(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板上の弾性表面波の伝搬方向に沿って弾性表面波素子が配置された弾性表面波装置であって、
前記弾性表面波素子は、２つ以上の電極群と、前記電極群の間に配置された中間電極とを含み、
前記各電極群は、弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に伸びる電極指をかみ合わせたＩＤＴ電極を少なくとも両端に有するとともに、前記弾性表面波の伝搬方向に沿って前記ＩＤＴ電極の間に配置された分離電極を有し、
前記電極群の少なくとも一端に位置する前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチが、当該電極群の他のＩＤＴ電極及び分離電極の平均電極指ピッチより狭く、
前記中間電極の電極指ピッチが、当該中間電極の両側に隣接する前記電極群の端部に位置する前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチより広いことを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項２】
前記分離電極は、弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に伸びる電極指をかみ合わせたＩＤＴ電極又は弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に伸びる電極指を有する反射器電極で構成される請求項１記載の弾性表面波装置。
【請求項３】
前記中間電極は、弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に伸びる電極指をかみ合わせたＩＤＴ電極又は弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に伸びる電極指を有する反射器電極で構成される請求項１記載の弾性表面波装置。
【請求項４】
前記電極群は、隣合う前記ＩＤＴ電極と前記分離電極とが、互いに平均電極指ピッチが異なりかつ電気的に非接続とされている請求項２に記載の弾性表面波装置。
【請求項５】
前記弾性表面波素子が複数段配置されてなり、これら複数段の弾性表面波素子の前記中間電極同士が電気的に接続されている請求項１から請求項４のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項６】
前記弾性表面波素子に対して、直列、並列又は直並列に、１つ以上のモード共振を発生させる弾性表面波共振子が電気的に接続されている請求項１から請求項５のいずれか記載の弾性表面波装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか記載の弾性表面波装置を有する受信回路を備えた通信装置。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれか記載の弾性表面波装置を有する送信回路を備えた通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波装置及びこれを備えた通信装置に関するものである。前記通信装置には、例えば携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）等の移動体通信機器があげられる。
【背景技術】
【０００２】
近年、小形化，無調整化を図ることができる弾性表面波フィルタが各種通信装置に使用されるようになっている。
そして、通信装置の高周波化，高機能化の進展にともない、弾性表面波フィルタを広帯域化する要求が益々増大してきている。
例えば、1.9GHz帯の携帯電話機用フィルタとしては、実効通過帯域幅が80MHz以上（比帯域幅約４％以上）もある広帯域フィルタが望まれている。
【０００３】
このような広帯域化を実現するために、例えば、圧電基板上に３つのＩＤＴ（Inter Digital Transducer）電極を設け、励振する弾性表面波の共振周波数の異なる縦１次モードと縦３次モードとの２つの共振モードを利用した２重モード共振器型弾性表面波フィルタが提案されている。
図７に、従来の２重モード共振器型弾性表面波フィルタの電極構造の平面図を示す。圧電基板２０２上に弾性表面波素子が２段設けられている。上段の弾性表面波素子には、複数の電極指を有するＩＤＴ電極２０３〜２０７が配置されている。下段の弾性表面波素子には、複数の電極指を有するＩＤＴ電極２０８〜２１２が配置されている。
【０００４】
ＩＤＴ電極２０３〜２１２は、互いに対向させ噛み合わせた一対の櫛歯状電極からなり、この一対の櫛歯状電極に電界を印加し弾性表面波を生じさせるものである。
上段のＩＤＴ電極２０３，２０５，２０７の一方の櫛歯状電極に接続された入力端子２１５から電気信号を入力することにより、励振された弾性表面波がＩＤＴ電極２０４，２０６に伝搬され、ＩＤＴ電極２０４，２０６で電気信号が発生する。
【０００５】
ＩＤＴ電極２０４，２０６と下段のＩＤＴ電極２０９，２１１とは、それぞれ接続されており、ＩＤＴ電極２０４，２０６で発生した電気信号は、ＩＤＴ電極２０９，２１１を駆動し、ＩＤＴ電極２０９，２１１から弾性表面波を励振させる。
ＩＤＴ電極２０９，２１１から励振された弾性表面波は、下段のＩＤＴ電極２１０，２０８，２１２に伝搬し、出力端子２１６へ電気信号が出力される。
【０００６】
このように、共振器電極パターンを２段縦続接続することにより、１段目と２段目の定在波の相互干渉を避けることができる。したがって、１段目で減衰された帯域外信号が２段目でさらに減衰され，帯域外減衰量を約２倍に向上させることができる。
なお、図中２２０〜２２３はそれぞれ反射器電極である。上段において、反射器電極２２０，２２１により弾性表面波が反射され、両端の反射器電極間で定在波となる。下段においても、反射器電極２２２，２２３により弾性表面波が反射され、両端の反射器電極間で定在波となる。
【０００７】
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により通過特性が得られるため、これらのモードで発生する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することができる。
従来、共振周波数の間隔を制御するために、ＩＤＴ電極の端部に狭ピッチ部を設け、表面波がバルク波に変換されるときのバルク波の放射損失を低減させて広帯域化を図っていた。
【０００８】
また、他の方法としてＩＤＴ電極間の間隔の制御により、共振周波数の間隔を制御していた。
また、さらに他の方法として出力用のＩＤＴ電極に容量を付加させて共振周波数の間隔を制御していた。
従来の２重モード共振器型弾性表面波フィルタでは、圧電基板としてよく使用されるＬｉＴａＯ３基板を用いた場合で、２段縦続した場合は、比帯域幅（中心周波数に対する通過帯域幅の値）は約0.40％（例えば、特許文献１を参照）、また、容量の付加を行った場合でも高々２％程度しか得られないものであった（例えば、特許文献２を参照。）。
【０００９】
また、ＩＤＴ電極間の間隔を制御した場合、最大の比帯域幅3.7％が得られているが（例えば、特許文献３を参照。）、フィルタとしては温度変動を考慮しなければならず、また製造された電極形状のばらつきにより周波数が変動することから、広い通過帯域幅が必要な携帯電話機等の通信装置への適用には無理があった。
そこで、隣り合うＩＤＴ電極の端部に電極指の狭ピッチ部を設けることにより、ＩＤＴ電極間におけるバルク波の放射損失を低減して、共振モードの状態を制御することにより広帯域化及び挿入損失の改善が図られている（例えば、特許文献４，５を参照）。
【００１０】
また、広帯域低損失で高域側の帯域外減衰量の大きな弾性表面波フィルタを提供するために、ＩＤＴ電極間に反射器電極を挿入する例も提案されている（例えば、特許文献６を参照）。
【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2002−9587号公報
【特許文献５】特表2002−528987号公報
【特許文献６】特開平８−250969号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献４，５に開示されている弾性表面波装置では、ＩＤＴ電極の端部に狭ピッチ部を設けると、弾性表面波的には結合した状態で電極指ピッチが異なる部分が存在するため、通過帯域におけるフィルタ特性のリップルが大きくなり、肩特性が劣化して平坦な特性が得られない。
また、ＩＤＴ電極の端部に狭ピッチ部を設けるだけでは、弾性表面波の励振に利用できる基本的な共振モードの数が縦１次モードと縦３次モードに限定され、他の共振モードが利用できないので、設計の自由度が小さくなっていた。そのため、広帯域化するには限界があった。
【００１２】
また、特許文献６に開示されているような弾性表面波装置では、ＩＤＴ電極間に反射器電極を挿入しただけでは伝搬路長が長くなるため、伝搬損失が大きくなり、フィルタ特性においては挿入損失が増大し、通過帯域幅が減少して好ましくない。
なお、充分な帯域幅を確保するために３つのＩＤＴ電極に代えて５つのＩＤＴ電極を用いることも考えられるが、やはり同様に伝搬路長が長くなるため、伝搬損失が大きくなり、フィルタ特性においては挿入損失が増大し、さらには弾性表面波フィルタのサイズが大きくなり好ましくない。
【００１３】
このように、従来、広帯域化するため用いられてきた手段としては、隣接するＩＤＴ間の距離を短くするか、ＩＤＴ電極の端部に狭ピッチ部を設けていたが、弾性表面波的には結合した状態で電極指ピッチが異なる部分が存在するためリップルが大きくなっていた。
また、従来用いられているＩＤＴ電極は、電極指１本おきにバスバーを介して接続されているが、ＩＤＴ電極の電極指本数が多くなると、共振器内である程度の割合を占有することとなり、出現することが許される共振モードが制約される。しかし、弾性表面波フィルタの設計において、通過帯域を形成するのに用いることができる共振モードの選択には自由度があることが望ましい。
【００１４】
一般に共振器型の弾性表面波フィルタは、弾性表面波の振幅の分布が共振モードの現れる周波数を決めており、弾性表面波の振幅分布は、ＩＤＴ電極配置及びＩＤＴ電極の接続形態により制御が可能となる。特にＩＤＴ電極を互いに接続した場合、この接続により特定の弾性表面波の振幅分布の出現を抑制したり、増加させたりすることができる。
本発明は上述した従来の諸問題に鑑み提案されたものであって、その目的はリップルを低減しつつ、かつ挿入損失の劣化を生じず、通過帯域幅の広い優れたフィルタ特性を有し、高品質な平衡型弾性表面波フィルタとしても機能できる弾性表面波装置及びそれを用いた通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明の弾性表面波装置は、圧電基板上の弾性表面波の伝搬方向に沿って弾性表面波素子が配置され弾性表面波装置であって、前記弾性表面波素子は、２つ以上の電極群と、前記電極群の間に配置された中間電極とを含み、前記各電極群は、弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に伸びる電極指をかみ合わせたＩＤＴ電極を少なくとも両端に有するとともに、前記弾性表面波の伝搬方向に沿って前記ＩＤＴ電極の間に配置された分離電極を有する。
【００１６】
前記電極群の少なくとも一端に位置する前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチは、当該電極群の他のＩＤＴ電極及び分離電極の平均電極指ピッチより狭く、前記中間電極の電極指ピッチは、当該分離電極の両側に隣接する前記電極群の端部に位置する前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチより広い。
ここでＩＤＴ電極や反射器電極の「電極指ピッチ」とは、隣り合う電極指において、一方の電極指の弾性表面波の伝搬方向での中心位置から他方の電極指の中心位置までの距離をさすものとする。１つのＩＤＴ電極や反射器電極で電極指ピッチが均一でなく、一定の範囲で分布している場合があるが、この場合、「電極指ピッチ」は、当該ＩＤＴ電極や反射器電極内で平均をとった値とする。
【００１７】
また、「平均電極指ピッチ」とは、複数のＩＤＴ電極の電極指ピッチ又は複数の反射器電極の電極指ピッチを、平均した値とする。
上記構成の弾性表面波装置によれば、電極群において分離電極を設けることにより、共振モードの選択の自由度が広がり、弾性表面波振幅分布の制御の自由度が増し、結果としてリップルを低減しつつ広帯域化することができる。よって、フィルタ特性の広範囲な制御を行うことができる。
【００１８】
なお、異なる電極群に属する分離電極同士は、電気的に接続するか、電気的に接続しない非接続の構成を採用することにより、さらに共振モード選択の自由度を大きくすることができる。
また、広帯域化しようとして無理に共振モードの間の間隔を広げようとすると、共振ピークと共振ピークの間の伝送特性であるＳ２１が低下してしまう傾向があるが、上述したように、共振モードの選択の自由度が大きいので、ある程度以上の間隔をあけて共振周波数を配置することが可能（広帯域特性に適した共振周波数の配置が容易）となり、結果として広帯域化するのに有利となる。
【００１９】
さらに、１つの電極群において、電極群の一端又は両端のＩＤＴ電極の電極指ピッチを、それ以外の電極の平均電極指ピッチより小さく設定したことにより、弾性表面波からバルク波への変換量を減らし、変換に基づく放射損失を防ぐことが可能となり、結果としてフィルタ特性の通過帯域幅を広帯域化できる。
また、電極群の間に中間電極を配置し、中間電極の電極指ピッチを、隣接する電極群端部のＩＤＴ電極の電極指ピッチより広くすることにより、通過帯域における共振ピークを最適な位置に配置調整することが可能となり、結果としてリップルを低減しつつフィルタ特性の通過帯域幅を広帯域化できる。
【００２０】
また、前記電極群は、隣合う２つの前記ＩＤＴ電極または隣合う前記ＩＤＴ電極と前記反射器電極とが互いに電極指ピッチが異なりかつ互いに電気的に非接続であるようにすれば、共振モードの選択の自由度が大きくなり、弾性表面波的な結合はそのままで電気的な結合が切離されていることにより、リップルを低減し、特に肩特性を向上させることができるため、結果として広帯域化を実現することができる。
【００２１】
また、前記弾性表面波素子が複数段配置されてなり、これら複数段の弾性表面波素子の前記中間電極同士が電気的に接続されている構成であれば、例えば１段目から２段目につながる経路を増やすことができ、通過帯域の設計の自由度が増し、より効果的に通過帯域幅を広げることができる。
また、前記弾性表面波素子に対して、直列、並列又は直並列に、１つ以上のモード共振を発生させる弾性表面波共振子を接続して付加することにより、インピーダンス整合がとれるようになり、弾性表面波共振子を接続することで減衰極を形成することが可能であり、帯域外減衰量が高減衰で要求される仕様を満たすように特性を制御できる。
【００２２】
また、例えば、少なくとも１つのＩＤＴ電極を構成する複数本の相対する櫛歯状電極の内、一方の櫛歯状電極を分割し、分割した櫛歯状電極を入力及び出力の平衡信号へと接続される電極とすることにより、不平衡−平衡信号の変換器の機能を有した弾性表面波装置を提供できる。
また、例えば、弾性表面波の伝搬方向に沿って配置させた１段目と２段目の電極群（例えば、複数のＩＤＴ電極と反射器電極とから構成）において、一方の電極群を他方の電極群に対して平行移動させた場合、双方の電極群がほぼ一致するように配置させると、挿入損失，振幅バランス，位相バランスともに著しく優れた弾性表面波装置を提供できる。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も優れた弾性表面波装置を実現することができる。
【００２３】
以上により、前記弾性表面波装置を有する受信回路や送信回路を備えた通信機等の通信装置の感度が格段に良好となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の弾性表面波装置について、共振器型の弾性表面波フィルタを例にとり説明する。
なお、以下に説明する図面において、各電極の大きさ、電極間の距離、電極指の本数・間隔等については、説明のために模式的に図示したものである。
図１〜図３は、本発明の弾性表面波装置が形成された圧電基板１の主面の電極配置を示す平面図である。なお、本明細書で「主面」とは、板状の圧電基板１の表面である電極形成面のことをいう。
【００２５】
以下、弾性表面波装置の実装構造を説明するにあたり、図１の電極配置を例にとって説明する。
図１に示すように、圧電基板１の主面には、複数の電極群２１〜２６と、反射器電極２〜５と、分離電極６１〜６８と、中間電極４５〜４８と、電極群２２，２５に電気的に接続される入力電極６及び出力電極７とが形成されている。
【００２６】
さらに図示しないが、圧電基板１の主面には、前記電極群２１〜２６、反射器電極２〜５、分離電極４５〜４８、入力電極６、出力電極７を取り囲むように四角枠状の環状電極が形成されている。
一方、この弾性表面波装置を実装するための実装用基板（図示せず）には、前記圧電基板１の入力電極６、出力電極７に対向する位置に、所定の導体パッドが設けられ、前記圧電基板１の環状電極に対向する位置に、所定の環状導体が設けられている。
【００２７】
これらの電極群２１〜２６、反射器電極２〜５、分離電極４５〜４８、入力電極６、出力電極７及び環状電極が形成された弾性表面波装置を、実装用基板に対してフェースダウン実装する。すなわち、圧電基板１の主面上の環状電極を、実装用基板上の所定の環状導体に対して半田等を用いて接合することにより、電極群２１〜２６、分離電極４５〜４８、入力電極６及び出力電極７を、環状電極等で囲まれる封止空間内に閉じ込めるとともに、入力電極６及び出力電極７を、実装用基板側の所定の導体パッドに電気的に接続する。
【００２８】
前記弾性表面波フィルタ用の圧電基板１としては、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が、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。
【００２９】
また、これらの圧電単結晶のうち、酸素欠陥を発生させたり、Ｆｅ等を固溶させたりして焦電性を著しく減少させた基板であれば、電極が放電破壊される可能性が減少し、デバイスの信頼性が良好である。
圧電基板１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る。
【００３０】
また、ＩＤＴ電極及び反射器電極は、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、又はＣＶＤ法などの薄膜形成法により圧電基板１上に形成される。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上で好適である。
さらに、圧電基板１上の電極部にＳｉＯ２，ＳｉＮｘ，Ｓｉ，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図ることもできる。
【００３１】
なお、本発明の弾性表面波装置の実装構造は、前述した環状電極等で囲まれた封止構造の態様に限定されるものではない。
このようにして、弾性表面波装置を実装した弾性表面波フィルタが構成される。
以下、本発明の弾性表面波装置の電極構造を、図１〜図３を参照しながら、詳細に説明する。
【００３２】
図１（ｂ）に示すように、弾性表面波装置は、１段目の弾性表面波素子Ａと２段目の弾性表面波素子Ｂとが縦続接続された構造を備えている。
１段目の弾性表面波素子Ａにおいては、圧電基板１上に、電極群２１〜２３を、弾性表面波の伝搬方向に沿って並べて配置してなる。各電極群２１〜２３は、弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に延びる複数の電極指を櫛歯状にかみ合わせたＩＤＴ電極３１〜３７及び分離電極６１〜６４を含む。
【００３３】
この図では、分離電極６１〜６４は、反射器電極２〜５と同様の形状をしているが、弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に伸びる電極指をかみ合わせたＩＤＴ電極の形状を有するものであってもよい。
電極群２１は、電気的に接続されたＩＤＴ電極３１，３２からなる電極群と分離電極６１により構成される。それとともに、ＩＤＴ電極３１とＩＤＴ電極３２が互いに電気的に接続されている。
【００３４】
電極群２２は、ＩＤＴ電極３３，３４，３５からなる電極群と分離電極６２，６３により構成される。ＩＤＴ電極３３，３４，３５は、互いに入力端子６により電気的に接続されている。
また、電極群２１においては、隣合う２つのＩＤＴ電極３１と反射器電極６１とが互いに電極指ピッチが異なり電気的に非接続であり、隣合う２つのＩＤＴ電極３２と反射器電極６１とが互いに電極指ピッチが異なりかつ互いに電気的に非接続である。他の電極群２２，電極群２３においても同様の構成を有している。
【００３５】
電極群２３は、ＩＤＴ電極３６，３７からなる電極群と分離電極６４により構成される。それとともに、ＩＤＴ電極３６と３７が互いに電気的に接続されている。
また、隣り合う電極群に属するＩＤＴ電極３２，３３の間に、中間電極４５を配置してなり、隣り合う電極群に属するＩＤＴ電極３５，３６の間に、中間電極４６を配置してなる。
【００３６】
この図では、中間電極４５，４６は、電極指を櫛歯状にかみ合わせたＩＤＴ電極の形状を有しているが、反射器電極２〜５と同様の形状を有していても良い。
そして、１段目の弾性表面波素子Ａの両端部には、弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に長い電極指を複数本備え、電極指ピッチが等ピッチの反射器電極２，３が配置されている。
【００３７】
２段目の弾性表面波素子Ｂにおいては、圧電基板１上に、電極群２４〜２６を、弾性表面波の伝搬方向に沿って並べて配置してなる。各電極群２４〜２６は、弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に延びる複数の電極指を櫛歯状にかみ合わせたＩＤＴ電極３８〜４４及び分離電極６５〜６８を含む。
この図では、分離電極６５〜６８は、反射器電極２〜５と同様の形状をしているが、弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に伸びる電極指をかみ合わせたＩＤＴ電極の形状を有するものであってもよい。
【００３８】
電極群２４は、電気的に接続されたＩＤＴ電極３８，３９からなる電極群と分離電極６５により構成される。それとともに、ＩＤＴ電極３８とＩＤＴ電極３９が互いに電気的に接続されている。
電極群２５は、ＩＤＴ電極４０，４１，４２からなる電極群と分離電極６６，６７により構成される。ＩＤＴ電極４０，４１，４２は、互いに出力端子７に電気的に接続されている。
【００３９】
電極群２６は、ＩＤＴ電極４３，４４からなる電極群と分離電極６８により構成される。それとともに、ＩＤＴ電極４３，４４が互いに電気的に接続されている。
また、隣り合う電極群に属するＩＤＴ電極３９，４７の間に、中間電極４７を配置してなり、隣り合う電極群に属するＩＤＴ電極４２，４３の間に、中間電極４８を配置してなる。
【００４０】
また、電極群２４においては、隣合う２つのＩＤＴ電極３８と反射器電極６５とが互いに電極指ピッチが異なり電気的に非接続であり、隣合う２つのＩＤＴ電極３９と反射器電極６５とが互いに電極指ピッチが異なりかつ互いに電気的に非接続である。他の電極群２５，電極群２６においても同様の構成を有している。
この図では、中間電極４７，４８は、電極指を櫛歯状にかみ合わせたＩＤＴ電極の形状を有しているが、反射器電極２〜５と同様の形状を有していても良い。
【００４１】
そして、２段目の弾性表面波素子Ｂの両端部には、弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に長い電極指を複数本備えた反射器電極４，５が配置されている。
さらに、１段目と２段目に属する中間電極４５と４７とは、接続電極により接続され、１段目と２段目に属する中間電極４６と４８とは、接続電極により接続されている。これにより、段間の接続が行われる。
【００４２】
なお、ＩＤＴ電極３１〜４４、中間電極４５〜４８、反射器電極２〜５の電極指ピッチ（隣り合う電極指において、一方の電極指の中心位置から他方の電極指の中心位置までの距離をいう）は、各電極内では一定（等ピッチ）であるものとする。
なお、電極群を構成する分離電極６１〜６８は、図１に示すように接地されているが、浮いている状態でも、段間接続に用いられてもかまわない。反射器電極２〜５が電気的に接続されておらず、浮いている状態の場合は、配線の引き回しが容易になる利点がある。
【００４３】
本発明では、これらの電極構成において、次のような構造上の特徴がある。
図１（ａ）は、各段を構成するＩＤＴ電極、分離電極及び中間電極の電極指ピッチの分布を示すグラフである。
各電極群において、少なくとも一方の端（片方の端又は両端）に位置するＩＤＴ電極の電極指ピッチは、当該電極群における他の全ての電極の平均電極指ピッチより狭くなっている。
【００４４】
また、中間電極の電極指ピッチは、隣接する電極群端部のＩＤＴ電極の電極指ピッチより広くなっている。
また、中間電極を挟んで隣り合う２つのＩＤＴ電極（これらは別の電極群に属する）は、互いに電極指ピッチが異なっており、かつ互いに電気的に非接続としている。
以下、さらに具体的に説明する。
【００４５】
例えば、電極群２１において、片方の端に位置するＩＤＴ電極３２の電極指ピッチは、当該電極群における他の全ての電極（ＩＤＴ電極３１，反射器電極６１）の平均電極指ピッチより狭い。
電極群２２において、両端に位置するＩＤＴ電極３３，３５の電極指ピッチは、当該電極群における他の全ての電極（ＩＤＴ電極３４，分離電極６２，６３）の平均電極指ピッチより狭い。
【００４６】
電極群２３において、一方の端に位置するＩＤＴ電極３６の電極指ピッチは、当該電極群における他の全ての電極（ＩＤＴ電極３７，反射器電極６４）の平均電極指ピッチより狭い。
２段目の電極群２４〜２６においても、同様に、少なくとも一方の端（片方の端又は両端）に位置するＩＤＴ電極の電極指ピッチは、当該電極群における他の全ての電極の平均電極指ピッチより狭くなっている。
【００４７】
また、電極群の間に存在する中間電極４５の電極指ピッチが、隣接するＩＤＴ電極３２，３３の電極指ピッチより広くなっている。また、ＩＤＴ電極４６の電極指ピッチが隣接するＩＤＴ電極３５，３６の電極指ピッチより広くなっている。
また、２段目においても、ＩＤＴ電極４７の電極指ピッチがＩＤＴ電極３９，４０の電極指ピッチより広く、ＩＤＴ電極４８の電極指ピッチがＩＤＴ電極４２，４３の電極指ピッチより広くなっている。
【００４８】
さらに、中間電極４５を挟んで隣り合う２つのＩＤＴ電極３２，３３は互いに電極指ピッチが異なるように設定され、中間電極４６を挟んで隣り合う２つのＩＤＴ電極３５，３６も互いに電極指ピッチが異なるように設定されている。
２段目についても同様に、中間電極４７を挟んで隣り合う２つのＩＤＴ電極３９，４０は互いに電極指ピッチが異なるようにし、中間電極４８を挟んで隣り合う２つのＩＤＴ電極４２，４３も互いに電極指ピッチが異なるようにした。
【００４９】
以上に説明した電極構造に基づく効果を説明する。
まず、各段の弾性表面波素子Ａ，Ｂを、それらを構成する個々の電極群２１〜２３，２４〜２６に分離し、電極群２１〜２３，２４〜２６同士を段間接続したことにより、共振モード選択の自由度が大きくなり、そのため弾性表面波振幅分布の制御の自由度が増し、フィルタ特性の制御に利用することが可能となる。
【００５０】
共振モード選択の自由度が大きければ、ある程度以上の間隔をあけて共振周波数を配置することが可能となり、結果として広帯域化するのに有利となる。
つまり、１段目から２段目につながる経路を増やすことができ、通過帯域の設計の自由度が増し、より効果的に通過帯域幅を広げることができる。
さらに、１つの電極群において、電極群の一端又は両端のＩＤＴ電極の電極指ピッチを、それ以外の電極の平均電極指ピッチより小さく設定したことにより、弾性表面波からバルク波への変換量を減らし、変換に基づく放射損失を防ぐことが可能となり、結果としてフィルタ特性の通過帯域幅を広帯域化できる。
【００５１】
また、隣接する電極群の間に中間電極４５〜４８を配置し、中間電極４５〜４８の電極指ピッチを、両側に隣接するＩＤＴ電極の電極指ピッチより広くすることにより、通過帯域における共振ピークの位置を調整することが可能となり、結果としてリップルを低減しつつ、フィルタ特性の通過帯域幅を広帯域化できる。
また、中間電極４５〜４８を挟んで隣り合う２つのＩＤＴ電極３２，３３；３５，３６；３９，４０；４２，４３を、互いに電極指ピッチが異なるようにしたので、共振モードの選択の自由度が大きくなる。かつ互いに電気的に非接続としたので、リップルを低減し、特に肩特性を向上させることができるため、結果として広帯域化を実現することができる。低挿入損失を維持しながら、帯域を広げられる。
【００５２】
図２は上記電極構造の変形例を説明する図である。
図１の電極構造と異なるところは、２段目の弾性表面波素子Ｂにおける電極群の中央に位置するＩＤＴ電極４１のうち、ＩＤＴ電極４１を構成する一方の櫛歯状電極を２分割して、平衡入出力に対応させるようにしたことを特徴としている。
図中の１０，１０は２分割された櫛歯状電極４１につながる出力端子を示している。
【００５３】
この構造においても、図１の構造と同様、電極群の一方の端又は両端に位置するＩＤＴ電極の平均電極指ピッチが、他のＩＤＴ電極及び反射器電極の平均電極指ピッチより小さくなっており、かつ電極群の間に中間電極を配置してなり、中間電極の電極指ピッチが、隣接するＩＤＴ電極の電極指ピッチより広くなっている。
図２の電極構造では、図１の電極構造と同様の広帯域化の効果に加えて、さらに２段目の共振器型弾性表面波フィルタＢの中央に位置するＩＤＴ電極４１の一方の櫛歯状電極を２分割したので、弾性表面波フィルタを平衡入出力に対応させることが可能となる。
【００５４】
図３、図４は、電極構造のさらに他の変形例を説明する図である。図１（ｂ）との違いは、電極構成が１段構成からなることである。
図３に示す共振器型弾性表面波フィルタは、図１（ｂ）に示す１段目の弾性表面波素子Ａと同様の構造を有する。すなわち、この図３の弾性表面波フィルタにおいても、電極群の一方の片端又は両端に位置するＩＤＴ電極の電極指ピッチが、当該電極群の他のＩＤＴ電極の平均電極指ピッチより小さく、電極群の間に中間電極を配置してなり、中間電極の電極指ピッチが、隣接するＩＤＴ電極の電極指ピッチより広く、かつ中間電極を挟んで隣接するＩＤＴ電極が電気的に接続されない構造になっている。
【００５５】
さらに、ＩＤＴ電極３１，３２，３６，３７に対して直列又は並列に、１つ以上のモード共振を発生させる共振子１２，１３を接続している。各共振子１２，１３は、ＩＤＴ電極と該ＩＤＴ電極を挟む反射器電極とから成る。
入力端子９は、共振子１２に接続されており、平衡出力端子１０，１０は、共振器型弾性表面波フィルタの中央に位置するＩＤＴ電極３４の一対の櫛歯状電極にそれぞれ接続されている。
【００５６】
図４の弾性表面波フィルタにおいては、図３の共振器型弾性表面波フィルタとほぼ同様の構成をとるが、図３と違うところは、共振器型弾性表面波フィルタの中央のＩＤＴ電極３４のうち、ＩＤＴ電極３４を構成する一方の櫛歯状電極を２分割して、平衡入出力に対応させるようにしたことである。
上記図３、図４の構造では、挿入損失の劣化を低減し、フィルタ特性の通過帯域幅を広帯域化でき、さらには品質的に優れた弾性表面波フィルタを提供できる。
【００５７】
また、弾性表面波共振子１２，１３を直列及び並列に付加することにより、インピーダンス整合がとれるようになるとともに、複数のＩＤＴ電極、反射器電極の電極指ピッチを調整することにより、減衰極を複数形成し、その形成を制御することができる。よって、帯域外減衰量が高減衰で、より高度に要求される仕様を満たす設計が可能になる。
なお、本発明の弾性表面波フィルタの電極構造は、図示された態様に限定されるものではない。
【００５８】
例えば段数は、図示した物に限られず、さらに多数段に構成することもできる。
また、弾性表面波共振子の付加方法として、１つ以上の共振子を組合せて直列もしくは並列、又は直並列に付加すればよく、上記構造ではラダー型回路に弾性表面波共振子を付加したラダー型弾性表面波共振子であるが、ラティス型回路になるようにしてラティス型弾性表面波共振子としてもよい。
【００５９】
なお、上述した電極構造の説明では、弾性表面波装置として弾性表面波フィルタを例にとり説明したが、弾性表面波共振器にも好適に適用可能である。
また、電極群に１つの分離電極を配置し、隣接する電極群の２つのＩＤＴ電極の間に、前記ＩＤＴ電極に電気的に非接続の中間電極を配置してなる例を示したが、これに限定されるものではなく、中間電極及び反射器電極の２種を複数配置するようにしてもよい。
【００６０】
また、本発明の弾性表面波フィルタは、受信回路又は送信回路の少なくとも一方を備える通信装置に適用することができる。
例えば、送信信号をミキサでキャリア周波数に混合し、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送信回路において、本発明の弾性表面波フィルタを、前記バンドパスフィルタとして用いることができる。
【００６１】
また、電波をアンテナで受信し、デュプレクサを通った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において、本発明の弾性表面波フィルタを、前記バンドパスフィルタとして用いることができる。
これらのバンドパスフィルタに、本発明の弾性表面波装置を採用すれば、分離度と感度が向上した優れた通信装置を提供できる。
【実施例】
【００６２】
＜実施例１＞
図１に示す弾性表面波フィルタを試作した。
38.7°ＹカットのＸ方向伝搬ＬｉＴａＯ３単結晶の圧電基板をアセトン・ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）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。
【００６３】
電極の成膜にはスパッタリング装置を使用し、Ａｌ（99質量％）−Ｃｕ（１質量％）合金から成る材料を用いた。このときの電極膜厚は約0.30μｍとした。
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装置により電極膜のエッチングを行い、パターニングを終了し、電極パターンを得た。
【００６４】
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、電極パターン及び圧電基板上に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い、ＲＩＥ装置等でフリップチップ実装用の窓開け部のエッチングを行った。
【００６５】
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、フォトレジスト及び不要箇所のＡｌをリフトオフ法により同時に除去し、電極パッドを完成した。
次に、上記電極パッドに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、その高さは約30μｍであった。
【００６６】
次に、圧電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実装基板に接着した。その後、Ｎ２雰囲気中でベーキングを行い、弾性表面波フィルタを完成した。
なお、実装基板は2.5×2.0ｍｍ角のセラミック製の積層構造のものを用いた。
図５（ａ）に、弾性表面波フィルタを構成するＩＤＴ電極及び反射器電極の電極指ピッチを示す。
【００６７】
図５（ａ）において、白い柱状グラフは図１（ｂ）の１段目の弾性表面波素子Ａを構成する各電極ピッチを表し、黒い柱状グラフは図１（ｂ）の２段目の弾性表面波素子Ｂを構成する各電極ピッチを表す。横軸に付けた番号は、図１（ｂ）の弾性表面波素子Ａ，Ｂを構成する各電極の番号に対応する。
１段目のＩＤＴ電極３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７の電極指ピッチは、それぞれ2.21μｍ，2.07μｍ，2.02μｍ，2.21μｍ，2.02μｍ，2.07μｍ，2.21μｍとした。
【００６８】
また、反射器電極型の分離電極６１，６２，６３，６４の電極指ピッチは、それぞれ2.22μｍ，2.10μｍ，2.10μｍ，2.22μｍとした。
また、電極群の間に配置した中間電極４５，４６の電極指ピッチは、2.13μｍとした。
同様に、２段目のＩＤＴ電極３８，３９，４０，４１，４２，４３，４４の平均電極指ピッチは、それぞれ2.21μｍ，2.08μｍ，2.02μｍ，2.21μｍ，2.02μｍ，2.08μｍ，2.21μｍとした。
【００６９】
また、分離電極となる反射器電極６５，６６，６７，６８の平均電極指ピッチは、それぞれ2.22μｍ，2.10μｍ，2.10μｍ，2.22μｍとした。
また、電極群の間に配置した中間電極４７，４８の平均電極指ピッチは、2.13μｍとした。
また、弾性表面波共振子の両側に配置した反射器電極２，３，４，５の平均電極指ピッチは、それぞれ2.20μｍ，2.20μｍ，2.21μｍ，2.21μｍとした。
【００７０】
以上の構成からわかるように、電極群の少なくとも片方の端に位置するＩＤＴ電極（ＩＤＴ電極３２，３３，３５，３６，３９，４０，４２，４３）の電極指ピッチが、当該電極群の他の全ての電極の平均電極指ピッチより狭くなっている。
また、中間電極（ＩＤＴ電極４５，４６，４７，４８）の電極指ピッチが、隣接する電極群端部のＩＤＴ電極の電極指ピッチより広くなっている。
【００７１】
比較用サンプルとして、図１（ｂ）に示すような微細電極パターンを上記と同様な工程で作製した。
図５（ｂ）に、比較例１の弾性表面波装置を構成するＩＤＴ電極及び反射器電極の電極指ピッチの分布を示す。
１段目のＩＤＴ電極３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７の電極指ピッチは、それぞれ2.21μｍ，2.07μｍ，2.01μｍ，2.19μｍ，2.01μｍ，2.07μｍ，2.21μｍとした。
【００７２】
また、反射器電極型の分離電極６１，６２，６３，６４の電極指ピッチは、それぞれ2.10μｍ，2.13μｍ，2.13μｍ，2.10μｍとした。
また、電極群の間に配置した中間電極４５，４６の電極指ピッチは、2.19μｍとした。
同様に、２段目のＩＤＴ電極３８，３９，４０，４１，４２，４３，４４の電極指ピッチは、それぞれ2.21μｍ，2.12μｍ，2.04μｍ，2.20μｍ，2.04μｍ，2.12μｍ，2.21μｍとした。
【００７３】
また、反射器電極型の分離電極６５，６６，６７，６８の電極指ピッチは、それぞれ1.88μｍ，2.23μｍ，2.23μｍ，1.88μｍとした。
また、電極群の間に配置した中間電極４７，４８の電極指ピッチは、2.06μｍとした。
また、弾性表面波共振子の両側に配置した反射器電極２，３，４，５の電極指ピッチは、2.21μｍとした。
【００７４】
この比較例１においては、２段目の弾性表面波素子Ｂにおいて、電極群の少なくとも片方の端に位置するＩＤＴ電極３９，４３の電極指ピッチが、当該電極群の他の全ての電極の平均電極指ピッチより狭くなっていないで、広くなっている。
また、２段目の弾性表面波素子Ｂにおいて、中間電極４７，４８の電極指ピッチが、両側に隣接する電極群端部のＩＤＴ電極の電極指ピッチより広くなっていない。つまり片側に隣接する電極群端部のＩＤＴ電極３９，４３の電極指ピッチより狭くなっている。
【００７５】
本実施例１及び比較例１における弾性表面波フィルタの特性測定を行った。
0dBmの信号をフィルタに入力し、周波数780MHz〜960MHz、測定ポイントを800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。
通過帯域近傍の周波数特性グラフを図６に示す。ここで、図６はフィルタの伝送特性を表す挿入損失を縦軸に、周波数を横軸にとっている。
【００７６】
本実施例１のフィルタ特性は、図６の実線に示すように、比帯域幅が4.9％であり、リップルは、0.68dBと非常に良好であった。
一方、比較例１の比帯域幅は、図６の破線に示すように4.2％であり、リップルは、1.60dBであった。
このように本実施例１では、リップルを低減しつつ広帯域化を実現することができた。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の弾性表面波装置の電極構造の一例を模式的に示す図であり、（ａ）は電極位置と電極指ピッチの関係を模式的に説明する線図、（ｂ）は電極構造の平面図である。
【図２】本発明の弾性表面波装置の電極構造の他の例を模式的に示す図であり、（ａ）は電極位置と電極指ピッチの関係を模式的に説明する線図、（ｂ）は電極構造の平面図である。
【図３】本発明の弾性表面波装置の電極構造のさらに他の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装置の電極構造のさらに他の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装置のＩＤＴ電極の電極指ピッチの変化を模式的に示す図であり、（ａ）は実施例１の電極位置と電極指ピッチの関係を模式的に説明する線図、（ｂ）は比較例１の電極位置と電極指ピッチの関係を模式的に説明する線図である。
【図６】実施例１及び比較例１について測定した弾性表面波フィルタの通過帯域及びその近傍における挿入損失の周波数特性を示す線図である。
【図７】従来の弾性表面波装置の電極構造例を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１  圧電基板
２〜５  反射器電極
６，９  入力端子
７，10  出力端子
１２，１３  共振子
21〜26  電極群
31〜44  ＩＤＴ電極
45〜48  中間電極
61〜68  分離電極
【図１】
0004709622.tif 000002
【図２】
0004709622.tif 000003
【図３】
0004709622.tif 000004
【図４】
0004709622.tif 000005
【図５】
0004709622.tif 000006
【図６】
0004709622.tif 000007
【図７】
0004709622.tif 000008