(57)【要約】  周波数帯域が低い帯域通過型フィルタの影響により、周波数帯域が高い帯域通過型フィルタのフィルタ特性が劣化し難い、マルチプレクサを提供する。  共通端子と、共通端子に接続されており、第１の通過帯域を有する、第１の帯域通過型フィルタと、共通端子に接続されており、第１の通過帯域よりも周波数が高い、第２の通過帯域を有する、第２の帯域通過型フィルタと、を備え、第１の帯域通過型フィルタが、支持基板１２と、支持基板１２上に積層された圧電体１３と、圧電体１３上に設けられたＩＤＴ電極１４とを備える弾性波装置１１を有し、圧電体１３は、ニオブ酸リチウムであり、弾性波装置１１がレイリー波を利用している、マルチプレクサ。
2018123208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通端子と、
前記共通端子に接続されており、第１の通過帯域を有する、第１の帯域通過型フィルタと、
前記共通端子に接続されており、前記第１の通過帯域よりも周波数が高い、第２の通過帯域を有する、第２の帯域通過型フィルタと、
を備え、
前記第１の帯域通過型フィルタが、
支持基板と、
前記支持基板上に積層された圧電体と、
前記圧電体上に設けられたＩＤＴ電極と、
を備える弾性波装置を有し、
前記圧電体は、ニオブ酸リチウムであり、
前記弾性波装置がレイリー波を利用している、マルチプレクサ。
【請求項２】
前記圧電体のオイラー角（φ，θ，ψ）が、（０°±５°，θ，０°±１０°）の範囲内であり、
前記オイラー角におけるθが、３０°以上、３８°以下である、請求項１に記載のマルチプレクサ。
【請求項３】
前記圧電体の膜厚は、前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長をλとしたときに、０．１λ以上、１．０λ以下である、請求項１又は２に記載のマルチプレクサ。
【請求項４】
前記支持基板と前記圧電体との間に設けられており、伝搬するバルク波の音速が、前記圧電体を伝搬する弾性波の音速よりも低い低音速材料からなる低音速材料層をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
【請求項５】
前記支持基板を伝搬するバルク波の音速が、前記圧電体を伝搬する弾性波の音速よりも高い、請求項１〜４のいずれかの請求項に記載のマルチプレクサ。
【請求項６】
前記支持基板と前記低音速材料層との間に設けられており、伝搬するバルク波の音速が、前記圧電体を伝搬する弾性波の音速よりも高い高音速材料からなる高音速材料層をさらに備える、請求項４に記載のマルチプレクサ。
【請求項７】
前記ＩＤＴ電極が、Ｐｔ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ａｕ及びこれらの金属を含む合金からなる群から選択された少なくとも１種である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
【請求項８】
前記支持基板が、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、水晶、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、フォルステライト、マグネシア、ダイヤモンド、又はこれらの材料を主成分とする材料により構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
【請求項９】
前記ＩＤＴ電極の厚みが、前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長をλとしたときに、０．０２λ以上である、請求項１〜８のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
【請求項１０】
前記ＩＤＴ電極の厚みが、前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長をλとしたときに、０．１λ以下である、請求項９に記載のマルチプレクサ。
【請求項１１】
キャリアアグリゲーションに用いられる、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載のマルチプレクサと、
パワーアンプと、
を備える、高周波フロントエンド回路。
【請求項１３】
請求項１２に記載の高周波フロントエンド回路と、
ＲＦ信号処理回路と、
を備える、通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ端子に複数の帯域通過型フィルタが接続されている、マルチプレクサ、並びに該マルチプレクサを備える高周波フロントエンド回路及び通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１，２には、共振子や帯域通過型フィルタとして用いられる弾性波装置が開示されている。【０００３】
下記の特許文献１，２の弾性波装置では、高音速支持基板上に、低音速膜、圧電膜及びＩＤＴ電極がこの順序で積層されている。上記高音速支持基板は、伝搬するバルク波の音速が圧電膜を伝搬する弾性波の音速よりも高い高音速材料からなる。上記低音速膜は、伝搬するバルク波の音速が圧電膜を伝搬する弾性波の音速よりも低い低音速材料からなる。なお、特許文献２の弾性波装置では、圧電膜がニオブ酸リチウム膜（ＬｉＮｂＯ３膜）であり、ＳＨ波をメインモードとして利用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０８６６３９号
【特許文献２】国際公開第２０１３／１４１１６８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、特許文献１，２のような弾性波装置では、メインモードの周波数よりも高周波数側に高次モードやバルク放射による大きなスプリアスが生じることがあった。そのため、特許文献１，２の弾性波装置を、キャリアアグリゲーションなどの複数の周波数帯域を使う通信システム用のマルチプレクサに用いた場合、フィルタ特性に悪影響を及ぼすことがあった。例えば、２つの帯域通過型フィルタが共通接続されているマルチプレクサに用いた場合、周波数帯域が低い一方の帯域通過型フィルタによるスプリアスが、周波数帯域が高い他方の帯域通過型フィルタの通過帯域内に位置することがあった。その場合、他方の帯域通過型フィルタのフィルタ特性が劣化する。【０００６】
本発明の目的は、周波数帯域が低い帯域通過型フィルタの影響により、周波数帯域が高い帯域通過型フィルタのフィルタ特性が劣化し難い、マルチプレクサ、該マルチプレクサを用いた高周波フロントエンド回路及び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】
【０００７】
本発明に係るマルチプレクサは、共通端子と、前記共通端子に接続されており、第１の通過帯域を有する、第１の帯域通過型フィルタと、前記共通端子に接続されており、前記第１の通過帯域よりも周波数が高い、第２の通過帯域を有する、第２の帯域通過型フィルタと、を備え、前記第１の帯域通過型フィルタが、支持基板と、前記支持基板上に積層された圧電体と、前記圧電体上に設けられたＩＤＴ電極と、を備える弾性波装置を有し、前記圧電体は、ニオブ酸リチウムであり、前記弾性波装置がレイリー波を利用している。【０００８】
本発明に係るマルチプレクサのある特定の局面では、前記圧電体のオイラー角（φ，θ，ψ）が、（０°±５°，θ，０°±１０°）の範囲内であり、前記オイラー角におけるθが、３０°以上、３８°以下である。この場合には、メインモードの共振周波数より低周波数側におけるスプリアスをより一層抑制することができる。【０００９】
本発明に係るマルチプレクサの他の特定の局面では、前記圧電体の膜厚は、前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長をλとしたときに、０．１λ以上、１．０λ以下である。【００１０】
本発明に係るマルチプレクサのさらに他の特定の局面では、前記支持基板と前記圧電体との間に設けられており、伝搬するバルク波の音速が、前記圧電体を伝搬する弾性波の音速よりも低い低音速材料からなる低音速材料層をさらに備える。この場合には、支持基板へのエネルギーの染み出しを抑制することができるため、弾性波を圧電体内に効果的に閉じ込めることができる。【００１１】
本発明に係るマルチプレクサのさらに他の特定の局面では、前記支持基板を伝搬するバルク波の音速が、前記圧電体を伝搬する弾性波の音速よりも高い。この場合には、支持基板へのエネルギーの染み出しを抑制することができるため、弾性波を圧電体内に効果的に閉じ込めることができる。【００１２】
本発明に係るマルチプレクサのさらに他の特定の局面では、前記支持基板と前記低音速材料層との間に設けられており、伝搬するバルク波の音速が、前記圧電体を伝搬する弾性波の音速よりも高い高音速材料からなる高音速材料層をさらに備える。この場合には、支持基板へのエネルギーの染み出しを抑制することができるため、弾性波を圧電体内に効果的に閉じ込めることができる。【００１３】
本発明に係るマルチプレクサのさらに他の特定の局面では、前記ＩＤＴ電極が、Ｐｔ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ａｕ及びこれらの金属を含む合金からなる群から選択された少なくとも１種である。この場合には、ＩＤＴ電極の抵抗上昇を極力抑えることができるため、周波数帯域が高い帯域通過型フィルタのフィルタ特性がより一層劣化し難い。【００１４】
本発明に係るマルチプレクサのさらに他の特定の局面では、前記支持基板が、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、水晶、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、フォルステライト、マグネシア、ダイヤモンド、又はこれらの材料を主成分とする材料により構成されている。【００１５】
本発明に係るマルチプレクサのさらに他の特定の局面では、前記ＩＤＴ電極の厚みが、前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長をλとしたときに、０．０２λ以上である。この場合には、ＩＤＴ電極の抵抗による損失の影響を軽減できるので、周波数帯域が高い帯域通過型フィルタのフィルタ特性がより一層劣化し難い。【００１６】
本発明に係るマルチプレクサのさらに他の特定の局面では、前記ＩＤＴ電極の厚みが、前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長をλとしたときに、０．１λ以下である。【００１７】
本発明に係るマルチプレクサは、キャリアアグリゲーションに用いてもよい。【００１８】
本発明に係る高周波フロントエンド回路は、本発明に従って構成されるマルチプレクサと、パワーアンプとを備える。【００１９】
本発明に係る通信装置は、本発明に従って構成される高周波フロントエンド回路と、ＲＦ信号処理回路とを備える。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、周波数帯域が低い帯域通過型フィルタの影響により、周波数帯域が高い帯域通過型フィルタのフィルタ特性が劣化し難い、マルチプレクサ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、本発明の第１の実施形態に係るマルチプレクサを説明するための回路図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るマルチプレクサにおける第１の帯域通過型フィルタを構成する弾性波装置の模式的断面図であり、図２（ｂ）は、その電極構造を示す模式的平面図である。
【図３】図３は、第１の帯域通過型フィルタの通過特性と、第２の帯域通過型フィルタの通過特性とを示す図である。
【図４】図４は、比較例における第１の帯域通過型フィルタの通過特性と、第２の帯域通過型フィルタの通過特性とを示す図である。
【図５】図５（ａ）は、ＩＤＴ電極がＰｔ膜からなるときの位相特性を示す図であり、図５（ｂ）は、そのインピーダンス特性を示す図である。
【図６】図６（ａ）は、ＩＤＴ電極がＡｌ膜からなるときの位相特性を示す図であり、図６（ｂ）は、そのインピーダンス特性を示す図である。
【図７】図７（ａ）は、ＩＤＴ電極がＣｕ膜からなるときの位相特性を示す図であり、図７（ｂ）は、そのインピーダンス特性を示す図である。
【図８】図８（ａ）は、ＩＤＴ電極がＭｏ膜からなるときの位相特性を示す図であり、図８（ｂ）は、そのインピーダンス特性を示す図である。
【図９】図９（ａ）は、ＩＤＴ電極がＡｕ膜からなるときの位相特性を示す図であり、図９（ｂ）は、そのインピーダンス特性を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は、比較例における位相特性を示す図であり、図１０（ｂ）は、そのインピーダンス特性を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）は、ＩＤＴ電極がＰｔ膜からなるときの第１の周波数範囲における位相特性を示す図であり、図１１（ｂ）は、その第２の周波数範囲における位相特性を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）は、ＩＤＴ電極がＡｌ膜からなるときの第１の周波数範囲における位相特性を示す図であり、図１２（ｂ）は、その第２の周波数範囲における位相特性を示す図である。
【図１３】図１３（ａ）は、ＩＤＴ電極がＣｕ膜からなるときの第１の周波数範囲における位相特性を示す図であり、図１３（ｂ）は、その第２の周波数範囲における位相特性を示す図である。
【図１４】図１４（ａ）は、ＩＤＴ電極がＭｏ膜からなるときの第１の周波数範囲における位相特性を示す図であり、図１４（ｂ）は、その第２の周波数範囲における位相特性を示す図である。
【図１５】図１５（ａ）は、ＩＤＴ電極がＡｕ膜からなるときの第１の周波数範囲における位相特性を示す図であり、図１５（ｂ）は、その第２の周波数範囲における位相特性を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明の第２の実施形態に係るマルチプレクサにおける第１の帯域通過型フィルタを構成する弾性波装置の模式的断面図である。
【図１７】図１７（ａ）は、ＩＤＴ電極がＰｔ膜からなるときの位相特性を示す図であり、図１７（ｂ）は、そのインピーダンス特性を示す図である。
【図１８】図１８（ａ）は、ＩＤＴ電極がＡｌ膜からなるときの位相特性を示す図であり、図１８（ｂ）は、そのインピーダンス特性を示す図である。
【図１９】図１９（ａ）は、ＩＤＴ電極がＣｕ膜からなるときの位相特性を示す図であり、図１９（ｂ）は、そのインピーダンス特性を示す図である。
【図２０】図２０（ａ）は、ＩＤＴ電極がＭｏ膜からなるときの位相特性を示す図であり、図２０（ｂ）は、そのインピーダンス特性を示す図である。
【図２１】図２１（ａ）は、ＩＤＴ電極がＡｕ膜からなるときの位相特性を示す図であり、図２１（ｂ）は、そのインピーダンス特性を示す図である。
【図２２】図２２（ａ）は、ＩＤＴ電極が０．０２λの厚みのＰｔ膜からなるときの第１の周波数範囲における位相特性を示す図であり、図２２（ｂ）は、その第２の周波数範囲における位相特性を示す図である。
【図２３】図２３（ａ）は、ＩＤＴ電極が０．０６λの厚みのＰｔ膜からなるときの第１の周波数範囲における位相特性を示す図であり、図２３（ｂ）は、その第２の周波数範囲における位相特性を示す図である。
【図２４】図２４（ａ）は、ＩＤＴ電極が０．０８λの厚みのＰｔ膜からなるときの第１の周波数範囲における位相特性を示す図であり、図２４（ｂ）は、その第２の周波数範囲における位相特性を示す図である。
【図２５】図２５（ａ）は、ＩＤＴ電極が０．１０λの厚みのＰｔ膜からなるときの第１の周波数範囲における位相特性を示す図であり、図２５（ｂ）は、その第２の周波数範囲における位相特性を示す図である。
【図２６】図２６（ａ）は、ＩＤＴ電極が０．０２λの厚みのＡｌ膜からなるときの第１の周波数範囲における位相特性を示す図であり、図２６（ｂ）は、その第２の周波数範囲における位相特性を示す図である。
【図２７】図２７（ａ）は、ＩＤＴ電極が０．０６λの厚みのＡｌ膜からなるときの第１の周波数範囲における位相特性を示す図であり、図２７（ｂ）は、その第２の周波数範囲における位相特性を示す図である。
【図２８】図２８（ａ）は、ＩＤＴ電極が０．０８λの厚みのＡｌ膜からなるときの第１の周波数範囲における位相特性を示す図であり、図２８（ｂ）は、その第２の周波数範囲における位相特性を示す図である。
【図２９】図２９（ａ）は、ＩＤＴ電極が０．１０λの厚みのＡｌ膜からなるときの第１の周波数範囲における位相特性を示す図であり、図２９（ｂ）は、その第２の周波数範囲における位相特性を示す図である。
【図３０】図３０（ａ）は、ＩＤＴ電極が０．０２λの厚みのＣｕ膜からなるときの第１の周波数範囲における位相特性を示す図であり、図３０（ｂ）は、その第２の周波数範囲における位相特性を示す図である。
【図３１】図３１（ａ）は、ＩＤＴ電極が０．０６λの厚みのＣｕ膜からなるときの第１の周波数範囲における位相特性を示す図であり、図３１（ｂ）は、その第２の周波数範囲における位相特性を示す図である。
【図３２】図３２（ａ）は、ＩＤＴ電極が０．０８λの厚みのＣｕ膜からなるときの第１の周波数範囲における位相特性を示す図であり、図３２（ｂ）は、その第２の周波数範囲における位相特性を示す図である。
【図３３】図３３（ａ）は、ＩＤＴ電極が０．１０λの厚みのＣｕ膜からなるときの第１の周波数範囲における位相特性を示す図であり、図３３（ｂ）は、その第２の周波数範囲における位相特性を示す図である。
【図３４】図３４（ａ）は、ＩＤＴ電極が０．０２λの厚みのＭｏ膜からなるときの第１の周波数範囲における位相特性を示す図であり、図３４（ｂ）は、その第２の周波数範囲における位相特性を示す図である。
【図３５】図３５（ａ）は、ＩＤＴ電極が０．０６λの厚みのＭｏ膜からなるときの第１の周波数範囲における位相特性を示す図であり、図３５（ｂ）は、その第２の周波数範囲における位相特性を示す図である。
【図３６】図３６（ａ）は、ＩＤＴ電極が０．０８λの厚みのＭｏ膜からなるときの第１の周波数範囲における位相特性を示す図であり、図３６（ｂ）は、その第２の周波数範囲における位相特性を示す図である。
【図３７】図３７（ａ）は、ＩＤＴ電極が０．１０λの厚みのＭｏ膜からなるときの第１の周波数範囲における位相特性を示す図であり、図３７（ｂ）は、その第２の周波数範囲における位相特性を示す図である。
【図３８】図３８（ａ）は、ＩＤＴ電極が０．０２λの厚みのＡｕ膜からなるときの第１の周波数範囲における位相特性を示す図であり、図３８（ｂ）は、その第２の周波数範囲における位相特性を示す図である。
【図３９】図３９（ａ）は、ＩＤＴ電極が０．０６λの厚みのＡｕ膜からなるときの第１の周波数範囲における位相特性を示す図であり、図３９（ｂ）は、その第２の周波数範囲における位相特性を示す図である。
【図４０】図４０（ａ）は、ＩＤＴ電極が０．０８λの厚みのＡｕ膜からなるときの第１の周波数範囲における位相特性を示す図であり、図４０（ｂ）は、その第２の周波数範囲における位相特性を示す図である。
【図４１】図４１（ａ）は、ＩＤＴ電極が０．１０λの厚みのＡｕ膜からなるときの第１の周波数範囲における位相特性を示す図であり、図４１（ｂ）は、その第２の周波数範囲における位相特性を示す図である。
【図４２】図４２は、ＩＤＴ電極に積層金属膜を用いた場合の位相特性を示す図である。
【図４３】図４３は、ＩＤＴ電極の厚みが０．０９λ〜０．１１λの場合において、オイラー角のθを変化させたときのＳＨ波に起因するスプリアスの最大位相角を示す図である。
【図４４】図４４は、オイラー角のθが２８°のときの位相特性を示す図である。
【図４５】図４５は、オイラー角のθが３０°のときの位相特性を示す図である。
【図４６】図４６は、オイラー角のθが３４°のときの位相特性を示す図である。
【図４７】図４７は、オイラー角のθが３８°のときの位相特性を示す図である。
【図４８】図４８は、オイラー角のθが４０°のときの位相特性を示す図である。
【図４９】図４９は、本発明の第３の実施形態に係るマルチプレクサにおける第１の帯域通過型フィルタを構成する弾性波装置の模式的断面図である。
【図５０】図５０は、オイラー角のθが３０°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．１λのときの位相特性を示す図である。
【図５１】図５１は、オイラー角のθが３０°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．２λのときの位相特性を示す図である。
【図５２】図５２は、オイラー角のθが３０°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．４λのときの位相特性を示す図である。
【図５３】図５３は、オイラー角のθが３０°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．６λのときの位相特性を示す図である。
【図５４】図５４は、オイラー角のθが３０°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．８λのときの位相特性を示す図である。
【図５５】図５５は、オイラー角のθが３０°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが１．０λのときの位相特性を示す図である。
【図５６】図５６は、オイラー角のθが３４°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．１λのときの位相特性を示す図である。
【図５７】図５７は、オイラー角のθが３４°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．２λのときの位相特性を示す図である。
【図５８】図５８は、オイラー角のθが３４°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．４λのときの位相特性を示す図である。
【図５９】図５９は、オイラー角のθが３４°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．６λのときの位相特性を示す図である。
【図６０】図６０は、オイラー角のθが３４°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．８λのときの位相特性を示す図である。
【図６１】図６１は、オイラー角のθが３４°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが１．０λのときの位相特性を示す図である。
【図６２】図６２は、オイラー角のθが３８°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．１λのときの位相特性を示す図である。
【図６３】図６３は、オイラー角のθが３８°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．２λのときの位相特性を示す図である。
【図６４】図６４は、オイラー角のθが３８°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．４λのときの位相特性を示す図である。
【図６５】図６５は、オイラー角のθが３８°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．６λのときの位相特性を示す図である。
【図６６】図６６は、オイラー角のθが３８°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．８λのときの位相特性を示す図である。
【図６７】図６７は、オイラー角のθが３８°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが１．０λのときの位相特性を示す図である。
【図６８】図６８は、オイラー角のθが３０°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．１λのときの位相特性を示す図である。
【図６９】図６９は、オイラー角のθが３０°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．２λのときの位相特性を示す図である。
【図７０】図７０は、オイラー角のθが３０°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．４λのときの位相特性を示す図である。
【図７１】図７１は、オイラー角のθが３０°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．６λのときの位相特性を示す図である。
【図７２】図７２は、オイラー角のθが３０°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．８λのときの位相特性を示す図である。
【図７３】図７３は、オイラー角のθが３０°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが１．０λのときの位相特性を示す図である。
【図７４】図７４は、オイラー角のθが３４°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．１λのときの位相特性を示す図である。
【図７５】図７５は、オイラー角のθが３４°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．２λのときの位相特性を示す図である。
【図７６】図７６は、オイラー角のθが３４°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．４λのときの位相特性を示す図である。
【図７７】図７７は、オイラー角のθが３４°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．６λのときの位相特性を示す図である。
【図７８】図７８は、オイラー角のθが３４°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．８λのときの位相特性を示す図である。
【図７９】図７９は、オイラー角のθが３４°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが１．０λのときの位相特性を示す図である。
【図８０】図８０は、オイラー角のθが３８°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．１λのときの位相特性を示す図である。
【図８１】図８１は、オイラー角のθが３８°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．２λのときの位相特性を示す図である。
【図８２】図８２は、オイラー角のθが３８°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．４λのときの位相特性を示す図である。
【図８３】図８３は、オイラー角のθが３８°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．６λのときの位相特性を示す図である。
【図８４】図８４は、オイラー角のθが３８°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．８λのときの位相特性を示す図である。
【図８５】図８５は、オイラー角のθが３８°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが１．０λのときの位相特性を示す図である。
【図８６】図８６は、本発明に係る通信装置及び高周波フロントエンド回路の構成図である。
【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】
なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。
【００２４】
［マルチプレクサ］
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るマルチプレクサを説明するための回路図である。図２（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るマルチプレクサにおける第１の帯域通過型フィルタを構成する弾性波装置の模式的断面図である。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）の弾性波装置の電極構造を示す模式的平面図である。
【００２５】
マルチプレクサ１は、共通端子２を有する。共通端子２に、第１〜第３の帯域通過型フィルタ３〜５の一端が共通接続されている。携帯電話機のＲＦ段などでは、このマルチプレクサ１が、アンテナ端子に共通接続されている。
【００２６】
第１の帯域通過型フィルタ３、第２の帯域通過型フィルタ４及び第３の帯域通過型フィルタ５の通過帯域である周波数帯域は異なっている。第１の帯域通過型フィルタ３の通過帯域を通過帯域Ａとする。第２の帯域通過型フィルタ４の通過帯域を通過帯域Ｂとする。そして、通過帯域Ａより通過帯域Ｂが高い周波数帯域にあるとする。
【００２７】
マルチプレクサ１では、第１の帯域通過型フィルタ３が、図２（ａ）に示す弾性波装置１１を用いて構成されている。この第１の帯域通過型フィルタ３の回路構成は特に限定されない。例えば、複数の弾性波装置１１を有するラダー型フィルタや、縦結合共振子型弾性波フィルタ、ラチス型フィルタ又はトランスバーサル型フィルタなどが挙げられる。具体的に、ラダー型フィルタの直列腕共振子及び並列腕共振子として、弾性波装置１１の構造を有するものを用いてもよい。
【００２８】
図２（ａ）に示すように、弾性波装置１１は、支持基板１２、圧電体１３及びＩＤＴ電極１４を備える。支持基板１２上に、圧電体１３が積層されている。圧電体１３上に、ＩＤＴ電極１４が積層されている。なお、圧電体１３は、ニオブ酸リチウムである。特に、本実施形態において、圧電体１３は、ＬｉＮｂＯ３膜である。圧電体１３の厚みは、特に限定されず、０．１λ以上、１．０λ以下であることが好ましい。λは、ＩＤＴ電極１４の電極指ピッチで定まる波長である。
【００２９】
支持基板１２は、圧電体１３及びＩＤＴ電極１４を有する積層構造を支持し得る限り、適宜の材料により構成することができる。支持基板１２の材料としては、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、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、水晶等の圧電体、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、フォルステライト等の各種セラミック、マグネシア、ダイヤモンド、又は、上記各材料を主成分とする材料等を用いることができる。本実施形態では、支持基板１２は、シリコンからなる。
【００３０】
弾性波装置１１では、圧電体１３を伝搬する弾性波としてレイリー波をメインモードとして利用している。なお、支持基板１２と圧電体１３と間には、バッファ層が設けられていてもよい。バッファ層としては、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化チタン又は酸化アルミニウムなどを用いることができる。
【００３１】
圧電体１３のオイラー角（φ，θ，ψ）は、特に限定されないが、（０°±５°，θ，０°±１０°）の範囲内にあることが望ましい。また、オイラー角におけるθが、３０°以上、３８°以下であることが好ましい。この場合には、弾性波装置１１において、メインモードの共振周波数より低周波数側におけるスプリアスをより一層抑制することができる。
【００３２】
ＩＤＴ電極１４の材料は、特に限定されず、例えば、Ｐｔ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｔｉ、又はこれらの金属の合金などが挙げられる。なかでも、ＩＤＴ電極１４の材料は、Ｐｔ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ａｕ及びこれらの金属を含む合金からなる群から選択された少なくとも１種であることが好ましい。この場合には、ＩＤＴ電極１４の抵抗上昇を極力抑えることができるため、後述する周波数帯域が高い帯域通過型フィルタのフィルタ特性がより一層劣化し難い。
【００３３】
ＩＤＴ電極１４は、単層の金属膜であってもよいし、２種以上の金属膜が積層された積層金属膜であってもよい。積層金属膜としては、例えば、Ａｌ膜上にＰｔ膜を積層した積層金属膜や、Ｐｔ膜上にＡｌ膜を積層した積層金属膜などが挙げられる。また、各電極材料間のバッファ層や、各電極材料と圧電体１３とのバッファ層として、Ｔｉ、ＮｉＣｒ、Ａｇ又はＣｒなどを用いてもよい。
【００３４】
ＩＤＴ電極１４の厚みは、特に限定されないが、０．０２λ以上であることが好ましい。ＩＤＴ電極１４の厚みが上記範囲内にある場合には、ＩＤＴ電極１４の抵抗による損失の影響を軽減できるので、後述する周波数帯域が高い帯域通過型フィルタのフィルタ特性がより一層劣化し難い。ＩＤＴ電極１４の厚みの上限は、特に限定されず、例えば０．１λとすることができる。なお、λは、ＩＤＴ電極１４の電極指ピッチで定まる波長である。
【００３５】
図２（ａ）では略図的に示しているが、より具体的には、圧電体１３上に、図２（ｂ）に示す電極構造が形成されている。すなわち、ＩＤＴ電極１４と、ＩＤＴ電極１４の弾性波の伝搬方向におけるＩＤＴ電極１４の両側に配置された反射器１５，１６が形成されている。それによって、１ポート型弾性表面波共振子が構成されている。なお、反射器１５，１６は用いられなくてもよい。
【００３６】
図２（ｂ）に示すように、ＩＤＴ電極１４は、第１，第２のバスバーと、複数本の第１，第２の電極指とを有する。複数本の第１の電極指と、複数本の第２の電極指とは、互いに間挿し合っている。また、複数本の第１の電極指は、第１のバスバーに接続されており、複数本の第２の電極指は、第２のバスバーに接続されている。
【００３７】
なお、図２（ａ）では示していないが、ＩＤＴ電極１４の一部又は全体を覆うように酸化膜や窒化膜などの誘電体膜が設けられていてもよい。誘電体膜を設けることで、周波数温度特性や耐湿性を改善したり、ＩＤＴ電極１４を保護したりすることができる。例えば、誘電体膜として、ＳｉＯ２膜を用いることで周波数温度特性を改善することができる。
【００３８】
弾性波装置１１は、上記のような構成を備えているので、後述するようにメインモードの周波数よりも高周波数側に生じるスプリアスを抑制することができる。
【００３９】
マルチプレクサ１では、第１の帯域通過型フィルタ３が、この弾性波装置１１を用いて構成されている。そのため、第１の帯域通過型フィルタ３の通過帯域Ａより高い周波数帯域にある通過帯域Ｂを有する第２の帯域通過型フィルタ４の特性が劣化し難い。これを、以下、図３及び図４を参照してより詳細に説明する。
【００４０】
図３は、第１の帯域通過型フィルタの通過特性と、第２の帯域通過型フィルタの通過特性とを示す図である。また、図４は、比較例における第１の帯域通過型フィルタの通過特性と、第２の帯域通過型フィルタの通過特性とを示す図である。図３及び図４において、実線が第１の帯域通過型フィルタの通過特性を示し、破線が第２の帯域通過型フィルタの通過特性を示す。なお、図３においては、第１の帯域通過型フィルタ３が、弾性波装置１１を用いて構成されている。ここでは、第１の帯域通過型フィルタ３がラダー型フィルタであり、ラダー型フィルタの直列腕共振子及び並列腕共振子として、弾性波装置１１と同様の構造を有するものが用いられている。なお、図４の比較例では、レイリー波ではなくＳＨ波をメインモードとして利用すること以外は弾性波装置１１と同様の弾性波装置が用いられている。
【００４１】
図４から明らかなように、比較例では、第２の帯域通過型フィルタの通過特性において、通過帯域Ｂ内に矢印Ｃで示す大きなスプリアスが表れている。すなわち、通過帯域Ｂ内における挿入損失が大きく悪化している。これは、第１の帯域通過型フィルタに用いられている弾性波装置の高域側のスプリアスによる劣化である。
【００４２】
これに対して、図３においては、第２の帯域通過型フィルタ４の通過特性では、通過帯域Ｂ内において上記のようなスプリアスが抑制されている。これは、第１の帯域通過型フィルタ３に用いられている弾性波装置１１の高域側のスプリアスが抑制されていることによる。
【００４３】
このように、マルチプレクサ１では、第１の帯域通過型フィルタ３より高い周波数帯域にある通過帯域Ｂを有する第２の帯域通過型フィルタ４の特性が劣化し難い。そのため、マルチプレクサ１は、キャリアアグリゲーションなどの用途に好適に用いることができる。
【００４４】
次に、図５〜図９及び図１１〜図１５を参照して、弾性波装置１１において、メインモードの共振周波数よりも高周波数側のスプリアスが抑制されていることについて説明する。
【００４５】
まず、図２（ａ）に示す構造において、以下の弾性波共振子を設計した。
【００４６】
支持基板１２…Ｓｉ基板
圧電体１３…ＬｉＮｂＯ３膜、オイラー角（０°，３４°，０°）
ＩＤＴ電極１４…デューティ比：０．５０、ＩＤＴ電極１４の電極指の本数：２０１本（１００対）、その電極指交叉幅：１５λ、反射器１５，１６の電極指の本数：２１本（１０対）
ＩＤＴ電極１４の材料…Ｐｔ膜（厚み：０．１λ）、Ａｌ膜（厚み：０．０４λ）、Ｃｕ膜（厚み：０．０６λ）、Ｍｏ膜（厚み：０．１λ）、Ａｕ膜（厚み：０．１λ）
利用する弾性波…レイリー波
【００４７】
なお、λは、ＩＤＴ電極１４の電極指ピッチで定まる波長であり、λ＝１．０μｍである。
【００４８】
このようにして設計した弾性波共振子の位相特性及びインピーダンス特性を図５〜図９に示す。
【００４９】
図５〜図９において、（ａ）は、位相特性を示す図であり、（ｂ）は、インピーダンス特性を示す図である。なお、図５〜図９において、ＩＤＴ電極１４は、それぞれ順に、Ｐｔ膜（Ｐｔ膜の厚み：０．１λ、ＬｉＮｂＯ３膜の厚み：１．０λ、メインモードの共振周波数（Ｆｒ）：２．５６ＧＨｚ、比帯域幅：５．７％）、Ａｌ膜（Ａｌ膜の厚み：０．０４λ、ＬｉＮｂＯ３膜の厚み：０．６λ、メインモードの共振周波数（Ｆｒ）：３．８５５ＧＨｚ、比帯域幅：３．２％）、Ｃｕ膜（Ｃｕ膜の厚み：０．０６λ、ＬｉＮｂＯ３膜の厚み：０．２λ、メインモードの共振周波数（Ｆｒ）：３．５ＧＨｚ、比帯域幅：３．６％）、Ｍｏ膜（Ｍｏ膜の厚み：０．１λ、ＬｉＮｂＯ３膜の厚み：０．２λ、メインモードの共振周波数（Ｆｒ）：３．１３ＧＨｚ、比帯域幅：４．８％）、Ａｕ膜（Ａｕ膜の厚み：０．１λ、ＬｉＮｂＯ３膜の厚み：０．２λ、メインモードの共振周波数（Ｆｒ）：２．４８ＧＨｚ、比帯域幅：４．２％）である。図５〜図９において図の右上には、用いたＩＤＴ電極１４の種類を記載している。また、図５〜図９において、破線はＦｒの１．５倍の周波数（１．５Ｆｒ）であり、一点鎖線はＦｒの２．０倍の周波数（２．０Ｆｒ）であり、二点鎖線はＦｒの２．５倍の周波数（２．５Ｆｒ）である。
【００５０】
図５に示すように、ＩＤＴ電極１４がＰｔ膜からなる場合、Ｆｒ以上１．５Ｆｒ以下の範囲においては、顕著なスプリアスが生じていない。一方、Ｆｒ以上２．０Ｆｒ以下の範囲においては、４．７８ＧＨｚ（１．８Ｆｒ）付近に、最大位相角が−７０°のスプリアスが生じているが、このスプリアスは非常に小さいので影響を無視することができる。また、７．０３ＧＨｚ（２．７５Ｆｒ）付近に、最大位相角が９°のスプリアスが生じているが、これはメインモードの応答から十分に離れた位置にあるため、他の帯域通過型フィルタに影響を及ぼさない。
【００５１】
また、図６〜図９に示すように、ＩＤＴ電極１４が他の金属膜からなる場合においても同様に、スプリアスが十分に抑制されているか、メインモードの応答から十分に遠ざけられている。
【００５２】
図５〜図９の結果から明らかなように、設計した弾性波共振子では、ＩＤＴ電極１４の材料に関わらず、メインモードの周波数よりも高周波数側に生じるスプリアスが抑制されているか、十分に遠ざけられていることがわかる。
【００５３】
図１０（ａ）は、比較例における位相特性を示す図であり、図１０（ｂ）は、そのインピーダンス特性を示す図である。
【００５４】
なお、比較例においては、以下の弾性波共振子を設計した。
【００５５】
支持基板１２…Ｓｉ基板
圧電体１３……ＬｉＮｂＯ３膜、オイラー角（０°，１２０°，０°）
ＩＤＴ電極１４…デューティ比：０．５０、ＩＤＴ電極１４の電極指の本数：２０１本（１００対）、その電極指交叉幅：１５λ、反射器１５，１６の電極指の本数：２１本（１０対）
ＩＤＴ電極１４の材料…Ａｌ膜（２００ｎｍ）／Ｔｉ膜（１０ｎｍ）
利用する弾性波…ＳＨ波
【００５６】
なお、メインモードの共振周波数は１．８ＧＨｚである。
【００５７】
図１０に示すように、比較例においては、Ｆｒ以上１．５Ｆｒ以下の範囲においては、顕著なスプリアスが生じていないものの、Ｆｒ以上２．０Ｆｒ以下の範囲においては、３．３６ＧＨｚ（１．８４Ｆｒ）付近に、最大位相角が８２°のスプリアスが生じていることがわかる。
【００５８】
次に、設計した弾性波共振子において、ＩＤＴ電極１４及びＬｉＮｂＯ３膜の厚みを変化させたときの位相特性を求めた。
【００５９】
図１１〜図１５において、（ａ）は、第１の周波数範囲における位相特性を示す図であり、（ｂ）は、第２の周波数範囲における位相特性を示す図である。
【００６０】
なお、図１１〜図１５において、ＩＤＴ電極１４は、それぞれ順に、Ｐｔ膜、Ａｌ膜、Ｃｕ膜、Ｍｏ膜、Ａｕ膜である。図１１〜図１５において図の右上には、用いたＩＤＴ電極１４の種類を記載している。図１１〜図１５では、ＩＤＴ電極１４の厚みが、０．０２λ、０．０４λ、０．０６λ、０．０８λ及び０．１０λ（図では０．１０を０．１と記載）の場合において、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みを０．１λ以上、１．０λ（図では１．０を１と記載）以下の範囲内で変化させた。また、第１の周波数範囲とは、Ｆｒ以上１．５Ｆｒ以下の範囲である。第２の周波数範囲とは、Ｆｒ以上２．０Ｆｒ以下の範囲である。
【００６１】
図１１〜図１５に示すように、ＩＤＴ電極１４の厚みが０．０２λ以上、０．１λ以下の範囲において、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．１λ以上、１．０λ以下の範囲のとき、最大位相角が０°以下であることがわかる。なお、図１１〜図１５から明らかなように、この結果はＩＤＴ電極１４の材料に依存していなかった。
【００６２】
次に、オイラー角（０°，θ，０°）におけるオイラー角のθを変化させたときの位相特性を求めた。具体的に、図２（ａ）に示す構造において、以下の弾性波共振子を設計し、位相特性を求めた。
【００６３】
支持基板１２…Ｓｉ基板
圧電体１３…ＬｉＮｂＯ３膜、オイラー角（０°，θ，０°）、厚み：０．１λ〜１．０λ
ＩＤＴ電極１４…デューティ比：０．５０、ＩＤＴ電極１４の電極指の本数：２０１本（１００対）、その電極指交叉幅：１５λ、反射器１５，１６の電極指の本数：２１本（１０対）
ＩＤＴ電極１４の材料…Ｐｔ膜（厚み：０．１λ）
利用する弾性波…レイリー波
【００６４】
なお、λは、ＩＤＴ電極１４の電極指ピッチで定まる波長であり、λ＝１．０μｍである。
【００６５】
このようにして設計した弾性波共振子において、オイラー角のθを変化させて、位相特性を求めた。
【００６６】
図５０〜図６７は、オイラー角のθ及びＬｉＮｂＯ３膜の厚みを図ごとに変化させたときの位相特性を示す図である。なお、図５０〜図５５において、オイラー角のθは３０°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みは、それぞれ順に、０．１λ、０．２λ、０．４λ、０．６λ、０．８λ及び１．０λである。図５６〜図６１において、オイラー角のθは３４°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みは、それぞれ順に、０．１λ、０．２λ、０．４λ、０．６λ、０．８λ及び１．０λである。図６２〜図６７において、オイラー角のθは３８°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みは、それぞれ順に、０．１λ、０．２λ、０．４λ、０．６λ、０．８λ及び１．０λである。図５０〜図６７において図の右上には、ＬｉＮｂＯ３膜（ＬＮ）の厚みを記載している。
【００６７】
図５０〜図６７に示すように、オイラー角におけるθが、３０°以上、３８°以下であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．１λ以上、１．０λ以下のとき、ＳＨ波に起因するスプリアス（メインモードの共振周波数より低周波数側のスプリアス）の最大位相角を０°以下と小さくできていることがわかる。
【００６８】
なお、図５０〜図６７では、オイラー角（０°，θ，０°）の結果を示しているが、オイラー角（０°±５°，θ，０°±１０°）の範囲においても同様の結果が得られることが確認できている。
【００６９】
（第２の実施形態）
図１６は、本発明の第２の実施形態に係るマルチプレクサにおける第１の帯域通過型フィルタを構成する弾性波装置の模式的断面図である。第２の実施形態に係るマルチプレクサでは、第１の帯域通過型フィルタを構成する弾性波装置として、図１６に示す弾性波装置２１が用いられている。
【００７０】
図１６に示すように、弾性波装置２１では、支持基板１２と圧電体１３との間に低音速材料層２２が設けられている。
【００７１】
低音速材料層２２は、伝搬するバルク波の音速が、圧電体１３を伝搬する弾性波の音速よりも低い低音速材料からなる。
【００７２】
低音速材料としては、圧電体１３を伝搬する弾性波よりも低音速のバルク波音速を有する適宜の材料を用いることができる。このような材料としては、例えば、酸化ケイ素、ガラス、酸窒化ケイ素、酸化タンタル、酸化ケイ素にフッ素、炭素、若しくはホウ素を加えた化合物、又は上記各材料を主成分とする材料を用いることができる。本実施形態では、酸化ケイ素である。なお、支持基板１２と低音速材料層２２と間には、バッファ層が設けられていてもよい。バッファ層としては、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化チタン又は酸化アルミニウムなどを用いることができる。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
【００７３】
第２の実施形態においても、第１の帯域通過型フィルタを構成する弾性波装置２１が、上記のような構成を備えているので、メインモードの周波数よりも高周波数側に生じるスプリアスを抑制することができる。従って、第１の帯域通過型フィルタよりも高い周波数帯域にある通過帯域を有する第２の帯域通過型フィルタの特性が劣化し難い。
【００７４】
また、第２の実施形態では、弾性波装置２１が、低音速材料層２２を備えており、支持基板１２へのエネルギーの染み出しを抑制することができるため、弾性波を圧電体１３内に効果的に閉じ込めることができる。
【００７５】
次に、図１７〜図４１を参照して、弾性波装置２１において、メインモードの周波数よりも高周波数側のスプリアスが抑制されていることについて説明する。
【００７６】
まず、図１６に示す構造において、以下の弾性波共振子を設計した。
【００７７】
支持基板１２…Ｓｉ基板
低音速材料層２２：ＳｉＯ２膜
圧電体１３…ＬｉＮｂＯ３膜、オイラー角（０°，３４°，０°）
ＩＤＴ電極１４…デューティ比：０．５０、ＩＤＴ電極１４の電極指の本数：２０１本（１００対）、その電極指交叉幅：１５λ、反射器１５，１６の電極指の本数：２１本（１０対）
ＩＤＴ電極１４の材料…Ｐｔ膜（厚み：０．１λ）、Ａｌ膜（厚み：０．１λ）、Ｃｕ膜（厚み：０．１λ）、Ｍｏ膜（厚み：０．０８λ）、Ａｕ膜（厚み：０．１λ）
利用する弾性波…レイリー波
【００７８】
なお、λは、ＩＤＴ電極１４の電極指ピッチで定まる波長であり、λ＝１．０μｍである。
【００７９】
このようにして設計した弾性波共振子の位相特性及びインピーダンス特性を図１７〜図２１に示す。
【００８０】
図１７〜図２１において、（ａ）は、位相特性を示す図であり、（ｂ）は、インピーダンス特性を示す図である。なお、図１７〜図２１において、ＩＤＴ電極１４は、それぞれ順に、Ｐｔ膜（Ｐｔ膜の厚み：０．１λ、ＬｉＮｂＯ３膜の厚み：０．８λ、ＳｉＯ２膜の厚み：０．４λ、メインモードの共振周波数（Ｆｒ）：２．５５ＧＨｚ、比帯域幅：５．７％）、Ａｌ膜（Ａｌ膜の厚み：０．１λ、ＬｉＮｂＯ３膜の厚み：０．４λ、ＳｉＯ２膜の厚み：０．２λ、メインモードの共振周波数（Ｆｒ）：３．５３ＧＨｚ、比帯域幅：３．８％）、Ｃｕ膜（Ｃｕ膜の厚み：０．１λ、ＬｉＮｂＯ３膜の厚み：０．２λ、ＳｉＯ２膜の厚み：０．４λ、メインモードの共振周波数（Ｆｒ）：２．９５ＧＨｚ、比帯域幅：５．１％）、Ｍｏ膜（Ｍｏ膜の厚み：０．０８λ、ＬｉＮｂＯ３膜の厚み：０．４λ、ＳｉＯ２膜の厚み：０．２λ、メインモードの共振周波数（Ｆｒ）：３．１ＧＨｚ、比帯域幅：５．６％）、Ａｕ膜（Ａｕ膜の厚み：０．１λ、ＬｉＮｂＯ３膜の厚み：０．８λ、ＳｉＯ２膜の厚み：０．４λ、メインモードの共振周波数（Ｆｒ）：２．５７ＧＨｚ、比帯域幅：５．２％）である。図１７〜図２１において図の右上には、用いたＩＤＴ電極１４の種類を記載している。また、図１７〜図２１において、破線はＦｒの１．５倍の周波数（１．５Ｆｒ）であり、一点鎖線はＦｒの２．０倍の周波数（２．０Ｆｒ）であり、二点鎖線はＦｒの２．５倍の周波数（２．５Ｆｒ）である。
【００８１】
図１７に示すように、ＩＤＴ電極１４がＰｔ膜からなる場合、Ｆｒ以上２．０Ｆｒ以下の範囲においては、顕著なスプリアスが生じていない。一方、５．５ＧＨｚ付近に、最大位相角が−８５°のスプリアスが生じているが、このスプリアスは非常に小さいので影響を無視することができる。また、６．８ＧＨｚ（２．７Ｆｒ）付近と７．７ＧＨｚ（３Ｆｒ）付近に、最大位相角が−５°と−２５°のスプリアスが生じているが、これはメインモードの応答から十分に離れた位置にあり、かつ小さいため、他の帯域通過型フィルタに影響を及ぼさない。
【００８２】
また、図１８〜図２１に示すように、ＩＤＴ電極１４が他の金属膜からなる場合においても同様に、スプリアスが十分に抑制されているか、メインモードの応答から十分に遠ざけられている。
【００８３】
図１７〜図２１の結果から明らかなように、設計した弾性波共振子では、ＩＤＴ電極１４の材料に関わらず、メインモードの周波数よりも高周波数側に生じるスプリアスが抑制されているか、十分に遠ざけられていることがわかる。
【００８４】
次に、設計した弾性波共振子において、ＩＤＴ電極１４、ＬｉＮｂＯ３膜及びＳｉＯ２膜の厚みを変化させたときの位相特性を求めた。
【００８５】
図２２〜図４１において、（ａ）は、第１の周波数範囲における位相特性を示す図であり、（ｂ）は、第２の周波数範囲における位相特性を示す図である。
【００８６】
なお、図２２〜図２５は、ＩＤＴ電極１４がＰｔ膜であり、Ｐｔ膜の厚みが順に０．０２λ、０．０６λ、０．０８λ及び０．１０λのときの結果である。なお、図２６〜図２９は、ＩＤＴ電極１４がＡｌ膜であり、Ａｌ膜の厚みが順に０．０２λ、０．０６λ、０．０８λ及び０．１０λのときの結果である。図３０〜図３３は、ＩＤＴ電極１４がＣｕ膜であり、Ｃｕ膜の厚みが順に０．０２λ、０．０６λ、０．０８λ及び０．１０λのときの結果である。図３４〜図３７は、ＩＤＴ電極１４がＭｏ膜であり、Ｍｏ膜の厚みが順に０．０２λ、０．０６λ、０．０８λ及び０．１０λのときの結果である。図３８〜図４１は、ＩＤＴ電極１４がＡｕ膜であり、Ａｕ膜の厚みが順に０．０２λ、０．０６λ、０．０８λ及び０．１０λのときの結果である。図２２〜図４１では、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが、０．１λ、０．２λ、０．４λ、０．６λ、０．８λ及び１λの場合において、ＳｉＯ２膜の厚みを０．０５λ以上、１．０λ（図では１．０を１と記載）以下の範囲で変化させた。図２２〜図４１において図の右上には、用いたＩＤＴ電極１４の種類及び厚みを記載している。
【００８７】
また、第１の周波数範囲とは、Ｆｒ以上１．５Ｆｒ以下の範囲である。第２の周波数範囲とは、Ｆｒ以上２．０Ｆｒ以下の範囲である。
【００８８】
図２２〜図４１に示すように、ＩＤＴ電極１４の厚みが０．０２λ以上、０．１０λ以下であり、かつＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．１λ以上、１．０λ以下の範囲において、ＳｉＯ２膜の厚みが０．０５λ以上、１．０λ以下の範囲のとき、最大位相角が０°以下であることがわかる。なお、図２２〜図４１に示すように、この結果はＩＤＴ電極１４の材料に依存していなかった。
【００８９】
次に、図１６に示す構造において、積層電極を用いた以下の弾性波共振子を設計し、位相特性を求めた。
【００９０】
支持基板１２…Ｓｉ基板
低音速材料層２２：ＳｉＯ２膜、厚み：０．２λ
圧電体１３…ＬｉＮｂＯ３膜、オイラー角（０°，３４°，０°）、厚み：０．２λ
ＩＤＴ電極１４…デューティ比：０．５０、ＩＤＴ電極１４の電極指の本数：２０１本（１００対）、その電極指交叉幅：１５λ、反射器１５，１６の電極指の本数：２１本（１０対）
ＩＤＴ電極１４の材料…Ｐｔ膜（厚み：０．１λ）上に、Ａｌ膜（厚み：０．１λ）を積層した積層金属膜
利用する弾性波…レイリー波
【００９１】
なお、λは、ＩＤＴ電極１４の電極指ピッチで定まる波長であり、λ＝１．７μｍである。
【００９２】
図４２は、ＩＤＴ電極に積層金属膜を用いた場合の位相特性を示す図である。図４２において、積層金属膜を用いた場合の結果を破線で示し、積層金属膜でなく単層のＰｔ膜を用いたときの結果を実線で示す。また、図４２において、一点鎖線はＦｒの１．５倍の周波数（１．５Ｆｒ）であり、二点鎖線はＦｒの２．０倍の周波数（２．０Ｆｒ）である。なお、Ｆｒは、単層のＰｔ膜を用いたときのメインモードの共振周波数である。
【００９３】
図４２に示すように、積層金属膜を用いた場合、質量負荷効果により、メインモードの共振周波数は、若干周波数が低い側にシフトする。しかしながら、スプリアスの生じ方については変化していない。このことから、Ｐｔ膜上にＡｌなどの抵抗の低い材料を積層することで、大きなスプリアスを生じさせることなく、電極指の抵抗による損失を改善できることがわかる。
【００９４】
次に、オイラー角（０°，θ，０°）におけるオイラー角のθを変化させたときの位相特性を求めた。具体的に、図１６に示す構造において、以下の弾性波共振子を設計し、位相特性を求めた。
【００９５】
支持基板１２…Ｓｉ基板
低音速材料層２２：ＳｉＯ２膜、厚み：０．２λ
圧電体１３…ＬｉＮｂＯ３膜、オイラー角（０°，θ，０°）、厚み：０．２λ
ＩＤＴ電極１４…デューティ比：０．５０、ＩＤＴ電極１４の電極指の本数：２０１本（１００対）、その電極指交叉幅：１５λ、反射器１５，１６の電極指の本数：２１本（１０対）
ＩＤＴ電極１４の材料…Ｐｔ膜（厚み：０．０９λ）
利用する弾性波…レイリー波
【００９６】
なお、λは、ＩＤＴ電極１４の電極指ピッチで定まる波長であり、λ＝１．０μｍである。
【００９７】
このようにして設計した弾性波共振子において、オイラー角のθを変化させて、位相特性を求めた。
【００９８】
図４４〜図４８は、オイラー角を図ごとに変化させたときの位相特性を示す図である。なお、図４４〜図４８において、オイラー角のθは、順にθ＝２８°、θ＝３０°、θ＝３４°、θ＝３８°、θ＝４０°である。図４４〜図４８において図の右上には、オイラー角のθを記載している。
【００９９】
図４４〜図４８に示すように、オイラー角におけるθが、３０°以上、３８°以下のときＳＨ波に起因するスプリアス（メインモードの共振周波数より低周波数側のスプリアス）の最大位相角を０°以下と小さくできていることがわかる。
【０１００】
また、図４３は、ＩＤＴ電極１４の厚みが０．０９λ〜０．１１λ（Ｐｔ９％、Ｐｔ１０％、Ｐｔ１１％）の場合において、オイラー角θを変化させたときのＳＨ波に起因するスプリアスの最大位相角を示す図である。図４３から明らかなように、ＩＤＴ電極１４の厚みに関わらず、オイラー角におけるθが、３０°以上、３８°以下のときＳＨ波に起因するスプリアスの最大位相角を０°以下と小さくできていることがわかる。
【０１０１】
なお、図６８〜図８５を参照して以下に示すように、オイラー角におけるθが、３０°以上、３８°以下のとき、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みに関わらず、ＳＨ波に起因するスプリアスの最大位相角を０°以下と小さくすることができる。
【０１０２】
具体的に、図１６に示す構造において、以下の弾性波共振子を設計し、位相特性を求めた。
【０１０３】
支持基板１２…Ｓｉ基板
低音速材料層２２：ＳｉＯ２膜、厚み：０．２λ
圧電体１３…ＬｉＮｂＯ３膜、オイラー角（０°，θ，０°）、厚み：０．１λ〜１．０λ
ＩＤＴ電極１４…デューティ比：０．５０、ＩＤＴ電極１４の電極指の本数：２０１本（１００対）、その電極指交叉幅：１５λ、反射器１５，１６の電極指の本数：２１本（１０対）
ＩＤＴ電極１４の材料…Ｐｔ膜（厚み：０．１λ）
利用する弾性波…レイリー波
【０１０４】
なお、λは、ＩＤＴ電極１４の電極指ピッチで定まる波長であり、λ＝１．０μｍである。
【０１０５】
このようにして設計した弾性波共振子において、オイラー角のθを変化させて、位相特性を求めた。
【０１０６】
図６８〜図８５は、オイラー角のθ及びＬｉＮｂＯ３膜の厚みを図ごとに変化させたときの位相特性を示す図である。なお、図６８〜図７３において、オイラー角のθは３０°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みは、それぞれ順に、０．１λ、０．２λ、０．４λ、０．６λ、０．８λ及び１．０λである。図７４〜図７９において、オイラー角のθは３４°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みは、それぞれ順に、０．１λ、０．２λ、０．４λ、０．６λ、０．８λ及び１．０λである。図８０〜図８５において、オイラー角のθは３８°であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みは、それぞれ順に、０．１λ、０．２λ、０．４λ、０．６λ、０．８λ及び１．０λである。図６８〜図８５において図の右上には、ＬｉＮｂＯ３膜（ＬＮ）の厚みを記載している。
【０１０７】
図６８〜図８５に示すように、オイラー角におけるθが、３０°以上、３８°以下であり、ＬｉＮｂＯ３膜の厚みが０．１λ以上、１．０λ以下のとき、ＳＨ波に起因するスプリアス（メインモードの共振周波数より低周波数側のスプリアス）の最大位相角を０°以下と小さくできていることがわかる。
【０１０８】
なお、図４３〜図４８及び図６８〜図８５では、オイラー角（０°，θ，０°）の結果を示しているが、オイラー角（０°±５°，θ，０°±１０°）の範囲において同様の結果が得られることが確認できている。
【０１０９】
（第３の実施形態）
図４９は、本発明の第３の実施形態に係るマルチプレクサにおける第１の帯域通過型フィルタを構成する弾性波装置の模式的断面図である。第３の実施形態に係るマルチプレクサでは、第１の帯域通過型フィルタを構成する弾性波装置として、図４９に示す弾性波装置３１が用いられている。
【０１１０】
図４９に示すように、弾性波装置３１では、支持基板１２と低音速材料層２２との間に高音速材料層３２が設けられている。
【０１１１】
高音速材料層３２は、伝搬するバルク波の音速が、圧電体１３を伝搬する弾性波の音速よりも高い高音速材料からなる。
【０１１２】
高音速材料層３２は、圧電体１３及び低音速材料層２２が積層されている部分に弾性波を閉じ込め、高音速材料層３２より支持基板１２側の構造に弾性波が漏れないように機能する。本実施形態において、高音速材料層３２は、窒化アルミニウムからなる。もっとも、上記弾性波を閉じ込め得る限り、ＤＬＣ膜、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、水晶等の圧電体、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、フォルステライト等の各種セラミック、マグネシア、ダイヤモンド、上記各材料を主成分とする材料、又は上記各材料の混合物を主成分とする材料を用いることができる。なお、支持基板１２と高音速材料層３２と間には、バッファ層が設けられていてもよい。バッファ層としては、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化チタン又は酸化アルミニウムなどを用いることができる。その他の点は、第２の実施形態と同様である。
【０１１３】
第３の実施形態においても、第１の帯域通過型フィルタを構成する弾性波装置３１が、上記のような構成を備えているので、メインモードの周波数よりも高周波数側に生じるスプリアスを抑制することができる。従って、第１の帯域通過型フィルタよりも高い周波数帯域にある通過帯域を有する第２の帯域通過型フィルタの特性が劣化し難い。
【０１１４】
また、第３の実施形態では、弾性波装置３１が、高音速材料層３２を備えており、支持基板１２へのエネルギーの染み出しを抑制することができるため、弾性波を圧電体１３内に効果的に閉じ込めることができる。
【０１１５】
［高周波フロントエンド回路、通信装置］
上記実施形態のマルチプレクサは、高周波フロントエンド回路などに用いることができる。この例を下記において説明する。
【０１１６】
図８６は、通信装置及び高周波フロントエンド回路の構成図である。なお、同図には、高周波フロントエンド回路２３０と接続される各構成要素、例えば、アンテナ素子２０２やＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）２０３も併せて図示されている。高周波フロントエンド回路２３０及びＲＦ信号処理回路２０３は、通信装置２４０を構成している。なお、通信装置２４０は、電源、ＣＰＵやディスプレイを含んでいてもよい。
【０１１７】
高周波フロントエンド回路２３０は、スイッチ２２５と、マルチプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂと、フィルタ２３１，２３２と、ローノイズアンプ回路２１４，２２４と、パワーアンプ回路２３４ａ，２３４ｂ，２４４ａ，２４４ｂとを備える。なお、図８６の高周波フロントエンド回路２３０及び通信装置２４０は、高周波フロントエンド回路及び通信装置の一例であって、この構成に限定されるものではない。
【０１１８】
マルチプレクサ２０１Ａは、フィルタ２１１，２１２を有する。マルチプレクサ２０１Ｂは、フィルタ２２１，２２２を有する。マルチプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂは、スイッチ２２５を介してアンテナ素子２０２に接続される。このように、上記マルチプレクサは、２つのフィルタのアンテナ端子が共通化されたデュプレクサであってもよい。
【０１１９】
さらに、上記マルチプレクサは、例えば、３つのフィルタのアンテナ端子が共通化されたトリプレクサや、６つのフィルタのアンテナ端子が共通化されたヘキサプレクサなど、３以上のフィルタを備えるマルチプレクサについても適用することができる。
【０１２０】
すなわち、上記マルチプレクサは、デュプレクサ、３以上のフィルタを備えるマルチプレクサを含む。そして、該マルチプレクサは、送信フィルタ及び受信フィルタの双方を備える構成に限らず、送信フィルタのみ、または、受信フィルタのみを備える構成であってもかまわない。
【０１２１】
スイッチ２２５は、制御部（図示せず）からの制御信号に従って、アンテナ素子２０２と所定のバンドに対応する信号経路とを接続し、例えば、ＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｏｌｅ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｔｈｒｏｗ）型のスイッチによって構成される。なお、アンテナ素子２０２と接続される信号経路は１つに限らず、複数であってもよい。つまり、高周波フロントエンド回路２３０は、キャリアアグリゲーションに対応していてもよい。
【０１２２】
ローノイズアンプ回路２１４は、アンテナ素子２０２、スイッチ２２５及びマルチプレクサ２０１Ａを経由した高周波信号（ここでは高周波受信信号）を増幅し、ＲＦ信号処理回路２０３へ出力する受信増幅回路である。ローノイズアンプ回路２２４は、アンテナ素子２０２、スイッチ２２５及びマルチプレクサ２０１Ｂを経由した高周波信号（ここでは高周波受信信号）を増幅し、ＲＦ信号処理回路２０３へ出力する受信増幅回路である。
【０１２３】
パワーアンプ回路２３４ａ，２３４ｂは、ＲＦ信号処理回路２０３から出力された高周波信号（ここでは高周波送信信号）を増幅し、マルチプレクサ２０１Ａ及びスイッチ２２５を経由してアンテナ素子２０２に出力する送信増幅回路である。パワーアンプ回路２４４ａ，２４４ｂは、ＲＦ信号処理回路２０３から出力された高周波信号（ここでは高周波送信信号）を増幅し、マルチプレクサ２０１Ｂ及びスイッチ２２５を経由してアンテナ素子２０２に出力する送信増幅回路である。
【０１２４】
ＲＦ信号処理回路２０３は、アンテナ素子２０２から受信信号経路を介して入力された高周波受信信号を、ダウンコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された受信信号を出力する。また、ＲＦ信号処理回路２０３は、入力された送信信号をアップコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された高周波送信信号をローノイズアンプ回路２２４へ出力する。ＲＦ信号処理回路２０３は、例えば、ＲＦＩＣである。なお、通信装置は、ＢＢ（ベースバンド）ＩＣを含んでいてもよい。この場合、ＢＢＩＣは、ＲＦＩＣで処理された受信信号を信号処理する。また、ＢＢＩＣは、送信信号を信号処理し、ＲＦＩＣに出力する。ＢＢＩＣで処理された受信信号や、ＢＢＩＣが信号処理する前の送信信号は、例えば、画像信号や音声信号等である。なお、高周波フロントエンド回路２３０は、上述した各構成要素の間に、他の回路素子を備えていてもよい。
【０１２５】
なお、高周波フロントエンド回路２３０は、上記マルチプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂに代わり、マルチプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂの変形例に係るマルチプレクサを備えていてもよい。
【０１２６】
他方、通信装置２４０におけるフィルタ２３１，２３２は、ローノイズアンプ回路２１４，２２４及びパワーアンプ回路２３４ａ，２３４ｂ，２４４ａ，２４４ｂを介さず、ＲＦ信号処理回路２０３とスイッチ２２５との間に接続されている。フィルタ２３１，２３２も、マルチプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂと同様に、スイッチ２２５を介してアンテナ素子２０２に接続される。
【０１２７】
以上のように構成された高周波フロントエンド回路２３０及び通信装置２４０によれば、本発明のマルチプレクサを備えることにより、周波数帯域が低い帯域通過型フィルタの影響により、周波数帯域が高い帯域通過型フィルタのフィルタ特性が劣化し難い。
【０１２８】
以上、本発明の実施形態に係るマルチプレクサ、高周波フロントエンド回路及び通信装置について、実施形態を挙げて説明したが、本発明は、上記実施形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施形態や、上記実施形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本発明に係る高周波フロントエンド回路及び通信装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
【０１２９】
本発明は、マルチバンドシステムに適用できるマルチプレクサ、フロントエンド回路及び通信装置として、携帯電話機などの通信機器に広く利用できる。
【符号の説明】
【０１３０】
１…マルチプレクサ
２…共通端子
３〜５…第１〜第３の帯域通過型フィルタ
１１，２１，３１…弾性波装置
１２…支持基板
１３…圧電体
１４…ＩＤＴ電極
１５，１６…反射器
２２…低音速材料層
３２…高音速材料層
２０１Ａ，２０１Ｂ…マルチプレクサ
２０２…アンテナ素子
２０３…ＲＦ信号処理回路
２１１，２１２…フィルタ
２１４…ローノイズアンプ回路
２２１，２２２…フィルタ
２２４…ローノイズアンプ回路
２２５…スイッチ
２３０…高周波フロントエンド回路
２３１，２３２…フィルタ
２３４ａ，２３４ｂ…パワーアンプ回路
２４０…通信装置
２４４ａ，２４４ｂ…パワーアンプ回路
【図１】
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【図２】
2018123208.tif 000004
【図３】
2018123208.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018123208.tif 000009
【図８】
2018123208.tif 000010
【図９】
2018123208.tif 000011
【図１０】
2018123208.tif 000012
【図１１】
2018123208.tif 000013
【図１２】
2018123208.tif 000014
【図１３】
2018123208.tif 000015
【図１４】
2018123208.tif 000016
【図１５】
2018123208.tif 000017
【図１６】
2018123208.tif 000018
【図１７】
2018123208.tif 000019
【図１８】
2018123208.tif 000020
【図１９】
2018123208.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
2018123208.tif 000033
【図３２】
2018123208.tif 000034
【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
2018123208.tif 000039
【図３８】
2018123208.tif 000040
【図３９】
2018123208.tif 000041
【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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【図８６】
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【国際調査報告】
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2018123208.tif 000090
2018123208.tif 000091
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