３つのくし歯状電極で構成されている場合だけでなく、５つのくし歯状電極で構成されてもよい。さらに、フィルタを２段縦続接続した構成であってもよい。
【００４２】
また、本実施形態では、弾性境界波装置として説明してきたが、これは弾性表面波装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００４３】
１０  弾性境界波装置
１１から１３  第１から第３のくし歯状電極
１４、１５  反射器
１１２Ａ、１１３Ａ  狭ピッチ電極指部分
１２１Ａ、１３１Ａ  狭ピッチ電極指部分
１１２Ｂ、１１３Ｂ  正規型電極指部分
１２１Ｂ、１３１Ｂ  正規型電極指部分
１００  弾性境界波装置
１０１、１０２  弾性境界波共振子
１０３．１０４  弾性境界波フィルタ部
１０５  弾性境界波共振子
１０６  不平衡端子
１０７、１０８  第１、第２の平衡端子
【図１】
2010278646.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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