(57)【要約】  フィルタ（１５）は、カット角θ°のＬｉＴａＯ3圧電層（２２７）と、高音速支持基板（２２８）と、低音速膜（２２６）と、ＩＤＴ電極（２２）とを備え、ＩＤＴ電極（２２）の波長λ、ＩＤＴ電極（２２）の膜厚ＴIDT、ＩＤＴ電極（２２）の比重ρ、電極デューティーＤ、圧電層（２２７）の厚みＴLT、および低音速膜（２２６）の膜厚ＴVLから、レイリー波のスプリアスが極小となる圧電層（２２７）の最適カット角θBが求められ、圧電層（２２７）のカット角θ（°）は、θB−４≦θ≦θB＋４の関係を満たす。
2018092511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カット角がθ°であるＬｉＴａＯ3圧電層と、
前記ＬｉＴａＯ3圧電層を伝搬する弾性波の音速よりも、伝搬するバルク波の音速が高速である高音速支持基板と、
前記高音速支持基板と前記ＬｉＴａＯ3圧電層との間に配置され、前記ＬｉＴａＯ3圧電層を伝搬する弾性波の音速よりも、伝搬するバルク波の音速が低速である低音速膜と、
前記ＬｉＴａＯ3圧電層上に形成されたＩＤＴ電極と、を備え、
前記ＩＤＴ電極を構成する一対の櫛形電極の繰り返し周期を波長λ（μｍ）とし、前記一対の櫛形電極の膜厚をＴIDT（μｍ）とし、前記ＩＤＴ電極の比重をρ（ｇ／ｃｍ3）とし、前記一対の櫛形電極の電極デューティーをＤとし、前記ＬｉＴａＯ3圧電層の厚みをＴLT（μｍ）とし、前記低音速膜の膜厚をＴVL（μｍ）とした場合、レイリー波のスプリアスが極小となる前記ＬｉＴａＯ3圧電層の最適カット角θB（°）は、
【数１】
2018092511.tif 000008
で規定され、
前記ＬｉＴａＯ3圧電層のカット角θ（°）は、
【数２】
2018092511.tif 000009
の関係を満たす、
弾性表面波フィルタ。
【請求項２】
前記弾性表面波フィルタは、前記ＬｉＴａＯ3圧電層および前記ＩＤＴ電極からなる直列腕共振子および並列腕共振子で構成されるラダー型のフィルタ構造を有する、
請求項１に記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項３】
前記弾性表面波フィルタは、前記ＬｉＴａＯ3圧電層および前記ＩＤＴ電極からなる複数の弾性波共振子が弾性波伝搬方向に並んで配置された縦結合型のフィルタ構造を有する、
請求項１または２に記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項４】
共通端子、第１入出力端子および第２入出力端子を有し、
前記共通端子と前記第１入出力端子との間に接続された、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性表面波フィルタと、
前記共通端子と前記第２入出力端子との間に接続され、前記弾性表面波フィルタの通過帯域よりも低周波側の通過帯域を有する低周波側フィルタと、を備える、
マルチプレクサ。
【請求項５】
前記弾性表面波フィルタの通過帯域は、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）のＢａｎｄ４１の周波数帯であり、
前記低周波側フィルタの通過帯域は、前記ＬＴＥのＢａｎｄ２５の周波数帯である、
請求項４に記載のマルチプレクサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波フィルタおよびマルチプレクサに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信端末用高周波フィルタとして、従来、弾性表面波フィルタが好適として使用されている。その際、特に、通過帯域と阻止帯域との間の周波数間隔が狭く高度のフィルタ設計技術を要する周波数帯においては、通過帯域と阻止帯域との遷移領域が急峻なフィルタ特性が重要となるため、弾性波共振子のＱ値向上が求められている。【０００３】
特許文献１の図１には、高音速支持基板、低音速膜、および圧電層の積層体で形成された圧電基板を用いることにより、Ｑ値を高くした弾性表面波フィルタが開示されている。上記構成によれば、弾性表面波フィルタの低損失性を実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０８６６３９号
【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、上記積層体を用いて弾性表面波フィルタを構成した場合、通過帯域よりも低周波側にレイリー波のスプリアスが発生し、当該低周波側の減衰特性が悪化してしまう。特に、この弾性表面波フィルタを用いてマルチプレクサを構成した場合、当該弾性表面波フィルタと共通接続された低周波側フィルタの通過帯域に、上記スプリアスに起因したリップルが発生してしまう。【０００６】
スプリアスを抑制できる方策としては、特定のカット角を有する圧電基板を用いることが知られている。しかし、弾性表面波フィルタでは、要求されるフィルタ特性に対応してＩＤＴ電極および圧電材料の構造パラメータを最適化しなければならない。圧電基板の最適カット角は、上記パラメータに応じて変化するものであり、一意に決定されるものではない。【０００７】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、ＩＤＴ電極および圧電材料の構造パラメータに応じて選択されたカット角を有する圧電層で構成され、通過帯域の低損失性を確保しつつ、低周波側の減衰帯域が改善された弾性表面波フィルタおよびマルチプレクサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る弾性表面波フィルタは、カット角がθ°であるＬｉＴａＯ3圧電層と、前記ＬｉＴａＯ3圧電層を伝搬する弾性波の音速よりも、伝搬するバルク波の音速が高速である高音速支持基板と、前記高音速支持基板と前記ＬｉＴａＯ3圧電層との間に配置され、前記ＬｉＴａＯ3圧電層を伝搬する弾性波の音速よりも、伝搬するバルク波の音速が低速である低音速膜と、前記ＬｉＴａＯ3圧電層上に形成されたＩＤＴ電極と、を備え、前記ＩＤＴ電極を構成する一対の櫛形電極の繰り返し周期を波長λ（μｍ）とし、前記一対の櫛形電極の膜厚をＴIDT（μｍ）とし、前記ＩＤＴ電極の比重をρ（ｇ／ｃｍ3）とし、前記一対の櫛形電極の電極デューティーをＤとし、前記ＬｉＴａＯ3圧電層の厚みをＴLT（μｍ）とし、前記低音速膜の膜厚をＴVL（μｍ）とした場合、レイリー波のスプリアスが極小となる前記ＬｉＴａＯ3圧電層の最適カット角θB（°）は、
【数１】
2018092511.tif 000003
で規定され、前記ＬｉＴａＯ3圧電層のカット角θ（°）は、
【数２】
2018092511.tif 000004
の関係を満たす。【０００９】
発明者らは、鋭意検討の結果、θ°ＹカットＸ伝搬（Ｘ軸を中心軸としてＹ軸からＺ軸方向にθ°回転した軸を法線とする面を表面とし、Ｘ軸方向に弾性表面波が伝搬する）のＬｉＴａＯ3圧電層を用いた弾性表面波フィルタについて、通過帯域よりも低周波側の減衰帯域でのレイリー波スプリアスの発生を抑制できるカット角θは、一意に決まるのではなく、繰り返し周期である波長λ、櫛形電極の膜厚ＴIDT、ＩＤＴ電極の比重ρ、櫛形電極の電極デューティーＤ、ＬｉＴａＯ3圧電層の厚みＴLT、および低音速膜の膜厚ＴVLにより変化し、上記式１および式２により規定できることを見出した。【００１０】
これにより、ＩＤＴ電極および圧電材料の構造パラメータに応じてＬｉＴａＯ3圧電層のカット角θを選択でき、通過帯域よりも低周波側の減衰帯域におけるレイリー波スプリアスを低減できる。【００１１】
また、前記弾性表面波フィルタは、前記ＬｉＴａＯ3圧電層および前記ＩＤＴ電極からなる直列腕共振子および並列腕共振子で構成されるラダー型のフィルタ構造を有してもよい。【００１２】
これにより、通過帯域の低損失性が確保された弾性表面波フィルタを実現できる。【００１３】
また、前記弾性表面波フィルタは、前記ＬｉＴａＯ3圧電層および前記ＩＤＴ電極からなる複数の弾性波共振子が弾性波伝搬方向に並んで配置された縦結合型のフィルタ構造を有してもよい。【００１４】
これにより、減衰強化等の要求されるフィルタ特性に適応することが可能となる。【００１５】
また、本発明の一態様に係るマルチプレクサは、共通端子、第１入出力端子および第２入出力端子を有し、前記共通端子と前記第１入出力端子との間に接続された、上記記載の弾性表面波フィルタと、前記共通端子と前記第２入出力端子との間に接続され、前記弾性表面波フィルタの通過帯域よりも低周波側の通過帯域を有する低周波側フィルタと、を備える。【００１６】
これにより、高周波側の通過帯域を有する弾性表面波フィルタにおいて、ＩＤＴ電極および圧電材料の構造パラメータに応じてＬｉＴａＯ3圧電層のカット角θを選択でき、低周波側フィルタの通過帯域におけるスプリアスを低減できる。またこれに伴い、低周波側フィルタにおいて、通過帯域内のリップルを低減することが可能となる。【００１７】
また、前記弾性表面波フィルタの通過帯域は、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）のＢａｎｄ４１の周波数帯であり、前記低周波側フィルタの通過帯域は、前記ＬＴＥのＢａｎｄ２５の周波数帯であってもよい。【００１８】
Ｂａｎｄ４１（通過帯域：２４９６−２６９０ＭＨｚ）の０．７６倍は、Ｂａｎｄ２５（送信帯域：１８５０−１９１５ＭＨｚ、受信帯域：１９３０−１９９５ＭＨｚ）と重複する。この場合、上記弾性表面波フィルタをＢａｎｄ４１に適用し、上記低周波側フィルタをＢａｎｄ２５に適用した場合、上記弾性表面波フィルタの通過帯域の０．７６倍の周波数帯域におけるスプリアスが低減されるので、低周波側フィルタにおける通過帯域内のリップルを低減することが可能となる。よって、低損失、高減衰、および高アイソレーションのマルチプレクサを実現できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る弾性表面波フィルタまたはマルチプレクサによれば、ＩＤＴ電極および圧電材料の構造パラメータに応じて選択されたカット角を選択できるので、通過帯域の低損失性を確保しつつ低周波側の減衰帯域を改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、実施の形態に係るマルチプレクサの回路構成図である。
【図２】図２は、実施の形態に係るＢａｎｄ４１用のフィルタの回路構成図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る弾性表面波フィルタの共振子を模式的に表す平面図および断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、第１範囲の構造パラメータとＬＴ圧電層カット角との関係を表すグラフである。
【図４Ｂ】図４Ｂは、第２範囲の構造パラメータとＬＴ圧電層カット角との関係を表すグラフである。
【図４Ｃ】図４Ｃは、第３範囲の構造パラメータとＬＴ圧電層カット角との関係を表すグラフである。
【図５Ａ】図５Ａは、第１範囲の構造パラメータにおける、ＬＴ圧電層カット角とレイリー波スプリアス帯域幅との関係を表すグラフである。
【図５Ｂ】図５Ｂは、第２範囲の構造パラメータにおける、ＬＴ圧電層カット角とレイリー波スプリアス帯域幅との関係を表すグラフである。
【図５Ｃ】図５Ｃは、第３範囲の構造パラメータにおける、ＬＴ圧電層カット角とレイリー波スプリアス帯域幅との関係を表すグラフである。
【図６Ａ】図６Ａは、実施例に係るＢａｎｄ４１用のフィルタの通過特性を表すグラフである。
【図６Ｂ】図６Ｂは、比較例に係るＢａｎｄ４１用のフィルタの通過特性を表すグラフである。
【図７】図７は、実施例および比較例に係るＢａｎｄ２５用の送信フィルタの通過特性を比較したグラフである。
【図８Ａ】図８Ａは、ＬＴ圧電層カット角とレイリー波スプリアス比帯域との関係の一例を表すグラフである。
【図８Ｂ】図８Ｂは、ＬＴ圧電層カット角とレイリー波スプリアスレベルとの関係の一例を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図表を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施例は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施例で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施例における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさまたは大きさの比は、必ずしも厳密ではない。
【００２２】
（実施の形態）
［１．マルチプレクサの基本構成］
本実施の形態では、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）のＢａｎｄ２５（送信帯域：１８５０−１９１５ＭＨｚ、受信帯域：１９３０−１９９５ＭＨｚ）、Ｂａｎｄ６６（送信帯域：１７１０−１７８０ＭＨｚ、受信帯域：２１１０−２２００ＭＨｚ）、およびＢａｎｄ４１（通過帯域：２４９６−２６９０ＭＨｚ）に適用されるマルチプレクサについて例示する。マルチプレクサ１は、Ｂａｎｄ２５用のデュプレクサと、Ｂａｎｄ６６用のデュプレクサと、Ｂａｎｄ４１用のフィルタとが、共通端子で接続されたペンタプレクサである。
【００２３】
図１は、実施の形態に係るマルチプレクサ１の回路構成図である。図１に示すように、マルチプレクサ１は、Ｂａｎｄ２５用の送信フィルタ１１および受信フィルタ１２と、Ｂａｎｄ６６用の送信フィルタ１３および受信フィルタ１４と、Ｂａｎｄ４１用のフィルタ１５と、インダクタ２１と、共通端子６０と、入出力端子１０、２０、３０、４０および５０と、を備える。また、マルチプレクサ１は、共通端子６０およびアンテナ素子２に直列接続されたインダクタ３１を介して、アンテナ素子２に接続されている。
【００２４】
送信フィルタ１１は、送信回路（ＲＦＩＣなど）で生成された送信波を、入出力端子１０を経由して入力し、当該送信波をＢａｎｄ２５の送信帯域（１８５０−１９１５ＭＨｚ）でフィルタリングして共通端子６０へ出力する非平衡入力−非平衡出力型の帯域通過フィルタである。
【００２５】
受信フィルタ１２は、共通端子６０から入力された受信波を入力し、当該受信波をＢａｎｄ２５の受信帯域（１９３０−１９９５ＭＨｚ）でフィルタリングして入出力端子２０へ出力する非平衡入力−非平衡出力型の帯域通過フィルタである。また、受信フィルタ１２と共通端子６０との間には、インダクタ２１が直列接続されている。なお、インダクタ２１および３１は、アンテナ素子２と各フィルタとのインピーダンス整合をとるための回路素子であって、必須の構成要素ではない。
【００２６】
送信フィルタ１３は、送信回路（ＲＦＩＣなど）で生成された送信波を、入出力端子３０を経由して入力し、当該送信波をＢａｎｄ６６の送信帯域（１７１０−１７８０ＭＨｚ）でフィルタリングして共通端子６０へ出力する非平衡入力−非平衡出力型の帯域通過フィルタである。
【００２７】
受信フィルタ１４は、共通端子６０から入力された受信波を入力し、当該受信波をＢａｎｄ６６の受信帯域（２１１０−２２００ＭＨｚ）でフィルタリングして入出力端子４０へ出力する非平衡入力−非平衡出力型の帯域通過フィルタである。
【００２８】
フィルタ１５は、共通端子６０から入力された受信波を入力し、当該受信波をＢａｎｄ４１の通過帯域（２４９６−２６９０ＭＨｚ）でフィルタリングして入出力端子５０へ出力する非平衡入力−非平衡出力型の帯域通過フィルタである。
【００２９】
送信フィルタ１１および１３、受信フィルタ１２および１４、ならびにフィルタ１５は、共通端子６０に共通接続されている。
【００３０】
なお、本発明に係るマルチプレクサは上述したＢａｎｄ２５＋Ｂａｎｄ６６＋Ｂａｎｄ４１のペンタプレクサに限定されず、他バンドを組み合わせたマルチプレクサにも適用可能である。
【００３１】
［２．各フィルタの回路構成］
図２は、実施の形態に係るＢａｎｄ４１用のフィルタ１５の回路構成図である。図２に示すように、フィルタ１５は、直列腕共振子５０１〜５０５と、並列腕共振子５５１〜５５４と、整合用のインダクタ５６１と、を備える。
【００３２】
直列腕共振子５０１〜５０５は、共通端子６０と入出力端子１０とを結ぶ経路上に直列接続されている。また、並列腕共振子５５１〜５５４は、それぞれ、上記経路上の各ノードとグランドとの間に接続されている。直列腕共振子５０１〜５０５および並列腕共振子５５１〜５５４の上記接続構成により、フィルタ１５は、ラダー型のバンドパスフィルタを構成している。また、インダクタ５６１は、並列腕共振子５５２、５５３および５５４の接続点とグランドとの間に接続されている。上記ラダー型の回路構成により、通過帯域の低損失性が確保された弾性表面波フィルタを実現できる。
【００３３】
なお、フィルタ１５は、複数の弾性表面波共振子が弾性波伝搬方向に並んで配置された縦結合型のフィルタ構造を有していてもよい。これにより、減衰強化等の要求されるフィルタ特性に適応することが可能となる。
【００３４】
また、送信フィルタ１１および１３、ならびに、受信フィルタ１２および１４は、弾性波共振子で構成される弾性表面波フィルタである。なお、送信フィルタ１１および１３、ならびに、受信フィルタ１２および１４は、弾性境界波、またはＢＡＷ（Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）を用いた弾性波フィルタであってもよい。
【００３５】
一般に、マルチプレクサを構成する周波数帯域（バンド）の数が多いほど回路構成が複雑となり伝送線路が長くなるため、また、回路素子間の不整合が大きくなるため、より低損失なフィルタが要求される。
【００３６】
これに対応すべく、本実施の形態に係るマルチプレクサ１では、各フィルタとして弾性表面波フィルタを用いている。これにより、小型かつ低損失のマルチプレクサが可能となる。さらに、本実施の形態に係るマルチプレクサ１では、Ｂａｎｄ４１用のフィルタ１５において、高音速支持基板、低音速膜、および圧電層の積層体を圧電基板として用いることにより、フィルタ１５を構成する各共振子のＱ値を高くし、フィルタ１５の低損失性を確保している。以下、フィルタ１５に使用される圧電基板の積層構造および当該圧電基板上に形成されるＩＤＴ（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極を有する弾性表面波共振子の構造について説明する。
【００３７】
［３．弾性表面波共振子の構造］
弾性表面波フィルタであるフィルタ１５の各共振子の構造について説明する。フィルタ１５を構成する直列腕共振子および並列腕共振子は、弾性表面波（ＳＡＷ：Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）共振子である。
【００３８】
図３は、実施の形態に係るフィルタ１５の共振子を模式的に表す平面図および断面図である。同図には、フィルタ１５を構成する複数の共振子のうち、直列腕共振子５０１の構造を表す平面摸式図および断面模式図が例示されている。なお、図３に示された直列腕共振子５０１は、上記複数の共振子の典型的な構造を説明するためのものであって、電極を構成する電極指の本数や長さなどは、これに限定されない。
【００３９】
フィルタ１５の各共振子は、圧電層２２７を有する基板２２０と、櫛形電極２２ａおよび２２ｂとで構成されている。
【００４０】
図３の平面図に示すように、圧電層２２７の上には、互いに対向する一対の櫛形電極２２ａおよび２２ｂが形成されている。一対の櫛形電極２２ａおよび２２ｂは、ＩＤＴ電極２２を構成している。櫛形電極２２ａは、互いに平行な複数の電極指２２２ａと、複数の電極指２２２ａを接続するバスバー電極２２１ａとで構成されている。また、櫛形電極２２ｂは、互いに平行な複数の電極指２２２ｂと、複数の電極指２２２ｂを接続するバスバー電極２２１ｂとで構成されている。複数の電極指２２２ａおよび２２２ｂは、Ｘ軸方向と直交する方向に沿って形成されている。
【００４１】
また、複数の電極指２２２ａおよび２２２ｂ、ならびに、バスバー電極２２１ａおよび２２１ｂで構成されるＩＤＴ電極２２は、図３の断面図に示すように、密着層２２３と主電極層２２４との積層構造となっている。
【００４２】
密着層２２３は、圧電層２２７と主電極層２２４との密着性を向上させるための層であり、材料として、例えば、Ｔｉが用いられる。密着層２２３の膜厚は、例えば、１２ｎｍである。
【００４３】
主電極層２２４は、材料として、例えば、Ｃｕを１％含有したＡｌが用いられる。主電極層２２４の膜厚は、例えば１４１ｎｍである。
【００４４】
保護層２２５は、櫛形電極２２ａおよび２２ｂを覆うように形成されている。保護層２２５は、主電極層２２４を外部環境から保護する、周波数温度特性を調整する、および、耐湿性を高めるなどを目的とする層であり、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を主成分とする膜である。保護層２２５の膜厚は、例えば２５ｎｍである。
【００４５】
なお、密着層２２３、主電極層２２４および保護層２２５を構成する材料は、上述した材料に限定されない。さらに、ＩＤＴ電極２２は、上記積層構造でなくてもよい。ＩＤＴ電極２２は、例えば、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄなどの金属または合金から構成されてもよく、また、上記の金属または合金から構成される複数の積層体から構成されてもよい。また、保護層２２５は、形成されていなくてもよい。
【００４６】
次に、基板２２０の積層構造について説明する。
【００４７】
図３の下段に示すように、基板２２０は、高音速支持基板２２８と、低音速膜２２６と、圧電層２２７とを備え、高音速支持基板２２８、低音速膜２２６および圧電層２２７がこの順で積層された構造を有している。
【００４８】
圧電層２２７は、例えば、θ°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3圧電単結晶または圧電セラミックス（Ｘ軸を中心軸としてＹ軸からＺ軸方向にθ°回転した軸を法線とする面で切断したタンタル酸リチウム単結晶またはセラミックスであって、Ｘ軸方向に弾性表面波が伝搬する単結晶またはセラミックス）からなる。圧電層２２７の厚みは、ＩＤＴ電極２２の電極周期で定まる弾性波の波長をλとした場合、３．５λ以下であり、例えば、θ＝４２（°）の場合、５３５ｎｍである。
【００４９】
高音速支持基板２２８は、低音速膜２２６、圧電層２２７ならびにＩＤＴ電極２２を支持する基板である。高音速支持基板２２８は、さらに、圧電層２２７を伝搬する表面波や境界波の弾性波よりも、高音速支持基板２２８中のバルク波の音速が高速となる基板であり、弾性表面波を圧電層２２７および低音速膜２２６が積層されている部分に閉じ込め、高音速支持基板２２８より下方に漏れないように機能する。高音速支持基板２２８は、例えば、シリコン基板であり、厚みは、例えば１２５μｍである。なお、高音速支持基板２２８は、（１）窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、シリコン、サファイア、リチウムタンタレート、リチウムニオベイト、または水晶等の圧電体、（２）アルミナ、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、またはフォルステライト等の各種セラミック、（３）マグネシアダイヤモンド、（４）上記各材料を主成分とする材料、ならびに、（５）上記各材料の混合物を主成分とする材料、のいずれかで構成されていてもよい。
【００５０】
低音速膜２２６は、圧電層２２７を伝搬する弾性波の音速よりも、低音速膜２２６中のバルク波の音速が低速となる膜であり、圧電層２２７と高音速支持基板２２８との間に配置される。この構造と、弾性波が本質的に低音速な媒質にエネルギーが集中するという性質とにより、弾性表面波エネルギーのＩＤＴ電極外への漏れが抑制される。低音速膜２２６は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を主成分とする膜である。低音速膜２２６の厚みは、ＩＤＴ電極２２の電極周期で定まる弾性波の波長をλとした場合、２λ以下であり、例えば６００ｎｍである。
【００５１】
基板２２０の上記積層構造によれば、圧電基板を単層で使用している従来の構造と比較して、共振周波数および反共振周波数における各共振子のＱ値を大幅に高めることが可能となる。すなわち、Ｑ値が高い弾性表面波共振子を構成し得るので、当該弾性表面波共振子を用いて、挿入損失が小さいフィルタを構成することが可能となる。
【００５２】
なお、高音速支持基板２２８は、支持基板と、圧電層２２７を伝搬する表面波や境界波の弾性波よりも、伝搬するバルク波の音速が高速となる高音速膜とが積層された構造を有していてもよい。この場合、支持基板は、サファイア、リチウムタンタレート、リチウムニオベイト、水晶等の圧電体、アルミナ、マグネシア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト等の各種セラミック、ガラス等の誘電体またはシリコン、窒化ガリウム等の半導体および樹脂基板等を用いることができる。また、高音速膜は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、ＤＬＣ膜またはダイヤモンド、上記材料を主成分とする媒質、上記材料の混合物を主成分とする媒質等、様々な高音速材料を用いることができる。
【００５３】
なお、圧電基板の上記積層構造において例示した各層の厚み、および材料などは一例であり、例えば、要求されるフィルタ特性のうち重視すべき特性に応じて変更されるものである。
【００５４】
ここで、本実施の形態に係るフィルタ１５では、ＬｉＴａＯ3の圧電層２２７のカット角θ（°）は、櫛形電極２２ａおよび２２ｂの繰り返し周期である波長λ、櫛形電極２２ａおよび２２ｂの膜厚ＴIDT、ＩＤＴ電極２２の比重ρ、ＩＤＴ電極２２の電極デューティーＤ、圧電層２２７の厚みＴLT、低音速膜２２６の膜厚ＴVLにより、式３および式４で規定される。式３において、θB（°）は、レイリー波のスプリアスが極小となる圧電層２２７の最適カット角である。
【００５５】
【数３】
2018092511.tif 000005
【００５６】
【数４】
2018092511.tif 000006
【００５７】
発明者らは、鋭意検討の結果、θ°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ3の圧電層を用いた弾性表面波フィルタについて、通過帯域よりも低周波側の減衰帯域でのレイリー波スプリアスの発生を抑制できるカット角θは、一意に決まるのではなく、λ、ＴIDT、ρ、Ｄ、ＴLT、およびＴVLにより変化し、上記式３および式４により規定できることを見出した。
【００５８】
これにより、ＩＤＴ電極２２および圧電材料の構造パラメータに応じてＬｉＴａＯ3の圧電層２２７のカット角θを選択でき、通過帯域よりも低周波側の減衰帯域におけるスプリアスを低減することが可能となる。またこれに伴い、例えば、フィルタ１５よりも低周波側のフィルタ１１および１２の通過帯域と、フィルタ１５によるレイリー波スプリアスの発生周波数とが重なる場合、フィルタ１１および１２の通過帯域内のリップルを低減することが可能となる。
【００５９】
なお、送信フィルタ１１および１３、ならびに受信フィルタ１２および１４も、上記積層構造を有する弾性表面波フィルタであってもよい。これにより、送信フィルタ１１および１３、ならびに受信フィルタ１２および１４において、より低損失のフィルタ特性を実現できる。ただし、送信フィルタ１１および１３、ならびに受信フィルタ１２および１４においては、ＩＤＴ電極が形成される基板は、圧電層の単層からなる圧電基板であってもよい。この場合の圧電基板は、例えば、ＬｉＴａＯ3の圧電単結晶、または、ＬｉＮｂＯ3などの他の圧電単結晶で構成される。
【００６０】
ここで、ＩＤＴ電極２２の構造パラメータについて説明する。弾性表面波共振子の波長とは、図３の中段に示すＩＤＴ電極２２を構成する複数の電極指２２２ａまたは２２２ｂの繰り返し周期である波長λで規定される。また、電極ピッチは、波長λの１／２であり、一対の櫛形電極２２ａおよび２２ｂを構成する電極指２２２ａおよび２２２ｂのライン幅をＷとし、隣り合う電極指２２２ａと電極指２２２ｂとの間のスペース幅をＳとした場合、（Ｗ＋Ｓ）で定義される。また、ＩＤＴ電極の交叉幅Ｌは、図３の上段に示すように、櫛形電極２２ａの電極指２２２ａと櫛形電極２２ｂの電極指２２２ｂとのＸ軸方向から見た場合の重複する電極指長さである。また、各共振子の電極デューティーＤは、複数の電極指２２２ａおよび２２２ｂのライン幅占有率であり、複数の電極指２２２ａおよび２２２ｂのライン幅とスペース幅との加算値に対する当該ライン幅の割合であり、Ｗ／（Ｗ＋Ｓ）で定義される。
【００６１】
［４．フィルタ１５の動作原理］
ここで、本実施の形態に係るラダー型の弾性表面波フィルタの動作原理について説明しておく。
【００６２】
例えば、図２に示された並列腕共振子５５１〜５５４は、それぞれ、共振特性において共振周波数ｆｒｐおよび反共振周波数ｆａｐ（＞ｆｒｐ）を有している。また、直列腕共振子５０１〜５０５は、それぞれ、共振特性において共振周波数ｆｒｓおよび反共振周波数ｆａｓ（＞ｆｒｓ＞ｆｒｐ）を有している。なお、直列腕共振子５０１〜５０５の共振周波数ｆｒｓは、略一致するように設計されるが、必ずしも一致していない。また、直列腕共振子５０１〜５０５の反共振周波数ｆａｓ、並列腕共振子５５１〜５５４の共振周波数ｆｒｐ、および、並列腕共振子５５１〜５５４の反共振周波数ｆａｐについても同様であり、必ずしも一致していない。
【００６３】
ラダー型の共振子によりバンドパスフィルタを構成するにあたり、並列腕共振子５５１〜５５４の反共振周波数ｆａｐと直列腕共振子１０１〜１０５の共振周波数ｆｒｓとを近接させる。これにより、並列腕共振子５５１〜５５４のインピーダンスが０に近づく共振周波数ｆｒｐ近傍は、低域側阻止域となる。また、これより周波数が増加すると、反共振周波数ｆａｐ近傍で並列腕共振子５５１〜５５４のインピーダンスが高くなり、かつ、共振周波数ｆｒｓ近傍で直列腕共振子５０１〜５０５のインピーダンスが０に近づく。これにより、反共振周波数ｆａｐ〜共振周波数ｆｒｓの近傍では、共通端子６０から入出力端子５０への信号経路において信号通過域となる。さらに、周波数が高くなり、反共振周波数ｆａｓ近傍になると、直列腕共振子５０１〜５０５のインピーダンスが高くなり、高周波側阻止域となる。つまり、直列腕共振子５０１〜５０５の反共振周波数ｆａｓを、信号通過域外のどこに設定するかにより、高周波側阻止域における減衰特性の急峻性が大きく影響する。
【００６４】
フィルタ１５において、共通端子６０から高周波信号が入力されると、共通端子６０とグランドとの間で電位差が生じ、これにより、圧電基板が歪むことでＸ方向に伝搬する弾性表面波が発生する。ここで、ＩＤＴ電極２２の波長λと、通過帯域の波長とを対応させておくことにより、通過させたい周波数成分を有する高周波信号のみがフィルタ１５を通過する。
【００６５】
［５．ＬｉＴａＯ3の圧電層のカット角算出］
次に、フィルタ１５の基板２２０に用いられる圧電層２２７のカット角θ（°）の導出について説明する。
【００６６】
本実施の形態では、フィルタ１５の基板として、上述した積層構造を有する基板２２０が用いられる。ここで、フィルタ１５に要求される帯域幅、挿入損失、および減衰帯域の仕様に対応するため、基板２２０を構成する圧電層２２７の材料として、ＬｉＴａＯ3が選択される。
【００６７】
しかしながら、ＬｉＴａＯ3の圧電層２２７かつ上記積層構造を用いて弾性表面波フィルタを構成した場合、通過帯域よりも低周波側に、レイリー波のスプリアスが発生し、当該低周波側の減衰特性が悪化してしまう。また、この弾性表面波フィルタを用いてマルチプレクサを構成した場合、当該弾性表面波フィルタ（例えばフィルタ１５）と共通接続された低周波側フィルタ（例えばフィルタ１１または１２）の通過帯域に、上記スプリアスに起因したリップルが発生してしまう場合が想定される。
【００６８】
スプリアスを抑制できる方策としては、特定のカット角を有する圧電基板を用いることが知られている。一方で、弾性表面波フィルタでは、要求されるフィルタ特性に対応してＩＤＴ電極２２を構成する一対の櫛形電極の膜厚ＴIDT、電極デューティーＤ、圧電層２２７の厚みＴLT、および低音速膜２２６の膜厚ＴVLを最適化しなければならない。
【００６９】
発明者らは、鋭意検討の結果、θ°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ3で構成される圧電層２２７を用いた弾性表面波フィルタについて、通過帯域よりも低周波側の減衰帯域でのレイリー波スプリアスの発生を抑制できるカット角θは、一意に決まるのではなく、上記膜厚ＴIDT、電極デューティーＤ、厚みＴLT、および膜厚ＴVLにより変化し、これらのパラメータにより上記カット角θを決定できることを見出した。
【００７０】
図４Ａは、第１範囲の構造パラメータと圧電層２２７のカット角との関係を表すグラフである。また、図４Ｂは、第２範囲の構造パラメータと圧電層２２７のカット角との関係を表すグラフである。図４Ｃは、第３範囲の構造パラメータと圧電層２２７のカット角との関係を表すグラフである。図４Ａ〜図４Ｃに示された結果は、規格化膜厚（ＴIDT／λ）、電極デューティーＤ、規格化厚み（ＴLT／λ）、および規格化膜厚（ＴVL／λ）を変化させた場合の、レイリー波スプリアスが極小となるカット角の変化を、有限要素法によるシミュレーションにより求めたものである。なお、図４Ａ〜図４Ｃでは、ＩＤＴ電極２２の材料としてＡｌを用いており、また、低音速膜２２６の材料としてＳｉＯ2を用いている。
【００７１】
また、第１範囲の構造パラメータとは、規格化膜厚（ＴIDT／λ）＝０．０５を含み、第２範囲および第３範囲における規格化膜厚（ＴIDT／λ）よりも小さい規格化膜厚（ＴIDT／λ）の範囲、電極デューティーＤ＝０．４０３８を含み、第２範囲および第３範囲の電極デューティーＤよりも小さい電極デューティーＤの範囲、規格化厚み（ＴLT／λ）＝０．４９２３を含み、第２範囲および第３範囲の規格化厚み（ＴLT／λ）よりも大きい規格化厚み（ＴLT／λ）の範囲、および、規格化膜厚（ＴVL／λ）＝０．４９４９を含み、第２範囲および第３範囲の規格化膜厚（ＴVL／λ）よりも大きい規格化膜厚（ＴVL／λ）の範囲で構成されている。
【００７２】
また、第３範囲の構造パラメータとは、規格化膜厚（ＴIDT／λ）＝０．０９４７１を含み、第１範囲および第２範囲における規格化膜厚（ＴIDT／λ）よりも大きい規格化膜厚（ＴIDT／λ）の範囲、電極デューティーＤ＝０．５９７４を含み、第１範囲および第２範囲の電極デューティーＤよりも大きい電極デューティーＤの範囲、規格化厚み（ＴLT／λ）＝０．２０５８を含み、第１範囲および第２範囲の規格化厚み（ＴLT／λ）よりも小さい規格化厚み（ＴLT／λ）の範囲、および、規格化膜厚（ＴVL／λ）＝０．１０７７を含み、第１範囲および第２範囲の規格化膜厚（ＴVL／λ）よりも小さい規格化膜厚（ＴVL／λ）の範囲で構成されている。
【００７３】
また、第２範囲の構造パラメータとは、規格化膜厚（ＴIDT／λ）＝０．０７２５を含み、第１範囲における規格化膜厚（ＴIDT／λ）よりも大きくかつ第３範囲における規格化膜厚（ＴIDT／λ）よりも小さい規格化膜厚（ＴIDT／λ）の範囲、電極デューティーＤ＝０．５を含み、第１範囲における電極デューティーＤよりも大きくかつ第３範囲における電極デューティーＤよりも小さい電極デューティーＤの範囲、規格化厚み（ＴLT／λ）＝０．３を含み、第１範囲における規格化厚み（ＴLT／λ）よりも小さくかつ第３範囲における規格化厚み（ＴLT／λ）よりも大きい規格化厚み（ＴLT／λ）の範囲、および、規格化膜厚（ＴVL／λ）＝０．３５を含み、第１範囲における規格化膜厚（ＴVL／λ）よりも小さくかつ第３範囲における規格化膜厚（ＴVL／λ）よりも大きい規格化膜厚（ＴVL／λ）の範囲で構成されている。
【００７４】
図４Ａ〜図４Ｃに共通して、規格化膜厚（ＴIDT／λ）が大きくなるほど、上記カット角は小さくなる。また、電極デューティーＤが大きくなるほど、上記カット角は小さくなる。また、規格化厚み（ＴLT／λ）が大きくなるほど、上記カット角は大きくなる。また、規格化膜厚（ＴVL／λ）が大きくなるほど、上記カット角は大きくなる。
【００７５】
ここで、図４Ａに示すように、第１範囲の構造パラメータとして、規格化膜厚（ＴIDT／λ）が小さい領域（＝０．０５）、かつ、電極デューティーＤが小さい領域（＝０．４０３８）、かつ、規格化厚み（ＴLT／λ）が大きい領域（＝０．４９２３）、かつ、規格化膜厚（ＴVL／λ）が大きい領域（＝０．４９４９）において、レイリー波スプリアスが極小となるカット角として５１°が得られる。
【００７６】
また、図４Ｂに示すように、第２範囲の構造パラメータとして、規格化膜厚（ＴIDT／λ）が中央領域（＝０．０７２５）にあり、かつ、電極デューティーＤが中央領域（＝０．５）にあり、かつ、規格化厚み（ＴLT／λ）が中央領域（＝０．３）にあり、かつ、規格化膜厚（ＴVL／λ）が中央領域（＝０．３５）にある場合において、レイリー波スプリアスが極小となるカット角として４２°が得られる。
【００７７】
また、図４Ｃに示すように、第３範囲の構造パラメータとして、規格化膜厚（ＴIDT／λ）が大きい領域（＝０．０９４７１）、かつ、電極デューティーＤが大きい領域（＝０．５９７４）、かつ、規格化厚み（ＴLT／λ）が小さい領域（＝０．２０５８）、かつ、規格化膜厚（ＴVL／λ）が小さい領域（＝０．１０７７）において、レイリー波スプリアスが極小となるカット角として３７°が得られる。
【００７８】
図５Ａは、第１範囲の構造パラメータにおける、圧電層２２７のカット角とレイリー波スプリアス帯域幅ＢＷとの関係を表すグラフである。また、図５Ｂは、第２範囲の構造パラメータにおける、圧電層２２７のカット角とレイリー波スプリアス帯域幅ＢＷとの関係を表すグラフである。また、図５Ｃは、第３範囲の構造パラメータにおける、圧電層２２７のカット角とレイリー波スプリアス帯域幅ＢＷとの関係を表すグラフである。本実施の形態のフィルタ１５のように、ラダー型のフィルタ構造を有する場合、直列腕共振子および並列腕共振子のそれぞれが、０．７６倍付近の周波数帯にスプリアスを発生させるため、直列腕共振子の共振点（反共振点）に相当するスプリアスと並列腕共振子の共振点（反共振点）に相当するスプリアスとで、所定の帯域幅ＢＷを有するスプリアスが発生する。
【００７９】
ここで、図５Ａに示すように、第１範囲の構造パラメータとして、規格化膜厚（ＴIDT／λ）が小さい領域（＝０．０５）、かつ、電極デューティーＤが小さい領域（＝０．４０３８）、かつ、規格化厚み（ＴLT／λ）が大きい領域（＝０．４９２３）、かつ、規格化膜厚（ＴVL／λ）が大きい領域（＝０．４９４９）において、レイリー波スプリアスの帯域幅ＢＷが極小となるカット角として５０°が得られる。
【００８０】
また、図５Ｂに示すように、第２範囲の構造パラメータとして、規格化膜厚（ＴIDT／λ）が中央領域（＝０．０７２５）にあり、かつ、電極デューティーＤが中央領域（＝０．５）にあり、かつ、規格化厚み（ＴLT／λ）が中央領域（＝０．３）にあり、かつ、規格化膜厚（ＴVL／λ）が中央領域（＝０．３５）にある場合において、レイリー波スプリアスの帯域幅ＢＷが極小となるカット角として４２°が得られる。
【００８１】
また、図５Ｃに示すように、第３範囲の構造パラメータとして、規格化膜厚（ＴIDT／λ）が大きい領域（＝０．０９４７１）、かつ、電極デューティーＤが大きい領域（＝０．５９７４）、かつ、規格化厚み（ＴLT／λ）が小さい領域（＝０．２０５８）、かつ、規格化膜厚（ＴVL／λ）が小さい領域（＝０．１０７７）において、レイリー波スプリアスの帯域幅ＢＷが極小となるカット角として３７°が得られる。
【００８２】
つまり、図４Ａ〜図４Ｃ、および図５Ａ〜図５Ｃに示すように、レイリー波スプリアスレベルおよび帯域幅が極小となるカット角は、規格化膜厚（ＴIDT／λ）、電極デューティーＤ、規格化厚み（ＴLT／λ）、および規格化膜厚（ＴVL／λ）の組み合わせにより変化する。
【００８３】
図４Ａ〜図４Ｃおよび図５Ａ〜図５Ｃに示されたデータを含め、規格化膜厚（ＴIDT／λ）、電極デューティーＤ、規格化厚み（ＴLT／λ）、および規格化膜厚（ＴVL／λ）と、レイリー波スプリアスレベルおよび帯域幅ＢＷが極小となるカット角θBとの関係を示すデータを、データ解析ツールにより解析することにより、上述した式３が導出される。つまり、カット角θBは、膜厚ＴIDT、電極デューティーＤ、厚みＴLT、および膜厚ＴVLに応じて変化するものであり、一意に決定されるものではなく、式３により決定される。
【００８４】
ここで、式３において、ρはＩＤＴ電極２２の比重を表している。例えば、ＩＤＴ電極２２がＡｌで構成されている場合、ρ＝２．６９８９（ｇ／ｃｍ3）とすればよい。また、ＩＤＴ電極２２がＴｉで構成されている場合、ρ＝４．５４（ｇ／ｃｍ3）とすればよい。また、ＩＤＴ電極２２がＰｔで構成されている場合、ρ＝２１．４５（ｇ／ｃｍ3）とすればよい。
【００８５】
［６．マルチプレクサの通過特性］
以下、本実施の形態に係るマルチプレクサ１の通過特性について、比較例に係るフィルタと比較しながら説明する。
【００８６】
図６Ａは、実施例に係るＢａｎｄ４１用のフィルタ１５の通過特性を表すグラフである。また、図６Ｂは、比較例に係るＢａｎｄ４１用のフィルタの通過特性を表すグラフである。また、図７は、実施例および比較例に係るＢａｎｄ２５用の送信フィルタの通過特性を比較したグラフである。また、表１に、実施例に係るフィルタ１５の設計パラメータを示す。
【００８７】
【表１】
2018092511.tif 000007
【００８８】
実施例に係るフィルタ１５において、表１に示された、波長λ、電極デューティーＤ、ＩＤＴ電極２２の膜厚ＴIDT、圧電層２２７の厚み（ＴLT／λ）、および低音速膜の膜厚（ＴVL／λ）と、ＩＤＴ電極２２を構成するＡｌの比重ρとを、式３に代入することにより、レイリー波スプリアスが極小となる最適カット角θBとして４２（°）が導出される。よって、実施例に係るフィルタ１５の圧電層２２７として、４２°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3を用いた。
【００８９】
一方、比較例に係るフィルタでは、実施例に係るフィルタ１５で用いられたカット角よりも８（°）大きい５０°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3を用いた。すなわち、比較例に係るフィルタにおいて、波長λ、電極デューティーＤ、ＩＤＴ電極２２の膜厚ＴIDT、圧電層２２７の厚み（ＴLT／λ）、および低音速膜の膜厚（ＴVL／λ）を式３に代入して得られる最適カット角θBから逸脱したカット角を用いた。なお、ＬｉＴａＯ3のカット角を変更すると、メインモードの比帯域が大きく変わってしまうので、回路構成やＩＤＴ電極の設計パラメータを大きく変更しないと、所望の通過帯域内特性が得られない。このため、比較例に係るフィルタの設計パラメータと、実施例に係るフィルタ１５の設計パラメータとは同一ではない。
【００９０】
図６Ａに示すように、実施例に係るフィルタ１５の通過特性において、Ｂａｎｄ２５の送信帯域および受信帯域におけるレイリー波スプリアスが発生していないことがわかる。つまり、実施例に係るフィルタ１５によれば、通過帯域よりも低周波側の減衰帯域の減衰量を改善できる。
【００９１】
一方、図６Ｂに示すように、比較例に係るフィルタの通過特性では、Ｂａｎｄ２５の送信帯域および受信帯域にレイリー波スプリアスが発生している。つまり、比較例に係るＢａｎｄ４１用のフィルタでは、通過帯域よりも低周波側の減衰帯域の減衰量が悪化する。
【００９２】
さらに、図７に示すように、比較例に係るＢａｎｄ４１用のフィルタを、Ｂａｎｄ２５＋Ｂａｎｄ６６＋Ｂａｎｄ４１のペンタプレクサ（マルチプレクサ）に使用すると、Ｂａｎｄ２５用の送信フィルタの通過帯域内に、大きなリップルが発生している。
【００９３】
これに対して、実施例に係るＢａｎｄ４１用のフィルタ１５を、Ｂａｎｄ２５＋Ｂａｎｄ６６＋Ｂａｎｄ４１のペンタプレクサ（マルチプレクサ１）に使用すると、Ｂａｎｄ２５用の送信フィルタ１１の通過帯域内のリップルが低減されている。
【００９４】
実施例に係るマルチプレクサ１において上記効果が得られた理由を、図８Ａおよび図８Ｂを用いて説明する。
【００９５】
図８Ａは、ＬｉＴａＯ3圧電層のカット角とレイリー波スプリアス比帯域との関係の一例を表すグラフである。また、図８Ｂは、ＬｉＴａＯ3圧電層のカット角とレイリー波スプリアスレベルとの関係の一例を表すグラフである。より具体的には、図８Ａおよび図８Ｂは、ＩＤＴ電極／圧電層／低音速膜／高音速支持基板からなる積層型の基板、および、図４Ｂおよび図５Ｂに示された第２範囲の構造パラメータを用いた場合の、ＬｉＴａＯ3圧電層のカット角とレイリー波スプリアスとの関係を示すグラフである。
【００９６】
図８Ａにおいて、比帯域（レイリー波スプリアス帯域幅ＢＷ／スプリアス発生周波数）がゼロに近いほど、レイリー波スプリアスはゼロに収束する。図８Ａにおいてカット角４２（°）付近では、レイリー波スプリアスの比帯域がほぼゼロであることがわかる。一方、比較例に係るフィルタに用いたカット角５０（°）では、比帯域が約０．７２％となっている。つまり、実施例に係るフィルタ１５では、レイリー波スプリアスの比帯域がほぼゼロなのでレイリー波スプリアスは発生しなかったが、比較例に係るフィルタでは、実施例と比較して比帯域が大きいため、レイリー波スプリアスが発生しているものと判断される。
【００９７】
次に、図８Ｂに示すように、レイリー波スプリアスのレベル（共通端子６０のリターンロス）を確認した結果である。図８Ａの傾向と同様に、ＬｉＴａＯ3圧電層のカット角４２（°）付近でレイリー波スプリアスがほぼゼロとなり、それよりカット角が大きくなっても小さくなっても、レイリー波スプリアスのレベルが大きくなる。なお、レイリー波スプリアスのレベルの３０％のレベルのリップルが、Ｂａｎｄ２５用の送信フィルタ１１および受信フィルタ１２の通過帯域内に発生する。近年、携帯電話システムの変調方式が１６ＱＡＭや６４ＱＡＭとなっているため、通過帯域内のリップルの要求スペックが上がっており、リップルとしては０．３ｄＢ以下であることが望ましい。つまり、レイリー波スプリアスのレベルとしては、１．０ｄＢ以下である必要がある。
【００９８】
図８Ｂに示すように、ＬｉＴａＯ3圧電層の最適カット角が４２°である場合、レイリー波スプリアスのレベルを１．０ｄＢ以下にできるカット角θは、３８°〜４６°（４２±４°）であることがわかる。
【００９９】
つまり、上記式３で算出されたレイリー波スプリアスが発生しない（極小となる）カット角θBから±４°の範囲において、携帯電話システム上、問題が発生しないリップル０．３ｄＢ以下を実現することが可能となる。
【０１００】
つまり、本実施の形態に係るフィルタ１５において、レイリー波のスプリアスが極小となるＬｉＴａＯ3からなる圧電層２２７の最適カット角θB（°）は、波長λ、膜厚ＴIDT、比重ρ、電極デューティーＤ、厚みＴLT、膜厚ＴVLを、上記式３に代入することにより導出される。このとき、ＬｉＴａＯ3からなる圧電層２２７のカット角θ（°）は、上記式４の関係を満たす。
【０１０１】
Ｂａｎｄ４１（通過帯域：２４９６−２６９０ＭＨｚ）の０．７６倍は、Ｂａｎｄ２５（送信帯域：１８５０−１９１５ＭＨｚ、受信帯域：１９３０−１９９５ＭＨｚ）と重複する。この場合、弾性表面波フィルタ（フィルタ１５）をＢａｎｄ４１に適用し、低周波側フィルタ（送信フィルタ１１および受信フィルタ１２）をＢａｎｄ２５に適用した場合、上記弾性表面波フィルタの通過帯域の０．７６倍の周波数帯域におけるスプリアスが高精度に抑制されるので、低周波側フィルタにおける通過帯域内のリップルを低減することが可能となる。よって、低損失、高減衰、および高アイソレーションのマルチプレクサ１を実現できる。
【０１０２】
なお、実施例に係るフィルタ１５では、第２範囲の構造パラメータにより導出された最適カット角θB（°）として４２（°）を例示したが、本発明に係る弾性表面波フィルタに用いられるＬｉＴａＯ3圧電層のカット角θは、あくまでも上記式３および式４により導出されるものである。よって、第１範囲の構造パラメータ、式３および式４を用いてカット角θを導出した場合、例えばθ＝５１±４（°）が導出され、第３範囲の構造パラメータ、式３および式４を用いてカット角θを導出した場合、例えばθ＝３７±４（°）が導出される。
【０１０３】
つまり、高周波側の通過帯域を有する弾性表面波フィルタにおいて、上記式３および上記式４を用いることにより、ＩＤＴ電極および圧電材料の構造パラメータに応じてＬｉＴａＯ3圧電層のカット角θを選択できる。これにより、低周波側フィルタの通過帯域におけるスプリアスレベルをゼロに近い値に低減できる。またこれに伴い、低周波側フィルタにおいて、通過帯域内のリップルを低減することが可能となる。
【０１０４】
（その他の実施の形態など）
以上、本発明の実施の形態に係る弾性表面波フィルタおよびマルチプレクサについて、実施例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施例には限定されない。例えば、上記実施例に次のような変形を施した態様も、本発明に含まれ得る。
【０１０５】
例えば、本発明に係るマルチプレクサ１は、さらに、アンテナ素子２と共通端子６０との間に配置されたインピーダンス整合素子を備えてもよい。
【０１０６】
また、本発明に係るマルチプレクサ１は、実施例のようなＢａｎｄ２５＋Ｂａｎｄ６６＋Ｂａｎｄ４１のペンタプレクサに限られない。本実施の形態に係るフィルタ１５のような圧電基板の積層体において、式３および式４で規定されるカット角θを有するＬｉＴａＯ3圧電層を用いた単体の弾性表面波フィルタも本発明に含まれる。これにより、ＩＤＴ電極および圧電材料の構造パラメータに応じてＬｉＴａＯ3圧電層のカット角θを選択でき、通過帯域よりも低周波側の減衰帯域におけるスプリアスが改善された弾性表面波フィルタを提供できる。
【０１０７】
また、本発明に係るマルチプレクサ１は、上記積層体からなる圧電基板を有し、式３および式４で規定されるカット角θを有するＬｉＴａＯ3圧電層を用いた弾性表面波フィルタと、当該弾性表面波フィルタの通過帯域よりも低周波側の通過帯域を有する低周波側フィルタとが、共通端子で共通接続されたマルチプレクサであればよい。
【０１０８】
また、本発明に係るマルチプレクサ１は、送受信を行うデュプレクサを複数有する構成でなくてもよい。例えば、複数の送信周波数帯域を有する送信装置にも適用される。また、本発明に係るマルチプレクサ１は、例えば、複数の受信周波数帯域を有する受信装置にも適用される。このような送信装置または受信装置であっても、本実施の形態に係るマルチプレクサ１と同様の効果が奏される。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明は、マルチバンド化およびマルチモード化された周波数規格に適用できる低損失の弾性表面波フィルタまたはマルチプレクサとして、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。
【符号の説明】
【０１１０】
１    マルチプレクサ
２    アンテナ素子
１０、２０、３０、４０、５０    入出力端子
１１、１３    送信フィルタ
１２、１４    受信フィルタ
１５    フィルタ
２１、３１、５６１    インダクタ
２２    ＩＤＴ電極
２２ａ、２２ｂ    櫛形電極
６０    共通端子
２２０    基板
２２１ａ、２２１ｂ    バスバー電極
２２２ａ、２２２ｂ    電極指
２２３    密着層
２２４    主電極層
２２５    保護層
２２６    低音速膜
２２７    圧電層
２２８    高音速支持基板
５０１、５０２、５０３、５０４、５０５    直列腕共振子
５５１、５５２、５５３、５５４    並列腕共振子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【国際調査報告】
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