(57)【要約】  横モードリップルを抑圧でき、挿入損失の劣化が生じ難く、Ｑ値を高め得るフィルタ装置を提供する。  フィルタ装置１は、弾性波伝搬方向と直交する方向において、ＩＤＴ電極の中央領域の外側に低音速領域を有し、かつ、低音速領域の外側に高音速領域を有する、複数の第１のＩＤＴ電極３１〜３９を有し、第１の帯域通過型フィルタ５として機能する縦結合共振子型弾性波フィルタ１１と、縦結合共振子型弾性波フィルタ１１に電気的に接続された弾性波共振子２１，２２とを備える。弾性波共振子２１，２２が、ＬｉＴａＯ３からなる圧電膜と、伝搬するバルク波の音速が圧電膜を伝搬する弾性波の音速よりも高速である高音速部材と、を有する。圧電膜は、高音速部材上に直接または間接に積層されている。複数の第１のＩＤＴ電極３１〜３９は、圧電膜の一方面上で、縦結合接続している。圧電膜の一方面上に第２のＩＤＴ電極が設けられている。第２のＩＤＴ電極の複数本の第１の電極指の先端を結ぶ方向及び複数本の第２の電極指の先端を結ぶ方向が、ＬｉＴａＯ３のオイラー角（φ，θ，ψ）により規定される弾性波伝搬方向ψに対し、傾斜角度ν（νは０°を超える正の値）をなしている。
2016208446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性波伝搬方向と直交する方向において、ＩＤＴ電極の中央領域の外側に低音速領域を有し、かつ、前記低音速領域の外側に高音速領域を有する、複数の第１のＩＤＴ電極を有し、第１の帯域通過型フィルタとして機能する縦結合共振子型弾性波フィルタと、
前記縦結合共振子型弾性波フィルタに電気的に接続された弾性波共振子と、
を備え、
前記縦結合共振子型弾性波フィルタ及び前記弾性波共振子が、
ＬｉＴａＯ３からなる圧電膜と、
伝搬するバルク波の音速が前記圧電膜を伝搬する弾性波の音速よりも高速である高音速部材と、を有し、
前記圧電膜は、前記高音速部材上に直接または間接に積層されており、
前記複数の第１のＩＤＴ電極は、前記圧電膜の一方面上で、縦結合接続しており、
前記弾性波共振子が、前記圧電膜の一方面に形成されている第２のＩＤＴ電極を有し、
前記第２のＩＤＴ電極が、複数本の第１の電極指と、前記第１の電極指と間挿し合っている複数本の第２の電極指とを有し、
前記ＬｉＴａＯ３からなる圧電膜の膜厚が、前記第２のＩＤＴ電極の電極指の周期で定まる波長をλとしたときに、１０λ以下であり、
前記ＬｉＴａＯ３のオイラー角（φ，θ，ψ）により規定される前記第２のＩＤＴ電極により励振された弾性波の伝搬方向ψに対し、前記複数本の第１の電極指の先端を結ぶ方向及び前記複数本の第２の電極指の先端を結ぶ方向がν（νは０°を超える正の値）の傾斜角度をなしている、フィルタ装置。
【請求項２】
前記圧電膜の厚みは、１．５λ以下である、請求項１に記載のフィルタ装置。
【請求項３】
前記弾性波共振子が複数備えられており、複数の前記弾性波共振子が電気的に接続されて、第２の帯域通過型フィルタが構成されている、請求項１または２に記載のフィルタ装置。
【請求項４】
前記第２の帯域通過型フィルタが、ラダー型フィルタである、請求項３に記載のフィルタ装置。
【請求項５】
前記縦結合共振子型弾性波フィルタを受信フィルタとして有し、前記第２の帯域通過型フィルタを送信フィルタとして備えるデュプレクサである、請求項３または４に記載のフィルタ装置。
【請求項６】
前記第１の帯域通過型フィルタと、前記第２の帯域通過型フィルタとが１つのチップ部品に設けられている、請求項３〜５のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
【請求項７】
前記高音速部材が高音速支持基板である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
【請求項８】
前記弾性波共振子が支持基板をさらに有し、前記高音速部材が高音速膜であり、前記支持基板上に設けられている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
【請求項９】
前記高音速部材と、前記圧電膜との間に、前記圧電膜を伝搬する弾性波の音速よりも、伝搬するバルク波の音速が低速である低音速膜が積層されており、前記圧電膜が前記高音速部材上に間接に積層されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
【請求項１０】
前記高音速部材上に前記圧電膜が直接積層されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
【請求項１１】
前記第１のＩＤＴ電極が、第１のバスバーと、前記第１のバスバーと隔てられて配置された第２のバスバーと、前記第１のバスバーに基端が電気的に接続されており、先端が前記第２のバスバーに向かって延ばされている複数本の第１の電極指と、前記第２のバスバーに基端が接続されており、先端が前記第１のバスバーに向かって延ばされている複数本の第２の電極指とを有し、
前記縦結合共振子型弾性波フィルタの前記第１のＩＤＴ電極において、
前記第１及び第２の電極指の延びる方向と直交する方向を幅方向としたときに、前記第１及び第２の電極指の少なくとも一方において、前記第１及び第２の電極指の長さ方向中央に比べて幅方向寸法が大きくされている太幅部が、前記長さ方向中央よりも前記基端側及び前記先端側のうちの少なくとも一方の側に設けられており、
前記第１及び第２のバスバーの少なくとも一方が前記第１または第２のバスバーの長さ方向に沿って分離配置された複数の開口部を有し、
前記第１及び第２のバスバーが、前記開口部よりも前記第１または第２の電極指側に位置しており、かつ前記第１及び第２のバスバーの長さ方向に延びる内側バスバー部と、前記開口部が設けられている中央バスバー部と、前記内側バスバー部に対して、前記中央バスバー部を挟んで反対側に位置している外側バスバー部とを有する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
【請求項１２】
前記内側バスバー部が、弾性波伝搬方向に延びる帯状の形状を有する、請求項１１に記載のフィルタ装置。
【請求項１３】
前記第１の電極指及び前記第２の電極指の双方に前記太幅部が設けられている、請求項１１または１２に記載のフィルタ装置。
【請求項１４】
前記第１のＩＤＴ電極が、第１のバスバーと、前記第１のバスバーと隔てられて配置された第２のバスバーと、前記第１のバスバーに基端が電気的に接続されており、先端が前記第２のバスバーに向かって延ばされている複数本の第１の電極指と、前記第２のバスバーに基端が接続されており、先端が前記第１のバスバーに向かって延ばされている複数本の第２の電極指とを有し、
前記複数本の第１の電極指と前記複数本の第２の電極指とが弾性波伝搬方向において重なり合っている領域を交差領域とした場合、該交差領域が、前記弾性波伝搬方向と直交する方向における前記中央領域と、前記中央領域の外側に設けられた前記低音速領域とを有し、前記低音速領域において、前記中央領域に比べて音速が低くなるように、前記第１及び第２の電極指の厚みが厚くされている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
【請求項１５】
前記第１のＩＤＴ電極が、第１のバスバーと、前記第１のバスバーと隔てられて配置された第２のバスバーと、前記第１のバスバーに基端が電気的に接続されており、先端が前記第２のバスバーに向かって延ばされている複数本の第１の電極指と、前記第２のバスバーに基端が接続されており、先端が前記第１のバスバーに向かって延ばされている複数本の第２の電極指とを有し、
前記低音速領域において、前記第１及び第２の電極指上に音速を相対的に低下させるために誘電体膜が積層されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
【請求項１６】
前記第１及び第２の電極指上に積層された前記誘電体膜が、弾性波伝搬方向に沿って帯状に延ばされている、請求項１５に記載のフィルタ装置。
【請求項１７】
前記縦結合共振子型弾性波フィルタの前記第１のＩＤＴ電極におけるデューティが０．４６以下である、請求項１〜１６のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
【請求項１８】
前記傾斜角度νが０．４°以上、１５°以下の範囲にある、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬｉＴａＯ３からなる圧電膜を有するフィルタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１には、支持基板上に、高音速膜、低音速膜、ＬｉＴａＯ３膜及びＩＤＴ電極をこの順序で積層してなる弾性波装置が開示されている。特許文献１では、ＬｉＴａＯ３膜を伝搬する弾性表面波が用いられている。【０００３】
他方、下記の特許文献２には、１５°回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ３膜を用いた弾性表面波共振子が開示されている。この弾性表面波共振子では、ＩＤＴ電極の第１の電極指の先端同士を結ぶ直線及び第２の電極指の先端同士を結ぶ直線が、表面波伝搬方向に対して１８°〜７２°ほど傾斜されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２０１２／０８６６３９  Ａ１
【特許文献２】特開２０００−２８６６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の弾性波装置では、周波数特性上において、横モードリップルが現れるという問題があった。【０００６】
他方、特許文献２では、一方のバスバーで反射された横モードと、他方のバスバーで反射された横モードとが打ち消し合う。それによって、横モードを抑制することができるとされている。【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の弾性波装置において、上下のバスバーを弾性波伝搬方向に対して傾斜させると、Ｑ値が劣化するという問題があった。従って、特許文献２に記載のような弾性表面波共振子を用いてフィルタ装置を構成した場合、挿入損失が劣化するおそれがあった。【０００８】
本発明の目的は、挿入損失の劣化を防ぎ、Ｑ値を高めることができ、かつ横モードリップルを効果的に抑制し得る、フィルタ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るフィルタ装置は、弾性波伝搬方向と直交する方向において、ＩＤＴ電極の中央領域の外側に低音速領域を有し、かつ、前記低音速領域の外側に高音速領域を有する、複数の第１のＩＤＴ電極を有し、第１の帯域通過型フィルタとして機能する縦結合共振子型弾性波フィルタと、前記縦結合共振子型弾性波フィルタに電気的に接続された弾性波共振子と、を備え、前記縦結合共振子型弾性波フィルタ及び前記弾性波共振子が、ＬｉＴａＯ３からなる圧電膜と、伝搬するバルク波の音速が前記圧電膜を伝搬する弾性波の音速よりも高速である高音速部材と、を有し、前記圧電膜は、前記高音速部材上に直接または間接に積層されており、前記複数の第１のＩＤＴ電極は、前記圧電膜の一方面上で、縦結合接続しており、前記弾性波共振子が、前記圧電膜の一方面に形成されている第２のＩＤＴ電極を有し、前記第２のＩＤＴ電極が、複数本の第１の電極指と、前記第１の電極指と間挿し合っている複数本の第２の電極指とを有し、前記ＬｉＴａＯ３からなる圧電膜の膜厚が、前記第２のＩＤＴ電極の電極指の周期で定まる波長をλとしたときに、１０λ以下であり、前記ＬｉＴａＯ３のオイラー角（φ，θ，ψ）により規定される前記第２のＩＤＴ電極により励振された弾性波の伝搬方向ψに対し、前記複数本の第１の電極指の先端を結ぶ方向及び前記複数本の第２の電極指の先端を結ぶ方向がν（νは０°を超える正の値）の傾斜角度をなしている。【００１０】
本発明に係るフィルタ装置のある特定の局面では、前記圧電膜の厚みは、１．５λ以下である。【００１１】
本発明に係るフィルタ装置のある特定の局面では、前記弾性波共振子が複数備えられており、複数の前記弾性波共振子が電気的に接続されて、第２の帯域通過型フィルタが構成されている。この場合には、第１の帯域通過型フィルタと第２の帯域通過型フィルタとを有する、複合フィルタ装置を提供することができる。【００１２】
本発明に係るフィルタ装置においては、好ましくは、前記第２の帯域通過型フィルタが、ラダー型フィルタである。この場合には、第２の帯域通過型フィルタにおいて、挿入損失の劣化をより一層効果的に防ぎつつ、横モードリップルをより一層効果的に抑制することができる。【００１３】
本発明に係るフィルタ装置の他の特定の局面では、前記縦結合共振子型弾性波フィルタを受信フィルタとして有し、前記第２の帯域通過型フィルタを送信フィルタとして備えるデュプレクサである、フィルタ装置が提供される。【００１４】
本発明に係るフィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記第１の帯域通過型フィルタと、前記第２の帯域通過型フィルタとが１つのチップ部品に設けられている。この場合には、フィルタ装置の実装が容易となり、かつフィルタ装置が搭載される電子機器の小型化を図ることができる。【００１５】
本発明に係るフィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記高音速部材が高音速支持基板である。【００１６】
本発明に係るフィルタ装置の別の特定の局面では、前記弾性波共振子が支持基板をさらに有し、前記高音速部材が高音速膜であり、前記支持基板上に設けられている。【００１７】
本発明に係るフィルタ装置の別の特定の局面では、前記高音速部材と、前記圧電膜との間に、前記圧電膜を伝搬する弾性波の音速よりも、伝搬するバルク波の音速が低速である低音速膜が積層されており、前記圧電膜が前記高音速部材上に間接に積層されている。【００１８】
本発明に係るフィルタ装置の別の特定の局面では、前記高音速部材上に前記圧電膜が直接積層されている。【００１９】
本発明に係るフィルタ装置の別の特定の局面では、前記第１のＩＤＴ電極が、第１のバスバーと、前記第１のバスバーと隔てられて配置された第２のバスバーと、前記第１のバスバーに基端が電気的に接続されており、先端が前記第２のバスバーに向かって延ばされている複数本の第１の電極指と、前記第２のバスバーに基端が接続されており、先端が前記第１のバスバーに向かって延ばされている複数本の第２の電極指とを有し、前記縦結合共振子型弾性波フィルタの前記第１のＩＤＴ電極において、前記第１及び第２の電極指の延びる方向と直交する方向を幅方向としたときに、前記第１及び第２の電極指の少なくとも一方において、前記第１及び第２の電極指の長さ方向中央に比べて幅方向寸法が大きくされている太幅部が、前記長さ方向中央よりも前記基端側及び前記先端側のうちの少なくとも一方の側に設けられており、前記第１及び第２のバスバーの少なくとも一方が前記第１または第２のバスバーの長さ方向に沿って分離配置された複数の開口部を有し、前記第１及び第２のバスバーが、前記開口部よりも前記第１または第２の電極指側に位置しており、かつ前記第１及び第２のバスバーの長さ方向に延びる内側バスバー部と、前記開口部が設けられている中央バスバー部と、前記内側バスバー部に対して、前記中央バスバー部を挟んで反対側に位置している外側バスバー部とを有する。【００２０】
本発明に係るフィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記内側バスバー部が、弾性波伝搬方向に延びる帯状の形状を有する。【００２１】
本発明に係るフィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記第１の電極指及び前記第２の電極指の双方に前記太幅部が設けられている。この場合には、横モードリップルをより一層効果的に抑制することができる。【００２２】
本発明に係るフィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記第１のＩＤＴ電極が、第１のバスバーと、前記第１のバスバーと隔てられて配置された第２のバスバーと、前記第１のバスバーに基端が電気的に接続されており、先端が前記第２のバスバーに向かって延ばされている複数本の第１の電極指と、前記第２のバスバーに基端が接続されており、先端が前記第１のバスバーに向かって延ばされている複数本の第２の電極指とを有し、前記複数本の第１の電極指と前記複数本の第２の電極指とが弾性波伝搬方向において重なり合っている領域を交差領域とした場合、該交差領域が、前記弾性波伝搬方向と直交する方向における前記中央領域と、前記中央領域の外側に設けられた前記低音速領域とを有し、前記低音速領域において、前記中央領域に比べて音速が低くなるように、前記第１及び第２の電極指の厚みが厚くされている。【００２３】
本発明に係るフィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記第１のＩＤＴ電極が、第１のバスバーと、前記第１のバスバーと隔てられて配置された第２のバスバーと、前記第１のバスバーに基端が電気的に接続されており、先端が前記第２のバスバーに向かって延ばされている複数本の第１の電極指と、前記第２のバスバーに基端が接続されており、先端が前記第１のバスバーに向かって延ばされている複数本の第２の電極指とを有し、前記低音速領域において、前記第１及び第２の電極指上に音速を相対的に低下させるために誘電体膜が積層されている。【００２４】
本発明に係るフィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記第１及び第２の電極指上に積層された前記誘電体膜が、弾性波伝搬方向に沿って帯状に延ばされている。【００２５】
本発明に係るフィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記縦結合共振子型弾性波フィルタの前記第１のＩＤＴ電極におけるデューティが０．４６以下である。この場合には、横モードリップルをより一層効果的に抑制することができる。【００２６】
本発明に係るフィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記傾斜角度νが０．４°以上、１５°以下の範囲にある。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】
【００２７】
本発明に係るフィルタ装置によれば、挿入損失を小さくでき、Ｑ値を高めることができ、かつ横モードリップルを抑圧することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るフィルタ装置の模式的平面図であり、図１（ｂ）は、弾性波共振子の電極構造を示す平面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態において、第２の帯域通過型フィルタに用いられる弾性波共振子の略図的正面断面図である。
【図３】図３は、伝搬方向ψと、傾斜角度νを説明するための模式図である。
【図４】図４は、傾斜角度が０°である比較例１の弾性波共振子のインピーダンス特性を示す図である。
【図５】図５は、傾斜角度νを変化させた場合の弾性波共振子のインピーダンス特性の変化を示す図である。
【図６】図６は、傾斜角度νが０°である比較例１の弾性波共振子のリターンロス特性を示す図である。
【図７】図７は、傾斜角度νを変化させた場合のリターンロス特性の変化を示す図である。
【図８】図８は、傾斜角度νを変化させた場合のＱ値の変化を示す図である。
【図９】図９は、傾斜角度νを変化させた場合のリターンロス特性の変化を示す図である。
【図１０】図１０は、図９の拡大図であり、傾斜角度νを変化させた場合のリターンロス特性の変化を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、第２の帯域通過型フィルタに用いられる弾性波共振子の第１，第２の変形例を示す略図的正面断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の第１の実施形態のフィルタ装置で用いられている第１の帯域通過型フィルタとしての縦結合共振子型弾性波フィルタの模式的平面図である。
【図１３】図１３は、第１の実施形態で用いられている縦結合共振子型弾性波フィルタにおける積層構造を説明するための略図的正面断面図である。
【図１４】図１４は、第１の実施形態において、ピストンモードを利用するための電極構造の一例を示す部分切欠き平面図である。
【図１５】図１５は、縦結合共振子型弾性波フィルタのＩＤＴ電極の要部の変形例を説明するための部分切欠き平面図である。
【図１６】図１６は、図１４に示したＩＤＴ電極を有する１ポート型弾性波共振子のインピーダンス−周波数特性を示す図である。
【図１７】図１７は、図１５に示したＩＤＴ電極を有する１ポート型弾性波共振子のインピーダンス−周波数特性を示す図である。
【図１８】図１８は、実施例１のフィルタ装置の回路図である。
【図１９】図１９は、実施例１のフィルタ装置における縦結合共振子型弾性波フィルタ及び比較例３としての縦結合共振子型弾性波フィルタの減衰量周波数特性を示す図である。
【図２０】図２０は、実施例１としてのフィルタ装置におけるラダー型フィルタ、並びに比較例４としてのラダー型フィルタとしての減衰量周波数特性を示す図である。
【図２１】図２１は、縦結合共振子型弾性波フィルタにおける第１のＩＤＴ電極のデューティと、横モードリップルの強度との関係を示す図である。
【図２２】図２２は、本発明の第２の実施形態に係るフィルタ装置の模式的平面図である。
【図２３】図２３は、ピストンモードを利用するためのＩＤＴ電極の構造の第１の例を示す模式的平面図である。
【図２４】図２４は、ピストンモードを利用するためのＩＤＴ電極の構造の第２の例を示す模式的平面図である。
【図２５】図２５は、ピストンモードを利用するためのＩＤＴ電極の構造の第３の例を示す模式的平面図である。
【図２６】図２６は、ピストンモードを利用するためのＩＤＴ電極の構造の第４の例を示す模式的平面図である。
【図２７】図２７は、ＬｉＴａＯ３の膜厚と、比帯域との関係を示す図である。
【図２８】図２８（ａ）及び図２８（ｂ）は、傾斜型ＩＤＴの各変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るフィルタ装置の模式的平面図である。
【００３２】
フィルタ装置１は、携帯電話機のデュプレクサとして用いられる。フィルタ装置１は、アンテナ端子２と、受信端子３と、送信端子４とを有する。アンテナ端子２はアンテナＡＮＴに接続される。アンテナ端子２と受信端子３との間に受信フィルタとして第１の帯域通過型フィルタ５が接続されている。アンテナ端子２と送信端子４との間に、送信フィルタとしての第２の帯域通過型フィルタ６が接続されている。
【００３３】
第１の帯域通過型フィルタ５は、ピストンモードを利用している縦結合共振子型弾性波フィルタ１１を有する。なお、ピストンモードとは、横モードを抑制する技術である。ピストンモードを利用する構成について。図２３〜図２６を参照してより具体的に説明する。
【００３４】
図２３〜図２６は、それぞれ、ピストンモードを利用する構造を説明するための模式的平面図である。図２３に示す第１の例では、ＩＤＴ電極２０１は、第１のバスバー２０２と、第２のバスバー２０３とを有する。第１のバスバー２０２に、複数本の第１の電極指２０４の一端が接続されている。第２のバスバー２０３に、複数本の第２の電極指２０５が接続されている。複数本の第１の電極指２０４と複数本の第２の電極指２０５とは、間挿し合っている。ここでは、図２３において右側に各領域の音速を示すように、複数本の第１の電極指２０４と複数本の第２の電極指２０５とが弾性波伝搬方向において重なり合っている、交差領域の中央領域よりも外側の領域に、低音速領域が設けられている。低音速領域のさらに外側の領域に、高音速領域が設けられている。
【００３５】
上記のように、弾性波伝搬方向と直交する方向において、交差領域の中央領域の外側に、低音速領域を設け、さらに低音速領域の外側に高音速領域を設けることにより、ピストンモードを利用して、横モードを抑圧することができる。
【００３６】
なお、図２３では、低音速領域の音速を低めるために、低音速領域において金属膜の膜厚が厚くされている。もっとも、低音速領域及び高音速領域を設ける方法は、図２３に限定されない。図２４に示す第２の例ように、第１の電極指２０４及び第２の電極指２０５に、太幅部２１１，２１２を設けることにより、低音速領域を設けてもよい。さらに、図２５に示す第３の例のように、電極指２０４，２０５の一部に誘電体膜２２１，２２２を積層することにより低音速領域を設けてもよい。
【００３７】
なお、高音速領域を形成する方法についても特に限定されない。図２３に示すように、電極指の先端と、相手側のバスバーとの間に、ダミー電極を設けない方法を用いてもよい。あるいは、高音速領域において音速を高める材料を配置してもよい。
【００３８】
さらに図２６に示す第４の例ように、誘電体膜２２３，２２４を、弾性波伝搬方向に延びるように設け、低音速領域を形成してもよい。
【００３９】
なお、ピストンモードにおける構造は、図２３の音速関係を実現しさえすれば、低音速部、高音速部を形成する方法については手段を問わない。
【００４０】
さらに、図１４の内側バスバー部１１１Ａに示されるように、電極指端に太幅部があり、かつ、細バスバー構造を有していてもよい。この構造を採用することにより、製造工程の複雑化及びコストの上昇を招くことなく、横モードリップルを抑制し得る、弾性波装置を提供可能である。
【００４１】
第２の帯域通過型フィルタ６は、ラダー型フィルタである。このラダー型フィルタは、直列腕共振子としての複数の弾性波共振子２１，２１及び並列腕共振子としての複数の弾性波共振子２２，２２を有する。図１（ａ）では、上記縦結合共振子型弾性波フィルタ１１及び上記ラダー型フィルタの回路構成を模式的に図示しているが、これらの回路構成は、ＬｉＴａＯ３膜７上に電極を形成することにより設けられている。
【００４２】
フィルタ装置１では、第１の帯域通過型フィルタ５が、ピストンモードを利用しているため、横モードリップルを効果的に抑制することができる。ピストンモードを利用したフィルタ装置の具体的な構造は特に限定されない。後程、縦結合共振子型弾性波フィルタ１１の詳細を説明する。
【００４３】
第２の帯域通過型フィルタ６を構成している複数の弾性波共振子２１，２２について、弾性波共振子２１を代表して説明する。
【００４４】
図２は、弾性波共振子２１の略図的正面断面図である。
【００４５】
図２に示すように、弾性波共振子２１は、支持基板２３を有する。支持基板２３上に、接合材層２４ａ，２４ｂが積層されている。この接合材層２４ａ，２４ｂ上に、高音速部材としての高音速膜２５が積層されている。高音速膜２５上に、低音速膜２６が積層されている。低音速膜２６上に、ＬｉＴａＯ３からなる圧電膜２７が積層されている。
【００４６】
なお、圧電膜の材料としては、特に限定されないが、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＺｎＯ、ＡｌＮ、または、ＰＺＴのいずれかを好適に用いることができる。圧電膜２７上に、ＩＤＴ電極２８が形成されている。支持基板２３は、本実施形態ではシリコンからなる。もっとも、支持基板２３を構成する材料は、特に限定されない。シリコン以外の半導体材料が用いられてもよい。また、ガラスや絶縁性セラミックスなどの絶縁性材料が用いられてもよい。
【００４７】
支持基板２３の材料としては本実施形態のようにシリコンが好ましい。特に、抵抗率が１００Ωｃｍ以上、より好ましくは１０００Ωｃｍ以上、さらに好ましくは４０００Ωｃｍ以上であることが望ましい。抵抗率が高くなると、後述の電極と支持基板２３との間の容量結合を効果的に抑制することができる。従って、挿入損失をより一層小さくすることができる。
【００４８】
さらに、シリコンの熱膨張係数は小さい。従って、支持基板２３上に設けられた機能膜等の温度変化による伸縮を抑制することができる。それによって、熱負荷の周波数変動を小さくすることができ、温度特性をより一層高めることができる。本実施例では、Ｓｉ支持基板の厚みは６２．５λとした。さらに、シリコンの熱伝導性は高いため、フィルタ装置で発生した熱を効率良く放散させることができる。それによって耐電力性を高めることもできる。
【００４９】
加えて、シリコンからなる支持基板２３は加工性に優れている。従って製造容易である。またダイシングも容易に行い得る。抗折強度が高いため、フィルタ装置の薄型化も進めることができる。
【００５０】
接合材層２４ａ，２４ｂは、本実施形態では、酸化ケイ素からなる。もっとも、酸化ケイ素以外の接合材を用いてもよい。高音速膜２５を支持基板２３に接合し得る限り、接合材層２４ａ，２４ｂの材料は特に限定されない。
【００５１】
なお、高音速膜の材料としては、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ＤＬＣ膜、シリコン、サファイア、アルミナ、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト等の各種セラミック、マグネシア、ダイヤモンド、または、上記各材料を主成分とする材料、上記各材料の混合物を主成分とする材料のいずれかを好適に用いることができる。高音速膜２５は、本実施形態では、窒化アルミニウムからなる。高音速膜２５は、圧電膜２７を伝搬する弾性波よりも伝搬するバルク波の音速が速い限り、適宜の材料により形成され得る。
【００５２】
なお、バルク波の音速は材料に固有の音速であり、波の進行方向すなわち縦方向に振動するＰ波と、進行方向に垂直な方向である横方向に振動するＳ波とが存在する。上記バルク波は、圧電膜２７、高音速膜２５、低音速膜２６のいずれにおいても伝搬する。等方性材料の場合には、Ｐ波とＳ波とが存在する。異方性材料の場合、Ｐ波と、遅いＳ波と、速いＳ波とが存在する。そして、異方性材料を用いて弾性表面波を励振した場合、２つのＳ波として、ＳＨ波とＳＶ波とが生じる。本明細書において、圧電膜２７を伝搬するメインモードの弾性波の音速とは、Ｐ波、ＳＨ波及びＳＶ波の３つのモードのうち、フィルタとしての通過帯域や、共振子としての共振特性を得るために使用しているモードを言うものとする。
【００５３】
なお、低音速膜は、酸化ケイ素、ガラス、酸窒化ケイ素、酸化タンタル、酸化ケイ素にフッ素または炭素またはホウ素を加えた化合物、または、上記各材料を主成分とする材料のいずれかを好適に用いることができる。低音速膜２６は、本実施形態では酸化ケイ素からなる。もっとも、低音速膜２６は、伝搬するバルク波の音速が、圧電膜２７を伝搬する弾性波の音速よりも遅い限り、適宜の材料により形成することができる。
【００５４】
なお、高音速膜２５と圧電膜２７との間に密着層が形成されていてもよい。密着層を形成すると、高音速膜２５と圧電膜２７との密着性を向上させることができる。密着層は、樹脂や金属であればよく、例えば、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂が用いられる。
【００５５】
本実施形態では、低音速膜２６の下側に高音速膜２５が積層されているため、高音速膜２５までの部分に、弾性波のエネルギーを閉じ込めることができる。
【００５６】
上記ＩＤＴ電極２８は、本実施形態では、Ａｌ膜からなる。もっとも、ＩＤＴ電極２８は、Ａｌ膜に代えて、Ａｌ膜を主体とする合金膜を用いてもよい。さらに、ＩＤＴ電極２８は、ＡｌまたはＡｌを主体とする合金以外の、様々な金属材料により形成することができる。このような金属材料としては、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｇ、Ｐｄ、またはこれらを含む合金を挙げることができる。
【００５７】
弾性波共振子２１の特徴は、ＩＤＴ電極２８において、以下に述べる傾斜角度νが０°より大きい正の数値であることにある。そのため、横モードに起因するリップルを抑圧することができる。好ましくは、νは、０．４°以上、１５°以下の範囲にあることが望ましい。それによって、横モードリップルをより一層効果的に抑圧することができる。
【００５８】
高音速膜２５及び低音速膜２６を有する弾性波共振子２１では、周波数特性上に、横モードに起因するリップルが現れがちである。ここで、特許文献２にあるように、ＬｉＮｂＯ３基板を用いた場合、横モードリップルの発生が顕著であり、他の特性に影響を与える。一方、ＬｉＴａＯ３基板を用いた場合は、横モードリップルは問題とはなっていなかった。しかしながら、ＬｉＴａＯ３膜／低音速膜／高音速膜／支持基板の構造においては、ＬｉＴａＯ３を用いているにもかかわらず、横モードリップルの発生が顕著となることがわかった。特に、ＬｉＴａＯ３膜の膜厚が１０λ以下となった場合に、この横モードリップルが大きく現れる。本実施形態では、上記傾斜角度νが上記特定の範囲内とされているため、この横モードリップルをより一層効果的に抑圧することができる。これを、以下において詳細に説明する。ＬｉＴａＯ３の膜厚は３．５λ以下が好ましい。この場合には、Ｑ特性を良好とすることができる。また、ＬｉＴａＯ３膜厚を２．５λ以下とすることが好ましい。その場合には、周波数温度係数を小さくすることができる。さらに、好ましくは、２．０λ以下であり、ＴＣＦの絶対値をー１０ｐｐｍ／℃以下とすることができる。なお、ＬｉＴａＯ３膜の膜厚が１．５λ以下であると、より好ましい。図２７は、ＬｉＴａＯ３膜の膜厚と、比帯域との関係を示す図である。比帯域は電気機械結合係数と比例関係を有する。ＬｉＴａＯ３膜の膜厚を１．５λ以下の範囲内で選択することにより、電気機械結合係数を容易に調整することができる。
【００５９】
ＩＤＴ電極２８を代表して、上記傾斜角度νを説明することとする。図１（ｂ）に示すように、ＩＤＴ電極２８は、弾性波伝搬方向と傾斜する方向に延びている第１のバスバー２８ａを有する。第１のバスバー２８ａと隔てられて、第２のバスバー２８ｂが設けられている。第２のバスバー２８ｂも、弾性波伝搬方向に対して第１のバスバー２８ａと同じ角度で傾斜している。第１のバスバー２８ａと第２のバスバー２８ｂとは平行に延びている。
【００６０】
第１のバスバー２８ａには、複数本の第１の電極指２８ｃの一端が接続されている。複数本の第１の電極指２８ｃは、第２のバスバー２８ｂ側に向かって延ばされている。第１の電極指２８ｃと直交する方向が弾性波伝搬方向ψとなる。また、複数本の第１の電極指２８ｃと間挿し合うように、複数本の第２の電極指２８ｄが設けられている。複数本の第２の電極指２８ｄの一端が第２のバスバー２８ｂに接続されている。
【００６１】
第１の電極指２８ｃの先端とギャップを隔てて第１のダミー電極指２８ｅが設けられている。第１のダミー電極指２８ｅは、第２のバスバー２８ｂに接続されている。同様に、第２のダミー電極指２８ｆが、第２の電極指２８ｄの先端とギャップを隔てて配置されている。第２のダミー電極指２８ｆは、第１のバスバー２８ａに接続されている。
【００６２】
ＩＤＴ電極２８では、複数本の第２の電極指２８ｄの先端を結ぶ仮想線Ａ１が、弾性波の伝搬方向ψに対しνの角度をなしている。なお、第１の電極指２８ｃの先端を結ぶ仮想線Ａ２の方向は、第２の電極指２８ｄの先端を結ぶ方向Ａ１と同じである。
【００６３】
図３は、伝搬方向ψと傾斜角度νとの関係を説明するための模式図である。ＬｉＴａＯ３のオイラー角を（φ，θ，ψ）とする。図３の矢印Ｂで示す方向がψ＝０°の方向である。ＩＤＴ電極１０Ａ〜１０Ｄにおける破線Ｂ１〜Ｂ４は、各ＩＤＴ電極１０Ａ〜１０Ｄにおける複数本の第１の電極指の先端同士を結ぶ方向と平行な方向である。ＩＤＴ電極１０Ａでは、方向Ｂ１と弾性波が伝搬する伝搬方向ψとが同じ方向となる。従って、この場合、（各弾性波の伝搬方向，伝搬方向に対する傾斜角度ν）としたとき、方向Ｂ１は、（ψ，０°）で表される。ＩＤＴ電極１０Ｂでは、（０°，ν）となる。ＩＤＴ電極１０Ｃでは、（ψ，ν）となる。ＩＤＴ電極１０Ｄでは、（ψ，−ν）となる。
【００６４】
本明細書においては、伝搬方向ψと、伝搬方向に対するＩＤＴ電極２８の第１の電極指２８ｃの先端を結ぶ方向とのなす角度を、傾斜角度νとする。この傾斜角度νが、０°より大きく、正の数値であるＩＤＴ電極を、以下、傾斜型ＩＤＴと略すこともある。
【００６５】
次に、上記弾性波共振子２１において、１つのＩＤＴ電極２８が設けられている部分により構成される弾性波共振子の特性を説明する。
【００６６】
上記弾性波共振子の設計パラメータは以下の通りとした。
【００６７】
圧電薄膜：カット角５５°のＹカットのＬｉＴａＯ３膜
ＩＤＴ電極の電極指交差幅＝１５λ
電極指の対数＝８３対
なお、λ＝２μｍ
【００６８】
後述するオフセット長Ｌ＝２λ
ＩＤＴ電極におけるデューティ＝０．５
ＩＤＴ電極の膜厚＝０．０８λ
ＬｉＴａＯ３膜の膜厚＝０．３λ
接合材層を構成している酸化ケイ素膜の膜厚＝０．３５λ
ギャップ寸法Ｇ＝０．５μｍ
【００６９】
上記設計パラメータに従って、ただし、傾斜角度νを０°とした比較例１の弾性波共振子を作製した。
【００７０】
図４は、比較例１の弾性波共振子のインピーダンス特性を示す図である。また、図６は、上記比較例１の弾性波共振子のリターンロス特性を示す。この比較例１の弾性波共振子では、傾斜角度ν＝０°とした。すなわち、伝搬方向ψを、弾性波伝搬方向と一致させた。
【００７１】
また、比較例１と同様にして、ただし、ＩＤＴ電極における傾斜角度νを２．５°、５．０°、７．５°、１０°または１５°とした各弾性波共振子を作製した。なお、図５には、ν＝０．０°の比較例１の特性も併せて示す。
【００７２】
図５に、これらの弾性波共振子のインピーダンス特性を示す。
【００７３】
図７は、上記のように、傾斜角度νが０．０°、２．５°、５．０°、７．５°、１０°または１５°である場合の弾性波共振子のリターンロス特性を示す。
【００７４】
図８は、上記傾斜角度νが０．０°、２．５°、５．０°、７．５°、１０°または１５°とされた各弾性波共振子のＱ値と周波数との関係を示す。
【００７５】
図４から明らかなように、傾斜角度νが０°の比較例１では、矢印Ｃ１〜Ｃ３で示すリップルが、共振周波数と反共振周波数との間に現れていることがわかる。また、図６の矢印Ｃ１〜Ｃ３は、図４のＣ１〜Ｃ３で示すリップルに対応しているリップルである。
【００７６】
他方、図５では必ずしも明確ではないが、図７のリターンロス特性及び図８のＱ値−周波数特性によれば、νが、０°より大きくなると、これらの横モードリップルが抑圧されていることがわかる。
【００７７】
図７から明らかなように、ν＝０°の場合に比べ、νが０°より大きくなると、横モードリップルが効果的に抑圧されることが分かる。
【００７８】
また、上記と同様にして、ただし、上記傾斜角度νを０°、０．４°、０．９°、１°または１．５°とされている各弾性波共振子を作製した。これらの弾性波共振子のリターンロス特性を図９及び図１０に示す。図１０は図９の拡大図である。
【００７９】
図９及び図１０から明らかなように、傾斜角度νが０°、０．４°または０．９°の場合に比べ、傾斜角度νが１°以上になると、横モードリップルの大きさをより一層効果的に抑圧し得ることがわかる。
【００８０】
従って、上記傾斜角度νが０°より大きければ、横モードリップルを抑圧することができる。また、好ましくは、νが０．４°以上であることが好ましい。それによって、横モードをより一層抑圧することができる。特に、図７に示したように、νが２．５°以上であれば、リターンロスの絶対値を１ｄＢよりも小さくすることができる。よって、νは１°以上がさらに好ましく、最も好ましくは２．５°以上であれば、横モードリップルをより一層抑圧することができる。
【００８１】
また、図８より、損失を小さくするためにＱ値の最大値を２５００以上とするには、νを１０°以下とすることが好ましいことがわかる。従って、傾斜角度νは１°以上、１０°以下の範囲とすることが好ましい。それによって、横モードリップルを効果的に抑制し、低損失とすることができる。より好ましくは、傾斜角度νは２．５°以上、１０°以下の範囲である。
【００８２】
また、図８より、損失をより小さくするには、傾斜角度νを５°以上とすることがより好ましい。よって、より好ましくは、傾斜角度νは、５°以上、１０°以下の範囲である。
【００８３】
弾性波共振子２１では、上記のように横モードリップルを抑圧することができる。複数の弾性波共振子２１はいずれも上記のように構成されており、また複数の弾性波共振子２２も同様の構造を有する。従って、第２の帯域通過型フィルタ６では、横モードリップルを抑圧することができる。
【００８４】
なお、図１１（ａ），図１１（ｂ）は、上記弾性波共振子２１の第１，第２の変形例に係る弾性波共振子２１Ａ，２１Ｂを示す略図的正面断面図である。
【００８５】
図１１（ａ）に示すように、高音速部材としての高音速支持基板２５Ａ上に、低音速膜２６及び圧電膜２７を積層した構造を用いてもよい。
【００８６】
第１の実施形態及び図１１（ａ）では、高音速部材上に、低音速膜２６を介して圧電膜２７が積層されていている。すなわち、圧電膜２７は、高音速部材上に間接に積層されている。
【００８７】
また、図１１（ｂ）に示す第２の変形例のように、高音速膜２５及び圧電膜２７が積層されていてもよい。すなわち、低音速膜２６を省略してもよい。その場合には、高音速部材としての高音速膜２５上に直接圧電膜２７が積層されている。
【００８８】
図１２は、フィルタ装置１において、第１の帯域通過型フィルタ５を構成している縦結合共振子型弾性波フィルタ１１の模式的平面図である。縦結合共振子型弾性波フィルタ１１では、圧電膜２７上に、弾性波伝搬方向に沿って複数の第１のＩＤＴ電極３１〜３９が配置されている。第１のＩＤＴ電極３１〜３９が設けられている領域の弾性波伝搬方向両側に反射器４０，４１が設けられている。縦結合共振子型弾性波フィルタ１１は、９ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性波フィルタである。なお、縦結合共振子型弾性波フィルタ１１における第１のＩＤＴ電極の数は３以上の奇数であればよく、９に限定されるものではない。
【００８９】
図１３は、上記縦結合共振子型弾性波フィルタ１１における積層構造を説明するための略図的正面断面図である。縦結合共振子型弾性波フィルタ１１においては、弾性波共振子２１と同様に、支持基板２３に、接合材層２４ａ，２４ｂ、高音速膜２５、低音速膜２６及びＬｉＴａＯ３からなる圧電膜２７がこの順序で積層されている。そして、圧電膜２７上に、第１のＩＤＴ電極３１が設けられている。図１３では、第１のＩＤＴ電極３１が設けられている部分のみを示しているが、他の第１のＩＤＴ電極３２〜３９が形成されている部分も同様の積層構造を有する。
【００９０】
縦結合共振子型弾性波フィルタ１１においても、上記のように、高音速部材、高音速膜及び低音速膜を有する積層構造が用いられている。従って、第２の帯域通過型フィルタ６側と同様に、高音速膜２５までの部分に弾性波のエネルギーを閉じ込めることができる。
【００９１】
第１のＩＤＴ電極３１を代表して、第１のＩＤＴ電極３１〜３９の詳細を説明する。なお、本発明においては、第１の帯域通過型フィルタ５としての縦結合共振子型弾性波フィルタはピストンモードを利用している限り、該ピストンモードを利用するための構成については特に限定されるものではない。
【００９２】
図１４は、本実施形態においてピストンモードを利用するための電極構造の一例を示す部分切欠き平面図である。すなわち、ＩＤＴ電極において、一方電位に接続される電極指と、他方電位に接続される電極指とが弾性波伝搬方向において重なり合っている領域を交差領域とする。この交差領域において、電極指の延びる方向において、中央領域の両側に、中央領域に比べて音速が遅いエッジ領域を形成することにより、ピストンモードを形成することができる。このようなピストンモードを形成する様態は特に限定されるものではない。
【００９３】
本実施形態の縦結合共振子型弾性波フィルタ１１では、第１のＩＤＴ電極３１において、ピストンモードを形成することにより横モードリップルを抑圧する構造が備えられている。
【００９４】
第１のＩＤＴ電極３１は、第１のバスバー１１１と、第１のバスバー１１１と隔てられて配置された第２のバスバー１１２とを有する。第１のバスバー１１１と第２のバスバー１１２とは、弾性波伝搬方向に平行に延びている。
【００９５】
また、第１のバスバー１１１に、複数本の第１の電極指１１３の基端が接続されている。複数本の第１の電極指１１３の先端は、第１のバスバー１１１から第２のバスバー１１２側に向かって延ばされている。すなわち、弾性波伝搬方向と直交する方向に、複数本の第１の電極指１１３が延ばされている。
【００９６】
他方、複数本の第２の電極指１１４の基端が、第２のバスバー１１２に接続されている。複数本の第２の電極指１１４の先端は、第２のバスバー１１２から第１のバスバー１１１側に向かって延ばされている。すなわち、複数本の第２の電極指１１４も、弾性波伝搬方向と直交する方向に延びている。
【００９７】
複数本の第１の電極指１１３と複数本の第２の電極指１１４とは、間挿し合っている。第１の電極指１１３には、太幅部１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１３ｄが設けられている。第２の電極指１１４にも、太幅部１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１４ｄが設けられている。太幅部１１３ａを代表して太幅部１１３ａ〜１１３ｄ，１１４ａ〜１１４ｄの形状を説明する。太幅部１１３ａは、第１の電極指１１３の残り部分よりもその幅方向寸法すなわち弾性波伝搬方向に沿う寸法が長くされている。本実施形態では、太幅部１１３ａは、第１の電極指１１３の側縁から弾性波伝搬方向に突出する等脚台形の形状とされている。もっとも、太幅部の形状はこれに限定されず、半円状の突出部などの様々な形状の突出部を第１の電極指１１３の側縁から弾性波伝搬方向に突出させてもよい。
【００９８】
太幅部１１３ａ，１１３ｂは、第１の電極指１１３において、第１の電極指１１３の基端側に寄せられて設けられている。言い換えれば、太幅部１１３ａ，１１３ｂは、第１のバスバー１１１側に寄せられて形成されている。他方、太幅部１１３ｃ，１１３ｄは、第１の電極指１１３の先端側に、すなわち第２のバスバー１１２側に寄せられて設けられている。
【００９９】
他方、第２の電極指１１４においては、先端側に太幅部１１４ａ，１１４ｂが設けられている。太幅部１１４ａ，１１４ｂと、太幅部１１３ａ，１１３ｂとは、第１のバスバー１１１に近い領域で弾性波伝搬方向と直交する方向において、すなわち電極指の延びる方向において交互に配置されている。同様に、太幅部１１３ｃ，１１３ｄと、太幅部１１４ｃ，１１４ｄとは、第２のバスバー１１２に近い側において、上記電極指の延びる方向において交互に配置されている。
【０１００】
上記太幅部１１３ａ，１１３ｂと太幅部１１４ａ，１１４ｂとが設けられている領域において、図１４に示す領域Ｖ２が形成される。図１４の右側のＶ１〜Ｖ６は、第１のＩＤＴ電極３１の中央から弾性波伝搬方向と直交する方向において外側に向かって配置している領域を示す。領域Ｖ１〜Ｖ６を伝搬する弾性波の速度（以下、音速とする）Ｖ１〜Ｖ６を図１４に模式的に示す。以下、本明細書では、領域Ｖｎ（ｎは自然数）の音速をＶｎとする。ここで、領域Ｖ１は、上記太幅部１１３ｂと、太幅部１１３ｃとの間に位置されているＩＤＴ中央領域である。
【０１０１】
上記太幅部１１３ａ，１１３ｂ，１１４ａ，１１４ｂが設けられている領域Ｖ２は、ＩＤＴ中央の領域Ｖ１よりも音速が低い。
【０１０２】
他方、本実施形態では、第１の電極指１１３の基端において、電極指幅方向に突出している突出部１１３ｅが設けられている。従って、突出部１１３ｅが設けられている領域Ｖ３においては、音速が、後述する高音速部の領域Ｖ５よりも低められている。もっとも、領域Ｖ３では、第２の電極指１１４が存在しないため、音速Ｖ３は領域Ｖ２の音速Ｖ２よりも高音速である。なお、第２の電極指１１４にも突出部１１４ｅが設けられている。
【０１０３】
上記のように太幅部１１３ａ，１１３ｂ，１１４ａ，１１４ｂを設けることにより、より低音速の領域Ｖ２を設ける構成は、特許文献１や特許文献２においても記載されていた。なお、第２のバスバー１１２側においても、同様に、太幅部１１３ｃ，１１３ｄ，１１４ｃ，１１４ｄが設けられている領域も領域Ｖ２となる。
【０１０４】
本実施形態では、第１のバスバー１１１が、内側バスバー部１１１Ａ、中央バスバー部１１１Ｂ及び外側バスバー部１１１Ｃを有する。ここで、内側及び外側とは、第１のＩＤＴ電極３１におけるＩＤＴ電極の電極指の延びる方向において、第１，第２の電極指１１３，１１４が存在している側を内側、反対側を外側としている。
【０１０５】
内側バスバー部１１１Ａは、上記複数本の第１の電極指１１３の基端が接続されている部分である。内側バスバー部１１１Ａは、本実施形態では、弾性波伝搬方向に延びる細長い帯状の形状を有している。ここはメタライズされている部分であるため、この内側バスバー部１１１Ａは、低音速である領域Ｖ４を構成している。
【０１０６】
他方、中央バスバー部１１１Ｂには、弾性波伝搬方向に沿って複数の開口部１１５が分散配置されている。本実施形態では、開口部１１５は、電極指の延びる方向に延びる連結部１１６，１１６間に位置している。連結部１１６は、本実施形態では、第１の電極指１１３と同じ幅を有し、かつ第１の電極指１１３の延長上に位置している。もっとも、連結部１１６の寸法及び設ける位置はこれに限定されるものではない。また、開口部１１５は、本実施形態では矩形の形状を有しているが、矩形の形状に限定されるものでもない。
【０１０７】
中央バスバー部１１１Ｂでは、弾性波伝搬方向に沿って、連結部１１６と開口部１１５とが交互に配置されている。従って、メタライズされていない部分が多いため、中央バスバー部１１１Ｂは、高音速の領域Ｖ５を構成する。外側バスバー部１１１Ｃは、開口部を有しない。従って、外側バスバー部１１１Ｃはメタライズされた領域であり、この領域Ｖ６は、低音速の領域となる。
【０１０８】
第２のバスバー１１２側においても、同様に、内側バスバー部１１２Ａ、中央バスバー部１１２Ｂ及び外側バスバー部１１２Ｃが形成されている。同一部分については同一の参照番号を付することによりその説明を省略する。
【０１０９】
縦結合共振子型弾性波フィルタ１１では、第１のＩＤＴ電極３１が上記のように構成されているため、中央領域Ｖ１の外側に低音速領域が設けられ、低音速領域である領域Ｖ２〜Ｖ４の外側に高音速の領域Ｖ５が存在している。従って、ピストンモードを形成することが可能となり、横モードリップルを効果的に抑圧することができる。
【０１１０】
縦結合共振子型弾性波フィルタ１１では、第１のＩＤＴ電極３２〜３９も第１のＩＤＴ電極３１と同様に構成されている。従って、縦結合共振子型弾性波フィルタ１１では、ピストンモードの形成により、横モードリップルを効果的に抑圧することができる。
【０１１１】
また、本発明においては、好ましくは、上記第１のＩＤＴ電極３１を用いることにより、横モードリップルをより効果的に抑圧し、理想的なピストンモードを形成することができる。これを、図１４〜図１７を参照して説明することとする。
【０１１２】
比較を容易とするために、第１のＩＤＴ電極３１の両側に反射器を構成した弾性波共振子の特性を測定した。図１６は、上記第１のＩＤＴ電極３１を有する弾性波共振子のインピーダンス−周波数特性を示す図である。
【０１１３】
また、図１５に示す変形例のＩＤＴ電極５１を用意した。変形例のＩＤＴ電極５１を有する１ポート型弾性波共振子を作製した。この１ポート型弾性波共振子１５１では、第１のバスバー１５２が、太い帯状のメタライズ領域のみを有するように構成されている。従って、第１のバスバー１５２が設けられている部分は、Ｖ１４で示す低音速の領域となる。変形例の弾性波共振子におけるＩＤＴ電極５１の電極指の延びる方向における各領域Ｖ１１〜Ｖ１４の音速Ｖ１１〜Ｖ１４を図１５の右側に模式的に示す。
【０１１４】
図１７は、変形例の１ポート型弾性波共振子のインピーダンス−周波数特性を示す図である。
【０１１５】
図１６と図１７とを対比すれば明らかなように、図１７では、共振周波数と反共振周波数との間及び反共振周波数よりも高域側に、リップルが現れている。このリップルは横モードリップルである。図１７に示す特性においても、上記太幅部が設けられていることにより、横モードリップルが一応抑圧されている。もっとも、図１６に示すように、上記実施形態の構造では、このような横モードリップルを効果的に抑圧でき、横モードリップルがほとんど現れていないことがわかる。
【０１１６】
上記実施形態では、各領域Ｖ１〜Ｖ６の音速Ｖ１〜Ｖ６が、図１４に示すとおりとなっている。すなわち、太幅部１１３ａ，１１３ｂ，１１４ａ，１１４ｂに加えて、内側バスバー部１１１Ａが設けられていることによって、低音速領域である領域Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の音速の平均値が効果的に低められている。
【０１１７】
従って、低音速領域と中央領域との間の音速差ΔＶが非常に大きくなっている。よって、横モードリップルをより効果的に抑圧することが可能となると考えられる。すなわち、音速差ΔＶが大きいほど、ピストンモードがより確実に発生し、横モードリップルを効果的に抑圧し得ることが可能とされている。
【０１１８】
なお、前述したように、本発明において縦結合共振子型弾性波フィルタにおけるピストンモードを利用するための電極構造は上記構造に限定されるものではない。すなわち、太幅部を設けて音速を調整する方法の他、電極指に誘電体膜を積層して、音速を調整する方法などを採用してもよい。
【０１１９】
図１に戻り、フィルタ装置１では、第１の帯域通過型フィルタ５が上記ピストンモードを利用しているため、横モードリップルを効果的に抑制することができる。他方、第２の帯域通過型フィルタ６は、上述したＩＤＴ電極における傾斜構造と、高音速膜及び低音速膜を用いた弾性波閉じ込め構造とを有する。従って、第２の帯域通過型フィルタ６においても、挿入損失の劣化が生じ難く、Ｑ値を効果的に高めることができる。
【０１２０】
よって、フィルタ装置１では、フィルタ特性におけるＱ値を効果的に高めることができる。
【０１２１】
図１８〜図２０を参照して、上記フィルタ装置１の具体的な実施例を説明する。
【０１２２】
図１８は、第１の実施形態の実施例としての実施例１のフィルタ装置の回路図である。図１と同一部分については同一の参照番号を付することとする。なお、第２の帯域通過型フィルタ６としてのラダー型フィルタにおいては、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ５と、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４とが設けられている。上記直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ５は、前述した弾性波共振子２１に相当し、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４が、弾性波共振子２２に相当する。
【０１２３】
第１の帯域通過型フィルタ５としての縦結合共振子型弾性波フィルタ１１は、上記実施形態の通り、９ＩＤＴ型とした。
【０１２４】
［縦結合共振子型弾性波フィルタ１１の設計パラメータ］
電極指交差幅は２３μｍとした。第１のＩＤＴ電極３１〜３９の電極指ピッチで定まる波長λ（μｍ）と、電極指の対数は下記の表１に示す通りとした。また、反射器の電極指ピッチで定まる波長も下記の表１の通りとした。
【０１２５】
【表１】
2016208446.tif 000003
【０１２６】
表１において、「狭ピッチ」は、狭ピッチ電極指部を意味する。「メイン」は、狭ピッチ電極指部以外の残りの電極指部を意味する。
【０１２７】
また、縦結合共振子型弾性波フィルタ１１におけるＩＤＴ電極及び反射器におけるデューティはいずれも０．５とした。第１のＩＤＴ電極３１と反射器４０との間隔、第１のＩＤＴ電極３９と反射器４１との間隔は、０．５３λＲとした。なお、λＲは、反射器の電極指ピッチで定まる波長、すなわち１．９７５９μｍである。
【０１２８】
反射器の電極指の本数は３０本とした。
【０１２９】
また、縦結合共振子型弾性波フィルタ１１とアンテナ端子２との間に、弾性波共振子６１ａ，６１ｃが接続されている。この弾性波共振子６１ａ，６１ｃ間の接続点とグラウンド電位との間に、弾性波共振子６１ｂが接続されている。また、縦結合共振子型弾性波フィルタ１１の出力端とグラウンド電位との間に弾性波共振子６１ｄが接続されている。これらの弾性波共振子６１ａ〜６１ｄはトラップを構成するものであり、その設計パラメータは下記の表２に示す通りとした。
【０１３０】
【表２】
2016208446.tif 000004
【０１３１】
［第２の帯域通過型フィルタ６としてのラダー型フィルタの設計パラメータ］
直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ５及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４の設計パラメータは下記の表３に示す通りとした。
【０１３２】
【表３】
2016208446.tif 000005
【０１３３】
実施例１のフィルタ装置１では、縦結合共振子型弾性波フィルタ１１における積層構造は、Ｓｉからなる高音速支持基板上に６７３ｎｍの厚みのＳｉＯ２膜、６００ｎｍの厚みのＬｉＴａＯ３基板を積層した構造とした。ＬｉＴａＯ３のカット角は５０°Ｙとした。ラダー型フィルタの各弾性波共振子における傾斜角度νは７．５°とした。また、第１，第２のＩＤＴ電極としては、１５７ｎｍの厚みのＡｌを用いた。
【０１３４】
図１９の破線が、実施例１のピストンモードを利用した縦結合共振子型弾性波フィルタ１１の減衰量周波数特性を示す。比較のために比較例３として、縦結合共振子型弾性波フィルタにおいて、実施例１におけるラダー型フィルタと同様の傾斜構造を有するＩＤＴ電極を用いたこと、ピストンモードを利用していないことを除いては同様に構成された縦結合共振子型弾性波フィルタを用意した。図１９の実線は比較例３の結果を示す。図１９から明らかなように、実線で示す比較例３に比べ、実施例１で用いた縦結合共振子型弾性波フィルタ１１によれば、挿入損失の劣化を効果的に抑制し得ることがわかる。従って、フィルタ装置のＱ値を高めることができる。
【０１３５】
また、図２０の実線は実施例１の第２の帯域通過型フィルタ６としてのラダー型フィルタの減衰量周波数特性を示す。破線は、比較例４として用意したラダー型フィルタの減衰量周波数特性を示す。比較例４では、実施例１とは異なり、ラダー型フィルタの各弾性波共振子において、実施例１の縦結合共振子型弾性波フィルタ１１のようなピストンモードを利用した構成を採用した。すなわち、傾斜角度νが正の値である傾斜型ＩＤＴを用いずに、ピストンモードを利用したことを除いては、上記実施例１と同様のラダー型フィルタを構成した。
【０１３６】
図２０から明らかなように、実施例１で用いられているラダー型フィルタでは、比較例４に比べ、実施例１によれば、挿入損失の劣化が生じ難いことがわかる。従って、フィルタ装置１においてＱ値を高めることができる。
【０１３７】
図１９及び図２０から明らかなように、実施例１では、縦結合共振子型弾性波フィルタ１１においてピストンモードを利用し、ラダー型フィルタである第２の帯域通過型フィルタ６において、傾斜型ＩＤＴを採用することにより、第１及び第２の帯域通過型フィルタ５，６のいずれにおいても、挿入損失の劣化を効果的に抑制し、Ｑ値を高め得ることがわかる。
【０１３８】
本発明の特徴は、このように、縦結合共振子型弾性波フィルタにおいて上記のように傾斜型ＩＤＴを採用せずに、ピストンモードを利用し、他方、第２の帯域通過型フィルタとしてのラダー型フィルタにおいて、ピストンモードを採用せずに、傾斜型ＩＤＴを採用したことに特徴を有する。それによって、第１及び第２の帯域通過型フィルタの双方において、挿入損失の劣化を効果的に抑制することができる。
【０１３９】
なお、好ましくは、ピストンモードを利用した縦結合共振子型弾性波フィルタ１１における第１のＩＤＴ電極のデューティは、０．４６以下であることが望ましい。図２１は、第１のＩＤＴ電極におけるデューティと、リップル強度との関係を示す図である。ここで、リップル強度とは、通過帯域内に現れる最大リップルの大きさをいうものとする。
【０１４０】
図２１から明らかなように、デューティを変化させた場合、デューティが０．４６以下であれば、０．４６を超えた場合に比べて、リップルを効果的に抑制することができる。また、デューティの変化によるリップル強度のばらつきも著しく小さくなる。
【０１４１】
なお、本発明においては、縦結合共振子型弾性波フィルタ１１に接続される構造は、上記ラダー型フィルタからなる第２の帯域通過型フィルタ６に限定されるものではない。すなわち、複数の弾性波共振子を有する他の第２の帯域通過型フィルタを用いてもよい。あるいは、第２の帯域通過型フィルタに代えて、弾性波共振子を縦結合共振子型弾性波フィルタ１１に接続した構造も、本発明に含まれる。
【０１４２】
例えば、図１８において、トラップを構成している弾性波共振子６１ａ〜６１ｄのうち少なくとも１つの弾性波共振子を、前述した傾斜型ＩＤＴ構造を有するように構成してもよい。その場合には、傾斜型ＩＤＴ構造を有する弾性波共振子と、縦結合共振子型弾性波フィルタ１１との接続構造において、縦結合共振子型弾性波フィルタ１１では、上記のように挿入損失の劣化を効果的に抑制でき、弾性波共振子側では、傾斜型ＩＤＴ構造により挿入損失の劣化を効果的に抑制することができる。
【０１４３】
よって、本発明に係るフィルタ装置は、第２の帯域通過型フィルタを要せず、縦結合共振子型弾性波フィルタ１１と、少なくとも１個の弾性波共振子が接続された構造であってもよい。
【０１４４】
また、図１に示したように、第１の実施形態では、同一圧電膜であるＬｉＴａＯ３膜７上において、第１の帯域通過型フィルタ５と第２の帯域通過型フィルタ６とが配置されて一体化されていた。すなわち、１つのチップ部品として、フィルタ装置１が構成されていた。従って、小型化を図ることができ、フィルタ装置１が搭載される電子機器の小型化を図ることができる。
【０１４５】
もっとも、図２２に示すように第１の帯域通過型フィルタ５及び第２の帯域通過型フィルタ６を、それぞれ、第１のチップ部品７１及び第２のチップ部品７２として別のチップ部品として構成してもよい。第１のチップ部品７１及び第２のチップ部品７２は、実装基板７３上に実装されている。
【０１４６】
なお、図１（ｂ）に示すような傾斜角度νを持つ弾性波共振子２１，２２は、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ５、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４の弾性波共振子のうち少なくとも１つ以上あればよい。
【０１４７】
また、図１（ｂ）に示すような傾斜角度νを持つ弾性波共振子２１，２２は、図１８で示される弾性波共振子６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄで用いられてもよい。弾性波共振子６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄすべてで用いられてもよいし、弾性波共振子６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄのうち少なくとも１以上で用いられてもよい。
【０１４８】
さらに、図１８の第１の帯域通過型フィルタ５が受信フィルタ、第２の帯域通過型フィルタ６が送信フィルタであってもよい。
【０１４９】
図２８（ａ）及び図２８（ｂ）は、傾斜型ＩＤＴの各変形例を示す平面図である。
【０１５０】
図２８（ａ）に示す傾斜型ＩＤＴ３０１のように、同電位に接続される電極指３０３，３０４間に、同電位に接続される電極指３０２が設けられていてもよい。すなわち、間挿し合う複数本の第１の電極指及び複数本の第２の電極指のうち一方の電極指が、部分的に間引かれてもよい。
【０１５１】
また、図２８（ｂ）に示す傾斜型ＩＤＴ３１１のように、太幅の電極指３１２が設けられていてもよい。この電極指３１２の外形は、前述した電極指３０３，３０４と電極指３０２とが設けられている部分の外形と同じとされている。すなわち、電極指３０３，３０４と、他方側の電位に接続されている電極指が間引かれている領域を埋めるように、太幅の電極指３１２が設けられている。
【符号の説明】
【０１５２】
１…フィルタ装置
２…アンテナ端子
３…受信端子
４…送信端子
５，６…第１，第２の帯域通過型フィルタ
７…ＬｉＴａＯ３膜
１０Ａ〜１０Ｄ…ＩＤＴ電極
１１…縦結合共振子型弾性波フィルタ
２１，２１Ａ，２１Ｂ，２２…弾性波共振子
２３…支持基板
２４ａ，２４ｂ…接合材層
２５…高音速膜
２５Ａ…高音速支持基板
２６…低音速膜
２７…圧電膜
２８…ＩＤＴ電極
２８ａ，２８ｂ…第１，第２のバスバー
２８ｃ，２８ｄ…第１，第２の電極指
２８ｅ，２８ｆ…第１，第２のダミー電極指
３１〜３９…第１のＩＤＴ電極
４０，４１…反射器
５１…ＩＤＴ電極
６１ａ〜６１ｄ…弾性波共振子
７１，７２…第１，第２のチップ部品
７３…実装基板
１１１…第１のバスバー
１１１Ａ…内側バスバー部
１１１Ｂ…中央バスバー部
１１１Ｃ…外側バスバー部
１１２…第２のバスバー
１１２Ａ…内側バスバー部
１１２Ｂ…中央バスバー部
１１２Ｃ…外側バスバー部
１１３，１１４…第１，第２の電極指
１１３ａ〜１１３ｄ，１１４ａ〜１１４ｄ…太幅部
１１３ｅ，１１４ｅ…突出部
１１５…開口部
１１６…連結部
１５１…１ポート型弾性波共振子
１５２…第１のバスバー
２０１…ＩＤＴ電極
２０２，２０３…第１，第２のバスバー
２０４，２０５…第１の電極指，第２の電極指
２１１，２１２…太幅部
２２１〜２２４…誘電体膜
３０１，３１１…傾斜型ＩＤＴ
３０２〜３０４，３１２…電極指
Ｐ１〜Ｐ４…並列腕共振子
Ｓ１〜Ｓ５…直列腕共振子
【図１】
2016208446.tif 000006
【図２】
2016208446.tif 000007
【図３】
2016208446.tif 000008
【図４】
2016208446.tif 000009
【図５】
2016208446.tif 000010
【図６】
2016208446.tif 000011
【図７】
2016208446.tif 000012
【図８】
2016208446.tif 000013
【図９】
2016208446.tif 000014
【図１０】
2016208446.tif 000015
【図１１】
2016208446.tif 000016
【図１２】
2016208446.tif 000017
【図１３】
2016208446.tif 000018
【図１４】
2016208446.tif 000019
【図１５】
2016208446.tif 000020
【図１６】
2016208446.tif 000021
【図１７】
2016208446.tif 000022
【図１８】
2016208446.tif 000023
【図１９】
2016208446.tif 000024
【図２０】
2016208446.tif 000025
【図２１】
2016208446.tif 000026
【図２２】
2016208446.tif 000027
【図２３】
2016208446.tif 000028
【図２４】
2016208446.tif 000029
【図２５】
2016208446.tif 000030
【図２６】
2016208446.tif 000031
【図２７】
2016208446.tif 000032
【図２８】
2016208446.tif 000033
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月20日(2017.10.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の弾性波装置において、上下のバスバーを弾性波伝搬方向に対して傾斜させると、Ｑ値が劣化するという問題があった。従って、特許文献１に記載のような弾性波装置と、特許文献２に記載のような弾性表面波共振子を組み合わせた場合、挿入損失が劣化するおそれがあった。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
図３は、伝搬方向ψと傾斜角度νとの関係を説明するための模式図である。ＬｉＴａＯ３のオイラー角を（φ，θ，ψ）とする。図３の矢印Ｂで示す方向がψ＝０°の方向である。ＩＤＴ電極１０Ａ〜１０Ｄにおける破線Ｂ１〜Ｂ４は、各ＩＤＴ電極１０Ａ〜１０Ｄにおける複数本の第１の電極指の先端同士を結ぶ方向と平行な方向である。ＩＤＴ電極１０Ａでは、方向Ｂ１と弾性波が伝搬する伝搬方向ψとが同じ方向となる。従って、この場合、（各弾性波の伝搬方向，伝搬方向に対する傾斜角度ν）としたとき、方向Ｂ１は、（ψ，０°）で表される。ＩＤＴ電極１０Ｂでは、方向Ｂ２は、（０°，ν）となる。ＩＤＴ電極１０Ｃでは、方向Ｂ３は、（ψ，ν）となる。ＩＤＴ電極１０Ｄでは、方向Ｂ４は、（ψ，−ν）となる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
オフセット長Ｌ＝２λ
ＩＤＴ電極におけるデューティ＝０．５
ＩＤＴ電極の膜厚＝０．０８λ
ＬｉＴａＯ３膜の膜厚＝０．３λ
接合材層を構成している酸化ケイ素膜の膜厚＝０．３５λ
ギャップ寸法Ｇ＝０．５μｍ
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
図４は、比較例１の弾性波共振子のインピーダンス特性を示す図である。また、図６は、上記比較例１の弾性波共振子のリターンロス特性を示す。この比較例１の弾性波共振子では、傾斜角度ν＝０°とした。すなわち、伝搬方向ψを、第１の電極指の先端同士を結ぶ方向と一致させた。
【国際調査報告】
2016208446.tif 000034
2016208446.tif 000035
2016208446.tif 000036
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