(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板の弾性表面波の伝播方向に沿って配置した一対のＩＤＴと、当該一対のＩＤＴを挟んで設けられた一対の反射器とを備えた二重モード弾性表面波フィルタであって、
前記一対のＩＤＴのそれぞれは、
前記弾性表面波を励振可能、かつ反射する電極セルＡと、
前記弾性表面波を励振可能であって反射しない電極セルＢと、
前記弾性表面波を励振できずに反射のみする電極セルＣと、
前記弾性表面波を励振も反射もしない電極セルＤと、
を組合せて急峻性と減衰量を改善するよう配置し、
前記電極セルＡは、電位の異なる第１、第２のバスバーと、前記弾性表面波の１波長内に２本の電極指を有し、前記２本の電極指のうち一方の電極指は前記第１のバスバーに接続され、他方の電極指は前記第２のバスバーに接続され、
前記電極セルＢは、前記電位の異なる第１、第２のバスバーと、前記弾性表面波の１波長内に４本の電極指を有し、前記４本の電極指の内、隣り合う２本を１対の電極として、第１組の電極と第２組の電極としたとき、前記第１組の電極は前記第１のバスバーに接続され、前記第２組の電極は前記第２のバスバーに接続され、
前記電極セルＣは、前記電位の異なる第１、第２のバスバーと、前記弾性表面波の１波長内に２本の電極指を有し、前記２本の電極指は前記第１、第２のバスバーのいずれにも接続されていない浮き電極である、又は、前記２本の電極指は共に前記第１、第２のバスバーのいずれか一方の同じバスバーに接続され、
前記電極セルＤは、前記電位の異なる第１、第２のバスバーと、前記弾性表面波の１波長内に含まれる４本の電極指を有し、前記４本の電極指は前記第１、第２のバスバーのいずれにも接続されていない浮き電極である、又は、前記４本の電極指は共に前記第１、第２のバスバーのいずれか一方の同じバスバーに接続されている
ことを特徴とする二重モード弾性表面波フィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載の二重モード弾性表面波フィルタであって、
前記電極セルＣが有する前記２本の電極指は、浮き電極の状態で相互に接続されていることを特徴とする二重モード弾性表面波フィルタ。
【請求項３】
請求項１に記載の二重モード弾性表面波フィルタであって、
前記電極セルＣが有する前記２本の電極指は、浮き電極の状態で相互に分離されていることを特徴とする二重モード弾性表面波フィルタ。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の二重モード弾性表面波フィルタであって、
前記電極セルＤが有する前記４本の電極指は、浮き電極の状態で相互に接続されていることを特徴とする二重モード弾性表面波フィルタ。
【請求項５】
請求項１又は３に記載の二重モード弾性表面波フィルタであって、
前記電極セルＤが有する前記４本の電極指は、浮き電極の状態で相互に分離されていることを特徴とする二重モード弾性表面波フィルタ。
【請求項６】
請求項２又は４に記載の二重モード弾性表面波フィルタであって、
前記圧電基板を３６°回転ＹカットＸ伝播ＬＴ（リチウムタンタレート）基板とし、
前記ＩＤＴの電極の材料がアルミ又はアルミ合金とし、
前記電極の膜厚を前記弾性表面波の波長の２％とし、
前記電極セルＡと前記電極セルＣとの前記弾性表面波の伝播方向におけるセルの長さをＬ２、
前記電極セルＢと前記電極セルＤとの前記弾性表面波の伝播方向におけるセルの長さをＬ４としたときに、
Ｌ２とＬ４とが異なっていることを特徴とする二重モード弾性表面波フィルタ。
【請求項７】
請求項６に記載の二重モード弾性表面波フィルタであって、
Ｌ２は、Ｌ４より大きくしてあることを特徴とする二重モード弾性表面波フィルタ。
【請求項８】
請求項７に記載の二重モード弾性表面波フィルタであって、
０．９５Ｌ２≦Ｌ４＜Ｌ２であることを特徴とする二重モード弾性表面波フィルタ。
【請求項９】
請求項５に記載の二重モード弾性表面波フィルタであって、
前記電極セルＡ、前記電極セルＢ、前記電極セルＣ、前記電極セルＤの前記弾性表面波の伝播方向におけるセルの長さが相互に異なっていることを特徴とする二重モード弾性表面波フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電基板の表面に弾性波を発生させる弾性表面波素子片に係り、特に一対の
ＩＤＴとこれらを挟んで設けた一対の反射器とを備えた二重モード弾性表面波フィルタに
関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性表面波（Surface Acoustic Wave：ＳＡＷ）デバイスである弾性表面波フィルタは、高周波に対応可能であるとともに、小型で量産性に優れており、携帯電話機をはじめとして各種電子機器に採用されている。弾性表面波フィルタには、ＩＤＴ（Interdigital Transducer）を挟んで格子状の反射器を有する共振子型と、反射器を備えていないトランスバーサル型とがある。図７は、共振子型フィルタの１種である通常の２ＩＤＴ型の二重モードフィルタ（ＤＭＳフィルタ）を構成する弾性表面波素子片の平面図である。
【０００３】
図７において、弾性表面波素子片１０は、圧電基板１２の中央部に一対のＩＤＴ１４、１６が設けてある。圧電基板１２は、例えば水晶やタンタル酸リチウム（リチウムタンタレート）、ニオブ酸リチウムなどの圧電体からなり、平面視矩形状に形成してある。一対のＩＤＴ１４、１６は、圧電基板１２の弾性表面波の伝播方向に沿って配置してある。ＩＤＴ１４は、一対の櫛型電極１８（１８ａ、１８ｂ）からなっていて、櫛型電極の櫛歯に相当する電極指２０が噛み合うように配置されてすだれ状をなしている。他方のＩＤＴ１６は、一対の櫛型電極２２（２２ａ、２２ｂ）からなっていて、ＩＤＴ１４と同様に電極指２０が相互に噛み合うように配置してある。これらのＩＤＴ１４、１６の外側には、ＩＤＴ１４、１６を挟むように一対の反射器２４（２４ａ、２４ｂ）が設けてある。各反射器２４は、電極指２０と平行に形成した複数の導体ストリップ２６を有し、格子状をなしている。
【０００４】
一対のＩＤＴ１４、１６のいずれか一方（例えば、ＩＤＴ１４）は、入力側となっていて、櫛型電極１８ａ、１８ｂとの間に信号電圧が印加され、圧電基板１２の表面部に所定周波数の弾性波（弾性表面波）を励振する。他方のＩＤＴ１６は、出力側となっていて、圧電基板１２を伝播してきた弾性表面波の振幅に比例した電圧を得ることができる。このようになっている弾性表面波素子片１０は、ＲＦフィルタ、デュープレクサ、ＩＦフィルタ等に利用されている。
【０００５】
ＲＦフィルタ、デュープレクサにおいては、低損失化、広帯域化が課題となっており、多くの技術が開発されている。これに対して、ＩＦフィルタは、一般に遷移帯域において急速に減衰する急峻性、高い減衰特性が要求され、またデジタル通信機器用においては群遅延の平坦性も重要な要素となっている。そして、フィルタは、さまざまな用途に用いられるが、概してＲＦフィルタ、デュープレクサ以外の用途においては、ＩＦフィルタと同様の性能が要求されている。これらのフィルタには、従来、急峻で大きな減衰量のフィルタ特性を容易に実現することができるトランスバーサル型フィルタが多く利用されてきた。
【０００６】
ところが、トランスバーサル型フィルタは、一般にフィルタの挿入損失が大きく、パッケージサイズが大きくなる欠点がある。そこで、トランスバーサル型弾性表面波素子片に一方向性電極を形成して挿入損失の低減を図っている。また、ＩＤＴの内部共振を利用したＲＳＰＵＤＴ手法の開発により、パッケージサイズも小型化されてきている。しかしながら、トランスバーサル型弾性表面波素子片は、弾性表面波の伝播方向の端部に吸音材（アブソーバ）を設ける必要があるため、その分だけ小型化できない欠点が残る。
【０００７】
この点、ＤＭＳフィルタ用の素子片は、ＩＤＴを挟んで設けた反射器によって振動エネルギーを電極部に閉じ込めることができ、吸音材が不要で容易に小型化をすることができる。しかし、一対のＩＤＴと一対の反射器とからなる１セクションの２ＩＤＴ型ＤＭＳ素子片は、急峻性、減衰量がトランスバーサル型弾性表面波素子片よりはるかに劣っている。そこで、２セクションとしたり、減衰トラップとして共振子を並列または直列に接続して急峻性、減衰量の改善を図ることが行なわれるが、その分フィルタサイズが大きくなって小型化できない。したがって、２ＩＤＴ型ＤＭＳ素子片は、ＩＦフィルタなどを形成するために、１セクションでもって急峻性の改善、高減衰化が強く求められている。そして、特許文献１には、弾性表面波の１波長の中に一対に電極指をもつシングル電極と、１波長の中に二対の電極指をもつダブル電極とをＩＤＴ中に混在させ、通過帯域外減衰量の劣化を改善する共振器型フィルタが開示してある。また、特許文献２には、３ＩＤＴ型のＤＭＳフィルタにおいて、ＩＤＴを構成する電極指を間引きしてその位置に短絡グレーティングを配置し、入出力インピーダンスの互いに異なる３ＩＤＴ型ＤＭＳフィルタの通過帯域内の平坦性と挿入損失とを改善することを開示している。
【特許文献１】特開昭５８−１５６２１１号公報
【特許文献２】特開２００２−３５３７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、発明者は、上記特許文献１、２に記載のＩＤＴを用いて２ＩＤＴ型ＤＭＳフィルタを形成した場合に、減衰量がどの程度改善されるかを調べた。図８、図９は、その調べた結果を示す図である。なお、図８、図９は、いずれも横軸が周波数（ＭＨｚ）、縦軸が挿入損失（ｄＢ）であって、中心周波数ｆ０が１００ＭＨｚである。
【０００９】
図８は、特許文献１に記載されているシングル電極とダブル電極（スプリット電極）とを混在させたＩＤＴからなる２ＩＤＴ型ＤＭＳフィルタと、ＩＤＴがシングル電極のみからなる従来の通常の２ＩＤＴ型ＤＭＳフィルタとの伝達応答を比較した図である。図８の実線は、ＩＤＴをシングル電極とダブル電極とを混在させて形成したフィルタの伝達応答であり、破線がＩＤＴをシングル電極のみによって形成したフィルタの伝達応答である。ただし、ＩＤＴに混在させたシングル電極とダブル電極との配置は、減衰量が最も大きくなるように、遺伝的アルゴリズムの手法を用いて最適化して得ている。なお、図８（２）は、同図（１）の中心周波数ｆ０付近の拡大図である。
【００１０】
通常のＩＤＴがシングル電極のみからなるフィルタの場合、破線に示したように、ｆ０の高周波数側にαで示した大きな盛り上がり部を有する。この部分では、減衰量が１４．５ｄＢしか得ることができない。そして、１０ｄＢ阻止域幅と３ｄＢ通過帯域幅の比をフィルタの急峻性を表すシェイプアップファクタ（ＳＦ）とすると、ＩＤＴがシングル電極のみからなるフィルタは、ＳＦ＝１．５９であった。これに対してシングル電極とダブル電極とを混在させたＩＤＴのフィルタは、破線のαで示した部分の減衰量が改善されている。しかし、βとして示した１４．５ｄＢのスプリアスが部分的に残ってしまう。ただし、シングル電極とダブル電極とを混在させてフィルタは、ＳＦ＝１．５５となっていて、急峻性の劣化は見られない。
【００１１】
図９は、特許文献２に示されているシングル電極と短絡グレーティングとを混在させてＩＤＴを形成した２ＩＤＴ型ＤＭＳフィルタの伝達応答を上記のシングル電極のみからなるフィルタと比較したものである。ＩＤＴに混在させたシングル電極と短絡グレーティングの配置は、上記と同様に、減衰量が最大となるように遺伝的アルゴリズムの手法により最適化してある。また、図９（２）は、図９（１）の中心周波数ｆ０付近の拡大図である。
【００１２】
実線に示したシングル電極と短絡グレーティングとを混在させたＩＤＴからなるフィルタは、破線の盛り上がり部分αの減衰量を１４．５ｄＢから２０ｄＢまで改善することができる。また、中心周波数ｆ０の低周波数側に、γで示したように、１８ｄＢ程度のスプリアスが生じているが、スプリアスの改善効果は高い。しかし、シングル電極と短絡グレーティングとを混在させたフィルタは、弾性表面波を励振するシングル電極を多く間引くため、シェイプアップファクタがＳＦ＝１．６８となり、急峻性が劣化している。さらに、符号δ、εに示したように、ｆ０−７．５ＭＨｚ〜ｆ０−２．５ＭＨｚと、ｆ０＋５ＭＨｚ〜ｆ０＋１０ＭＨｚとの通過帯域からやや遠い周波数帯の減衰量も劣化している。
【００１３】
上記のように、特許文献１のように、シングル電極とダブル電極とを混在させてＩＤＴを形成した２ＩＤＴ型ＤＭＳフィルタは、通過帯域の近傍におけるスプリアスの抑制が弱い。一方、特許文献２のように、シングル電極と短絡グレーティングとを混在させてＩＤＴを形成した２ＩＤＴ型ＤＭＳフィルタは、通過帯域の近傍におけるスプリアスを抑制することができるが、狭帯域化による急峻性の劣化や、通過帯域からやや遠い領域における減衰量の劣化を生ずる。
【００１４】
本発明は、減衰量を改善することを目的としている。
また、本発明は、急峻性を改善することを目的としている。
さらに、本発明は、弾性表面波デバイスの小型化を図れるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
特許文献１に記載のように、ＩＤＴをシングル電極とダブル電極とを混在させて形成することは、ＩＤＴにおける弾性表面波の反射について、反射あり、反射なしの間引きに重み付けをしているといえる。また、特許文献２に記載のように、ＩＤＴのシングル電極の一部を短絡グレーティングに置き換えることは、弾性表面波の励振について、励振あり、励振なしの間引き重み付けをしているといえる。そこで、発明者は、反射と励振との両方について間引きの重み付けを行なえば、急峻性と減衰量との両方を改善できるのではないかと推測し、解析を行なった。
本発明は、上述の如き課題に鑑みてなされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
本発明に係る第１の形態は、圧電基板の弾性表面波の伝播方向に沿って配置した一対のＩＤＴと、当該一対のＩＤＴを挟んで設けた一対の反射器とを備えた二重モード弾性表面波フィルタであって、前記一対のＩＤＴのそれぞれは、前記弾性表面波を励振可能、かつ反射する電極セルＡと、前記弾性表面波を励振可能であって反射しない電極セルＢと、前記弾性表面波を励振できずに反射のみする電極セルＣと、前記弾性表面波を励振も反射もしない電極セルＤと、を組合せて急峻性と減衰量を改善するよう配置し、前記電極セルＡは、電位の異なる第１、第２のバスバーと、前記弾性表面波の１波長内に２本の電極指を有し、前記２本の電極指のうち一方の電極指は前記第１のバスバーに接続され、他方の電極指は前記第２のバスバーに接続され、前記電極セルＢは、前記電位の異なる第１、第２のバスバーと、前記弾性表面波の１波長内に４本の電極指を有し、前記４本の電極指の内、隣り合う２本を１対の電極として、第１組の電極と第２組の電極としたとき、前記第１組の電極は前記第１のバスバーに接続され、前記第２組の電極は前記第２のバスバーに接続され、前記電極セルＣは、前記電位の異なる第１、第２のバスバーと、前記弾性表面波の１波長内に２本の電極指を有し、前記２本の電極指は前記第１、第２のバスバーのいずれにも接続されていない浮き電極である、又は、前記２本の電極指は共に前記第１、第２のバスバーのいずれか一方の同じバスバーに接続され、前記電極セルＤは、前記電位の異なる第１、第２のバスバーと、前記弾性表面波の１波長内に含まれる４本の電極指を有し、前記４本の電極指は前記第１、第２のバスバーのいずれにも接続されていない浮き電極である、又は、前記４本の電極指は共に前記第１、第２のバスバーのいずれか一方の同じバスバーに接続されていることを特徴とする二重モード弾性表面波フィルタ。
本発明に係る第２の形態は、第１の形態に記載の二重モード弾性表面波フィルタであって、前記電極セルＣが有する前記２本の電極指は、浮き電極の状態で相互に接続されていることを特徴とする二重モード弾性表面波フィルタ。
本発明に係る第３の形態は、第１の形態に記載の二重モード弾性表面波フィルタであって、前記電極セルＣが有する前記２本の電極指は、浮き電極の状態で相互に分離されていることを特徴とする二重モード弾性表面波フィルタ。
本発明に係る第４の形態は、第１又は第２の形態に記載の二重モード弾性表面波フィルタであって、前記電極セルＤが有する前記４本の電極指は、浮き電極の状態で相互に接続されていることを特徴とする二重モード弾性表面波フィルタ。
本発明に係る第５の形態は、第１又は第３の形態に記載の二重モード弾性表面波フィルタであって、前記電極セルＤが有する前記４本の電極指は、浮き電極の状態で相互に分離されていることを特徴とする二重モード弾性表面波フィルタ。
本発明に係る第６の形態は、第２又は第４の形態に記載の二重モード弾性表面波フィルタであって、前記圧電基板を３６°回転ＹカットＸ伝播ＬＴ基板とし、前記ＩＤＴの電極の材料がアルミ又はアルミ合金とし、前記電極の膜厚を前記弾性表面波の波長の２％とし、前記電極セルＡと前記電極セルＣとの前記弾性表面波の伝播方向におけるセルの長さをＬ２、前記電極セルＢと前記電極セルＤとの前記弾性表面波の伝播方向におけるセルの長さをＬ４としたときに、Ｌ２とＬ４とが異なっていることを特徴とする二重モード弾性表面波フィルタ。
本発明に係る第７の形態は、第６の形態に記載の二重モード弾性表面波フィルタであって、Ｌ２は、Ｌ４より大きくしてあることを特徴とする二重モード弾性表面波フィルタ。
本発明に係る第８の形態は、第７の形態に記載の二重モード弾性表面波フィルタであって、０．９５Ｌ２≦Ｌ４＜Ｌ２であることを特徴とする二重モード弾性表面波フィルタ。
本発明に係る第９の形態は、第５の形態に記載の二重モード弾性表面波フィルタであって、前記電極セルＡ、前記電極セルＢ、前記電極セルＣ、前記電極セルＤの前記弾性表面波の伝播方向におけるセルの長さが相互に異なっていることを特徴とする二重モード弾性表面波フィルタ。
【００１６】
［適用例１］圧電基板の弾性表面波の伝播方向に沿って配置した一対のＩＤＴと、これ
らのＩＤＴを挟んで設けた一対の反射器とを備えた弾性表面波素子片であって、前記一対
のＩＤＴのそれぞれは、前記弾性表面波を励振可能、かつ反射する電極セルＡと、前記弾
性表面波を励振可能であって反射しない電極セルＢと、前記弾性表面波を励振できずに反
射のみする電極セルＣとが混在していることを特徴としている。
【００１７】
このようになっている本発明は、反射に対する反射なし、反射ありの間引き重み付けと、励振に対する励振なし、励振ありの間引き重み付けとを適宜に組み合わせることにより、急峻性と減衰量との改善を行なうことができる。したがって、ＩＦフィルタなどの要求に応えることができる。そして、素子片の端部に吸音材（アブソーバ）を設ける必要がないため、トランスバーサル型より小型のＩＦフィルタなどを形成することができ、弾性表面波デバイスの小型化を図ることができる。
【００１８】
［適用例２］適用例１に記載の弾性表面波素子片において、前記各ＩＤＴは、前記弾性
表面波を励振も反射もしない中性領域が混在していることを特徴とする弾性表面波素子片
。このような構成により、ＩＤＴの内部に弾性表面波の多様な状態を作り出すことができ
、急峻性、減衰特性を改善することができる。
［適用例３］適用例２に記載の弾性表面波素子片において、前記中性領域は、前記弾性
表面波を励振も反射もしない電極セルＤからなることを特徴とする弾性表面波素子片。
【００１９】
［適用例４］適用例１ないし３のいずれかに記載の弾性表面波素子片において、前記電
極セルＡは、前記弾性表面波の１波長内に含まれる２本の電極指を有し、前記各電極指は
それぞれ電位の異なるバスバーに接続してあり、前記電極セルＢは、前記弾性表面波の１
波長内に含まれる４本の電極指を有し、セル内の隣り合う２本ずつの前記電極指がそれぞ
れ電位の異なる前記バスバーに接続してある、ことを特徴とする弾性表面波素子片。これ
により、電極セルＡは、弾性表面波の励振が可能であり、弾性表面波を反射する。また、
電極セルＢは、４本の電極指のそれぞれを弾性表面波に対して位相を９０°ずらせて配置
することにより、弾性表面波の各電極指からの反射波が相互に打ち消しあって、実質的に
反射を生じない。
【００２０】
［適用例５］適用例１ないし４のいずれかに記載の弾性表面は素子片において、前記電
極セルＣは、前記弾性表面波の１波長内に含まれる２本の電極指を有し、これらの電極指
が前記バスバーのいずれか一方の同じバスバーに接続してあることを特徴とする弾性表面
波素子片。
［適用例６］適用例１ないし４のいずれかに記載の弾性表面波素子片において、前記電
極セルＣは、前記弾性表面波の１波長内に含まれる２本の電極指を有し、これらの電極指
が前記バスバーから離間しており、かつ相互に接続してあることを特徴とする弾性表面波
素子片。
このような電極セルＣは、各電極指が同電位となるため、弾性表面波を励振せずに、反
射のみを生ずる。
［適用例７］適用例１ないし４のいずれかに記載の弾性表面波素子片において、前記電
極セルＣは、前記弾性表面波の１波長内に含まれる２本の電極指を有し、これらの電極指
が前記バスバーから離間しており、かつ相互に分離されていることを特徴とする弾性表面
波素子片。
【００２１】
［適用例８］適用例３ないし７のいずれかに記載の弾性表面波素子片において、前記電
極セルＤは、前記弾性表面波の１波長内に含まれる４本の電極指を有し、これらの電極指
が前記バスバーのいずれか一方の同じバスバーに接続してあることを特徴とする弾性表面
波素子片。
［適用例９］適用例３ないし７のいずれかに記載の弾性表面波素子片において、前記電
極セルＤは、前記弾性表面波の１波長内に含まれる４本の電極指を有し、これらの電極指
が前記バスバーから離間しており、かつ相互に接続してあることを特徴とする弾性表面波
素子片。
［適用例１０］適用例３ないし７のいずれかに記載の弾性表面波素子片において、前記
電極セルＤは、前記弾性表面波の１波長内に含まれる４本の電極指を有し、これらの電極
指が前記バスバーから離間しており、かつ相互に分離されていることを特徴とする弾性表
面波素子片。
これらの電極セルＤは、上記した理由により弾性表面波を励振せず、反射も生じない。
【００２２】
［適用例１１］適用例８または９に記載の弾性表面波素子片において、前記電極セルＡ
と前記電極セルＣとの前記弾性表面波の伝播方向におけるセルの長さをＬ２、前記電極セ
ルＢと前記電極セルＤとの前記弾性表面波の伝播方向におけるセルの長さをＬ４としたと
きに、Ｌ２とＬ４とが異なっていることを特徴とする弾性表面波素子片。弾性表面波の１
波長内に電極指が２本ある場合と、電極指が４本ある場合とで弾性表面波の位相の伝播速
度が異なってくる。したがって、２本電極指の電極セルＡ、Ｃと、４本電極指の電極セル
Ｂ、Ｄとで弾性表面波の伝播方向における長さを調整して弾性表面波の共振周波数が同じ
になるように調整する。
【００２３】
［適用例１２］適用例１１に記載の弾性表面波素子片において、Ｌ２は、Ｌ４より大き
くしてあることを特徴とする弾性表面波素子片。４本電極指の電極セルは、２本電極指の
電極セルより弾性表面波の伝播速度が遅くなる。したがって、４本電極指の電極セルＢ、
Ｄの弾性表面波の伝播方向における長さＬ４を、２本電極指の電極セルＡ、Ｃの長さＬ２
より短く（小さく）して共振周波数が同じになるように調整する。
［適用例１３］適用例１２に記載の弾性表面波素子片において、０．９５Ｌ２≦Ｌ４＜
Ｌ２であることを特徴とする弾性表面波素子片。弾性表面波の位相速度は、圧電基板の材
質、圧電基板のカット角、弾性表面波の伝播方向、電極の製造条件（電極材料、電極膜厚
、電極指幅）などによって異なるが、ほとんどの条件において、４本電極指の位相速度は
、２本電極指の位相速度を１とした場合、０．９５以上、１．００未満である。したがっ
て、０．９５Ｌ２≦Ｌ４＜Ｌ２にすることが望ましい。
【００２４】
［適用例１４］適用例１０に記載の弾性表面波素子片において、前記電極セルＡ、前記
電極セルＢ、前記電極セルＣ、前記電極セルＤの前記弾性表面波の伝播方向におけるセル
の長さが相互に異なっていることを特徴とする弾性表面波素子片。電極セル内の個々の電
極指を電気的に浮いたオープンの状態にすると、弾性表面波の位相速度が相互に接続した
ショートの状態と異なってくる。したがって、電極セルＣ、Ｄの各電極指をそれぞれ分離
して形成した場合、４種類の電極セルＡ〜Ｄは、弾性表面波の伝播方向における長さを相
互に変えて形成するとよい。各電極セルの最適な長さは、前記した圧電基板の材料、圧電
基板のカット角、電極の製造条件などを考慮して、シミュレーションなどによって求める
ことができる。
［適用例１５］適用例１ないし１４のいずれかに記載の弾性表面波素子片を備えている
ことを特徴とする弾性表面波デバイス。これにより、上記の作用効果を有する小型の弾性
表面波デバイスが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明に係る二重モード弾性表面波フィルタの好ましい実施の形態を、添付図面に従っ
て詳細に説明する。なお、前記背景技術において説明した部分に対応する部分については
、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２６】
図１、本発明の実施の形態に係る弾性表面波素子片の概略を示す平面図である。この実施形態に係る弾性表面波素子片３０は、２ＩＤＴ型ＤＭＳ素子片であって、圧電基板１２の中央部に一対のＩＤＴ１４、１６が設けてある。ＩＤＴ１４、１６は、圧電基板１２の弾性表面波の伝播方向に沿って配置してあり、実施形態の場合、それぞれが詳細を後述するように、４種類の電極セルを混在させて形成してある。また、弾性表面波素子片３０は、圧電基板１２の弾性表面波の伝播方向に沿ったＩＤＴ１４、１６の外側に、ＩＤＴ１４、１６を挟んで一対の反射器２４（２４ａ、２４ｂ）が設けてある。ＩＤＴ１４、１６は、いずれか一方（例えば、ＩＤＴ１４）が入力側となり、いずれか他方が出力側となっている。
【００２７】
ＩＤＴ１４、１６を構成している４種類の電極セルは、実施形態の場合、図２（１）〜（４）に示したようになっている。図２（１）に示した電極セルＡは、いわゆるシングル電極（ソリッド電極）として形成してあり、弾性表面波の１波長内に２本の電極指３２（３２ａ、３２ｂ）を含み、弾性表面波の伝播方向におけるセルの長さ（セル長）がＬａとなっている。電極セルＡは、電極指３２ａ、３２ｂの中心間距離がＬａ／２となっていて、各電極指３２の一端が対応するバスバー３４（３４ａ、３４ｂ）に接続してある。また、電極セルＡは、セルの端となるバスバー３４の端と、この端に近い電極指３２の中心との距離がＬａ／４となっている。そして、バスバー３４ａ、３４ｂは、信号電圧が印加されたときに相互に電位が異なる。電極指３２ａ、３２ｂは、バスバー３４ａ、３４ｂを介して両者間に印加される信号電圧により、圧電基板１２に弾性表面波を励振できるとともに、電極指３２の幅方向端部において弾性表面波を反射する。
【００２８】
図２（２）に示した電極セルＢは、いわゆるダブル電極（スプリット電極）であって、弾性表面波の１波長内に４本の電極指３６（３６ａ〜３６ｄ）を備えている。電極セルＢは、隣接する２本の電極指３６ａ、３６ｂの一端がバスバー３４ａに接続してあり、他の隣接する２本の電極指３６ｃ、３６ｄの一端がバスバー３４ｂに接続してある。電極セルＢは、セル長がＬｂとなっていて、各電極指３６の中心間距離がＬｂ／４にしてある。そして、電極セルＢは、セルの端となるバスバー３４の端と、この端に近い電極指３６の中心との距離がＬｂ／８となっている。この電極セルＢは、弾性表面波の励振が可能であって、実質的に弾性表面波の反射を生じない。すなわち、電極セルＢの各電極指３６は、弾性表面波に対して位相を９０°ずつずらせて配置してあり、各電極指３６の幅方向端部において反射された弾性表面波の位相が１８０°ずれ、相互に打ち消し合って実質的に反射を生じない。
【００２９】
図２（３）に示した電極セルＣは、弾性表面波の１波長の内に２本の電極指３８（３８ａ、３８ｂ）を備えている。しかし、これらの電極指３８は、バスバー３４ａ、３４ｂのいずれにも接続されておらず、電気的に浮いた状態に形成される。ただし、一対の電極指３８は、一端がショートバー４０によって相互に接続してショート状態となっており、電極指３８ａと電極指３８ｂとは、同電位に保持される。電極セルＣは、セル長がＬｃであって、一対の電極指３８の中心間距離がＬｃ／２となっており、セルの端となるバスバー３４の端と、この端に近い電極指３８の中心との距離がＬｃ／４にしてある。電極セルＣは、電極指３８がいずれのバスバー３４にも接続していないため、弾性表面波を励振しない。しかし、電極セルＣの一対の電極指３８は、弾性表面波に対して位相を１８０°ずらせて配置してあるため、電極指３８の幅方向の両端部において弾性表面波を反射する。
【００３０】
図２（４）に示した電極セルＤは、セル長がＬｄとなっていて、弾性表面波の１波長内に４本の電極指４２（４２ａ〜４２ｄ）を有している。これらの電極指４２は、バスバー３４ａ、３４ｂのいずれにも接続されておらず、一端がショートバー４４によって相互に接続してあり、ショート状態となっていて同電位に保持されている。そして、電極セルＤは、各電極指４２の中心間距離がＬｄ／４となっていて、セルの端となるバスバー３４の端と、この端に近い電極指４２の中心との距離がＬｄ／８にしてある。また、各電極指４２は、弾性表面波に対して位相が相互に９０°ずれている。このため、電極セルＤは、弾性表面波を励振せず、反射も生じない中性領域を形成する。なお、電極セルＣ、Ｄは、各電極指を相互に接続する場合、図２の下側端部または電極指の長手方向中央部など、任意の位置で相互に接続してもよいし、各電極指の長手方向両端部を相互に接続してもよい。
【００３１】
ところで、電極セルＡ〜Ｄは、２本の電極指を有する電極セルＡ、Ｃと、４本の電極指を有する電極セルＢ、Ｄとで弾性表面波の位相速度が異なる。このため、各電極セルＡ〜Ｄにおける弾性表面波の共振周波数を一致させるようにセル長Ｌａ〜Ｌｄを補正する必要がある。弾性表面波の位相速度は、圧電基板の材質、圧電基板のカット角、弾性表面波の伝播方向、ＩＤＴを形成する電極の形成条件（電極材料、膜厚、電極指の幅）などによって異なってくる。しかし、ほとんどの条件において、４本電極指の位相速度は、２本電極指の位相速度より低下し、２本電極指の位相速度を１とした場合、０．９５以上、１．００未満となる。
【００３２】
例えば、圧電基板が３６°回転ＹカットＸ伝播ＬＴ（リチウムタンタレート）基板であって、アルミ（またはアルミ合金）電極、電極膜厚が弾性表面波の波長の２％、ＩＤＴのメタライズ比が０．３５の場合、４本電極指の位相速度は、２本電極指の位相速度の約０．９９倍となる。したがって、４本電極指を有する電極セルＢ、Ｄのセル長Ｌｂ、Ｌｄは、上記の各条件に応じて、２本電極指を有する電極セルＡ、Ｃのセル長Ｌａ、Ｌｃの０．９５以上、１．００未満に補正する必要がある。すなわち、Ｌａ＝ｌｃ＝Ｌ２とし、Ｌｂ＝Ｌｄ＝Ｌ４とした場合、０．９５Ｌ２≦Ｌ４＜Ｌ２にして各電極セルにおける弾性表面波の共振周波数を同じになるようにする。
【００３３】
このように形成した４種類の電極セルＡ〜Ｄを用いたＩＤＴの構成例を図３に示す。このＩＤＴ１４、１６における電極セルＡ〜Ｄの配置は、例えば遺伝的アルゴリズムの手法を用いて、２ＩＤＴ型ＤＭＳ素子片３０の急峻性および減衰量が最適となるように求める。なお、図３は、ＩＤＴ１４、１６を同じ電極セルの配置パターンとして示しているが、実際のＩＤＴ１４とＩＤＴ１６との電極セルの配置パターンは、相互に異なっており、一般に両者間において線対称、点対称などの対称関係も存在しない。そして、電極セルＡ〜Ｄの配置パターンは、要求される中心周波数、通過帯域幅、急峻性、減衰量などの特性によって異なってくる。なお、弾性表面波素子片３０の反射器２４は、実施形態の場合、導体ストリップ２６の幅が電極セルＡの電極指３２の幅と同じにしてある。また、導体ストリップ２６の形成ピッチＰｒは、電極セルＡの電極指３２の形成ピッチＬａ／２よりやや大きくしてあって、例えば（Ｌａ／２）／Ｐｒ＝０．９９程度にしてある。
【００３４】
このようになっている実施形態の弾性表面波素子片３０は、弾性表面波を励振可能および反射する電極セルＡ、弾性表面波を励振可能であるが反射しない電極セルＢ、弾性表面波を励振せずに反射だけする電極セルＣ、弾性表面波を励振の反射もしない電極セルＤの４種類の電極セルを組合せ、最適な配置をとることにより、急峻性、減衰量を大きく改善することができる。すなわち、４種類の電極セルＡ〜Ｄを混在させてＩＤＴ１４、１６を形成することにより、弾性表面波の励振と反射との両方について間引きの重み付けを施すことができ、急峻性を劣化させずに減衰量の改善を図ることができる。図４は、実施の形態に係る弾性表面波素子片３０と、シングル電極のみによってＩＤＴを形成した従来の弾性表面波素子片とを用いた２ＩＤＴ型ＤＭＳフィルタの伝達応答を比較した図である。
【００３５】
図４（１）、（２）は、ともに横軸がＭＨｚで表した周波数、縦軸がｄＢで表した挿入損失である。また、図４（２）は、同図（１）のＰ部分の拡大図である。そして、図４においては、実線が実施形態に係る弾性表面波素子片３０を用いた２ＩＤＴ型ＤＭＳフィルタの伝達応答であり、破線が従来のシングル電極からなるＩＤＴを有する２ＩＤＴ型ＤＭＳフィルタの伝達応答であって、いずれも中心周波数ｆ０が１００ＭＨｚとなっている。
【００３６】
なお、図４の実線に示した伝達応答の実施形態に係る弾性表面波素子片３０は、ＩＤＴ１４、１６を構成している４種類の電極セルＡ〜Ｄの配置を、最良の急峻性、減衰量が得られるように、最適化の１手法である遺伝的アルゴリズムを用いて求めた。また、電極セルＡ〜Ｄは、実施形態の場合、メタライズ比が同じにしてある。
【００３７】
図４（１）に示されているように、実施形態の２ＩＤＴ型ＤＭＳフィルタは、ＩＤＴがシングル電極のみからなる従来の２ＩＤＴ型ＤＭＳフィルタにおいて、中心周波数ｆ０の高域側に現れる盛り上がり部αの１４．５ｄＢが２４ｄＢまで改善される。また、実施形態のフィルタは、符号ζで示した部分に１６．５ｄＢのスプリアスが残っているが、急峻性はＳＦ＝１．５８と劣化していない。さらに、ｆ０−１０ＭＨｚ以下、ｆ０＋１０ＭＨｚ以上の通過帯域からやや遠い領域のスプリアスも２５ｄＢ以下に抑えることができる。このように、実施形態の弾性表面波素子片３０を用いた２ＩＤＴ型ＤＭＳフィルタは、４種類の電極セルＡ〜Ｄを混在させてＩＤＴ１４、１６を形成し、弾性表面波の励振と反射とについて間引きの重み付けをしたことにより、中心周波数ｆ０の高域側に生じていた盛り上がり部αのスプリアスを１０ｄＢ近く抑制することができ、中心周波数近傍のスプリアスも２ｄＢ抑制することができる。
【００３８】
このように、実施の形態の弾性表面波素子片３０は、減衰量、急峻性を改善することができる。そして、実施形態に係る弾性表面波素子片３０は、トランスバーサル型のように素子片の端部に吸音材（アブソーバ）を設ける必要がないため、ＩＦフィルタなどの弾性表面波デバイスを形成した場合に、弾性表面波デバイスの小型化を図ることができる。
【００３９】
なお、前記実施形態は、本発明の一態様であって、これに限定されるものではない。例えば、前記ＩＤＴ１４、１６において、弾性表面波の励振も反射も生じない電極セルＤの電極指４２を配置した部分は、４本の電極指４２を配置した範囲にわたって、一様な１つ（いわゆるベタ）の電極としてもよい。また、電極セルＤの電極指４２を配置した部分は、何も設けない空白としてもよい。さらに、前記実施形態においては、ＩＤＴ中に弾性表面波を励振も反射もしない中性領域を設けた場合について説明したが、ＩＤＴ中に中性領域を設けなくともよい。そして、電極セルＣ、Ｄを図５、図６のように形成してもよい。
【００４０】
図５は電極セルＣの他の実施形態を示したものであり、図６は電極セルＤの他の実施形態を示したものである。図５（１）に示した電極セルＣ１は、一対の電極指３８のそれぞれの一端がバスバー３４ａ、３４ｂのいずれか一方の同じバスバー、例えばバスバー３４ａに接続してある。これにより、電極セルＣ１の電極指３８ａと３８ｂとは、同電位に保持されるため図２（３）に示した電極セルＣと同様に、弾性表面波を励振せずに反射のみを生ずる。
【００４１】
図５（２）に示した電極セルＣ２は、電極指３８ａ、３８ｂがいずれのバスバー３４にも接続されておらず、また相互に独立して形成してある。すなわち、一対の電極指３８は、電気的に浮いていてオープンとなっており、弾性表面波を励振することがなく、反射のみを生ずる。また、電極指３８ａ、３８ｂは、圧電基板１２を伝播する弾性表面波によって相互に異なった電位となる。
【００４２】
図６（１）に示した電極セルＤ１は、４本の電極指４２ａ〜４２ｄの一端をバスバー３４ａ、３４ｂのいずれか一方の同じバスバーに接続し、各電極指４２を同じ電位にしている。これにより、電極セルＤ１は、電極セルＤと同様に、弾性表面波を励振せず、反射もしない。図６（２）に示した電極セルＤ２は、各電極指４２がバスバー３４に接続されておらず、電気的に浮いていてるとともに、相互に独立してオープンとなっており、伝播する弾性表面波によって異なる電位となる。したがって、電極セルＤ２は、弾性表面波を励振せず、また反射もしない。
【００４３】
ところで、図５（２）の電極セルＣ２、図６（２）電極セルＤ２のように、各電極指をオープン状態にした場合、各電極指が同電位にされる電極セルＣ、Ｃ１、電極セルＤ、Ｄ１と弾性表面波の位相速度が異なってくる。したがって、電極セルＣ、Ｃ１、電極セルＤ、Ｄ１に代えて電極セルＣ２、電極セルＤ２を用いてＩＤＴ１４、１６を形成する場合、すべての電極セルＡ、Ｂ、Ｃ２、Ｄ２のセル長をそれぞれ異ならせて、各電極セルにおける弾性表面波の共振周波数が同じとなるように調整する必要がある。なお、前記実施形態においては、電極セルの長さを変えて弾性表面波の共振周波数を合わせる場合について説明したが、ＩＤＴのメタライズ比（電極指の幅）を変えて共振周波数を合わせるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態に係る弾性表面波素子片の概略を説明する平面図である。
【図２】実施の形態に係る電極セルの詳細説明図である。
【図３】実施の形態に係るＩＤＴの構成例を示す図である。
【図４】実施の形態に係る２ＩＤＴ型ＤＭＳフィルタと従来の２ＩＤＴ型ＤＭＳフィルタとの伝達応答を比較する図である。
【図５】他の実施形態に係る電極セルＣの説明図である。
【図６】他の実施形態に係る電極セルＤの説明図である。
【図７】従来の２ＩＤＴ型ＤＭＳ素子片の平面図である。
【図８】シングル電極とダブル電極とを混在させたＩＤＴと、シングル電極のみからなるＩＤＴとからなる２ＩＤＴ型ＤＭＳフィルタの伝達応答を比較した図である。
【図９】シングル電極と短絡グレーティングとを混在させたＩＤＴと、シングル電極のみからなるＩＤＴとからなる２ＩＤＴ型ＤＭＳフィルタの伝達応答を比較した図である。
【符号の説明】
【００４５】
１２………圧電基板、１４、１６………ＩＤＴ、２４ａ、２４ｂ………反射器、３０………弾性表面波素子片、Ａ〜Ｄ………電極セル。
【図１】
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【図２】
0004548305.tif 000003
【図３】
0004548305.tif 000004
【図４】
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【図５】
0004548305.tif 000006
【図６】
0004548305.tif 000007
【図７】
0004548305.tif 000008
【図８】
0004548305.tif 000009
【図９】
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