(57)【要約】  高次モードスプリアスを抑圧することができ、良好なフィルタ特性を得ることを可能とする弾性波装置を提供する。  圧電基板２上に第１の誘電体層４が積層されており、両者の界面に電極構造３が形成されており、電極構造３が、弾性波フィルタを構成している第１の電極構造３Ａと、弾性波共振子１６，２２を構成している第２の電極構造３Ｂとを有し、弾性波共振子が弾性波フィルタに電気的に接続されており、かつ弾性波共振子１６，２２のインピーダンスが極値を示す反共振周波数が、弾性波フィルタの高次モードスプリアスが現れる周波数域に位置されている、弾性波装置１。
2010125934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板と、
前記圧電基板上に形成された第１の誘電体層と、
前記圧電基板と、前記第１の誘電体層との界面に設けられた電極構造とを備え、
前記電極構造が、弾性波フィルタを構成している第１の電極構造と、弾性波共振子を構成している第２の電極構造とを有し、それによって弾性波フィルタ及び弾性波共振子が構成されており、
前記弾性波共振子の周波数特性上の極値の周波数が、前記弾性波フィルタの周波数特性において現れる高次モードスプリアスの周波数域に存在する、弾性波装置。
【請求項２】
前記弾性波共振子が前記弾性波フィルタに直列に接続されており、前記弾性波共振子の反共振周波数が、前記高次モードスプリアスの周波数域に存在する、請求項１に記載の弾性波装置。
【請求項３】
前記弾性波共振子が前記弾性波フィルタに並列に接続されており、前記弾性波共振子の共振周波数が、前記高次モードスプリアス周波数域に存在する、請求項１に記載の弾性波装置。
【請求項４】
前記弾性波フィルタに直列に接続された弾性波共振子をさらに備え、該直列に接続された弾性波共振子の反共振周波数が前記高次モードスプリアスの周波数域に存在する、請求項３に記載の弾性波装置。
【請求項５】
前記高次モードスプリアスの周波数域に極が存在する前記弾性波共振子が複数存在し、少なくとも１つの弾性波共振子の極の周波数が残りの弾性波共振子の極の周波数と異なっている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項６】
前記弾性波フィルタが、縦結合共振子型弾性波フィルタである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項７】
前記第１の誘電体層に積層された第２の誘電体層をさらに備える、請求項１〜６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、共振子や帯域フィルタなどに用いられる弾性波装置に関し、特に、高次モードスプリアスを抑圧することを可能とする構造が備えられた弾性波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、帯域フィルタや共振子として弾性表面波を利用した弾性表面波装置が広く用いられている。また、弾性表面波装置に代わり、小型化を図り得るため、弾性境界波を利用した弾性境界波装置が注目されている。【０００３】
例えば、下記の特許文献１では、圧電基板上に多結晶酸化ケイ素膜及び多結晶ケイ素膜をこの順序で積層してなり、圧電基板と多結晶酸化ケイ素膜との界面にＩＤＴ電極が設けられている、いわゆる三媒質構造の弾性境界波装置が開示されている。ＩＤＴ電極で励振される弾性境界波が、多結晶酸化ケイ素膜に閉じ込められる旨、並びに多結晶ケイ素膜の膜質が劣化したとしても、従来の弾性表面波装置よりも優れた電気的特性が得られる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ９８／５２２７９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記弾性境界波装置を含む弾性波装置では、利用しようとする弾性波の基本モードは良好に閉じ込められるものの、高次モードも上記多結晶ケイ素膜よりも内側に閉じ込められるため、当該高次モードがスプリアスとなってしまう、という問題のあることがわかった。【０００６】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、高次モードによるスプリアスを効果的に抑圧することができ、それによって良好なフィルタ特性を得ることを可能とする弾性波装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る弾性波装置は、圧電基板と、前記圧電基板上に形成された第１の誘電体層と、前記圧電基板と、前記第１の誘電体層との界面に設けられた電極構造とを備え、前記電極構造が、弾性波フィルタを構成している第１の電極構造と、弾性波共振子を構成している第２の電極構造とを有し、それによって弾性波フィルタ及び弾性波共振子が構成されている。さらに、前記弾性波共振子の周波数特性上の極値の周波数が、前記弾性波フィルタの周波数特性において現れる高次モードスプリアスの周波数域に存在している。【０００８】
本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、前記弾性波共振子が前記弾性波フィルタに直列に接続されており、前記弾性波共振子の反共振周波数が、前記高次モードスプリアスの周波数域に存在している。この場合には、弾性波共振子の反共振周波数ではインピーダンスが極大となるため、直列に接続された弾性波共振子のインピーダンス特性により、弾性波フィルタの高次モードスプリアスによる応答が十分に抑圧される。【０００９】
本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記弾性波共振子が前記弾性波フィルタに並列に接続されており、前記弾性波共振子の共振周波数が前記高次モードスプリアスの周波数域に存在している。この場合には、弾性波共振子の共振周波数におけるインピーダンスは極小値となるが、弾性波共振子が弾性波フィルタに並列に接続されているため、弾性波共振子の共振周波数におけるインピーダンス特性により、上記高次モードスプリアスの応答を効果的に抑圧することができる。【００１０】
本発明に係る弾性波装置では、上記弾性波フィルタに並列に接続された弾性波共振子に加えて、弾性波フィルタに直列に接続された弾性波共振子がさらに備えられてもよく、その場合、直列に接続された弾性波共振子の反共振周波数が高次モードスプリアスの周波数域に存在する。この場合には、並列に接続された弾性波共振子及び直列に接続された弾性波共振子の双方により、高次モードスプリアスをより一層十分に抑圧することができる。【００１１】
本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、前記高次モードスプリアスの周波数域に極が存在する前記弾性波共振子が複数存在し、少なくとも１つの弾性波共振子の極の周波数が残りの弾性波共振子の周波数と異なっている。この場合には、複数の弾性波共振子の極値の周波数が全て同一ではないため、高次モードスプリアスの周波数域内において、より広い範囲に渡り高次モードスプリアスを抑圧することができる。【００１２】
本発明に係る弾性波装置の上記弾性波フィルタの構成は特に限定されないが、本発明の他の特定の局面では、弾性波フィルタは、縦結合共振子型弾性波フィルタである。この場合には、フィルタ部分の電極構造の小型化を図ることができ、小型の弾性波装置を提供することができる。【００１３】
本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面によれば、前記第１の誘電体層に積層された第２の誘電体層がさらに備えられている。このようないわゆる三媒質構造の弾性波装置では、弾性波フィルタ部分において上記高次モードによるスプリアスが大きく現れやすいが、本発明に従って、上記高次モードスプリアスを効果的に抑圧することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る弾性波装置では、上記電極構造が、第１の電極構造及び第２の電極構造を有し、それによって弾性波フィルタ及び弾性波共振子が接続されており、上記弾性波共振子の周波数特性上の極値の周波数が、弾性波フィルタの周波数特性において現れる高次モードスプリアスの周波数域に存在している。このため、上記高次モードスプリアスによる応答を小さくすることができる。従って、良好なフィルタ特性を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性境界波装置の電極構造を説明するための模式的平面図である。
【図２】図２（ａ）は、第１の実施形態の弾性境界波装置を説明するための模式的正面断面図であり、（ｂ）は、（ａ）中の楕円Ａで示す部分を模式的に示す拡大正面断面図である。
【図３】図３は、比較のために用意した従来の弾性境界波装置の電極構造を示す模式的平面図である。
【図４】図４は、第１の実施形態及び従来例の弾性境界波装置の伝送特性を示す図である。
【図５】図５は、第１の実施形態で用いられている弾性境界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６】図６は、第１の実施形態で用いられている弾性境界波共振子の位相−周波数特性を示す図である。
【図７】図７は、第１の実施形態及び第２の実施形態の弾性境界波装置の伝送特性を示す図である。
【図８】図８は、第２の実施形態で用いられている弾性境界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９】図９は、第２の実施形態で用いられている弾性境界波共振子の位相−周波数特性を示す図である。
【図１０】図１０は、第３の実施形態の弾性境界波装置の電極構造を示す模式的平面図である。
【図１１】図１１は、第３の実施形態及び従来例の弾性境界波装置の伝送特性を示す図である。
【図１２】図１２は、第３の実施形態で用いられている弾性境界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１３】図１３は、第３の実施形態で用いられている弾性境界波共振子の位相−周波数特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置としての弾性境界波装置の電極構造を示す模式的平面図であり、図２（ａ）及び（ｂ）は該弾性境界波装置の模式的部分正面断面図及び（ａ）中の楕円Ａで示す部分を拡大して示す拡大正面断面図である。
【００１８】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、弾性境界波装置１は、圧電基板２を有する。本実施形態では、圧電基板２は、オイラー角が（０°，１１５°，ψ）のＬｉＮｂＯ３単結晶からなる。圧電基板２上に、電極構造３が形成されている。この電極構造３が、図１に模式的平面図で示されている。電極構造３を覆うように、第１の誘電体層４が形成されている。第１の誘電体層４は、本実施形態では、酸化ケイ素からなる。第１の誘電体層４上には、第２の誘電体層５が形成されている。第２の誘電体層５は、本実施形態では、窒化ケイ素からなる。第２の誘電体層５は、第１の誘電体層４よりも音速が速い。
【００１９】
第２の誘電体層５上には、吸音層６が形成されている。吸音層６は、本実施形態では、合成樹脂としてのポリイミドからなる。
【００２０】
上記電極構造３は、本実施形態では、複数の金属膜を積層することにより形成した。この複数の金属膜の構成は、上から順にＰｔ膜、Ａｌ膜及びＰｔ膜である。
【００２１】
もっとも、電極構造３は、他の金属材料により形成されてもよく、単層の金属膜により形成されてもよい。
【００２２】
図１に示すように、電極構造３は、不平衡端子８と、第１，第２の平衡端子９，１０との間に接続されている。ここでは、電極構造３は、弾性境界波フィルタを構成する第１の電極構造３Ａと、本発明において高次モードスプリアスを抑圧するように作用する弾性境界波共振子が構成されている電極構造３Ｂとを有する。電極構造３Ａ及び３Ｂの詳細を以下において説明する。
【００２３】
不平衡端子８に第１，第２の１ポート型弾性境界波共振子１１，１２を介して３ＩＤＴ型の縦結合共振子型の第１，第２の弾性境界波フィルタ部１３，１４が接続されている。
【００２４】
より具体的には、第１，第２の弾性境界波共振子１１，１２は、それぞれ、ＩＤＴ電極の弾性境界波伝搬方向両側に第１，第２の反射器を配置した構造を有する。第１，第２の弾性境界波共振子１１，１２は互いに直列に接続されている。第２の弾性境界波共振子１２のＩＤＴ電極に、第１，第２の弾性境界波フィルタ部１３，１４が接続されている。
【００２５】
第１の弾性境界波フィルタ部１３は、弾性境界波伝搬方向に沿って配置された第１〜第３のＩＤＴ１３ａ〜１３ｃを有する。また、第１〜第３のＩＤＴ１３ａ〜１３ｃ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１３ｄ，１３ｅが設けられている。第１，第３のＩＤＴ１３ａ，１３ｃが共通接続され、第２の弾性境界波共振子１２に電気的に接続されている。第１，第３のＩＤＴ１３ａ，１３ｃの他端はグラウンド電位に接続されている。第２のＩＤＴ１３ｂの一端がグラウンド電位に接続されており、他端が、第１の平衡端子９に接続されている。ここで、第２のＩＤＴ１３ｂの他端には、グラウンド電位との間に１ポート型の第３の弾性境界波共振子１５が接続されている。また、第２のＩＤＴ１３ｂと第１の平衡端子９との間に１ポート型の第４の弾性境界波共振子１６が接続されている。
【００２６】
他方、縦結合共振子型の３ＩＤＴ型の第２の弾性境界波フィルタ部１４も、第１の弾性境界波フィルタ部１３と同様に構成されている。すなわち、第１〜第３のＩＤＴ１４ａ〜１４ｃ及び反射器１４ｄ，１４ｅを有する。そして、第１，第３のＩＤＴ１４ａ，１４ｃの各一端が共通接続され、第２の弾性境界波共振子１２に接続されており、各他端はグラウンド電位に接続されている。第２のＩＤＴ１４ｂの一端がグラウンド電位に、他端が第３，第４の弾性境界波共振子に接続されている。
【００２７】
従って、第１，第２の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部１３，１４は、並列に接続されている。また、並列接続された第１，第２の弾性境界波フィルタ部１３，１４に直列に第４の弾性境界波共振子１６が接続されている。
【００２８】
他方、不平衡端子８と、第２の平衡端子１０との間にも、同様の電極構造が設けられている。すなわち、第１，第２の弾性境界波共振子１１，１２と同様に、第５，第６の弾性境界波共振子１７，１８が第３，第４の弾性境界波フィルタ部１９，２０との間に接続されている。第３，第４の弾性境界波フィルタ部１９，２０は、入力信号に対する出力信号の位相が反転されていることを除いては、第１，第２の弾性境界波フィルタ部１３，１４と同様に構成されている。すなわち、第３，第４の弾性境界波フィルタ部１９，２０は、それぞれ、第１〜第３のＩＤＴ１９ａ〜１９ｃ及び２０ａ〜２０ｃ並びに反射器１９ｄ，１９ｅ、及び反射器２０ｄ，２０ｅを有する。
【００２９】
第３，第４の弾性境界波フィルタ部１９，２０においても、第２のＩＤＴ１９ｂ，２０ｂの一端とグラウンド電位との間に、第７の弾性境界波共振子２１が接続されている。第７の弾性境界波共振子２１は、第３の弾性境界波共振子１５と同様に構成されている。また、並列に接続された第３，第４の弾性境界波フィルタ部１９，２０と第２の平衡端子１０との間に、第８の弾性境界波共振子２２が接続されている。第８の弾性境界波共振子２２は、第４の弾性境界波共振子１６と同様に構成されている。
【００３０】
従って、弾性境界波装置１は、不平衡端子８と、第１，第２の平衡端子９，１０とを有する平衡−不平衡変換機能を有するフィルタ装置である。
【００３１】
本実施形態では、第１〜第４の弾性境界波フィルタ部１３，１４，１９，２０において、弾性境界波伝搬方向ψはψ＝０°とされている。第１，第２及び第５，第６の弾性境界波共振子１１，１２，１７，１８における弾性境界波伝搬方向ψはψ＝１９．５°とされている。第３，第７の弾性境界波共振子１５，２１における弾性境界波伝搬方向ψはψ＝０°とされている。第４及び第８の弾性境界波共振子１６，２２における弾性境界波伝搬方向ψはψ＝０°とされている。
【００３２】
なお、第１〜第４の弾性境界波フィルタ部１３，１４，１９，２０においては、ＩＤＴ同士が隣り合っている部分には、狭ピッチ電極指部が設けられている。狭ピッチ電極指部とは、周知のように、ＩＤＴの端部側に位置しており、他の部分に対して電極指ピッチが相対的に狭い部分をいうものとする。
【００３３】
本実施形態の弾性境界波装置１の特徴は、弾性境界波共振子１６，２２の反共振周波数が、第１の電極構造３Ａで構成される弾性境界波フィルタの高次モードの応答が現れる周波数に一致されていることにある。ここで、高次モードの応答が現れる周波数とは、高次モードによる応答が最も大きく現れる周波数をいうものとする。本実施形態では、弾性境界波共振子１６，２２の反共振周波数によって高次モードスプリアスが抑圧されている。これを、以下においてより具体的に説明する。
【００３４】
なお、第４，第８の弾性境界波共振子１６，２２を構成している電極構造が、前述の通り、第２の電極構造３Ｂであり、残りの部分、すなわち第１〜第３の弾性境界波共振子１１，１２，１５、第１，第２の弾性境界波フィルタ部１３，１４、第５，第６，第７の弾性境界波共振子１７，１８，２１及び第３，第４の弾性境界波フィルタ部１９，２０を構成している電極構造が、第１の電極構造３Ａである。
【００３５】
本実施形態では、第１，第２，第３の弾性境界波共振子１１，１２，１５及び第５，第６，第７の弾性境界波共振子１７，１８，２１も用いられているが、これらは設けられずともよい。
【００３６】
以下の仕様で、上記電極構造を形成した。なお、λは、伝搬する弾性境界波の波長である。
【００３７】
（弾性境界波フィルタ部１３）
伝搬方向：    ψ＝０度
交差幅  ：    ２７λ
Ｄｕｔｙ：    ０．５０
反射器１３ｄ：    対数：１４．５対、波長＝１．９１０μｍ
第１のＩＤＴ１３ａ：    対数：９．５対、波長＝１．８７１μｍ  ただし、ＩＤＴ１３ｂと隣接する４本は、波長＝１．７９３μｍ
第２のＩＤＴ１３ｂ：    対数：１９．０対、波長＝１．８６１μｍ  ただし、ＩＤＴ１３ａ，１３ｃと隣接する８本ずつは、波長＝１．８０２μｍ
第３のＩＤＴ１３ｃ：    対数：９．５対、波長＝１．８７１μｍ  ただし、ＩＤＴ１３ｂと隣接する４本は、波長＝１．７９３μｍ
反射器１３ｅ：    対数：２９．５対、波長＝１．９１０μｍ
なお、第２〜第４の弾性境界波フィルタ部１４，１９，２０も弾性境界波フィルタ部１３と同じ構成とした。
【００３８】
（第１の弾性境界波共振子１１）
伝搬方向：    ψ＝１９．５度
交差幅  ：    ４０λ
Ｄｕｔｙ：    ０．５０
反射器  ：    対数：１４．５対、波長＝１．８１４μｍ
ＩＤＴ  ：    対数：６９．０対、波長＝１．８１４μｍ
なお、第２，第５及び第６の弾性境界波共振子１２，１７及び１８も、第１の弾性境界波共振子１１と同じように設計した。
【００３９】
（第３の弾性境界波共振子１５）
伝搬方向：    ψ＝０度
交差幅  ：    ２１λ
Ｄｕｔｙ：    ０．５０
反射器  ：    対数：１４．５対、波長＝１．９００μｍ
ＩＤＴ  ：    対数：４８．５対、波長＝１．９００μｍ
なお、第７の弾性境界波共振子２１も、第３の弾性境界波共振子１５と同じように設計した。
【００４０】
（第４の弾性境界波共振子１６）
伝搬方向：    ψ＝０度
交差幅  ：    ２８λ
Ｄｕｔｙ：    ０．５０
反射器  ：    対数：１４．５対、波長＝１．４３５μｍ
ＩＤＴ  ：    対数：１００対、波長＝１．４３５μｍ
なお、第８の弾性境界波共振子２２は、第４の弾性境界波共振子１６と同様に設計した。
【００４１】
上記仕様で形成した弾性境界波装置１の伝送特性すなわち差動特性を図４に実線で示す。比較のために、図３に示す従来例の弾性境界波装置の伝送特性を図４に破線で示す。なお、図３に示す従来例の弾性境界波装置は、上記実施形態における第４の弾性境界波共振子１６及び第８の弾性境界波共振子２２が設けられていないことを除いては、同様に構成された弾性境界波装置である。
【００４２】
図４から明らかなように、従来例では、２．５ＧＨｚ付近において、高次モードによるスプリアスＢが最も強く現れており、減衰量が２０ｄＢ程度となっている。これに対して、本実施形態では、２．５ＧＨｚ付近における減衰量は２７ｄＢ程度となっており、減衰量は７ｄＢも改善していることがわかる。上記のように、本実施形態において、２．５ＧＨｚ付近における減衰量が改善されたのは以下の理由によると考えられる。
【００４３】
図５及び図６は、上記実施形態で用いられている第４の弾性境界波共振子１６のインピーダンス特性を及び位相特性を示す。なお、第８の弾性境界波共振子２２も、第４の弾性境界波共振子１６と同様である。
【００４４】
図５及び図６から明らかなように、第４の弾性境界波共振子１６の反共振周波数は、上記図４に示されている伝送特性の従来例における、スプリアスが最も強く現れている２．５ＧＨｚ付近の周波数とほぼ一致している。
【００４５】
上記第４，第８の弾性境界波共振子１６，２２は、縦結合共振子型の第１，第２の弾性境界波フィルタ部１３，１４と、第１の平衡端子９との間及び第３，第４の弾性境界波フィルタ部１９，２０と、第２の平衡端子１０との間において、それぞれ直列に接続されている。そして、２．５ＧＨｚ付近に反共振周波数が位置しており、そこでは、インピーダンスが極大となっている。このため、２．５ＧＨｚ付近における弾性境界波フィルタの伝送特性に現れているスプリアスを効果的に抑圧することが可能となる。
【００４６】
なお、弾性境界波の基本モードによる応答は、図４から明らかなように、１．９ＧＨｚ付近に現れている。しかし、この１．９ＧＨｚ付近の周波数帯では、第４，第８の弾性境界波共振子１６，２２は単なる容量として作用しているにすぎない。このため、基本モードによる応答にはほとんど影響を与えない。従って、基本モードによる良好なフィルタ特性を得ることができ、しかも２．５ＧＨｚ付近に現れる高次モードスプリアスと考えられるスプリアスを効果的に抑圧することができる。
【００４７】
なお、本実施形態では、弾性境界波フィルタの高次モードのスプリアスによる応答が最も強く現れる周波数に、第４，第８の弾性境界波共振子１６，２２の反共振周波数を一致させていたが、必ずしも最も強く応答が現れる周波数に反共振周波数を一致させる必要はない。すなわち、第４，第８の弾性境界波共振子１６，２２の反共振周波数が、上記高次モードのスプリアスが現れる周波数域に位置していればよく、その場合には、応答が最も強く現れる周波数から若干ずれたとしても、高次モードによるスプリアスを効果的に抑圧することができる。
【００４８】
第１の実施形態では、上記第１，第２の弾性境界波フィルタ部１３，１４と、第１の平衡端子９との間及び第３，第４の弾性境界波フィルタ部１９，２０と第２の平衡端子１０との間において、直列に１段の第４の弾性境界波共振子１６及び第８の弾性境界波共振子２２をそれぞれ接続したが、複数の弾性境界波共振子を複数段直列接続してもよい。
【００４９】
〔第２の実施形態〕
第２の実施形態では、第１の実施形態の弾性境界波装置の第４，第８の弾性境界波共振子１６，２２におけるＩＤＴのピッチで定まる波長を変更したことを除いては、第１の実施形態と同様である。
【００５０】
すなわち、第２の実施形態では、第４の弾性境界波共振子１６の波長を１．４４７μｍとし、第８の弾性境界波共振子２２の波長を１．４２３μｍとした。従って、第４の弾性境界波共振子１６の波長と、第８の弾性境界波共振子２２の波長とが異なっているため、両者の反共振周波数も異なることになる。
【００５１】
図７は、第１の実施形態及び第２の実施形態の弾性境界波装置の伝送特性を示す図であり、実線が第２の実施形態の結果を、破線が第１の実施形態の結果を示す。
【００５２】
図７から明らかなように、２．５ＧＨｚ付近のスプリアスが、第１の実施形態では、２７ｄＢ程度であったのに対し、第２の実施形態では、３０ｄＢまで改善されている。この理由を、図８及び図９を参照して説明する。
【００５３】
図８及び図９は、第２の実施形態で用いられている第４の弾性境界波共振子及び第８の弾性境界波共振子のインピーダンス特性及び位相特性を示す図である。上記のように、ＩＤＴのピッチで定まる波長を異ならせているため、第４の弾性境界波共振子の反共振周波数に比べ第８の弾性境界波共振子２２の反共振周波数の位置が高くなっていることがわかる。そのため、第４の弾性境界波共振子１６と第８の弾性境界波共振子２２の反共振周波数における高いインピーダンスを利用した周波数範囲が拡げられ、それによって高次モードスプリアスをより効果的に抑圧することが可能とされている。
【００５４】
図７において、２．５ＧＨｚ付近における減衰量について、第１の実施形態では、最大減衰量が４７ｄＢ、最小減衰量は２７ｄＢとなっている。これは、第４，第８の弾性境界波共振子１６，２２の高インピーダンス値を示す周波数範囲が狭いため、極狭い周波数では減衰量を改善し得るが、より広い周波数範囲で高次モードスプリアスを減衰させることができなかったことによると考えられる。
【００５５】
これに対して、第２の実施形態では、２．５ＧＨｚ付近における最大減衰量は４０ｄＢであるが、第４，第８の弾性境界波共振子１６，２２の反共振周波数が異ならされており、高インピーダンスである周波数範囲が拡げられているため、最小減衰量が上記のように３０ｄＢと改善されている。
【００５６】
従って、第２の実施形態の結果から明らかなように、本発明においては、反共振周波数が異なる複数の弾性境界波共振子を用い、該反共振周波数を高次モードの応答の現れる周波数域に存在させることにより、上記のように高次モードスプリアスが現れる周波数領域における最小減衰量を効果的に改善することができる。
【００５７】
もっとも、最大減衰量を改善するには、第１の実施形態のように、複数の弾性境界波共振子の反共振周波数を一致させることが望ましい。
【００５８】
〔第３の実施形態〕
第１の実施形態では、高次モードスプリアスを抑圧するために接続されていた第４，第８の弾性境界波共振子１６，２２は、縦結合共振子型の第１，第２の弾性境界波フィルタ部１３，１４及び第３，第４の弾性境界波フィルタ部１９，２０にそれぞれ直列に接続されていた。
【００５９】
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る弾性境界波装置の電極構造を示す模式的平面図である。第３の実施形態の弾性境界波装置では、高次モードスプリアスを抑圧するための第４，第８の弾性境界波共振子１６Ａ，２２Ａが、第１，第２の弾性境界波フィルタ部１３，１４または第３，第４の弾性境界波フィルタ部１９，２０に対して並列に接続されている。すなわち、第１の実施形態の第４，第８の弾性境界波共振子１６，２２に代えて第４，第８の弾性境界波共振子１６Ａ，２２Ａが用いられている。その他の点については、第３の実施形態の弾性境界波装置は、第１の実施形態の弾性境界波装置と同様とされている。
【００６０】
ここでは、第４の弾性境界波共振子１６Ａの仕様は以下の通りとした。
【００６１】
伝搬方向：    ψ＝０度
交差幅  ：    ２９λ
Ｄｕｔｙ：    ０．５０
反射器  ：    対数：１４．５対、波長＝１．３７５μｍ
ＩＤＴ  ：    対数：１００対、波長＝１．３７５μｍ
なお、第８の弾性境界波共振子２２Ａは、第４の弾性境界波共振子１６Ａと同様に構成した。
【００６２】
図１１は、第３の実施形態の弾性境界波装置及び前述した図３に示した従来例の弾性境界波装置の伝送特性を示す図であり、実線が第３の実施形態の結果を、破線が従来例の結果を示す。
【００６３】
図１１から明らかなように、本実施形態においても、２．５ＧＨｚ付近における減衰量を従来例の２０ｄＢから２７ｄＢ程度まで大きくし、高次モードスプリアスを抑圧し得ることがわかる。
【００６４】
本実施形態では、上記のように、第４，第８の弾性境界波共振子１６Ａ，２２Ａは弾性境界波フィルタ部１３，１４及び弾性境界波フィルタ部１９，２０にそれぞれ並列に接続されており、さらに、弾性境界波共振子１６，２２の共振周波数が上記２．５ＧＨｚ付近に一致されている。すなわち、図１２及び図１３に示すように、第４の弾性境界波共振子１６Ａの共振周波数が２．５ＧＨｚ付近に位置している。第８の弾性境界波共振子２２Ａの共振周波数も２．５ＧＨｚ付近に位置している。そのため、弾性境界波共振子１６Ａまたは弾性境界波共振子２２Ａの共振周波数における低インピーダンス特性により、２．５ＧＨｚ付近のスプリアスが効果的に抑圧されている。
【００６５】
第３の実施形態から明らかなように、本発明においては、弾性境界波フィルタ部に弾性境界波共振子が並列に接続されていてもよい。その場合には、弾性境界波共振子の共振周波数を、弾性境界波フィルタの高次モードスプリアスが最も強く現れる周波数位置に一致させればよい。
【００６６】
また、第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、第４，第８の弾性境界波共振子１６Ａ，２２Ａのインピーダンス特性において極値が現れる周波数、すなわち上記共振周波数は、高次モードスプリアスか最も強く現れる周波数に正確に一致させる必要は必ずしもなく、高次モードスプリアスが現れる周波数域に位置していればよい。その場合においても、上記共振周波数におけるインピーダンス特性により、高次モードスプリアスを効果的に抑圧することができる。
【００６７】
また、第１の実施形態と第２の実施形態の比較からも明らかなように、本発明においては、複数の弾性境界波共振子を用い、複数の弾性境界波共振子の反共振周波数を若干ずらせ、それによって高次モードスプリアスが抑圧される周波数域を定めることができた。同様に、並列接続タイプにおいても、複数の弾性境界波共振子を用い、複数の弾性境界波共振子の共振周波数を若干ずらせることにより、高次モードスプリアスが抑圧される周波数領域を拡げることができる。
【００６８】
なお、上記第１〜第３の実施形態では、圧電基板は、ＬｉＮｂＯ３により形成されていたが、ＬｉＴａＯ３や水晶などの他の圧電単結晶、あるいはＰＺＴなどの圧電セラミックスにより形成されていてもよい。また、第１の誘電体層４は、酸化ケイ素により形成されていたが、酸化ケイ素に限らず、酸窒化ケイ素、ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミ、アルミナ、炭化ケイ素、ダイヤモンドまたはＤＬＣ(ダイヤモンドライクカーボン)などを用いてもよい。
【００６９】
同様に、第２の誘電体層５を構成する材料についても、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミ、アルミナ、炭化ケイ素、ダイヤモンドまたはＤＬＣ(ダイヤモンドライクカーボン)などを用いてもよい。もっとも、第２の誘電体層５を形成する誘電体材料は、第１の誘電体層４よりも音速が速いことが望ましい。その場合、第２の誘電体層５よりも内側に弾性境界波の基本モードを確実に閉じ込めることができる。
【００７０】
また、吸音層６は、ポリイミドにより形成されていたが、エポキシ、フェノール、アクリレート、ポリエステル、シリコーン、ウレタンなどの他の合成樹脂により形成されていてもよい。
【００７１】
さらに、第１〜第３の実施形態では、第１の電極構造３Ａにより形成されている弾性境界波フィルタは、平衡−不平衡変換機能を有していたが、平衡−不平衡変換機能を有しない弾性境界波フィルタが構成されていてもよい。
【００７２】
また、第１〜第３の実施形態では、弾性境界波フィルタは、縦結合共振子型の弾性境界波フィルタにより構成されていたが、本発明においては、弾性境界波フィルタの構造はこれに限定されるものではない。例えば、ラダー型フィルタやラチス型フィルタなどの他の電極構造の弾性境界波フィルタにも本発明を適用することができる。
【００７３】
さらに、本発明においては、上記のように、三媒質構造の弾性境界波装置に限らず、圧電基板上に１つの誘電体層を積層してなる二媒質構造の弾性境界波装置にも適用することができる。また、図２に示した吸音層６は必ずしも備えられずともよい。
【００７４】
なお、上記第１，第３の実施形態では、弾性境界波フィルタに弾性境界波共振子が接続されてきたが、本発明は、弾性境界波だけでなく、弾性表面波を利用した弾性表面波装置にも適用することができる。すなわち、弾性表面波共振子の周波数特性上の極値の周波数が、弾性表面波フィルタまたは弾性境界波フィルタの周波数特性において現れる高次モードスプリアスの周波数域に位置させた構成であってもよい。あるいは、弾性境界波共振子の周波数特性上の極値の周波数が、弾性表面波フィルタの周波数特性において現れる高次モードスプリアスの周波数域に位置された構成であってもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１…弾性境界波装置
２…圧電基板
３…電極構造
３Ａ…第１の電極構造
３Ｂ…第２の電極構造
４…第１の誘電体層
５…第２の誘電体層
６…吸音層
８…不平衡端子
９，１０…第１，第２の平衡端子
１１…第１の弾性境界波共振子
１２…第２の弾性境界波共振子
１３…第１の弾性境界波フィルタ部
１３ａ…第１のＩＤＴ
１３ｂ…第２のＩＤＴ
１３ｃ…第３のＩＤＴ
１３ｄ，１３ｅ…反射器
１４…第２の弾性境界波フィルタ部
１４ａ…第１のＩＤＴ
１４ｂ…第２のＩＤＴ
１４ｃ…第３のＩＤＴ
１４ｄ，１４ｅ…反射器
１５…第３の弾性境界波共振子
１６…第４の弾性境界波共振子
１６Ａ…第４の弾性境界波共振子
１７…第５の弾性境界波共振子
１８…第６の弾性境界波共振子
１９…第３の弾性境界波フィルタ部
１９ａ〜１９ｃ…第１〜第３のＩＤＴ
１９ｄ，１９ｅ…反射器
２０…第４の弾性境界波フィルタ部
２０ａ〜２０ｃ…第１〜第３のＩＤＴ
２０ｄ，２０ｅ…反射器
２１…第７の弾性境界波共振子
２２…第８の弾性境界波共振子
２２Ａ…第８の弾性境界波共振子
【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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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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