(57)【要約】【課題】挿入損失が良好であり、通過帯域幅が広く、さらには高性能なバランス度を有した、優れた弾性表面波フィルタを提供すること。【解決手段】複数の電極指から成る櫛歯状電極を備えた複数モードのＳＡＷ共振子を２段縦続接続した弾性表面波フィルタにおいて、１段目ＳＡＷ共振子の電極指の配置と２段目ＳＡＷ共振子の電極指の配置が平行移動することによりほぼ一致する配置関係で形成されている。【選択図】  図１
2004235909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板上に、３個以上のＩＤＴ電極から成り、且つ各ＩＤＴ電極を構成する複数の電極指の配列方向が弾性表面波の伝搬方向に沿った共振器型電極パターンを、２段に縦続接続して配置して成るとともに、前記２段の共振器型電極パターンは、共に略同一の電極指の繰り返し形状をなすことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項２】
前記２段の共振器型電極パターンにおいて、１段目の共振器型電極パターンで生じる振幅バランス特性と、２段目の共振器型電極パターンで生じる振幅バランス特性とが、０ｄＢを基準にほぼ対称な特性となるように、前記２段の共振器型電極パターンを配置したことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項３】
前記２段の共振器型電極パターンにおいて、１段目の共振器型電極パターンで生じる位相バランス特性と、２段目の共振器型電極パターンで生じる位相バランス特性とが、０度を基準にほぼ対称な特性となるように、前記２段の共振器型電極パターンを配置したことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項４】
前記２段の共振器型電極パターンのうち、少なくとも一方の共振器型電極パターンを構成する１以上のＩＤＴ電極において、電極指間の平均距離が異なる領域を有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項５】
前記２段の共振器型電極パターンのうち、少なくとも一方の共振器型電極パターンを構成する互いに隣合うＩＤＴ電極間において、該ＩＤＴ電極間の電極指間の距離が、周囲の電極指間の距離と略同等であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項６】
前記２段の共振器型電極パターンにおいて、少なくとも一方の共振器型電極パターンに複数の反射器電極を設けるとともに、少なくとも一つの反射器電極の周期長を他の反射器電極の周期長と異なるようにしたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項７】
前記２段の共振器型電極パターンにおいて、少なくとも一方の共振器型電極パターンを構成するＩＤＴ電極間に、反射器電極を介在させたことを特徴とする請求項６に記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項８】
前記２段の共振器型電極パターンにおいて、少なくとも一方の共振器型電極パターンを構成する奇数個のＩＤＴ電極のうち、中央に位置するＩＤＴ電極を２分割して平衡入出力用としたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の弾性表面波フィルタを、受信回路及び／または送信回路を備え、前記受信回路及び／または前記送信回路に接続されるバンドパスフィルタとして用いたことを特徴とする通信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電基板上に平衡入力または平衡出力を行う平衡信号電極と、不平衡出力または不平衡入力を行う不平衡信号電極とを備えて成る共振器型の弾性表面波フィルタに関するものである。
【０００２】
【従来技術とその課題】
近年、移動体通信機器等の小型・軽量化および低コスト化のため、使用部品の削減が進められ、弾性表面波フィルタに新たな機能の付加が要求されてきている。その１つに不平衡入力−平衡出力型または平衡入力−不平衡出力型に構成できるようにするといった要求がある。ここで平衡入力または平衡出力とは、信号が２つの信号線路間の電位差として入力または出力するものをいい、各信号線路の信号は振幅が等しく、位相が逆相になっている。これに対して、不平衡入力または不平衡出力とは、信号がグランド電位に対する１本の線路の電位として入力または出力するものをいう。
【０００３】
従来の弾性表面波フィルタは、一般的に不平衡入力−不平衡出力型弾性表面波フィルタ（以下、不平衡型弾性表面波フィルタという）であるため、弾性表面波フィルタの後段に接続される回路や電子部品が平衡入力型となっている場合は、弾性表面波フィルタと後段との間に、不平衡−平衡変換器（以下、バランともいう）を挿入した回路構成を採っていた。同様に弾性表面波フィルタ前段の回路や電子部品が平衡出力型となっている場合は、前段と弾性表面波フィルタとの間にバランを挿入した回路構成となっていた。
【０００４】
現在、バランを削除するために、弾性表面波フィルタに不平衡−平衡変換機能または平衡−不平衡変換機能を持たせた、不平衡入力−平衡出力型弾性表面波フィルタまたは平衡入力−不平衡出力型弾性表面波フィルタ（以下、平衡型弾性表面波フィルタという）の実用化が進められている。
【０００５】
例えば、複数個並設したＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極の弾性表面波伝搬路の両端に、弾性表面波を効率よく共振させるための反射器電極が設けられた共振器型電極パターンにおいて、通過帯域内での振幅と位相のバランス度の向上が求められている。ここで、振幅と位相のバランス度とは、信号が２つの信号線路間の電位差として入力または出力するもので、各信号線路の信号の振幅の大きさが等しいほど振幅のバランス度が優れており、また、各信号の位相の差が１８０°に等しいほど位相のバランス度が優れているといえる。
【０００６】
図１２に従来までの平衡入出力に対応した共振器型弾性表面波フィルタを示す。圧電基板２０１上に配置させたＩＤＴ電極２０３は、一対の互いに対向させた櫛歯状電極に電界を加え、弾性表面波を励振させるものである。その原理により、ＩＤＴ電極２０３に入力信号を加えることで、励振された弾性表面波がＩＤＴ電極２０３の両側に位置する、出力信号用のＩＤＴ電極２０２，２０４に伝搬される。ＩＤＴ電極２０２、２０４の一方の櫛状電極から出力信号端子２１２、他方から出力信号端子２１３へ信号が伝わり平衡出力される。また、共振器型電極パターンを２段縦続接続させることにより、フィルタ特性の帯域外減衰量の向上ができる構成となっている。
【０００７】
上記のような共振器型弾性表面波フィルタでは、ＩＤＴ電極２０２、２０４の対向する櫛状電極の電極本数、配置された位置、または、寄生容量を発生させる要因となる周辺の電極パターンなど構造が異なるために、出力信号端子２１２、２１３に伝わる信号が互いに振幅が異なり、また位相が逆相からずれてしまい、その結果、バランス度の劣化した共振器型弾性表面波フィルタしか得られなかった。
【０００８】
また近年、弾性表面波フィルタは各種通信機器の小形化、無調整化に一役を担っている。そして、通信機器の高周波数化、高機能化の進展にともない、弾性表面波フィルタの広帯域化の要求が益々増大してきている。例えば、９００ＭＨｚ帯携帯電話用のフィルタとしては、実効通過帯域幅３５ＭＨｚ以上（比帯域幅約３．７％以上）の高性能な広帯域フィルタが要求されている。なお、比帯域幅ＢＲは、ＢＲ＝ＢＷ／ｆｃ（ＢＷは帯域内挿入損失が３ｄＢにおける通過帯域幅、ｆｃは帯域内挿入損失が３ｄＢにおける通過帯域の中心周波数）であらわすことができる。また帯域内のバランス度についても高性能化が要求されており、例えば、９００ＭＨｚ帯携帯電話用のフィルタとしては、振幅バランス度は０．５ｄＢ以下、位相バランス度は５度以下の高性能なバランスフィルタが要求されている。
【０００９】
このような広帯域化、バランスフィルタを実現するために、従来、様々な方法が提案されている。例えば、３個のＩＤＴ電極（１対の櫛歯状電極を互いに対向させた電極）を設け、縦１次モードと縦３次モードを利用した、いわゆる２重モード弾性表面波共振子フィルタ（以下、共振器型フィルタともいう）が知られている。
【００１０】
図１３に示すように、両端に位置する反射器電極１０７により弾性表面波が反射され、反射器電極１０７，１０７間で定在波となる。この定在波のモードには、３つのＩＤＴ電極により１次モードとその高次（３次）モードが含まれる。これらのモードで発生する共振周波数で通過特性が得られるため、共振周波数の間隔を制御することにより、通過帯域を広くさせることができる。なお、図中、１０５，１０６はＩＤＴ電極間部位、１０８はＩＤＴ電極と反射器電極間部位、１１１は入力信号端子、１１２は接地端子、１１３，１１５は出力信号端子である。
【００１１】
また従来、このモード間の周波数制御に、全てのＩＤＴ電極を同じピッチＬにし、かつ、中央およびその両側に位置するＩＤＴ電極の端部（ＩＤＴ電極間部位）１０５，１０６における電極指中心間の間隔ｄの制御により、前記のモード間の周波数を制御する方法がとられていた。また、出力信号用のＩＤＴ電極に容量を付加して周波数を制御していた。
【００１２】
このため、従来の２重モード弾性表面波共振器フィルタでは、例えば圧電基板としてＬｉＴａＯ３単結晶の基板を用いた場合、比帯域幅（中心周波数に対する通過帯域幅の値）は約０．４０％程度（特許文献１を参照）、または高々２％程度しか得られていなかった（特許文献２を参照）。また、最大の帯域幅で３．７％が実現されているが（特許文献３を参照）、前記したように、システムの占有帯域幅の比率が３．７％であるため、フィルタとしては温度変動と作製時のばらつき変動の周波数分が必要であることから、広い通過帯域幅が要求されている携帯電話等の通信機器への適用には問題があった。
【００１３】
また従来の２重モード弾性表面波共振器フィルタでは、３個並んだＩＤＴ電極の内、中央に配置された電極を偶数対にすることによりバランス特性を改善する方法が採られていた。
【００１４】
しかしながら、従来の２重モード弾性表面波共振器フィルタでは、例えば圧電基板としてＬｉＴａＯ３単結晶の基板を用いた場合，振幅バランス度は１．２ｄＢ程度、位相バランスは１１度程度しか得られていなかった（特許文献４を参照）。
【００１５】
そこで本発明は、挿入損失が良好であり、通過帯域幅が広く、さらには高性能なバランス度を有した、優れた弾性表面波フィルタを提供することを目的とする。
【００１６】
〔特許文献１〕
特開平１−２３１４１７号公報
〔特許文献２〕
特開平４−４０７０５号公報
〔特許文献３〕
特開平７−５８５８１号公報
〔特許文献４〕
特開平１４−８４１６４号公報
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の共振器型の弾性表面波フィルタは、圧電基板上に、３個以上のＩＤＴ電極から成り、且つ各ＩＤＴ電極を構成する複数の電極指の配列方向が弾性表面波の伝搬方向に沿った共振器型電極パターンを、２段に縦続接続して配置して成るとともに、前記２段の共振器型電極パターンは、共に略同一の電極指の繰り返し形状をなすことを特徴とする。
【００１８】
また、前記構成において、前記２段の共振器型電極パターンにおいて、１段目の共振器型電極パターンで生じる振幅バランス特性と、２段目の共振器型電極パターンで生じる振幅バランス特性とが、０ｄＢを基準にほぼ対称な特性となるように、前記２段の共振器型電極パターンを配置したことを特徴とする。
【００１９】
また、前記２段の共振器型電極パターンにおいて、１段目の共振器型電極パターンで生じる位相バランス特性と、２段目の共振器型電極パターンで生じる位相バランス特性とが、０度を基準にほぼ対称な特性となるように、前記２段の共振器型電極パターンを配置したことを特徴とする。
【００２０】
また、前記２段の共振器型電極パターンのうち、少なくとも一方の共振器型電極パターンを構成する１以上のＩＤＴ電極において、電極指間の平均距離が異なる領域を有していることを特徴とする。
【００２１】
また上記構成のいずれかであって、前記２段の共振器型電極パターンのうち、少なくとも一方の共振器型電極パターンを構成する互いに隣合うＩＤＴ電極間において、該ＩＤＴ電極間の電極指間の距離が、周囲の電極指間の距離と略同等であることを特徴とする。
【００２２】
また、前記２段の共振器型電極パターンにおいて、少なくとも一方の共振器型電極パターンに複数の反射器電極を設けるとともに、少なくとも一つの反射器電極の周期長を他の反射器電極の周期長と異なるようにしたことを特徴とする。
【００２３】
また、前記２段の共振器型電極パターンにおいて、少なくとも一方の共振器型電極パターンを構成するＩＤＴ電極間に、反射器電極を介在させたことを特徴とする。
【００２４】
また、前記２段の共振器型電極パターンにおいて、少なくとも一方の共振器型電極パターンを構成する奇数個のＩＤＴ電極のうち、中央に位置するＩＤＴ電極を２分割して平衡入出力用としたことを特徴とする。
【００２５】
また本発明の通信機は、上記いずれかの構成の弾性表面波フィルタを、受信回路及び／または送信回路を備え、前記受信回路及び／または前記送信回路に接続されるバンドパスフィルタとして用いたことを特徴とする。
【００２６】
さらに具体的には、本発明の弾性表面波フィルタは、圧電基板上に３個以上のＩＤＴ電極を弾性表面波の伝搬方向に沿って並設して成る共振器型電極パターンを２段縦続接続した弾性表面波フィルタにおいて、１段目ＳＡＷ共振子の電極指の配置と２段目ＳＡＷ共振子の電極指の配置が平行移動することによりほぼ一致した同じ構造となることを特徴とする。
【００２７】
または、複数の電極指から成る櫛歯状電極を備えた複数モードのＳＡＷ共振子を２段縦続接続した弾性表面波フィルタにおいて、１段目ＳＡＷ共振子の振幅バランス特性と２段目ＳＡＷ共振子の振幅バランス特性が０ｄＢを基準にほぼ対称な特性であることを特徴とする。
【００２８】
または、複数の電極指から成る櫛歯状電極を備えた複数モードのＳＡＷ共振子を２段縦続接続した弾性表面波フィルタにおいて、１段目ＳＡＷ共振子の位相バランス特性と２段目ＳＡＷ共振子の位相バランス特性が０度を基準にほぼ対称な特性であることを特徴とする。
【００２９】
または、複数の電極指から成る櫛歯状電極を備えた複数モードのＳＡＷ共振子を２段縦続接続した弾性表面波フィルタにおいて、２段ＳＡＷ共振子の一方または両方のＳＡＷ共振子の電極指の中心から隣の電極指の中心までの平均距離を異なるようにしたことを特徴とする。
【００３０】
または、複数の電極指から成る櫛歯状電極を備えた複数モードのＳＡＷ共振子を２段縦続接続した弾性表面波フィルタにおいて、２段ＳＡＷ共振子の一方または両方の隣り合うＩＤＴ電極間の間隔が周囲の電極指間の間隔と同等ととしたことを特徴とする。
【００３１】
または、複数の電極指から成る櫛歯状電極を備えた複数モードのＳＡＷ共振子を２段縦続接続した弾性表面波フィルタにおいて、２段ＳＡＷ共振子の一方または両方のＩＤＴ電極と隣り合う反射器の周期長を異ならせたことを特徴とする。
【００３２】
または、前記２段縦続接続した弾性表面波フィルタは、１段目のＳＡＷ共振子と２段目の共振子のどちらか一方または両方において、第１、第２のＩＤＴ電極の間と、第２、第３のＩＤＴ電極の間に反射器をさらに挿入して多重反射させることを特徴とする。
【００３３】
または、複数の電極指から成る櫛歯状電極を備えた複数モードのＳＡＷ共振子を２段縦続接続した弾性表面波フィルタにおいて、２段目の共振器型弾性表面波フィルタの中央のＩＤＴ電極の内、一方の電極指を２分割して平衡入出力させ、かつ１段目と分割した２段目の中央のＩＤＴ電極の電極指の数をほぼ等しくしたことを特徴とする。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を模式的に図示した図面に基づいて詳細に説明する。
【００３５】
図１に本発明に係る弾性表面波フィルタの平面図を示す。
【００３６】
図１に示す弾性表面波フィルタの場合は、ＩＤＴ電極を３つＳＡＷ伝搬方向に沿って並設し、これらＩＤＴ電極を挟むように反射器を配置した共振器型と呼ばれる電極パターンを２段接続したものである。すなわち、圧電基板１上に、３個以上のＩＤＴ電極２，３，４から成り、且つ各ＩＤＴ電極を構成する複数の電極指の配列方向が弾性表面波の伝搬方向に沿った共振器型電極パターンを、２段に縦続接続して配置して成るとともに、前記２段の共振器型電極パターンは、共に略同一の電極指の繰り返し形状をなすことを特徴とする。つまり、１段目の共振器型電極パターンから成る１段目ＳＡＷ共振子の電極指の配置と２段目の共振器型電極パターンから成る２段目ＳＡＷ共振子の電極指の配置が平行移動することによりほぼ一致した同じ構造となっている。
【００３７】
一方の共振器型電極パターンの中央に位置するＩＤＴ電極３を不平衡入力部または出力部とし、不平衡入出力端子１０と接地端子１１に接続している。そして、両端に位置するＩＤＴ電極２，４を接地端子１１と他方の共振器型電極パターンの両端に位置するＩＤＴ電極６，８に接続している。また、他方の共振器型電極パターンの中央に位置するＩＤＴ電極７を平衡入力部または平衡出力部とし、第１平衡入出力端子１２と第２平衡入出力端子１３に接続している。そして、両端に位置するＩＤＴ電極６，８は双方とも接地電極１１に接続している。図１に示す弾性表面波フィルタの場合も共振器パターンが２つで構成されているため高減衰量であるフィルタ特性が得られる点で有利である。また、上記の構造にすることにより振幅バランス、位相バランスともに従来構造の共振器型弾性表面波フィルタより改善される。
【００３８】
なお、ＩＤＴ電極２，３，４とＩＤＴ電極６，７，８および反射器電極５の電極指の本数は数本〜数１００本にもおよぶため、その形状を簡略化して図示している。以下、弾性表面波フィルタを示す図面においては、全て同様に簡略化して図示するものとする。
【００３９】
図２は、第１の実施例の共振器型弾性表面波フィルタの電極構造の変形例を示す平面図である。
【００４０】
図１と同様に、圧電基板１上にＩＤＴ電極を３つＳＡＷ伝搬方向に沿って並設し、これらＩＤＴ電極を挟むように反射器を配置した共振器型と呼ばれる電極パターンを２段接続したものである。１段目ＳＡＷ共振子の電極指の配置と２段目ＳＡＷ共振子の電極指の配置が平行移動することによりほぼ一致した同じ構造となっている。
【００４１】
ＳＡＷ共振子の中央部に位置し、且つ互いに噛み合わない１段目のＩＤＴ電極２，３，４において、任意の電極指の中心から隣の電極指の中心までの平均距離が他の領域と異なる領域１４，１５が形成されている。また、同様に２段目のＩＤＴ電極６，７，８において、任意の電極指の中心から隣の電極指の中心までの平均距離が他の領域と異なる領域１６，１７が形成されている。
【００４２】
具体的には、不平衡信号電極であるＩＤＴ電極３，および平衡信号電極であるＩＤＴ電極２を複数配置させ、その両端に反射器電極５を載置させることは、従来構造と同様であるが、本発明の構造では、ＳＡＷ共振子の中央部に位置し、且つ互いに噛み合わない１段目のＩＤＴ電極２，３，４および２段目のＩＤＴ電極６，７，８において、任意の電極指の中心から隣の電極指の中心までの平均距離が他の領域と異なる領域１４，１５および１６，１７を形成させることで異なるモードを発生させることにより、振幅および位相バランスを制御するようにしている。すなわち、２段の共振器型電極パターンにおいて、１段目の共振器型電極パターンで生じる振幅バランス特性と、２段目の共振器型電極パターンで生じる振幅バランス特性とが、０ｄＢを基準にほぼ対称な特性となるように、前記２段の共振器型電極パターンを配置している。また、前記２段の共振器型電極パターンにおいて、１段目の共振器型電極パターンで生じる位相バランス特性と、２段目の共振器型電極パターンで生じる位相バランス特性とが、０度を基準にほぼ対称な特性となるように、前記２段の共振器型電極パターンを配置している。
【００４３】
ここで、１段目の中央に配置されたＩＤＴ電極３は不平衡入力用または不平衡出力用のＩＤＴ電極であり、２段目の中央に配置されたＩＤＴ電極７は平衡入力用または平衡出力用のＩＤＴ電極である。出力用のＩＤＴ電極を形成している１対の電極のうち、一方を出力１とすると、他方が出力１に対して振幅が同じ大きさで位相が逆相になっている出力２となり、平衡型の動作を行う。
【００４４】
また、ＩＤＴ電極２，３間のギャップｄ１とＩＤＴ電極６，７間のギャップｄ１およびＩＤＴ電極３，４間のギャップｄ２とＩＤＴ電極７，８間のギャップｄ２が、その周囲の電極指部における電極指間のギャップと同等とすることも併用できる。
【００４５】
さらに、２段ＳＡＷ共振子の一方または両方のＩＤＴ電極と隣り合う反射器の周期長を異ならせることを併用することにより挿入損失を改善することができる。
【００４６】
以上、このような構造にすることにより挿入損失を改善することができる。
【００４７】
さらに、通過帯域幅を広く確保することが可能となり、振幅バランス、位相バランスをともに改善することができる。
【００４８】
次に、本発明の電極構成の変形例を図３、図４に示す。なお、図１と同様な構成については説明を省略するものとする。
【００４９】
図３は、第１の実施形態の共振器型弾性表面波フィルタのさらに他の変形例の電極構造を示す平面図である。中央のＩＤＴ電極の電極指の数が奇数となっていることを特徴とする。
【００５０】
図４は、第１の実施形態の共振器型弾性表面波フィルタのさらに他の変形例の電極構造を示す平面図である。図３と同様に中央のＩＤＴ電極の電極指の数が奇数となっていることを特徴とする。さらに図２の電極構造と同様に、２段ＳＡＷ共振子の一方または両方のＳＡＷ共振子の電極指の中心から隣の電極指の中心までの平均距離を異なるようにした構造、ＩＤＴ電極間のギャップを隣接するＩＤＴの電極指間の間隔と同等とする構造および２段ＳＡＷ共振子の一方または両方のＩＤＴ電極と隣り合う反射器の周期長を異ならせる構造の内、全てを有するかまたは少なくとも１つの構造を有することを特徴とする。
【００５１】
図５は、第２の実施形態の共振器型弾性表面波フィルタの電極構造を示す平面図である。２段縦続接続した弾性表面波フィルタは、１段目のＳＡＷ共振子と２段目の共振子のどちらか一方または両方において、第１、第２のＩＤＴ電極の間と、第２、第３のＩＤＴ電極の間に反射器をさらに挿入して多重反射させている。このような構造にすることにより挿入損失を改善することができる。
【００５２】
図６は、第２の実施形態の共振器型弾性表面波フィルタの電極構造の他の変形例を示す平面図である。図５と同様に中央のＩＤＴ電極の電極指の数が奇数となっていることを特徴とする。さらに図２の電極構造と同様に、２段ＳＡＷ共振子の一方または両方のＳＡＷ共振子の電極指の中心から隣の電極指の中心までの平均距離を異なるようにした構造、ＩＤＴ電極間のギャップを隣接するＩＤＴの電極指間の間隔と同等とする構造および２段ＳＡＷ共振子の一方または両方のＩＤＴ電極と隣り合う反射器の周期長を異ならせる構造の内、全てを有するかまたは少なくとも１つの構造を有することを特徴とする。
【００５３】
図７は、第３の実施形態の共振器型弾性表面波フィルタの電極構造を示す平面図である。この構造では、２段目の共振器型弾性表面波フィルタの中央のＩＤＴ電極の内、一方の電極指を２分割して平衡入出力させている。さらに、１段目と分割した２段目の中央のＩＤＴ電極の電極指の数をほぼ等しくしている。
【００５４】
一方の共振器型電極パターンの中央に位置するＩＤＴ電極３を不平衡入力部または出力部とし、不平衡入出力端子１０と接地端子１１に接続している。そして、両端に位置するＩＤＴ電極２，４を接地端子１１と他方の共振器型電極パターンの両端に位置するＩＤＴ電極６，８に接続している。
【００５５】
第２のＩＤＴ電極７は、ＩＤＴを構成する一対の電極指のうち一方の電極指が、２つの電極指７ａ，７ｂに分割されており、第１平衡入出力端子３１４と第２平衡入出力端子３１５に接続している。そして、両端に位置するＩＤＴ電極４３，４４は双方とも接地電極３４に接続している。
【００５６】
このような構造にすることにより振幅バランスと位相バランスがともに改善することができる。
【００５７】
図８は、第３の実施形態の共振器型弾性表面波フィルタの電極構造の他の変形例を示す平面図である。さらに図２の電極構造と同様に、２段ＳＡＷ共振子の一方または両方のＳＡＷ共振子の電極指の中心から隣の電極指の中心までの平均距離を異なるようにした構造、ＩＤＴ電極間のギャップを隣接するＩＤＴの電極指間の間隔と同等とする構造および２段ＳＡＷ共振子の一方または両方のＩＤＴ電極と隣り合う反射器の周期長を異ならせる構造の内、全てを有するかまたは少なくとも１つの構造を有することを特徴とする。
【００５８】
図９から図１１に第４の実施形態の振幅バランス特性と位相バランス特性の模式図を示す。図９の（ａ）には、１段目ＳＡＷ共振子の振幅バランス特性を図９の（ｂ）には、１段目ＳＡＷ共振子の位相バランス特性を示す。また、図１０の（ａ）には、２段目ＳＡＷ共振子の振幅バランス特性を図１０の（ｂ）には、２段目ＳＡＷ共振子の位相バランス特性を示す。図１１に図９の１段目ＳＡＷ共振子と図１０の２段目ＳＡＷ共振子が２段縦続接続した場合の振幅バランス特性と位相バランス特性を、それぞれ図１１の（ａ）と（ｂ）に示す。
【００５９】
複数の電極指から成る櫛歯状電極を備えた複数モードのＳＡＷ共振子を２段縦続接続した弾性表面波フィルタにおいて、１段目ＳＡＷ共振子の振幅バランス特性と２段目ＳＡＷ共振子の振幅バランス特性が０度を基準にほぼ対称な特性とし、さらに１段目ＳＡＷ共振子の位相バランス特性と２段目ＳＡＷ共振子の位相バランス特性が０度を基準にほぼ対称な特性とすることにより振幅バランス度、位相バランス度をともに改善することができる。
【００６０】
上述のように電極指間の平均距離が異なる領域をＳＡＷ共振子の中央部に形成させることで帯域幅の制御をすることができ、さらにその領域を３種類のＩＤＴ電極における中央に配置されたＩＤＴ電極３，７に形成することにより低挿入損失を維持しながら、帯域を広げられることがわかった。
【００６１】
また、ＳＡＷ共振子を接続することで減衰極を形成することができ、電極指周期を調整することにより要求される仕様を満たすように特性を制御できることが判明した。さらに複数の共振子の電極周期を異なるように設計することにより減衰極を複数形成、制御することができ、さらに高度に要求される仕様を満たす設計ができることが判明した。
【００６２】
なお、図１から図８の弾性表面波フィルタの電極構造において、これに限定されるものではなく、２つの反射器電極の間に少なくとも３つのＩＤＴ電極を配するとともに、これら３つのＩＤＴ電極のうち中央に位置するＩＤＴ電極を不平衡入力部または不平衡出力部とし、かつ両端に位置するＩＤＴ電極を平衡出力部または平衡入力部としたものであれば、多数段に構成したりすることもできる。
【００６３】
また、弾性表面波フィルタ用の圧電基板１として、３６°±３°ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム単結晶、４２°±３°ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム単結晶、６４°±３°ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム単結晶、４１°±３°ＹカットＸ伝搬リチウム単結晶、４５°±３°ＸカットＺ伝搬四ホウ酸リチウム単結晶は電気機械結合係数が大きく、かつ、周波数温度係数が小さいため圧電基板として好ましい。圧電基板の厚みは０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度がよく、０．１ｍｍ未満では圧電基板がもろくなり、０．５ｍｍ超では材料コストと部品寸法が大きくなり、使用できない。
【００６４】
また、ＩＤＴ電極２，３，４は、ＡｌもしくはＡｌ合金（Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｔｉ系）からなり、蒸着法、スパッタ法、またはＣＶＤ法などの薄膜形成法により形成する。電極厚みは０．１μｍ〜０．５μｍ程度とすることが弾性表面波フィルタとしての特性を得るうえで好適である。
【００６５】
さらに、本発明に係る弾性表面波フィルタの電極および圧電基板上の弾性表面波伝搬部にＳｉ、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、Ａｌ２Ｏ３を保護膜として形成して、導電性異物による通電防止や耐電力向上を行ってもかまわない。
【００６６】
また、本発明の弾性表面波フィルタを通信機に適用してもよい。すなわち、受信回路及び／または送信回路を備え、前記受信回路及び／または前記送信回路に接続されるバンドパスフィルタとして用いる。例えば、送信回路から出力された送信信号をミキサでキャリア周波数にのせて、不要信号をバンドパスフィルタで減衰させ、その後、パワーアンプで送信信号を増幅して、デュプレクサを通ってアンテナより送信することができる送信回路を備えたもの、及び／または、受信信号をアンテナで受信し、デュプレクサを通って、受信信号をローノイズアンプで増幅し、その後、バンドパスフィルタで不要信号を減衰して、ミキサでキャリア周波数から信号を分離し、この信号を取り出す受信回路へ伝送するような受信回路を備えた通信機に適用可能であり、通信機の感度を向上させることができる。
【００６７】
【実施例】
本発明に係る弾性表面波フィルタを具体的に試作した実施例について説明する。
【００６８】
３８．７°ＹカットのＬｉＴａＯ３単結晶の圧電基板上に、図１に示すようなＡｌ（９９重量％）−Ｃｕ（１重量％）による微細電極パターンを形成した。ＩＤＴ電極２の対数は１７対、ＩＤＴ電極３，４の対数は１５対、電極の周期はＩＤＴ電極２，３，４ともに２．２５μｍとした。パターン作製には、スパッタリング装置、縮小投影露光機（ステッパー）、およびＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置によりフォトリソグラフィを行った。
【００６９】
まず、基板材料をアセトン・ＩＰＡ等によって超音波洗浄し、有機成分を落とした。次に、クリーンオーブンによって充分に基板乾燥を行った後、電極の成膜を行った。電極の成膜にはスパッタリング装置を使用し、Ａｌ−Ｃｕ１ｗｔ％合金から成る材料を用いた。このときの電極膜厚は約０．３μｍとした。
【００７０】
次に、フォトレジストを約０．５μｍの厚みにスピンコートし、縮小投影露光装置（ステッパー）により、所望形状にパターニングを行ない、現像装置にて不要部分のフォトレジストをアルカリ現像液で溶解させ、所望パターンを表出した後、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置により電極膜のエッチングを行ない、パターンニングを終了し、梯子型弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波共振器の電極パターンを得た。
【００７１】
この後、前記電極の所定領域上に保護膜を作製した。すなわち、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置により、電極パターンおよび圧電基板上にＳｉＯ２を約０．０２μｍの厚みに形成した。その後、フォトリソグラフィによってフォトレジストのパターニングを行ない、ＲＩＥ装置等でフリップチップ用窓開け部のエッチングを行った。その後、スパッタリング装置を使用し、Ａｌを主体とする電極を成膜した。このときの電極膜厚は約１．０μｍとした。その後、フォトレジストおよび不要箇所のＡｌをリフトオフ法により同時に除去し、フリップチップ用バンプを形成するパッドを完成した。
【００７２】
次に、上記パッドにＡｕからなるフリップチップ用バンプを、バンプボンディング装置を使用し形成した。バンプの直径は約８０μｍ高さは約３０μｍである。
【００７３】
次に、基板をダイシング線に沿ってダイシング加工を施し、チップごとに分割した。その後、各チップをフリップチップ実装装置にて電極形成面を下面にしてパッケージ内に接着した。その後、Ｎ２雰囲気中でベークを行ない、弾性表面波フィルタを完成した。パッケージは２．５×２．０ｍｍ角の積層構造のものを用いた。
【００７４】
比較用サンプルとして、図１２に示すような微細電極パターンも上記と同様な工程で作製を行った。ＩＤＴ電極１０２の対数は１７対、ＩＤＴ電極１０３，１０４の対数は１５対、電極の周期はＩＤＴ電極１０２，１０３，１０４ともに２．２５μｍとした。
【００７５】
次に、本実施例における弾性表面波フィルタの特性測定を行った。０ｄＢｍの信号を入力し、周波数７８２ＭＨｚ〜９８２ＭＨｚ、測定ポイント数８０１ポイントの条件にて測定した。サンプル数は３０個、測定機器はアジレント・テクノロジー社製マルチポート・ネットワークアナライザＥ５０７１Ａである。
【００７６】
通過帯域近傍の周波数特性グラフを図１４、１５、１６に示す。ここで、図１４はフィルタの伝送特性を表す挿入損失の周波数依存性を示すグラフである。図１５はフィルタのバランス度を表す振幅バランスの周波数依存性を示すグラフである。図１６はフィルタのバランス度を表す位相バランスの周波数依存性を示すグラフである。
【００７７】
本発明品のフィルタ特性は非常に良好であった。図１４の実線に示すように、通過帯域内８６９ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚの挿入損失は約２．８ｄＢ以下であった。図１５の実線に示すように通過帯域内８６９ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚの振幅バランスは約±０．３ｄＢ以下であった。図１６の実線に示すように通過帯域内８６９ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚの位相バランスは約±４度以下であった。
【００７８】
これに対して、比較サンプルとして作製した従来構造の弾性表面波フィルタは、図１４の点線に示すように、通過帯域内８６９ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚの挿入損失は約２．８ｄＢ以下であった。図１５の点線に示すように通過帯域内８６９ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚの振幅バランスは約±１．２ｄＢ以下であった。図１６の点線に示すように通過帯域内８６９ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚの位相バランスは約±９度以下であった。挿入損失は従来と変化なく、振幅バランスは約０．９ｄＢ、位相バランスは約５度の改善が見られた。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の弾性表面波フィルタによれば、２つの共振器型電極パターンから成る２つのＳＡＷ共振子のバランス特性を適切に組み合わせることにより、挿入損失、振幅バランス、位相バランスともに従来より非常に優れた弾性表面波フィルタを提供できる。さらに、フィルタ特性の通過帯域幅を広帯域化した品質的に優れた弾性表面波フィルタを実現することができる。
【００８０】
また請求項２の発明によれば、１段目ＳＡＷ共振子の振幅バランス特性と２段目ＳＡＷ共振子の振幅バランス特性が０度を基準にほぼ対称な特性とすることにより振幅バランス度を改善することができる。
【００８１】
また請求項３の発明によれば、１段目ＳＡＷ共振子の位相バランス特性と２段目ＳＡＷ共振子の位相バランス特性が０度を基準にほぼ対称な特性とすることにより位相バランス度を改善することができる。
【００８２】
また請求項４の発明によれば、振幅バランスおよび位相バランスを制御することができ、従来の共振器型フィルタより挿入損失、振幅バランス、位相バランスをともに改善できる。さらに、フィルタ特性の通過帯域幅を広帯域化できる。
【００８３】
また請求項５の発明によれば、挿入損失が改善できる。通過帯域幅を広帯域化できる。
【００８４】
また請求項６の発明によれば、２段ＳＡＷ共振子の一方または両方のＩＤＴ電極と隣り合う反射器の周期長を異ならせたことにより挿入損失を改善することができる。
【００８５】
また請求項７の発明によれば、第１、第２のＩＤＴ電極の間と、第２、第３のＩＤＴ電極の間に反射器をさらに挿入して多重反射させることにより挿入損失を改善することができる。
【００８６】
また請求項８の発明によれば、振幅バランスと位相バランスがともに改善することができる。
【００８７】
さらに請求項９の発明によれば、通信機の感度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の弾性表面波フィルタの構成例を模式的に示す平面図である。
【図２】本発明の弾性表面波フィルタの構成例を模式的に示す平面図である。
【図３】本発明の弾性表面波フィルタの構成例を模式的に示す平面図である。
【図４】本発明の弾性表面波フィルタの構成例を模式的に示す平面図である。
【図５】本発明の弾性表面波フィルタの構成例を模式的に示す平面図である。
【図６】本発明の弾性表面波フィルタの構成例を模式的に示す平面図である。
【図７】本発明の弾性表面波フィルタの構成例を模式的に示す平面図である。
【図８】本発明の弾性表面波フィルタの構成例を模式的に示す平面図である。
【図９】本発明の弾性表面波フィルタにおける１段目ＳＡＷ共振子の構成図と振幅バランスおよび位相バランスの周波数特性を示すグラフである。
【図１０】本発明の弾性表面波フィルタにおける２段目ＳＡＷ共振子の構成図と振幅バランスおよび位相バランスの周波数特性を示すグラフである。
【図１１】本発明の弾性表面波フィルタにおける１段目ＳＡＷ共振子および２段目ＳＡＷ共振子を縦続接続したときの振幅バランスおよび位相バランスの周波数特性を示すグラフである。
【図１２】従来の弾性表面波フィルタの構成例を示す平面図である。
【図１３】従来の弾性表面波フィルタの構成例を示す平面図である。
【図１４】本発明の弾性表面波フィルタにおける通過帯域近傍の挿入損失の周波数特性を示すグラフである。
【図１５】本発明の弾性表面波フィルタにおける通過帯域近傍の振幅バランスの周波数特性を示すグラフである。
【図１６】本発明の弾性表面波フィルタにおける通過帯域近傍の位相バランスの周波数特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１，１０１，２０１  ：圧電基板
２，３，４，６，７，８，１０２，１０３，１０４，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６，２０７，２０８  ：ＩＤＴ電極
１０５，１０６  ：ＩＤＴ電極間部位
５，９，１０７，２０５，２０９  ：反射器電極
８  ：ＩＤＴ電極と反射器電極間部位
１０，１１１，２１０  ：入力信号端子
１１，１１２，２１１  ：接地端子
１２，１３，１１３，１１５，２１２，２１３  ：出力信号端子
１４，１５，１６，１７，１８，１９，２０，２１：電極指間の幅が異なる領域
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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