(57)【要約】  通過帯域内にくし型容量電極における弾性波の各モードのスプリアスが生じ難く、生産性に優れた弾性波フィルタ装置を提供する。  高音速材５、低音速膜６、圧電膜７及びＩＤＴ電極８がこの順序で積層されている構造を有するフィルタとしての弾性表面波フィルタ装置であって、上記圧電膜７上に、フィルタに電気的に接続されるくし型容量電極１０が設けられている。前記くし型容量電極１０の電極指ピッチで定まる波長をλｃとし、前記くし型容量電極１０で発生する弾性表面波のモードにおいて、Ｐ＋ＳＶ波の音速をＶＣ−（Ｐ＋ＳＶ）、ＳＨ波の音速をＶＣ−ＳＨ、ＳＨ波の高次モードのうち最も低い周波数側に位置している高次モードの音速をＶＣ−ＨＯとしたときに、ＶＣ−（Ｐ＋ＳＶ）＜ＶＣ−ＳＨ＜ＶＣ−ＨＯであり、前記フィルタの低周波数側のカットオフ周波数をｆＦ−Ｌ、高周波数側のカットオフ周波数をｆＦ−Ｈとし、前記くし型容量電極１０で発生する弾性表面波の伝搬方向を、圧電膜の結晶に対するオイラー角で（０°，θ，ψ）と表したとき、任意のθとψにおいて、ＶＣ−（Ｐ＋ＳＶ）／λＣ＜ｆＦ−ＬかつＶＣ−ＳＨ／λＣ＞ｆＦ−Ｈ、またはＶＣ−ＳＨ／λＣ＜ｆＦ−ＬかつＶＣ−ＨＯ／λＣ＞ｆＦ−Ｈとされている。
2015156232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高音速材と、
前記高音速材上に積層されている低音速膜と、
前記低音速膜上に積層されている圧電膜と、
前記圧電膜上に形成されており、フィルタを構成しているＩＤＴ電極と、
前記圧電膜上に形成されており、前記フィルタに電気的に接続されているくし型容量電極とを備え、
前記高音速材を伝搬するバルク波音速は、前記圧電膜を伝搬するバルク波の音速よりも高速であり、前記低音速膜を伝搬するバルク波音速は、前記圧電膜を伝搬するバルク波音速よりも低速であり、
前記くし型容量電極の電極指ピッチで定まる波長をλｃとし、前記くし型容量電極で発生する弾性波のモードにおいて、Ｐ＋ＳＶ波の音速をＶＣ−（Ｐ＋ＳＶ）、ＳＨ波の音速をＶＣ−ＳＨ、ＳＨ波の高次モードのうち最も低い周波数側に位置している高次モードの音速をＶＣ−ＨＯとしたときに、ＶＣ−（Ｐ＋ＳＶ）＜ＶＣ−ＳＨ＜ＶＣ−ＨＯであり、
前記フィルタの低周波数側のカットオフ周波数をｆＦ−Ｌ、高周波数側のカットオフ周波数をｆＦ−Ｈとし、前記くし型容量電極で発生する弾性波の伝搬方向を、圧電膜の結晶に対するオイラー角で（０°，θ，ψ）と表したとき、任意のθとψにおいて、ＶＣ−（Ｐ＋ＳＶ）／λＣ＜ｆＦ−ＬかつＶＣ−ＳＨ／λＣ＞ｆＦ−Ｈ、またはＶＣ−ＳＨ／λＣ＜ｆＦ−ＬかつＶＣ−ＨＯ／λＣ＞ｆＦ−Ｈとされている、弾性波フィルタ装置。
【請求項２】
前記くし型容量電極で発生する弾性波の伝搬方位であるオイラー角のψが８６°以上、９４°以下の範囲にある、請求項１に記載の弾性波フィルタ装置。
【請求項３】
ＶＣ−（Ｐ＋ＳＶ）／λＣ＜ｆＦ−ＬかつＶＣ−ＨＯ／λＣ＞ｆＦ−Ｈである、請求項２に記載の弾性波フィルタ装置。
【請求項４】
前記高音速材が高音速膜であり、該高音速膜が上面に積層されている支持基板をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波フィルタ装置。
【請求項５】
前記高音速材が、高音速基板からなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波フィルタ装置。
【請求項６】
前記くし型容量電極が対向し合っている一対のバスバーを有し、前記ＩＤＴ電極が、前記くし型容量電極から前記バスバーが延びる方向においてギャップを隔てて配置されている第１のＩＤＴ電極を有し、
前記第１のＩＤＴ電極が対向し合っている一対のバスバーを有し、前記第１のＩＤＴ電極における弾性波の伝搬方向と前記バスバーとがなす角度を前記第１のＩＤＴ電極の傾斜角度とし、前記第１のＩＤＴ電極の傾斜角度をＸ°としたときに、前記くし型容量電極で発生する弾性波の伝搬方位であるオイラー角のψが（９０°＋Ｘ°−５°）以上、（９０°＋Ｘ°＋５°）以下の範囲内にある、請求項１〜５のいずれか1項に記載の弾性波フィルタ装置。
【請求項７】
前記くし型容量電極の前記バスバーが、前記第１のＩＤＴ電極の弾性波の伝搬方向に垂直に延びている、請求項６に記載の弾性波フィルタ装置。
【請求項８】
前記ＩＤＴ電極が、前記第１のＩＤＴ電極に接続されている第２のＩＤＴ電極を有し、前記第２のＩＤＴ電極が、前記第１のＩＤＴ電極の前記バスバーに平行に延びており、かつ対向し合っている一対のバスバーを有し、
前記くし型容量電極の側方に、前記第２のＩＤＴ電極が配置されている、請求項６に記載の弾性波フィルタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯域通過型の弾性波フィルタ装置に関し、特に、高音速材上に低音速膜、圧電膜及びＩＤＴ電極が積層されている構造を有する弾性波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、ＡｌＮ膜、ＳｉＯ２膜、ＬｉＴａＯ３膜及びＡｌを主体とするＩＤＴ電極を積層してなる弾性表面波フィルタが開示されている。高音速膜であるＡｌＮ膜と、圧電膜であるＬｉＴａＯ３膜との間に低音速膜であるＳｉＯ２膜が積層されている。従って、高周波化に対応でき、Ｑ値を高めることができるとされている。【０００３】
他方、下記の特許文献２には、弾性表面波フィルタを用いたデュプレクサが開示されている。このデュプレクサの送信フィルタでは、弾性表面波共振子に橋絡容量としてくし型容量電極が接続されている。【０００４】
下記の特許文献３には、弾性境界波フィルタ装置が開示されている。この弾性境界波装置においては、弾性境界波フィルタにくし型容量電極が接続されている。ここでは、弾性境界波の音速をＶｍ、くし型容量電極の電極指の延びる方向と直交する方向における、第１，第２の媒質の遅い横波音速のうち、遅い横波の音速をＶｃとした場合、Ｖｍ／λｍ＜Ｖｃ／λｃとされている。なお、λｍは弾性表面波の波長、λｃは上記遅い横波の波長である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ１２／０８６６３９
【特許文献２】ＷＯ１２／１１４５９３
【特許文献３】ＷＯ０６／１２３５１８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の積層構造を有する弾性表面波フィルタにおいて、特許文献２に記載のようなくし型容量電極を設けると、弾性表面波フィルタの通過帯域内において所望でないスプリアスが生じることがわかった。【０００７】
特許文献３では、弾性表面波装置ではなく弾性境界波装置において、くし型容量電極で発生した弾性境界波の影響が抑制されているにすぎない。また、Ｖｃ／λｃを大きくする必要があった。そのため、くし型容量電極における電極指のピッチが非常に小さくなる。従って、実際には、製造が非常に困難であるという問題があった。【０００８】
本発明の目的は、くし型容量電極によるスプリアスの影響が生じ難く、製造が容易な弾性波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】
本発明に係る弾性波フィルタ装置は、高音速材と、前記高音速材上に積層されている低音速膜と、前記低音速膜上に積層されている圧電膜と、前記圧電膜上に形成されており、フィルタを構成しているＩＤＴ電極と、前記圧電膜上に形成されており、前記フィルタに電気的に接続されているくし型容量電極とを備える。【００１０】
本発明では、前記高音速材を伝搬するバルク波音速は、前記圧電膜を伝搬するバルク波の音速よりも高速である。前記低音速膜を伝搬するバルク波音速は、前記圧電膜を伝搬するバルク波音速よりも低速である。【００１１】
ここで、前記くし型容量電極の電極指ピッチで定まる波長をλｃとする。前記くし型容量電極で発生する弾性波のモードにおいて、Ｐ＋ＳＶ波の音速をＶＣ−（Ｐ＋ＳＶ）、ＳＨ波の音速をＶＣ−ＳＨ、ＳＨ波の高次モードのうち最も低い周波数側に位置している高次モードの音速をＶＣ−ＨＯとする。本発明では、ＶＣ−（Ｐ＋ＳＶ）＜ＶＣ−ＳＨ＜ＶＣ−ＨＯである。【００１２】
前記フィルタの低周波数側のカットオフ周波数をｆＦ−Ｌ、高周波数側のカットオフ周波数をｆＦ−Ｈとし、前記くし型容量電極で発生する弾性波の伝搬方向を、圧電膜の結晶に対するオイラー角で（０°，θ，ψ）と表す。任意のθとψにおいて、ＶＣ−（Ｐ＋ＳＶ）／λＣ＜ｆＦ−ＬかつＶＣ−ＳＨ／λＣ＞ｆＦ−Ｈ、またはＶＣ−ＳＨ／λＣ＜ｆＦ−ＬかつＶＣ−ＨＯ／λＣ＞ｆＦ−Ｈとされている。【００１３】
本発明に係る弾性波フィルタ装置では、好ましくは、前記くし型容量電極で発生する弾性波の伝搬方位であるオイラー角のψが８６°以上、９４°以下の範囲にある。【００１４】
本発明に係る弾性波フィルタ装置では、より好ましくは、ＶＣ−（Ｐ＋ＳＶ）／λＣ＜ｆＦ−ＬかつＶＣ−ＨＯ／λＣ＞ｆＦ−Ｈである。【００１５】
本発明に係る弾性波フィルタ装置の他の特定の局面では、前記高音速材が高音速膜であり、該高音速膜が上面に積層されている支持基板をさらに備える。【００１６】
本発明に係る弾性波フィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記高音速材が、高音速基板からなる。【００１７】
本発明に係る弾性波フィルタ装置の別の特定の局面では、前記くし型容量電極が対向し合っている一対のバスバーを有し、前記ＩＤＴ電極が、前記くし型容量電極から前記バスバーが延びる方向においてギャップを隔てて配置されている第１のＩＤＴ電極を有し、前記第１のＩＤＴ電極が対向し合っている一対のバスバーを有し、前記第１のＩＤＴ電極における弾性波の伝搬方向と前記バスバーとがなす角度を前記第１のＩＤＴ電極の傾斜角度とし、前記第１のＩＤＴ電極の傾斜角度をＸ°としたときに、前記くし型容量電極で発生する弾性波の伝搬方位であるオイラー角のψが（９０°＋Ｘ°−５°）以上、（９０°＋Ｘ°＋５°）以下の範囲内にある。【００１８】
本発明に係る弾性波フィルタ装置のさらに別の特定の局面では、前記くし型容量電極の前記バスバーが、前記第１のＩＤＴ電極の弾性波の伝搬方向に垂直に延びている。【００１９】
本発明に係る弾性波フィルタ装置のさらに別の特定の局面では、前記ＩＤＴ電極が、前記第１のＩＤＴ電極に接続されている第２のＩＤＴ電極を有し、前記第２のＩＤＴ電極が、前記第１のＩＤＴ電極の前記バスバーに平行に延びており、かつ対向し合っている一対のバスバーを有し、前記くし型容量電極の側方に、前記第２のＩＤＴ電極が配置されている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、高音速材、低音速膜及び圧電膜を積層した構造を有する弾性波フィルタ装置において、通過帯域内において、くし型容量電極で生じる振動モードに基づくスプリアスが生じ難い。また、くし型容量電極を容易に形成することができる。よって，フィルタ特性が良好であり生産性に優れた弾性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】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態の弾性表面波フィルタ装置を有するデュプレクサの回路図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る弾性表面波フィルタ装置の構造を略図的に示す正面断面図である。
【図３】図３は、くし型容量電極における伝搬方位ψを説明するための模式図である。
【図４】図４（ａ）は、くし型容量電極における伝搬方位ψが０°である場合の電極構造の模式的平面図であり、図４（ｂ）はくし型容量電極のインピーダンス−周波数特性を示す図である。
【図５】図５（ａ）は、くし型容量電極における伝搬方位ψが４５°である場合の電極構造の模式的平面図であり、図５（ｂ）はくし型容量電極のインピーダンス−周波数特性を示す図である。
【図６】図６（ａ）は、くし型容量電極における伝搬方位ψが９０°である場合の電極構造の模式的平面図であり、図６（ｂ）はくし型容量電極のインピーダンス−周波数特性を示す図である。
【図７】図７は、くし型容量電極における電極指ピッチで定まる波長を変化させた場合のインピーダンス−周波数特性の変化を示す図である。
【図８】図８は、本発明の一実施形態に係る弾性表面波フィルタ装置のフィルタ特性を示す図である。
【図９】図９は、図１２に示したフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタ装置で用いられているくし型容量電極単体のインピーダンス−周波数特性を示す図である。
【図１０】図１０は、オイラー角のθを−４０°とし、伝搬方位ψを変化させた場合のくし型容量電極において発生する各モードの比帯域幅ＢＷの変化を示す図である。
【図１１】図１１は、オイラー角のθを−４０°とし、伝搬方位ψを変化させた場合のくし型容量電極において発生する各モードの音速の変化を示す図である。
【図１２】図１２は、伝搬方位ψ＝９０°とし、θを変化させた場合のくし型容量電極における各振動モードの比帯域幅ＢＷの変化を示す図である。
【図１３】図１３は、伝搬方位ψ＝９０°とし、θを変化させた場合のくし型容量電極における各振動モードの音速の変化を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の弾性表面波フィルタ装置の変形例を示す正面断面図である。
【図１５】図１５は、第２の実施形態の弾性波フィルタ装置を模式的に示す部分切り欠き平面図である。
【図１６】図１６は、比較例の弾性波フィルタ装置を模式的に示す部分切り欠き平面図である。
【図１７】図１７は、本発明の第３の実施形態としての弾性境界波装置を示す模式的正面断面図である。
【図１８】図１８は、三媒質構造の弾性境界波装置を示す模式的正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態に係る弾性表面波フィルタ装置を有するデュプレクサの回路図である。デュプレクサ１は、送信フィルタを構成している弾性表面波フィルタ装置２と、受信フィルタ３とを有する。この送信フィルタを構成している弾性表面波フィルタ装置２が、本発明の一実施形態に係る弾性表面波フィルタ装置である。
【００２４】
弾性表面波フィルタ装置２は、特に限定されないが、ラダー型回路構成を有する。すなわち、複数の直列腕共振子Ｓ１ａ〜Ｓ１ｃ、Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ、Ｓ３、Ｓ４ａ〜Ｓ４ｃと、並列腕共振子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ〜Ｐ４ａ，Ｐ４ｂを有する。直列腕共振子Ｓ２ａ，Ｓ２ｂに並列に橋絡容量Ｃが接続されている。
【００２５】
直列腕共振子Ｓ１ａ〜Ｓ４ｃ、及び並列腕共振子Ｐ１ａ〜Ｐ４ｂは、それぞれ、弾性表面波共振子により構成されている。また、橋絡容量Ｃは、後述するようにくし型容量電極からなる。
【００２６】
図２は、上記弾性表面波フィルタ装置２の具体的な構造を略図的に示す正面断面図である。
【００２７】
弾性表面波フィルタ装置２は、支持基板４を有する。支持基板４は、本実施形態では、ＬｉＴａＯ３基板からなる。もっとも、支持基板４を構成する材料は特に限定されず、適宜の絶縁体、圧電体、半導体などを用いて形成することができる。
【００２８】
支持基板４上に、高音速膜５が積層されている。高音速膜５上に、低音速膜６が積層されている。低音速膜６上に、圧電膜７が積層されている。この圧電膜７上に、弾性表面波共振子を構成するために、ＩＤＴ電極８が形成されている。すなわち、ＩＤＴ電極８は、前述した弾性表面波フィルタ装置２の弾性表面波共振子を構成するために設けられている。
【００２９】
他方、ＩＤＴ電極８と隔てられて、略図的に示すくし型容量電極１０が圧電膜７上に形成されている。このくし型容量電極１０は、前述した橋絡容量Ｃを構成するものである。
【００３０】
上記高音速膜５は、本実施形態ではＡｌＮからなる。高音速膜５を伝搬するバルク波の音速は、圧電膜７を伝搬するバルク波の音速よりも高い。このような関係を満たす限り高音速膜５はＡｌＮに限らず、適宜の絶縁体や半導体で形成することができる。
【００３１】
低音速膜６は、本実施形態では、ＳｉＯ２からなる。低音速膜６を伝搬するバルク波の音速は、圧電膜７を伝搬する音速よりも低い。このような関係を満たす限り、低音速膜６は、ＳｉＯ２以外の適宜の絶縁体や半導体などで形成することができる。
【００３２】
圧電膜７は、本実施形態では、５０°回転ＹカットのＬｉＴａＯ３膜からなる。もっとも、圧電膜７は、ＬｉＴａＯ３に限らず、ＬｉＮｂＯ３などの適宜の圧電単結晶により形成することができる。
【００３３】
ＩＤＴ電極８及びくし型容量電極１０は、Ａｌからなる。もっともＡｌを主体とする適宜の合金を用いてもよい。あるいは、Ａｌ以外の他の金属もしくは合金を用いてもよい。また、金属が積層されていてもよい。
【００３４】
上記高音速膜５、低音速膜６及び圧電膜７が積層されている構造では、特許文献１の記載のように、高周波化が容易であり、かつＱを高めることができる。
【００３５】
他方、弾性表面波フィルタ装置２では、図１に示す橋絡容量Ｃの接続によりフィルタ特性の向上が図られる。
【００３６】
もっとも、橋絡容量Ｃを構成している、くし型容量電極１０において、所望でない弾性表面波が励振される。図３に示すように、くし型容量電極１０は、一方電位に接続される複数本の電極指１１と、他方電位に接続される複数本の電極指１２とを有する。
【００３７】
上記くし型容量電極１０の電極指ピッチで定まる波長をλｃとする。また、くし型容量電極で発生する弾性表面波のモードにおいて、Ｐ＋ＳＶ波の音速をＶＣ−（Ｐ＋ＳＶ）、ＳＨ波の音速をＶＣ−ＳＨ、ＳＨ波の高次モードのうち、最も低い周波数側に位置している高次モードの音速をＶＣ−ＨＯとする。この場合、ＶＣ−（Ｐ＋ＳＶ）＜ＶＣ−ＳＨ＜ＶＣ−ＨＯである。なお、本実施形態では、Ｐ＋ＳＶ波は、レイリー波である。
【００３８】
また、上記弾性表面波フィルタ装置２における通過帯域、すなわちＩＤＴ電極８などを用いて構成されているバンドパスフィルタの通過帯域の低周波数側のカットオフ周波数をｆＦ−Ｌとし、高周波数側のカットオフ周波数をｆＦ−Ｈとする。また、くし型容量電極１０で発生する弾性表面波の伝搬方位を、圧電膜７の結晶に対するオイラー角で（０°，θ，ψ）と表す。本実施形態では、θ＝−４０°となる。また、ψは、図３に示すように、くし型容量電極１０の電極指１１，１２と直交する方向を表す。任意のθ及びψにおいて、ＶＣ−（Ｐ＋ＳＶ）／λＣ＜ｆＦ−ＬかつＶＣ−ＳＨ／λＣ＞ｆＦ−Ｈ、またはＶＣ−ＳＨ／λＣ＜ｆＦ−ＬかつＶＣ−ＨＯ／λＣ＞ｆＦ−Ｈとされている。
【００３９】
本実施形態の弾性表面波フィルタ装置２では、上記のように、「ＶＣ−（Ｐ＋ＳＶ）／λＣ＜ｆＦ−ＬかつＶＣ−ＳＨ／λＣ＞ｆＦ−Ｈ」または「ＶＣ−ＳＨ／λＣ＜ｆＦ−ＬかつＶＣ−ＨＯ／λＣ＞ｆＦ−Ｈ」とされているため、くし型容量電極１０により励振される弾性表面波の各モードによるスプリアスが、弾性表面波フィルタ装置２の通過帯域内に生じ難い。従って、フィルタ特性を高めることができる。また、くし型容量電極１０の電極指ピッチをさほど小さくせずともよい。よって、くし型容量電極１０を容易に形成することができ、弾性表面波フィルタ装置２の生産性を高めることができる。これを、以下においてより詳細に説明する。
【００４０】
図４（ａ）は、上記くし型容量電極１０における弾性表面波の伝搬方位が（０°，−４０°，０°）である場合の弾性表面波フィルタ装置２の電極構造の模式的平面図である。
【００４１】
図４（ａ）では、くし型容量電極１０におけるψが０°である。図５（ａ）ではくし型容量電極１０のψが４５°とされている。図６（ａ）では、ψが９０°とされている。
【００４２】
なお、図４（ａ）、図５（ａ）及び図６（ａ）では、上記弾性表面波フィルタ装置２のくし型容量電極１０とくし型容量電極１０に接続されている配線パターンのみを模式的に示している。
【００４３】
上記伝搬方位ψが０°、４５°または９０°とされた各くし型容量電極を有する弾性表面波フィルタ装置２を以下のようにして設計した。
【００４４】
電極厚み＝１６０ｎｍ
圧電膜７の厚み＝５００ｎｍ
低音速膜６の厚み＝７００ｎｍ
高音速膜５の厚み＝１３４０ｎｍ
支持基板４の厚み＝３５０μｍ
くし型容量電極１０における電極指ピッチで定まる波長＝１．８μｍ
【００４５】
上記各くし型容量電極におけるインピーダンス−周波数特性を図４（ｂ）、図５（ｂ）及び図６（ｂ）に示す。図４（ｂ）では、ＳＨ波の基本モードによる応答ＳＨと、高次モードによる応答Ｈが現れている。
【００４６】
図５（ｂ）では、レイリー波による応答Ｒ、ＳＨ波の基本モードによる応答ＳＨ、高次モードによる応答Ｈが現れている。
【００４７】
図６（ｂ）では、伝搬方位ψが９０°であるため、ＳＨ波の基本モードによる影響はみられず、レイリー波による応答Ｒと、高次モードによる応答Ｈが現れている。
【００４８】
上記のように、伝搬方位を０°、４５°または９０°と変化させたとしても、くし型容量電極１０においては、間挿し合う複数本の電極指１１，１２を有するため、弾性表面波の各モードが励振されている。
【００４９】
他方、図７は、上記くし型容量電極１０における伝搬方位を９０°とした構成において、電極指のピッチで定まる波長を１．７μｍ、１．８μｍ、２．１μｍまたは２．３μｍと変化させた場合のインピーダンス−周波数特性を示す。図７から明らかなように、伝搬方位ψ＝９０°の場合ＳＨ波の基本波による応答は現れていない。
【００５０】
また、レイリー波及び高次モードによる応答が、上記波長を変化させた場合においても、現れていることがわかる。また、くし型容量電極１０における波長が短くなるほど、言い換えれば電極指ピッチが小さくなるほど、応答が高域側にシフトしていることがわかる。
【００５１】
図４（ａ）〜図７から明らかなように、くし型容量電極１０においても、弾性表面波の各モードが励振されることがわかる。
【００５２】
圧電膜７が、回転ＹカットのＬｉＴａＯ３やＬｉＮｂＯ３である場合には、本実施形態の構造で発生する弾性表面波のモードは、上記のようにレイリー波すなわち縦波＋ＳＶ波によるモード、ＳＨ波の基本波によるモード、ＳＨ波の高次モードの３種類となる。ただし、高次モードは、高周波数側に複数発生する。この複数の高次モードの音速や比帯域幅は様々である。さらに、上記積層構造を構成している各層の材料や厚みによっても、高次モードの現れ方は変化する。本実施形態では、発生する複数の高次モードのうち、スプリアス応答として無視できない大きさのモードであって、かつ最も低周波数側に位置しているモードを以下、高次モードとする。この無視できない大きさとは、比帯域幅で０．０１％以上の応答をいうものとする。また、最も低周波数側に発生する高次モードのみを扱うのは、通過帯域が高次モードよりも低周波数側に位置されることになるからである。
【００５３】
なお、比帯域幅ＢＷ＝｛（反共振周波数−共振周波数）／共振周波数｝×１００（％）で求められる値である。
【００５４】
本実施形態では、任意のθ及びψにおいて、条件１：〔ＶＣ−（Ｐ＋ＳＶ）／λＣ＜ｆＦ−ＬかつＶＣ−ＳＨ／λＣ＞ｆＦ−Ｈ〕、または条件２：〔ＶＣ−ＳＨ／λＣ＜ｆＦ−ＬかつＶＣ−ＨＯ／λＣ＞ｆＦ−Ｈ〕のいずれかの条件を満たすように、くし型容量電極１０の波長λｃが決定されている。そのため、くし型容量電極１０により発生する表面波のスプリアスが通過帯域内に発生することがない。すなわち、図７に示したように、くし型容量電極１０の波長λｃを変化させると、くし型容量電極１０で生じる各モードの周波数位置が変化する。従って、くし型容量電極１０の波長λｃを、上記条件１または条件２を満たすように選択することにより、くし型容量電極１０により生じた弾性表面波のスプリアスを、フィルタの通過帯域外に位置させることができる。より具体的には、条件１では、ＶＣ−（Ｐ＋ＳＶ）／λｃ＜ｆＦ−Ｌであるため、くし型容量電極１０で生じるレイリー波による応答は、通過帯域低域側のカットオフ周波数よりも低い周波数域に位置することとなる。従って、レイリー波による応答がスプリアスとなって通過帯域内に現れない。また、ＶＣ−ＳＨ／λｃ＞ｆＦ−Ｈであるため、くし型容量電極１０で生じるＳＨ波の基本波による応答は、通過帯域高域側のカットオフ周波数ｆＦ−Ｈよりも高域側に位置する。従って、ＳＨ波の基本波による応答がスプリアスとなって通過帯域内に現れない。高次モードによる応答はそれより高い周波数であるため通過帯域内に現れない。
【００５５】
条件２では、ＶＣ−ＳＨ／λｃ＜ｆＦ−Ｌであるため、くし型容量電極１０で生じるＳＨ波の基本波による応答が通過帯域よりも低い周波数域に位置する。くし型容量電極１０で生じるレイリー波の応答は、ＳＨ波の基本波による応答よりも低い周波数域に位置しているため、スプリアスとなって通過帯域内に現れない。また、くし型容量電極１０で生じる高次モードによる応答は、ＶＣ−ＨＯ／λｃ＞ｆＦ−Ｈであるため、通過帯域の高域側のカットオフ周波数よりも高い周波数域に位置される。従って、高次モードによるスプリアスも通過帯域内に現れない。
【００５６】
上記のように、バンドパスフィルタの通過帯域すなわち弾性表面波フィルタ装置２の通過帯域の低域側に、条件１ではレイリー波による応答を位置させ、通過帯域よりも高域側にＳＨ波の応答を位置させる。条件２では、通過帯域よりも低域側にＳＨ波による応答を位置させ、高域側に高次モードによる応答を位置させている。それによって、通過帯域内におけるくし型容量電極１０で生じたモードによるスプリアスの影響が生じ難くされている。
【００５７】
よって、本実施形態の弾性表面波フィルタ装置２では、くし型容量電極１０により生じた弾性表面波の各モードによるスプリアスが通過帯域内に現れ難い。また、前述した特許文献３では、Ｖｍ／λｍ＜Ｖｃ／λｃとされているため、くし型容量電極による波長λｃを小さく、すなわち電極指ピッチを小さくしなければならなかった。そのため、くし型容量電極１０を容易にかつ安定に形成するのが困難であった。
【００５８】
これに対して、本実施形態では、くし型容量電極１０の波長λｃは、条件１または条件２を満たすように構成されればよいため、特許文献３に記載の構成に比べて、電極指ピッチを大きくすることができる。従って、くし型容量電極１０を容易に形成でき、弾性表面波フィルタ装置２の生産性を高めることができる。
【００５９】
図８は、上記実施形態の弾性表面波フィルタ装置２のフィルタ特性を示す図である。もっとも、くし型容量電極１０のインピーダンス−周波数特性は図９に示す通りとした。すなわち、くし型容量電極１０におけるオイラー角のψは９０°とし、波長をλｃ＝２．２μｍとした。このようにして図１に示したデュプレクサ１の送信フィルタとしての弾性表面波フィルタ装置２を構成した。なお、このデュプレクサはＢａｎｄ２用のデュプレクサであり、送信フィルタとしての弾性表面波フィルタ装置２の通過帯域は、１８５０〜１９１０ＭＨｚである。
【００６０】
本実施形態において、レイリー波の音速ＶＣ−（Ｐ＋ＳＶ）は約２７００ｍ／秒であり、高次モードの音速ＶＣ−ＨＯは約５１７０ｍ／秒である。Ｂａｎｄ２の通過帯域の低域側のカットオフ周波数ｆＦ−Ｌは約１８５０ＭＨｚであり、高域側のカットオフ周波数ｆＦ−Ｈは約１９１０ＭＨｚである。従って、本実施形態では、１．４６＜λｃ＜２．７０（μｍ）とすればよい。そこで上記フィルタ装置では、λｃ＝２．２μｍとした。
【００６１】
他方、図９は、この弾性表面波フィルタ装置２に用いられているくし型容量電極単体のインピーダンス−周波数特性を示す。図９から明らかなように、レイリー波による応答Ｒは、１３００ＭＨｚ付近に、高次モードによる応答Ｈは２３５０ＭＨｚ付近に現れており、ＳＨ波の基本波による応答は現れていないことがわかる。よって、図８に示すフィルタ特性では、上記くし型容量電極１０により励振された各モードによる応答が、通過帯域内スプリアスとなっていないことがわかる。
【００６２】
本実施形態の構造において、オイラー角のθを−４０°に固定し、くし型容量電極における伝搬方位ψを変化させ、各モードの比帯域幅ＢＷ（％）と、音速とを求めた。結果を図１０，図１１に示す。図１０はくし型容量電極１０における伝搬方位ψを変化させた場合の各モードの比帯域幅ＢＷ（％）の変化を示す図である。図１１は、伝搬方位ψを変化させた場合の各モードの音速の変化を示す図である。
【００６３】
図１２は、伝搬方位ψを９０°に固定し、オイラー角のθを変化させた場合の各モードの比帯域幅ＢＷ（％）の変化を示し、図１３は音速の変化を示す図である。なお、図１０〜図１３において、丸印で示されるデータがレイリー波のモード、四角形で示されるデータがＳＨ波のモード、白抜きの三角形で示されるデータが高次モード、である。
【００６４】
図１０及び図１１から、伝搬方位ψが変化すると、各モードの比帯域幅ＢＷは変化しているが、音速は常にＶＣ−（Ｐ＋ＳＶ）＜ＶＣ−ＳＨ＜ＶＣ−ＨＯとなることがわかる。
【００６５】
また、図１２及び図１３から明らかなように、θを変化させた場合においても、同様に、ＶＣ−（Ｐ＋ＳＶ）＜ＶＣ−ＳＨ＜ＶＣ−ＨＯの関係であることがわかる。
【００６６】
図１０及び図１２から明らかなように、任意のθにおいて、ψが９０°±４°以内の範囲、すなわちψが８６°以上、９４°以下であれば、ＳＨ波の基本波の比帯域幅ＢＷは０．０１％以下である。従って、好ましくは、ψは８６°以上、９４°以下である。それによって、ＳＨ波の基本波の応答を無視することができる。
【００６７】
この場合には、ＶＣ−（Ｐ＋ＳＶ）／λＣ＜ｆＦ−ＬかつＶＣ−ＨＯ／λＣ＞ｆＦ−Ｈの条件を満たすように波長λｃを選択すればよい。それによって、くし型容量電極１０により発生するスプリアスの影響をより確実に回避することができる。
【００６８】
なお、上述した実施形態では、弾性表面波フィルタ装置２は、ラダー型回路構成を有していたが、本発明の弾性表面波フィルタ装置における回路構成は特に限定されない。すなわち、ラダー型回路構成に限らず、縦結合共振子型やラチス型などの様々な回路構成の弾性表面波フィルタ装置に、本発明を適用することができる。この場合、くし型容量電極は、上記橋絡容量Ｃとして機能するものに限定されない。すなわち、バンドパスフィルタに静電容量を接続してなる構成に広く本発明を適用することができる。
【００６９】
また、上記実施形態では、支持基板４上に高音速材としての高音速膜５が積層されていたが、図１４に示すように、支持基板４を用いずに、高音速基板５Ａを用いてもよい。高音速基板５Ａは、高音速膜５と同様に伝搬するバルク波の音速が高速である適宜の材料で形成することができる。
【００７０】
前述したように、くし型容量電極１０における伝搬方位ψ＝９０°の場合には、ＳＨ波の基本波による応答は無視することができる。
【００７１】
図１５は、第２の実施形態の弾性波フィルタ装置を模式的に示す部分切り欠き平面図である。図１６は、比較例の弾性波フィルタ装置を模式的に示す部分切り欠き平面図である。
【００７２】
図１５に示すように、第２の実施形態の弾性波フィルタ装置は、くし型容量電極２０と第１，第２のＩＤＴ電極８Ａ，８Ｂとを有する。くし型容量電極２０は、互いに平行に延びている一対のバスバー２０ａ，２０ｂを有する。くし型容量電極２０からバスバー２０ａ，２０ｂが延びる方向においてギャップを隔てて、第１のＩＤＴ電極８Ａが配置されている。くし型容量電極２０の側方には、第２のＩＤＴ電極８Ｂが配置されている。第１のＩＤＴ電極８Ａ，８Ｂにおける弾性波の伝搬方向は、くし型容量電極２０のバスバー２０ａ，２０ｂが延びる方向に垂直な方向である。
【００７３】
第１のＩＤＴ電極８Ａは、第２のＩＤＴ電極８Ｂに接続されている。第１のＩＤＴ電極８Ａは、互いに平行に延びている一対のバスバー８Ａａ，８Ａｂを有する。第２のＩＤＴ電極８Ｂも、互いに平行に延びている一対のバスバー８Ｂａ，８Ｂｂを有する。バスバー８Ａａ，８Ａｂとバスバー８Ｂａ，８Ｂｂとは、互いに平行に延びている。
【００７４】
ここで、ＩＤＴ電極８Ａ及び８Ｂにおける弾性波の伝搬方向とバスバー８Ａａ，８Ａｂ及びバスバー８Ｂａ，８Ｂｂとがそれぞれなす角度をＩＤＴ電極８Ａ及び８Ｂの傾斜角度とする。このとき、ＩＤＴ電極８Ａ，８Ｂの傾斜角度はＸ°である。同様に、くし型容量電極２０で発生する弾性波の伝搬方向とバスバー２０ａ，２０ｂとがなす角度を傾斜角度とする。このとき、くし型容量電極２０の傾斜角度もＸ°である。すなわち、くし型容量電極２０の伝搬方位ψは、９０°＋Ｘ°である。なお、ＩＤＴ電極８Ａ，８Ｂの傾斜角度をＸ°とした場合に、くし型容量電極２０の伝搬方位ψは、（９０°＋Ｘ°）±５°の範囲内、すなわち、（９０°＋Ｘ°−５°）以上、（９０°＋Ｘ°＋５°）以下の範囲内であれば特性上問題ない。
また、上記同様、ψが８６°以上、９４°以下の範囲にあれば、ＳＨ波の基本波の比帯域幅ＢＷは０．０１％以下となるため、なお好ましい。
【００７５】
ここで、バスバー２０ａは、第１のＩＤＴ電極８Ａ側の端部２０ａ１を有する。バスバー２０ｂは、第１のＩＤＴ電極８Ａ側の端部２０ｂ１を有する。端部２０ａ１と端部２０ｂ１とは、バスバー２０ａ，２０ｂが延びる方向に垂直な方向から、角度Ｘ°だけ傾斜した仮想線Ｙ上に位置する。すなわち、ＩＤＴ電極８Ａのバスバー８Ａａに平行に延びる線上に、端部２０ａ１と端部２０ｂ１とが位置する。
【００７６】
他方、図１６に示す比較例の弾性波フィルタ装置では、くし型容量電極３０の構成が、本実施形態のくし型容量電極２０と異なる。くし型容量電極３０の弾性波伝搬方位ψは、９０°である。より具体的には、くし型容量電極３０のバスバー３０ａ，３０ｂは、第１のＩＤＴ電極８Ａ，８Ｂにおける弾性波の伝搬方向に垂直に延びている。バスバー３０ａ，３０ｂは、くし型容量電極３０における弾性波の伝搬方向に対して傾斜していない。なお、くし型容量電極３０の容量と、くし型容量電極２０の容量とは等しい。
【００７７】
比較例の弾性波フィルタ装置では、くし型容量電極３０のバスバー３０ｂの端部３０ｂ１と第１のＩＤＴ電極８Ａとの間の距離よりも、バスバー３０ａの端部３０ａ１と第１のＩＤＴ電極８Ａとの間の距離の方が長い。このように、端部３０ａ１とＩＤＴ電極８Ａとの距離が長いため、第１のＩＤＴ電極８Ａ，８Ｂ及びくし型容量電極３０を配置する面積が大きくなる。
【００７８】
これに対して、本実施形態では、第１のＩＤＴ電極８Ａの傾斜角度をＸ°としたときに、くし型容量電極２０の伝搬方位ψは９０°＋Ｘ°である。よって、くし型容量電極３０と同じ容量としつつ、ＩＤＴ電極８Ａのバスバー８Ａａに平行に延びる線上に、端部２０ａ１と端部２０ｂ１とを位置させることができる。よって、端部２０ａ１とＩＤＴ電極８Ａとの間の距離と、端部２０ｂ１と第１のＩＤＴ電極８Ａとの間の距離とを等しくすることができる。従って、容量を小さくすることなく、第１のＩＤＴ電極８Ａ，８Ｂ及びくし型容量電極２０を配置する面積を小さくすることができる。
【００７９】
なお、くし型容量電極２０のバスバー２０ａ，２０ｂは、第１のＩＤＴ電極８Ａにおける弾性波の伝搬方向に必ずしも垂直に延びていなくともよい。
【００８０】
上述してきた各実施形態では弾性表面波装置につき説明したが、本発明は、弾性境界波装置などの他の弾性波装置にも適用することができ、その場合であっても同様の効果を得ることができる。図１７は、第３の実施形態としての弾性境界波装置４３を示す模式的正面断面図である。弾性境界波を励振するために、圧電膜４５と圧電膜４５上に積層された誘電体膜４４との界面にＩＤＴ電極４６が形成されている。
【００８１】
また、図１８は、いわゆる三媒質構造の弾性境界波装置４７の模式的正面断面図である。圧電膜４５と誘電体膜４８との界面にＩＤＴ電極４６が形成されている。さらに、誘電体膜４８上に誘電体膜４８よりも横波音速が速い誘電体４９が積層されている。それによって、いわゆる三媒質構造の弾性境界波装置が構成されている。
【００８２】
弾性境界波装置４３，４７のように、弾性境界波装置においても、第１の実施形態の弾性表面波フィルタ装置２と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００８３】
１…デュプレクサ
２…弾性表面波フィルタ装置
３…受信フィルタ
４…支持基板
５…高音速膜
５Ａ…高音速基板
６…低音速膜
７…圧電膜
８，８Ａ，８Ｂ…ＩＤＴ電極
８Ｂａ，８Ｂｂ，８Ａａ，８Ａｂ…バスバー
１０…くし型容量電極
１１，１２…電極指
２０…くし型容量電極
２０ａ，２０ｂ…バスバー
２０ａ１，２０ｂ１…端部
３０…くし型容量電極
３０ａ，３０ｂ…バスバー
３０ａ１，３０ｂ１…端部
４３…弾性境界波装置
４４，４８，４９…誘電体膜
４５…圧電膜
４６…ＩＤＴ電極
４７…三媒質構造の弾性境界波装置
Ｃ…橋絡容量
Ｓ１ａ〜Ｓ１ｃ，Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ，Ｓ３，Ｓ４ａ〜Ｓ４ｃ…直列腕共振子
Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ〜Ｐ４ａ，Ｐ４ｂ…並列腕共振子
【図１】
2015156232.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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2015156232.tif 000014
【図１３】
2015156232.tif 000015
【図１４】
2015156232.tif 000016
【図１５】
2015156232.tif 000017
【図１６】
2015156232.tif 000018
【図１７】
2015156232.tif 000019
【図１８】
2015156232.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月12日(2016.8.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
図１５に示すように、第２の実施形態の弾性波フィルタ装置は、くし型容量電極２０と第１，第２のＩＤＴ電極８Ａ，８Ｂとを有する。くし型容量電極２０は、互いに平行に延びている一対のバスバー２０ａ，２０ｂを有する。くし型容量電極２０からバスバー２０ａ，２０ｂが延びる方向においてギャップを隔てて、第１のＩＤＴ電極８Ａが配置されている。くし型容量電極２０の側方には、第２のＩＤＴ電極８Ｂが配置されている。第１，第２のＩＤＴ電極８Ａ，８Ｂにおける弾性波の伝搬方向は、くし型容量電極２０のバスバー２０ａ，２０ｂが延びる方向に垂直な方向である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
他方、図１６に示す比較例の弾性波フィルタ装置では、くし型容量電極３０の構成が、本実施形態のくし型容量電極２０と異なる。くし型容量電極３０の弾性波伝搬方位ψは、９０°である。より具体的には、くし型容量電極３０のバスバー３０ａ，３０ｂは、第１，第２のＩＤＴ電極８Ａ，８Ｂにおける弾性波の伝搬方向に垂直に延びている。バスバー３０ａ，３０ｂは、くし型容量電極３０における弾性波の伝搬方向に対して傾斜していない。なお、くし型容量電極３０の容量と、くし型容量電極２０の容量とは等しい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
比較例の弾性波フィルタ装置では、くし型容量電極３０のバスバー３０ｂの端部３０ｂ１と第１のＩＤＴ電極８Ａとの間の距離よりも、バスバー３０ａの端部３０ａ１と第１のＩＤＴ電極８Ａとの間の距離の方が長い。このように、端部３０ａ１とＩＤＴ電極８Ａとの距離が長いため、第１，第２のＩＤＴ電極８Ａ，８Ｂ及びくし型容量電極３０を配置する面積が大きくなる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
これに対して、本実施形態では、第１のＩＤＴ電極８Ａの傾斜角度をＸ°としたときに、くし型容量電極２０の伝搬方位ψは９０°＋Ｘ°である。よって、くし型容量電極３０と同じ容量としつつ、ＩＤＴ電極８Ａのバスバー８Ａａに平行に延びる線上に、端部２０ａ１と端部２０ｂ１とを位置させることができる。よって、端部２０ａ１とＩＤＴ電極８Ａとの間の距離と、端部２０ｂ１と第１のＩＤＴ電極８Ａとの間の距離とを等しくすることができる。従って、容量を小さくすることなく、第１，第２のＩＤＴ電極８Ａ，８Ｂ及びくし型容量電極２０を配置する面積を小さくすることができる。
【国際調査報告】
2015156232.tif 000021
2015156232.tif 000022
2015156232.tif 000023
2015156232.tif 000024