(57)【要約】  通過帯域内における挿入損失を小さくすることが可能とされている弾性境界波フィルタ装置を提供する。  Ｙ軸を１５°±１０°回転した面を主面とするＬｉＮｂＯ３からなる圧電体と、圧電体に積層されており、酸化ケイ素膜からなる誘電体と、圧電体と誘電体との境界に配置された電極構造とを備え、前記電極構造が、弾性境界波伝搬方向に沿って配置された複数のＩＤＴ１１２〜１１４，１２２〜１２４，１３２〜１３４，１４２〜１４４，１５２〜１５４，１６２〜１６４と、反射器１１１，１１５，１２１，１２５，１３１，１３５，１４１，１４５，１５１，１５５，１６１，１６５とを備え、複数のＩＤＴにおける電極指の交差幅をＷ、電極指の周期をＰとしたときに、２０≦Ｗ／Ｐ≦４５とされている、縦結合共振子型弾性境界波フィルタ装置１００。
2008038459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｙ軸を１５°±１０°回転した面を主面とするＬｉＮｂＯ３からなる圧電体と、
前記圧電体に積層されており、酸化ケイ素からなる誘電体と、
前記圧電体と前記誘電体との境界に配置された電極構造とを備え、前記境界を伝搬する弾性境界波を利用した弾性境界波フィルタ装置において、
前記電極構造が、前記弾性境界波伝搬方向に沿って配置された複数のＩＤＴと、複数のＩＤＴが設けられている領域の弾性境界波伝搬方向両側に配置された一対の反射器とを有する縦結合共振子型の弾性境界波フィルタ部を構成しており、
前記複数のＩＤＴにおける電極指の交差幅をＷ、電極指の周期をＰとしたときに、２０≦Ｗ／Ｐ≦４５とされていることを特徴とする、弾性境界波フィルタ装置。
【請求項２】
Ｙ軸を１５°±１０°回転した面を主面とするＬｉＮｂＯ３からなる圧電体と、
前記圧電体に積層されており、酸化ケイ素からなる誘電体と、
前記電極構造が、弾性境界波伝搬方向に沿って配置された３個のＩＤＴと、３個のＩＤＴが設けられている領域の弾性境界波の伝搬方向両側に配置されている一対の反射器とを、それぞれ有するＮ個（Ｎは３以上の整数）の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部を構成しており、
入力端子と出力端子とをさらに備え、前記Ｎ個の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部の入力端が前記入力端子に接続されており、前記ＩＤＴの電極指交差幅をＷ、電極指の周期をＰとしたときに、２０≦Ｗ／Ｐ≦４５とされていることを特徴とする、弾性境界波フィルタ装置。
【請求項３】
Ｙ軸を１５°±１０°回転した面を主面とするＬｉＮｂＯ３からなる圧電体と、
前記圧電体に積層されており、酸化ケイ素からなる誘電体と、
前記圧電体と前記誘電体との境界に配置された電極構造とを備え、前記境界を伝搬する弾性境界波を利用した弾性境界波フィルタ装置において、
前記電極構造が、弾性境界波伝搬方向に沿って配置された第１〜第３のＩＤＴをそれぞれ有する第１〜第６の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部を構成しており、
前記第１〜第６の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部の各入力端が接続されている不平衡端子と、前記第１〜第３の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部の出力端が接続されている第１の平衡端子と、前記第４〜第６の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部の出力端が接続されている第２の平衡端子とを備え、
前記第１〜第３の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部において入力信号に対する出力信号の位相が同相とされており、前記第４〜第６の縦結合共振子型弾性境界波フィルタにおいて入力信号に対する出力信号の位相が同相とされており、
第１〜第３の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部における入力信号に対する出力信号の位相が、前記第４〜第６の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部における入力信号に対する出力信号の位相に対して、１８０°異ならされており、
前記ＩＤＴの電極指交差幅をＷ、電極指の周期をＰとしたときに、２０≦Ｗ／Ｐ≦４５とされていることを特徴とする、弾性境界波フィルタ装置。
【請求項４】
比Ｗ／Ｐが、２２≦Ｗ／Ｐ≦３２の範囲とされている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性境界波フィルタ装置。
【請求項５】
前記ＩＤＴが、金属薄膜を用いて構成されており、該ＩＤＴにおけるメタライズ比が０．４５以下であり、金属薄膜の密度をρ（ｇ／ｃｍ３）、電極膜厚をｈ（μｍ）、電極指の周期をＰ（μｍ）とした場合、ρ×ｈ／Ｐ≧１．２（ｇ／ｃｍ３）とされている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性境界波フィルタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば携帯電話機の帯域フィルタなどに用いられる弾性境界波フィルタ装置に関し、縦結合共振子型の弾性境界波フィルタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話機の帯域フィルタなどに様々な弾性表面波フィルタ装置が用いられている。【０００３】
例えば、下記の特許文献１には、この種の用途に用いられる縦結合共振子型の弾性表面波フィルタ装置が開示されている。図１０は、特許文献１に記載の弾性表面波フィルタ装置を示す模式的平面図である。弾性表面波フィルタ装置１００１は、３６°ＹカットＸ方向伝搬のＬｉＴａＯ３からなる圧電基板１００２を有する。【０００４】
圧電基板１００２上に、第１，第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１００３，１００４が構成されている。【０００５】
第１の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１００３は、中央に配置された第１のＩＤＴ１０２０と、第１のＩＤＴ１０２０の表面波伝搬方向両側に配置された第２，第３のＩＤＴ１０３０，１０４０とを有する。ＩＤＴ１０２０〜１０４０が設けられている領域の表面波伝搬方向両側に、反射器１０５０，１０６０が配置されている。中央の第１のＩＤＴ１０２０が入力端子１００５に接続されており、他端がアース電位に接続されている。【０００６】
両側のＩＤＴ１０３０，１０４０の各一端がアース電位に接続されており、他端が第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１００４の第２，第３のＩＤＴ１０３１，１０４１の一端に接続されている。【０００７】
ＩＤＴ１０３１，１０４１の他端はアース電位に接続されている。【０００８】
第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１００４も、３ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部であり、中央に第１のＩＤＴ１０２１を有する。ＩＤＴ１０２１の一端がアース電位に、他端が出力端子１００６に接続されている。ＩＤＴ１０２１〜１０４１が設けられている部分の両側に、反射器１０５１，１０６１が配置されている。【０００９】
縦結合共振子型弾性表面波フィルタ装置１００１では、ＩＤＴ１０２０〜１０４０，１０２１〜１０４１の交差幅をＷとし、電極指のピッチをＰとした場合、比Ｗ／Ｐを１５以上、９０以下とすることが望ましい旨が記載されている。すなわち、図１１に示すように、比Ｗ／Ｐが大きくなると、中心周波数の如何に関わらず、挿入損失が大きくなる傾向のあることが示されている。また、比Ｗ／Ｐが１５未満の場合は中心周波数の如何に関わらず、挿入損失が急激に増大することが示されている。特許文献１では、比Ｗ／Ｐの下限を１５、上限を９０とすることにより、挿入損失の低減が図られることが記載されている。そして、Ｗ／Ｐを１５以上、９０以下とすることにより、中心周波数における挿入損失を３ｄＢ以下とすることができるとされている。【００１０】
他方、下記の特許文献２には、３６°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ３からなる圧電基板と、ＳｉＯ２膜との境界にＩＤＴを含む電極を形成してなる１ポート型の弾性境界波共振子が開示されている。特許文献２の図４を参照して行われている説明では、上記１ポート型弾性境界波共振子において、ＩＤＴの開口長を１５λとし、ＩＤＴの周期λを４μｍとした構造が開示されている。なお、開口長は、ＩＤＴの交差幅に、交差部と各バスバーとの間のギャップ寸法の合計を加えた値に相当する。
【特許文献１】特開平５−３３５８８１号公報
【特許文献２】ＷＯ９８／５２２７９号公報
【発明の開示】
【００１１】
上記のように、特許文献１では、３６°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ３基板を用いた縦結合共振子型の弾性表面波フィルタ装置において、比Ｗ／Ｐを１５〜９０の範囲とすれば挿入損失を低減し得ることが示されている。
【００１２】
他方、携帯電話機のＲＦ段に用いられる帯域フィルタなどでは、低損失であることが強く求められる。例えば、ＧＳＭ８００ＭＨｚ帯やＧＳＭ１９００ＭＨｚ帯のＲＸ段の帯域フィルタとして使用するには、通過帯域内の挿入損失は２．５ｄＢ以下であることが求められている。従って、このような低損失を満たすように、フィルタ装置を設計しなければならない。しかしながら、このような低損失を実現する設計パラメータ及び値は、弾性表面波フィルタ装置と弾性境界波フィルタ装置とでは異なる。従って、特許文献１に記載のような弾性表面波フィルタ装置における結果をそのまま弾性境界波フィルタ装置に適用したとしても、挿入損失を２．５ｄＢ以下とし得るものではない。
【００１３】
他方、特許文献２では、３６°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ３基板を用いた弾性境界波装置において、開口長を１５λとした場合に、良好な特性が得られるとされている。
【００１４】
本願発明者は、このような先行技術の記載を考慮して、Ｙ軸を±１５°回転した面を主面とするＬｉＮｂＯ３からなる圧電基板を用いた縦結合共振子型弾性境界波フィルタ装置において、開口長を１５λとしたが、横漏洩が大きくなり、挿入損失の低減を図り得ないことがわかった。
【００１５】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、Ｙ軸を１５°±１０°回転した面を主面とするＬｉＮｂＯ３基板を用いた縦結合共振子型の弾性境界波フィルタ装置であって、挿入損失を小さくすることが可能とされている弾性境界波フィルタ装置を提供することにある。
【００１６】
本願の第１の発明は、Ｙ軸を１５°±１０°回転した面を主面とするＬｉＮｂＯ３からなる圧電体と、前記圧電体に積層されており、酸化ケイ素からなる誘電体と、前記圧電体と前記誘電体との境界に配置された電極構造とを備え、前記境界を伝搬する弾性境界波を利用した弾性境界波フィルタ装置において、前記電極構造が、前記弾性境界波伝搬方向に沿って配置された複数のＩＤＴと、複数のＩＤＴが設けられている領域の弾性境界波伝搬方向両側に配置された一対の反射器とを有する縦結合共振子型の弾性境界波フィルタ部を構成しており、前記複数のＩＤＴにおける電極指の交差幅をＷ、電極指の周期をＰとしたときに、２０≦Ｗ／Ｐ≦４５とされていることを特徴とする。
【００１７】
第２の発明は、Ｙ軸を１５°±１０°回転した面を主面とするＬｉＮｂＯ３からなる圧電体と、前記圧電体に積層されており、酸化ケイ素からなる誘電体と、前記電極構造が、弾性境界波伝搬方向に沿って配置された３個のＩＤＴと、３個のＩＤＴが設けられている領域の弾性境界波の伝搬方向両側に配置されている一対の反射器とを、それぞれ有するＮ個（Ｎは３以上の整数）の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部を構成しており、入力端子と出力端子とをさらに備え、前記Ｎ個の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部の入力端が前記入力端子に接続されており、前記ＩＤＴの電極指交差幅をＷ、電極指の周期をＰとしたときに、２０≦Ｗ／Ｐ≦４５とされていることを特徴とする。
【００１８】
第３の発明は、Ｙ軸を１５°±１０°回転した面を主面とするＬｉＮｂＯ３からなる圧電体と、前記圧電体に積層されており、酸化ケイ素からなる誘電体と、前記圧電体と前記誘電体との境界に配置された電極構造とを備え、前記境界を伝搬する弾性境界波を利用した弾性境界波フィルタ装置において、前記電極構造が、弾性境界波伝搬方向に沿って配置された第１〜第３のＩＤＴをそれぞれ有する第１〜第６の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部を構成しており、前記第１〜第６の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部の各入力端が接続されている不平衡端子と、前記第１〜第３の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部の出力端が接続されている第１の平衡端子と、前記第４〜第６の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部の出力端が接続されている第２の平衡端子とを備え、前記第１〜第３の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部において入力信号に対する出力信号の位相が同相とされており、前記第４〜第６の縦結合共振子型弾性境界波フィルタにおいて入力信号に対する出力信号の位相が同相とされており、第１〜第３の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部における入力信号に対する出力信号の位相が、前記第４〜第６の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部における入力信号に対する出力信号の位相に対して、１８０°異ならされており、前記ＩＤＴの電極指交差幅をＷ、電極指の周期をＰとしたときに、２０≦Ｗ／Ｐ≦４５とされていることを特徴とする。
【００１９】
第１〜第３の発明では、好ましくは、比Ｗ／Ｐは、２２≦Ｗ／Ｐ≦３２の範囲とされており、それによって、より一層挿入低損失を小さくすることができる。
【００２０】
本発明においては、好ましくは、前記ＩＤＴが、金属薄膜を用いて構成されており、該ＩＤＴにおけるメタライズ比が０．４５以下であり、金属薄膜の密度をρ（ｇ／ｃｍ３）、電極膜厚をｈ（μｍ）、電極指の周期をＰ（μｍ）としたとき、ρ×ｈ／Ｐ≧１．２（ｇ／ｃｍ３）とされており、この場合には、挿入損失をより一層小さくすることができる。
（発明の効果）
【００２１】
第１の発明に係る弾性境界波フィルタ装置では、Ｙ軸を１５°±１０°回転した面を主面とするＬｉＮｂＯ３からなる圧電体と、ＳｉＯ２からなる誘電体との境界に縦結合共振子型の弾性境界波フィルタ部を構成する電極構造が形成されており、この電極構造中のＩＤＴにおいて、比Ｗ／Ｐが２０以上、４５以下とされているので、通過帯域内における挿入損失を小さくすることができる。
【００２２】
同様に、第２の発明においても、Ｙ軸を１５°±１０°回転した面を主面とするＬｉＮｂＯ３からなる圧電体と、ＳｉＯ２からなる誘電体との境界にＮ個（Ｎは３以上の整数）の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部が構成されており、各縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部のＩＤＴにおいて、Ｗ／Ｐが２０以上、４５以下とされているので、挿入損失を小さくすることが可能となる。加えて、Ｎ個の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部の入力端が入力信号端子に接続されているので、耐電力性も高められる。
【００２３】
第３の発明においても、Ｙ軸を１５°±１０°回転した面を主面とするＬｉＮｂＯ３からなる圧電体と、ＳｉＯ２からなる誘電体との境界に第１〜第６の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部を構成する電極構造が形成されており、これらの縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部におけるＩＤＴにおいて、Ｗ／Ｐが２０以上、４５以下とされているので、挿入損失を低減することが可能とされている。
【００２４】
また、第３の発明では、第１〜第６の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部の各入力端が不平衡端子に接続されており、第１〜第３の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部の出力端が第１の平衡端子に、第４〜第６の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部の出力端が第２の平衡端子に接続されているので、平衡−不平衡変換機能を有する弾性境界波フィルタ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性境界波フィルタ装置の電極構造を示す模式的平面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態に係る弾性境界波フィルタ装置の模式的正面断面図である。
【図３】図３は、本実施形態の弾性境界波フィルタ装置において、比Ｗ／Ｐを変化させた場合のフィルタ特性の変化を示す図である。
【図４】図４は、比Ｗ／Ｐと挿入損失との関係を示す図である。
【図５】図５は、３素子並列構造の実施形態の弾性境界波フィルタ装置及び２素子並列構造の実施形態の弾性境界波フィルタ装置のフィルタ特性を示す図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、ＩＤＴの密度と規格化膜厚との積ρ×ｈ／Ｐが１．０ｇ／ｃｍ３であって、メタライズ比が、それぞれ、０．４０、０．４５及び０．５の場合のフィルタ特性を示す図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｃ）は、ＩＤＴの密度と規格化膜厚との積ρ×ｈ／Ｐが１．２ｇ／ｃｍ３であって、メタライズ比が、それぞれ、０．４０、０．４５及び０．５の場合のフィルタ特性を示す図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は、ＩＤＴの密度と規格化膜厚との積ρ×ｈ／Ｐが１．４ｇ／ｃｍ３であって、メタライズ比が、それぞれ、０．４０、０．４５及び０．５の場合のフィルタ特性を示す図である。
【図９】図９は、本発明の第２の実施形態に係る弾性境界波フィルタ装置の電極構造を示す模式的平面図である。
【図１０】図１０は、従来の弾性表面波フィルタ装置を示す平面図である。
【図１１】図１１は、従来の弾性表面波フィルタ装置における比Ｗ／Ｐと挿入損失の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１００…弾性境界波フィルタ装置
１０１…不平衡端子
１０２，１０３…第１，第２の平衡端子
１１０，１２０，１３０…第１〜第３の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部
１１１，１２１，１３１…反射器
１１２，１２２，１３２…第２のＩＤＴ
１１３，１２３，１３３…第１のＩＤＴ
１１４，１２４，１３４…第３のＩＤＴ
１１５，１２５，１３５…反射器
１４０〜１６０…第４〜第６の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部
１４１，１５１，１６１…反射器
１４２，１５２，１６２…第２のＩＤＴ
１４３，１５３，１６３…第１のＩＤＴ
１４４，１５４，１６４…第３のＩＤＴ
１４５，１５５，１６５…反射器
１７１，１７２…弾性境界波共振子
１８１〜１８４…弾性境界波共振子
１０４…圧電体
１０５…ＳｉＯ２膜
１０５ａ，１０５ｂ…開口
１０６…電極構造
１０７ａ，１０７ｂ…導電パターン
１０８ａ，１０８ｂ…外部電極
２０１…弾性境界波フィルタ装置
２０２…入力端子
２０３…出力端子
２１０，２２０，２３０…第１〜第３の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部
２１１，２１１，２３１…反射器
２１２，２２２，２３２…第２のＩＤＴ
２１３，２２３，２３３…第１のＩＤＴ
２１４，２２４，２３４…第３のＩＤＴ
２１５，２２５，２３５…反射器
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。【００２８】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性境界波フィルタ装置の電極構造を示す模式的平面図であり、図２は、本発明の第１の実施形態の弾性境界波フィルタ装置の模式的正面断面図である。【００２９】
本実施形態の弾性境界波フィルタ装置１００は、ＧＳＭ１９００ＭＨｚ受信帯の帯域フィルタである。この携帯電話のＲＦ段に用いられる受信側帯域フィルタでは、通過帯域は１９３０〜１９９０ＭＨｚである。この通過帯域内において、挿入損失は２．５ｄＢ以下であることが求められている。【００３０】
弾性境界波フィルタ装置１００は、Ｙ軸を１５°±１０°回転した面を主面とするＬｉＮｂＯ３からなる圧電体を用いて構成されている。すなわち、オイラー角で（φ，θ，ψ）のφ＝０°及びθ＝１０５°±１０°の範囲の圧電体が用いられている。【００３１】
上記圧電体上に、酸化ケイ素としてのＳｉＯ２膜が積層されており、両者の境界を伝搬するＳＨ型弾性境界波を利用した縦結合共振子型の弾性境界波フィルタ装置が構成されている。【００３２】
より具体的には、図１に示すように、不平衡端子１０１と、第１，第２の平衡端子１０２，１０３との間に図示の電極構造が形成されている。【００３３】
図２に示すように、弾性境界波フィルタ装置１００では、上記圧電体１０４上に、ＳｉＯ２膜１０５が積層されている。そして、両者の境界に電極構造１０６が設けられている。また、ＳｉＯ２膜１０５には、開口１０５ａ，１０５ｂが設けられている。上記電極構造１０６の外部と電気的に接続される部分が、開口１０５ａ，１０５ｂに露出している。開口１０５ａ，１０５ｂ内には、導電パターン１０７ａ，１０７ｂが形成されている。導電パターン１０７ａ，１０７ｂは、電極構造１０６に開口内で電気的に接続されており、かつ開口１０５ａ，１０５ｂの外部へ至っている。そして、ＳｉＯ２膜１０５の上面に、外部電極１０８ａ，１０８ｂが形成されている。外部電極１０８ａ，１０８ｂが導電パターン１０７ａ，１０７ｂに電気的に接続されている。外部電極１０８ａ，１０８ｂは、前述した不平衡端子１０１、第１，第２の平衡端子１０２，１０３及び後述するアース電位に接続される部分に相当する。【００３４】
なお、本実施形態では、誘電体は、ＳｉＯ２膜１０５により形成されていたが、ＳｉＯ２以外の酸化ケイ素により形成されていてもよい。【００３５】
上記電極構造１０６として、図１に示す電極構造が形成されている。すなわち、不平衡端子１０１に、第１〜第３の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部１１０，１２０，１３０の各入力端が共通接続されている。第１〜第３の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部１１０〜１３０は、いずれも３ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部であり、それぞれ、中央に配置された第１のＩＤＴ１１３，１２３，１３３と、第１のＩＤＴ１１３，１２３，１３３の弾性境界波伝搬方向両側に配置された第２のＩＤＴ１１２，１２２，１３２及び第３のＩＤＴ１１４，１２４，１３４を有する。また、各縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部１１０，１２０，１３０は、３個のＩＤＴが設けられている領域の弾性境界波伝搬方向両側に反射器１１１，１１５，１２１，１２５，１３１，１３５を有する。【００３６】
第１〜第３の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部の中央の第１のＩＤＴ１１３，１２３，１３３の一端同士が共通接続され、１ポート型弾性境界波共振子１７１を介して不平衡端子１０１に接続されている。１ポート型弾性境界波共振子１７１は、ＩＤＴと、ＩＤＴの境界波伝搬方向両側に配置された反射器とを有する。【００３７】
第１〜第３の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部１１０，１２０，１３０の各第２のＩＤＴ１１２，１２２，１３２と、第３のＩＤＴ１１４，１２４，１３４との各一端が、アース電位に接続され、各他端が共通接続され、１ポート型弾性境界波共振子１８１，１８２を介して第１の平衡端子１０２に接続されている。１ポート型弾性境界波共振子１８１，１８２は、それぞれ、ＩＤＴと、ＩＤＴの境界波伝搬方向両側に配置された反射器を有する。ここでは、１ポート型弾性境界波共振子１８１と、１ポート型弾性境界波共振子１８２とが並列に接続されている。【００３８】
第１〜第３の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部間では、入力信号に対する出力信号の位相が同相とされている。【００３９】
他方、不平衡端子１０１には、第４〜第６の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部１４０，１５０，１６０の入力端が共通接続され、１ポート型弾性境界波共振子１７２を介して接続されている。１ポート型弾性境界波共振子１７２は、１ポート型弾性境界波共振子１７１と同様に構成されている。また、第４〜第６の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部１４０〜１６０は、それぞれ、第１のＩＤＴ１４３，１５３，１６３と、両側に配置された第２，第３のＩＤＴ１４２，１４４，１５２，１５４，１６２，１６４と、反射器１４１，１４５，１５１，１５５，１６１，１６５とを有する。【００４０】
第４〜第６の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部間では、入力信号に対する出力信号の位相が同相とされている。【００４１】
もっとも、第４〜第６の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部における入力信号に対する出力信号の位相は、第１〜第３の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部１１０，１２０，１３０における入力信号に対する出力信号の位相に対して、１８０°異なっている。このような位相関係となるように、第４〜第６の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部１４０〜１６０の第１のＩＤＴ１４３，１５３，１６３の極性が、第１〜第３の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部１１０，１２０，１３０の第１のＩＤＴ１１３，１２３，１３３の極性に対して反転されている。その他の点については、第４〜第６の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部１４０〜１６０は、第１〜第３の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部１１０〜１３０と同様に構成されている。【００４２】
第４〜第６の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部１４０〜１６０の各第２，第３のＩＤＴ１４２，１４４，１５２，１５４，１６２，１６４の各一端がアース電位に接続され、各他端が共通接続され、弾性境界波共振子１８３，１８４を介して第２の平衡端子１０３に接続されている。１ポート型弾性境界波共振子１８３，１８４は、並列に接続されている。【００４３】
本実施形態の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ装置では、上記のように、不平衡端子１０１と第１の平衡端子１０２と間に、第１〜第３の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部１１０〜１３０が共通接続されており、不平衡端子１０１と第２の平衡端子１０３との間に、第４〜第６の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部１４０〜１６０が接続されて平衡−不平衡変換機能を有するフィルタ装置が構成されている。そして、第１〜第６の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部１１０〜１６０が並列に接続されて不平衡端子１０１に接続されているので、耐電力性を高めることができる。【００４４】
なお、本実施形態では、第１〜第６の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部１１０〜１６０における弾性境界波伝搬方向はψ＝２０°とされており、弾性境界波共振子１７１，１７２における弾性境界波伝搬方向はψ＝１０°とされており、弾性境界波共振子１８１〜１８４における弾性境界波伝搬方向はψ＝３０°とされている。すなわち、これらの弾性境界波伝搬方向を異ならせることにより、各素子の電気機械結合定数を適当な値に設定し、良好な特性を得ることができるとされている。【００４５】
もっとも、縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部１１０〜１６０における境界波伝搬方向と、弾性境界波共振子１７１，１７２，１８１〜１８４における境界波伝搬方向とは同じ方向とされていてもよい。【００４６】
本実施形態の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ装置１００の特徴は、第１〜第６の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部１１０〜１６０において、ＩＤＴの電極指の交差幅をＷ、電極指の周期をＰとした場合、比Ｗ／Ｐが２０以上、４５以下、より好ましくは、２２以上、３２以下とされていることにあり、それによって、挿入損失を著しく小さくすることができる。これをより具体的に説明する。【００４７】
上記実施形態の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ装置として、比Ｗ／Ｐを種々異ならせた構造を作製した。この場合、ＬｉＮｂＯ３基板は、Ｙ軸を１５°回転した面を主面とするＬｉＮｂＯ３を用い、ＳｉＯ２膜１０５の厚みは、１０μｍとした。また上記電極構造は、金属層としてＡｕからなる金属層を用い、その膜厚は０．０５Ｐとした。【００４８】
縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部１１０〜１６０において、ＩＤＴのメタライズ比は０．４とし、Ｗ／Ｐを、１８．８、２５．０及び３７．５とした３種類の弾性境界波フィルタ装置を作製した。なお、弾性境界波共振子１７１における電極指の周期に対し、弾性境界波共振子１７２の電極指の周期を０．００４μｍ異ならせ、平衡度の改善を図った。【００４９】
図３は、上記のようにして作製した３種類の弾性境界波フィルタ装置のフィルタ特性を示す図である。図３から明らかなように、比Ｗ／Ｐが１８．８の場合には、１９８８ＭＨｚ付近に大きなリップルが表われ、挿入損失が２．９ｄＢ程度と大きいことがわかる。また、１９７４ＭＨｚ付近にも比較的大きなリップルが表われていた。【００５０】
これに対して、Ｗ／Ｐが２５．０及び３７．５の場合には、通過帯域である１９３０〜１９９０ＭＨｚの周波数範囲において、通過帯域内最大挿入損失を２．５ｄＢ以下とし得ることがわかる。従って、図３から、交差幅Ｗ／Ｐを＝２５以上とすることにより、通過帯域内における挿入損失を非常に小さくし得ることがわかる。【００５１】
次に、上記実施形態の弾性境界波フィルタ装置において、上記比Ｗ／Ｐをさらに種々変化させ、上記と同様にして、通過帯域内における挿入損失を測定した。結果を図４に示す。【００５２】
図４から明らかなように、比Ｗ／Ｐが２０以上、４５以下であれば、通過帯域内の挿入損失を２．５ｄＢ以下とし得ることがわかる。従って、比Ｗ／Ｐは、２０以上、４５以下であることが必要である。また、図４より、好ましくは、比Ｗ／Ｐを、２２以上、３２以下とすれば、挿入損失を２．１ｄＢ以下と、より一層小さくし得ることがわかる。従って、比Ｗ／Ｐは２２以上、３２以下とすることがより望ましい。【００５３】
第１の実施形態では、第１〜第３のＩＤＴにおける電極指の対数の総合計は２０対〜４０対とされている。この各縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部における複数のＩＤＴの電極指の対数の総合計が２０対〜４０対程度と少ない場合には、前述した横漏洩が多くなりがちである。従って、このような複数のＩＤＴの電極指の対数の総合計が比較的少ない弾性境界波フィルタ装置においては、Ｗ／Ｐを２０〜４５の範囲とすることによる、挿入損失を低減し得る効果がより大きい。【００５４】
なお、図１に示した実施形態の弾性境界波フィルタ装置１００では、不平衡端子１０１と、第１の平衡端子１０２との間に、第１〜第３の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部１１０〜１３０、すなわち３個の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部が並列に接続されており、不平衡端子１０１と、第２の平衡端子１０３との間において、同様に、３個の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部１４０〜１６０が接続されていた。【００５５】
しかしながら、上記のように、３個の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部を並列に接続した構造に限定されず、図１において、例えば、縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部１３０，１６０を削除し、不平衡端子１０１と第１の平衡端子１０２との間、及び不平衡端子１０１と第２の平衡端子１０３との間に、２素子の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部をそれぞれ並列に接続した構造であってもよい。このような変形例の弾性境界波フィルタ装置を作製し、フィルタ特性を測定した。結果を図５に示す。【００５６】
図５は、上記実施形態の弾性境界波フィルタ装置１０２において、交差幅Ｗを４０μｍとし、Ｗ／Ｐを２５とした場合のフィルタ特性を示す。他方、破線は、上記変形例、すなわち２素子並列構成の弾性境界波フィルタ装置において、交差幅をＷ＝６０μｍとし、Ｗ／Ｐ＝３７．５とした場合のフィルタ特性を示す。なお、上記変形例において、Ｗを６０μｍとしたのは、３素子並列構造において、Ｗ＝４０μｍであったため、２素子並列構造では、交差幅Ｗを１．５倍とし６０μｍとしたものである。【００５７】
図５から明らかなように、２素子並列構造に比べて、上記実施形態の３素子並列構造では、電極指交差幅Ｗを小さくして電極指抵抗に起因する損失を小さくすることができ、それによって、挿入損失をより小さくすることができる。従って、本発明においては、入力端子にＮ個（Ｎは３以上の整数）の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部の入力端が接続されている構造において、Ｎを３以上とすることが望ましく、それによって、挿入損失のより一層の低減を図ることができる。【００５８】
また、携帯電話機のＧＳＭ１９００ＭＨｚ受信帯の帯域フィルタは、入力インピーダンスが５０Ω及び出力インピーダンスが１５０Ωとなるような系で用いられることが多い。この場合、ＩＤＴのメタライズ比を０．５として、上記実施形態の弾性境界波フィルタ装置１００を設計した場合、Ｗ／Ｐ＝１７となる。なお、メタライズ比とは、ＩＤＴにおける電極指の幅方向寸法の電極指の幅方向寸法と電極指間ギャップとの合計に対する割合である。すなわち、５０−１５０Ω系に用いるために、メタライズ比を０．５とした場合、３素子並列構造の上記実施形態の弾性境界波フィルタ装置１００では、Ｗ／Ｐが１７となり、挿入損失を低減することができなくなる。従って、このような用途で、３素子並列構造とする場合には、Ｗ／Ｐを２２以上とするために、メタライズ比は０．４５以下とする必要がある。【００５９】
図６（ａ）〜（ｃ）、図７（ａ）〜（ｃ）及び図８（ａ）〜（ｃ）は、ＩＤＴの膜厚とメタライズ比を変更した場合の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ装置１００のフィルタ特性を示す図である。ＩＤＴについては、Ａｕにより形成した。ここで、ＩＤＴを構成している金属薄膜の密度をρ（ｇ／ｃｍ３）、膜厚をｈ（μｍ）、電極指の周期をＰ（μｍ）とし、ＩＤＴを構成している金属の密度と規格化膜厚の積ρ×ｈ／Ｐをパラメータとして用いている。なお、Ａｕのρは、１９．３２ｇ／ｃｍ３である。
どのような密度ρの金属を用いたとしてもρ×ｈ／Ｐが同じであれば、略同等のフィルタ特性が得られる。【００６０】
図６（ａ）〜（ｃ）は、ρ×ｈ／Ｐが１．０ｇ／ｃｍ３であって、メタライズ比が、それぞれ、０．４０、０．４５及び０．５の場合の結果を示す。【００６１】
Ａｕをρ×ｈ／Ｐ＝１．０ｇ／ｃｍ３に形成した場合、膜厚波長比ｈ／Ｐのｈ／Ｐ＝１．０／１９．３２＝０．０５２のＡｕからなるＩＤＴが形成されている。【００６２】
また、図７（ａ）〜（ｃ）は、ρ×ｈ／Ｐ＝１．２ｇ／ｃｍ３の場合に、メタライズ比が、それぞれ０．４０，０．４５及び０．５の場合の結果を示す。【００６３】
図８（ａ）〜（ｃ）は、ρ×ｈ／Ｐが１．４ｇ／ｃｍ３であって、それぞれ、メタライズ比が０．４０、０．４５及び０．５の場合の結果を示す。【００６４】
図６〜図８から明らかなように、メタライズ比が小さくなるにつれ、挿入損失は大きくなっているが、ρ×ｈ／Ｐが１．２ｇ／ｃｍ３以上である場合には、メタライズ比が０．４５以下において、挿入損失の劣化が小さいことがわかる。従って、３素子並列構造の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ装置では、メタライズ比を０．４５以下とし、ρ×ｈ／Ｐを１．２ｇ／ｃｍ３以上とすることが望ましく、それによって、挿入損失をより一層小さくし得ることがわかる。【００６５】
なお、図６〜図８では、メタライズ比が０．４以上の場合の特性が示されているが、メタライズ比は０．４よりも小さくてもよく、その場合においても、リップルが小さい良好なフィルタ特性を得ることができる。なお、メタライズ比の下限は、本発明の課題を達成する上で特に限定されるものではないが、電極加工精度による制限があるため、電極加工精度により下限が決定されることになる。【００６６】
図１に示した弾性境界波フィルタ装置１００及び上述した変形例では、平衡−不平衡変換機能を有する弾性境界波フィルタ装置につき説明したが、本発明は、平衡−不平衡変換機能を有する弾性境界波フィルタ装置に限定されるものではない。図９は、このような平衡−不平衡変換機能を有しない第２の実施形態の弾性境界波フィルタ装置の電極構造を示す模式的平面図である。【００６７】
弾性境界波フィルタ装置２０１では、入力端子２０２と出力端子２０３との間に、図示の電極構造が形成されている。入力端子２０２に、第１〜第３の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部２１０，２２０，２３０の各中央の第１のＩＤＴ２１３，２２３，２３３の一端が接続されている。ＩＤＴ２１３，２２３，２３３の各他端はアース電位に接続されている。【００６８】
第１のＩＤＴ２１３，２２３，２３３の境界波伝搬方向両側には、それぞれ、第２，第３のＩＤＴ２１２，２１４，２２２，２２４，２３２，２３４が配置されている。第２，第３のＩＤＴ２１２，２１４，２２２，２２４，２３２，２３４の各一端はアース電位に接続されており、各他端が共通接続されて、出力端子２０３に接続されている。【００６９】
縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部２１０，２２０，２３０は、いずれも、前述した第１の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部１１０と同様に３ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性境界波フィルタである。各縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部２１０，２２０，２３０は、それぞれ、第１〜第３のＩＤＴが設けられている領域の境界波伝搬方向両側に配置された反射器２１１，２１５，２２１，２２５，２３１，２３５を有する。【００７０】
本実施形態の弾性境界波フィルタ装置２０１においても、ＩＤＴの交差幅をＷとし、電極指の周期をＰとしたとき、２０≦Ｗ／Ｐ≦４５、好ましくは、２２≦Ｗ／Ｐ≦３２とすることにより、挿入損失を低減することができる。【００７１】
また、本実施形態においても、ＩＤＴを構成している金属の密度と規格化膜厚の積ρ×ｈ／Ｐを１．２ｇ／ｃｍ３以上とすることにより、挿入損失をより確実に小さくすることができる。【００７２】
なお、図９では、３個の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部２１０，２２０，２３０が入力端子２０２と出力端子２０３との間に並列に接続されているが、２個の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部が入力端子と出力端子との間に並列に接続されている構成であってもよい。【００７３】
なお、上記実験例では、ＩＤＴは、Ａｕにより形成したが、ＩＤＴを形成する金属は特に限定されず、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｇなどの他の金属もしくはＡｇ−Ｐｄなどのこれらの金属を主体とする合金により形成してもよい。また、ＩＤＴは複数の金属層を積層した積層金属膜により形成されていてもよい。
【図１】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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