(57)【要約】【課題】バルク波の放射損を低減し、通過帯域内における挿入損失を小さくし、通過帯域幅が広く、平衡信号出力に対応可能な弾性表面波フィルタとそれを備えた通信装置とを提供すること。【解決手段】弾性表面波素子部Ａ，Ｂを有する弾性表面波フィルタ１であって、弾性表面波素子部Ａは、櫛歯状の電極指を有したＩＤＴ電極３，２，４と、反射器電極７，８とが配設されている。弾性表面波素子部Ｂは、櫛歯状の電極指を有するＩＤＴ電極１６と、ＩＤＴ電極１６の外側のＩＤＴ電極１３，１５と、反射器電極１７，１８とが配設されている。ＩＤＴ電極１６は、電極指の片方が２分割され、それぞれに出力端子１１，１２が接続されている。電極指ピッチＬ1は、ＩＤＴ電極１６の電極指間隔の平均値よりも大きな値となるように規定されている。【選択図】図１
2007110542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板上に形成された共振子型弾性表面波素子により弾性表面波を励振する弾性表面波フィルタであって、
前記共振子型弾性表面波素子は、
弾性表面波の伝搬方向に直交する方向に延びる櫛歯状の電極指を有する奇数個のＩＤＴ電極を含み、
当該奇数個のＩＤＴ電極の前記弾性表面波の伝搬方向の外側の両方に、前記弾性表面波の伝搬方向に直交する方向に形成された電極指を有する反射器電極が配設されており、
前記共振子型弾性表面波素子の中央のＩＤＴ電極は、
相対する電極指の片方が２つの電極指群に２分割されるとともに、前記２分割された各電極指群に入出力端子が接続され、
前記２分割された各電極指群の最も内側の電極指に挟まれた部分における電極指間隔が、前記中央のＩＤＴ電極内における電極指間隔の平均値よりも大きな値で形成されている、弾性表面波フィルタ。
【請求項２】
前記中央のＩＤＴ電極において、
前記２分割された電極指群の最も内側の電極指に挟まれた部分の電極指間隔は、前記中央のＩＤＴ電極の電極指間隔の平均値に比べて、１．０５倍〜１．２倍の範囲の値を有している、請求項１に記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項３】
前記中央のＩＤＴ電極の電極指間隔の平均値は、
前記中央のＩＤＴ電極に隣接したＩＤＴ電極の電極指間隔の平均値よりも大きな値を有している、請求項１または請求項２に記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項４】
圧電基板上に形成され、縦続接続された複数の共振子型弾性表面波素子により弾性表面波を励振する弾性表面波フィルタであって、
前記複数の共振子型弾性表面波素子は、第１の弾性表面波素子部と第２の弾性表面波素子部とを含んでおり、
前記第１の弾性表面波素子部は、
弾性表面波の伝搬方向に直交する方向に延びる櫛歯状の電極指を有した奇数個のＩＤＴ電極を含み、
中央の前記ＩＤＴ電極には、相対する電極指の片方に入出力端子が接続され、
当該奇数個のＩＤＴ電極の前記弾性表面波の伝搬方向の外側の両方に、前記弾性表面波の伝搬方向に直交する方向に形成された電極指を有する反射器電極が配設されており、
前記第２の弾性表面波素子部は、
弾性表面波の伝搬方向に直交する方向に延びる櫛歯状の電極指を有する奇数個のＩＤＴ電極を含み、
当該奇数個のＩＤＴ電極の前記弾性表面波の伝搬方向の外側の両方に、前記弾性表面波の伝搬方向に直交する方向に形成された電極指を有する反射器電極が配設されており、
前記第２の弾性表面波素子部の中央のＩＤＴ電極は、
相対する電極指の片方が２つの電極指群に２分割されるとともに、前記２分割された各電極指群に入出力端子が接続され、
前記２分割された各電極指群の最も内側の電極指に挟まれた部分における電極指間隔が、前記中央のＩＤＴ電極内における電極指間隔の平均値よりも大きな値で形成されている、弾性表面波フィルタ。
【請求項５】
前記中央のＩＤＴ電極において、
前記２分割された電極指群の最も内側の電極指に挟まれた部分の電極指間隔は、前記中央のＩＤＴ電極の電極指間隔の平均値に比べて、１．０５倍〜１．２倍の範囲の値を有している、請求項４に記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項６】
前記中央のＩＤＴ電極の電極指間隔の平均値は、
前記中央のＩＤＴ電極に隣接したＩＤＴ電極の電極指間隔の平均値よりも大きな値を有している、請求項４または請求項５に記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の弾性表面波フィルタを含む受信回路および送信回路の少なくとも一方を備えたことを特徴とする通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波フィルタおよびそれを備えた通信装置に関する。この弾性表面波フィルタは、特に、移動体通信機器等の通信装置に好適に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
近年、弾性表面波フィルタが、より小型化され、幅広い分野で用いられている。そして、この小型化に加え、通信キャリアの高周波化にともない、通過帯域の広帯域化がさらに求められている。例えば、１．９ＧＨｚ帯域の携帯電話機に搭載される弾性表面波フィルタは、実効通過帯域（以下、単に通過帯域ともいう）幅が８０ＭＨｚ以上であることが求められている。すなわち、比帯域幅（中心周波数に対する通過帯域幅）の割合が約４％（＝８０ＭＨｚ／１．９ＧＨｚ）以上となる。このような通過帯域の広帯域化（比帯域幅の増加）を実現するため、例えば、圧電基板上に３個のＩＤＴ（Inter Digital Transducer）電極を設け、１次モードとその高次（３次）モードとの多重（２重）モードを有する共振子型弾性表面波フィルタが提案されている。
【０００３】
図６は、従来の弾性表面波フィルタ１０１の電極構造を示した平面図である。
弾性表面波フィルタ１０１は、圧電基板上に、ＩＤＴ電極１０２，１０３，１０４と、２つの反射器電極１０７とを配置している。図中の符号１０５，１０６は、隣り合うＩＤＴ電極どうしの電極間部分（ＩＤＴ電極１０２とＩＤＴ電極１０３との間の部分、ＩＤＴ電極１０２とＩＤＴ電極１０４との間の部分；距離ｄ）を示し、符号１０８は、隣り合うＩＤＴ電極と反射器電極との間の電極間部分（ＩＤＴ電極１０３と反射器電極１０７との間の部分、ＩＤＴ電極１０４と反射器電極１０７との間の部分）を示している。符号１１１は入力端子（ＩＮ）を示し、符号１１２は接地端子を示し、符号１１３は出力端子（ＯＵＴ）を示している。
【０００４】
この弾性表面波フィルタ１０１において、ＩＤＴ電極１０２に接続された入力端子１１１に信号を入力することにより、弾性表面波が励振される。そして、この弾性表面波がＩＤＴ電極１０２の両側に位置するＩＤＴ電極１０３，１０４に伝搬され、ＩＤＴ電極１０３，１０４に接続された出力端子１１３から信号が出力される。また、弾性表面波フィルタ１０１の両端に位置する反射器１０７により、複数の定在波を有するモードが生成される。
【０００５】
この定在波を有するモードでは、３つのＩＤＴ電極１０２，１０３，１０４の位置関係により、１次モードとその高次（３次）モードとが含まれている。これらのモードに発生する共振周波数の間隔を制御することにより、この弾性表面波フィルタの通過帯域特性が得られる。具体的には、共振周波数は、ＩＤＴ電極１０２，１０３，１０４における隣り合う電極指の中心間距離（ピッチＬ）を同じくして、隣り合うＩＤＴ電極間の距離ｄを調整することで、共振周波数どうしの間隔を制御することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
図７は、従来の縦続接続した共振子型の弾性表面波フィルタ２０１の電極構造を示す平面図である。
弾性表面波フィルタ２０１は、圧電基板上に、互いに対向させた一対の櫛歯状の電極指で形成されたＩＤＴ電極２０３を備えており、この電極指の片方に電圧を印加して、弾性表面波を生じさせるものである。
【０００７】
ＩＤＴ電極２０３の片方の電極指に接続された入力端子２１０（ＩＮ）から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２０３の両側に配置されたＩＤＴ電極２０２，２０４に伝搬される。ＩＤＴ電極２０２，２０４の片方の電極指から、配線パターン、ＩＤＴ電極２０６，２０８を介して、ＩＤＴ電極２０７の片方の電極指に接続された出力端子２１３（ＯＵＴ）から信号が出力される。なお、図中の符号２０５，２０９は反射器電極を示し、符号２１１，２１２は接地端子を示している。
【０００８】
この構成によれば、この弾性表面波フィルタ２０１に生じる定在波は、ＩＤＴ電極２０３，２０２，２０４により生成され、１次モードとその高次（３次）モードとを含んでいる。これらのモードに発生する共振周波数どうしの間隔を制御することにより、通過帯域を調整することができるため、結果として、複数ある共振周波数どうしの周波数間隔を広げることで、弾性表面波フィルタ２０１の通過帯域を広くすることができる。
【０００９】
また、この弾性表面波フィルタ２０１は、複数のＩＤＴ電極が配置されたパターンを２段縦続接続しているので、所定の通過帯域外の周波数をより減衰させることができ、ノイズなどの原因となる不要部分の周波数の出力を抑制することができる。
さらに、図示しないが、不平衡信号の入力から平衡信号を出力できるようにするために、後段にある３つのＩＤＴ電極のうちの１つのＩＤＴ電極の片方の電極指を弾性表面波の伝搬方向に対して直交する分割線によって２分割し、その分割部分のそれぞれに出力端子を接続するものも考えられている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平５−２６７９９０号公報
【特許文献２】特開２００２−９５８７号公報
【特許文献３】特開平１−２３１４１７号公報
【特許文献４】特開平４−４０７０５号公報
【特許文献５】特開平７−５８５８１号公報
【特許文献６】特表２００２−５２８９８７号公報
【特許文献７】特開平１１−９７９６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の弾性表面波フィルタにおいて、圧電基板としてＬｉＴａＯ3で形成されたものを用いた場合、比帯域幅が約０．４０％のもの（例えば、特許文献３を参照）や、２％程度のもの（例えば、特許文献４を参照）しか存在しなかった。これらは、上述したような比帯域幅の割合が約４％以上を求められている近年の傾向に沿っているとはいえない。
【００１１】
一方では、約３．７％の比較的大きな比帯域幅を有するもの（例えば、特許文献５を参照）があるが、このときの弾性表面波フィルタの挿入損失特性は、温度により変動しやすかった。
また、形成される微細な各電極指により、その形状のばらつきにより、出力周波数が大きく変動するおそれもあった。
【００１２】
以上のことから、従来の弾性表面波フィルタは、広くかつ安定した通過帯域幅を必要とする携帯電話機等の通信装置への適用が難しかった。
ところで、特許文献１のように（図６参照）、隣り合うＩＤＴ電極どうしの電極間部分１０５，１０６（距離ｄ）を調整し、ＩＤＴ電極間の距離によるバルク波の放射損を低減することで、弾性表面波フィルタの有する定在波のモードの状態を制御できるものがある。このため、この弾性表面波フィルタでは、広帯域化、挿入損失の改善がさらに図られている（加えて、特許文献２，特許文献６を参照）が、弾性表面波フィルタの製造工程において、圧電基板の温度変動に伴う焦電効果により、ＩＤＴ電極の狭いピッチが形成された部分（特に、電極間部分１０５，１０６）に電荷が集中してしまうおそれがある。これにともない、この狭いピッチが形成された部分（電極間部分１０５，１０６）に生じた電位差が原因で放電が起こり、ＩＤＴ電極が損傷してしまい、弾性表面波フィルタの信頼性の低下を招来する。特に、携帯電話機等の通信装置に用いる弾性表面波フィルタは、近年の出力周波数の高周波化に伴って、ＩＤＴ電極の電極指間の間隔が狭く、その電極指の幅が細くなっているため、前述のようなＩＤＴ電極の電極指に対する焦電破壊をさらに生じるおそれがあった。
【００１３】
そこで、本発明は、このような背景のもとになされたもので、その目的は、バルク波の放射損を低減することができ、通過帯域内における挿入損失を小さくし、かつ、通過帯域幅の広いフィルタ特性を有しており、平衡信号出力に対応可能な弾性表面波フィルタ、およびそれを備えた通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するための弾性表面波フィルタは、圧電基板上に形成された共振子型弾性表面波素子により弾性表面波を励振する弾性表面波フィルタであって、前記共振子型弾性表面波素子は、弾性表面波の伝搬方向に直交する方向に延びる櫛歯状の電極指を有する奇数個のＩＤＴ電極を含み、当該奇数個のＩＤＴ電極の前記弾性表面波の伝搬方向の外側の両方に、前記弾性表面波の伝搬方向に直交する方向に形成された電極指を有する反射器電極が配設されており、前記共振子型弾性表面波素子の中央のＩＤＴ電極は、相対する電極指の片方が２つの電極指群に２分割されるとともに、前記２分割された各電極指群に入出力端子が接続され、前記２分割された各電極指群の最も内側の電極指に挟まれた部分における電極指間隔が、前記中央のＩＤＴ電極内における電極指間隔の平均値よりも大きな値で形成されている。
【００１５】
この構成によれば、本発明の弾性表面波フィルタは、共振子型弾性表面波素子の中央のＩＤＴ電極を形成する電極指間隔が、中央部で広く形成されているので、狭いピッチで形成されることに起因して生じるバルク波の放射損を低減することができる。これにより、通過帯域内における挿入損失を小さくすることができ、かつ、通過帯域幅の広いフィルタ特性を有することができる。
【００１６】
これに加え、ＩＤＴ電極及び反射器電極の電極指ピッチの関係を規定することにより、このＩＤＴ電極を含む共振子型弾性表面波素子において、１次モードと３次モードとこれらの高調波モードとの共振周波数を微調整することが可能となり、さらに、広帯域、かつ、低損失で、良好な挿入損失特性を有する弾性表面波フィルタが実現できる。特に、この共振子型弾性表面波素子の中央のＩＤＴ電極を形成する電極指間隔が、中央部で広く形成されているので、中央のＩＤＴ電極に接続された入出力端子が接続された中央のＩＤＴ電極における電極指間の狭いピッチが形成された部分に生じやすかった電位差による放電を軽減することができ、ＩＤＴ電極や反射器が焦電破壊されることを少なくすることができる。
【００１７】
また、前記中央のＩＤＴ電極において、前記２分割された電極指群の最も内側の電極指に挟まれた部分の電極指間隔は、前記中央のＩＤＴ電極の電極指間隔の平均値に比べて、１．０５倍〜１．２倍の範囲の値を有していることが好ましい。
さらに、前記中央のＩＤＴ電極の電極指間隔の平均値は、前記中央のＩＤＴ電極に隣接したＩＤＴ電極の電極指間隔の平均値よりも大きな値を有していることが好ましい。
【００１８】
このように、弾性表面波フィルタに備わるＩＤＴ電極どうしの電極指間隔を規定することで、弾性表面波フィルタに生じるバルク波をさらに低減することができ、ＩＤＴ電極に生じるおそれのある焦電破壊を抑制することができる。
また、本発明の弾性表面波フィルタは、圧電基板上に形成され、縦続接続された複数の共振子型弾性表面波素子により弾性表面波を励振する弾性表面波フィルタであって、前記複数の共振子型弾性表面波素子は、第１の弾性表面波素子部と第２の弾性表面波素子部とを含んでおり、前記第１の弾性表面波素子部は、弾性表面波の伝搬方向に直交する方向に延びる櫛歯状の電極指を有した奇数個のＩＤＴ電極を含み、中央の前記ＩＤＴ電極には、相対する電極指の片方に入出力端子が接続され、当該奇数個のＩＤＴ電極の前記弾性表面波の伝搬方向の外側の両方に、前記弾性表面波の伝搬方向に直交する方向に形成された電極指を有する反射器電極が配設されており、前記第２の弾性表面波素子部は、弾性表面波の伝搬方向に直交する方向に延びる櫛歯状の電極指を有する奇数個のＩＤＴ電極を含み、当該奇数個のＩＤＴ電極の前記弾性表面波の伝搬方向の外側の両方に、前記弾性表面波の伝搬方向に直交する方向に形成された電極指を有する反射器電極が配設されており、前記第２の弾性表面波素子部の中央のＩＤＴ電極は、相対する電極指の片方が２つの電極指群に２分割されるとともに、前記２分割された各電極指群に入出力端子が接続され、前記２分割された各電極指群の最も内側の電極指に挟まれた部分における電極指間隔が、前記中央のＩＤＴ電極内における電極指間隔の平均値よりも大きな値で形成されている。
【００１９】
この構成によれば、本発明の弾性表面波フィルタは、共振子型弾性表面波素子を２つ縦続接続した構造を有する。これにより、共振子型弾性表面波素子が有するフィルタ機能が２重になるため、入力信号の通過帯域外にある余分な周波数を含む信号を、さらに低減することができる。
また、前記中央のＩＤＴ電極において、前記２分割された電極指群の最も内側の電極指に挟まれた部分の電極指間隔は、前記中央のＩＤＴ電極の電極指間隔の平均値に比べて、１．０５倍〜１．２倍の範囲の値を有していることが好ましい。
【００２０】
さらに、前記中央のＩＤＴ電極の電極指間隔の平均値は、前記中央のＩＤＴ電極に隣接したＩＤＴ電極の電極指間隔の平均値よりも大きな値を有していることが好ましい。
本発明の通信装置は、上述の弾性表面波フィルタを含む受信回路および送信回路の少なくとも一方を備えている。この通信装置によれば、以上のような本発明の弾性表面波フィルタを通信装置に用いることにより、本発明の弾性表面波フィルタを、これらの回路に含まれるバンドパスフィルタとして用いることができる。
【００２１】
前記送信回路は、例えば、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回路である。前記受信回路は、例えば、受信信号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回路である。
【００２２】
このように、本発明の弾性表面波フィルタを採用すれば、感度が向上した優れた通信装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下では、本発明の弾性表面波フィルタ及びそれを備えた通信装置の実施の形態を、共振子型の弾性表面波素子を含んだものを例にとり、図面に基づいて、以下に詳細に説明する。
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。
【００２４】
図１（ａ）は、本発明の一実施形態にかかる弾性表面波フィルタの圧電基板を主面から見た平面図であり、図１（ｂ）は、第２の弾性表面波素子部の電極指ピッチ（電極指の中心間距離）の変化を、弾性表面波の伝搬方向の位置について示した線図である。
なお、本明細書で「主面１９ａ」とは、板状の圧電基板１９の表面であり、ＩＤＴ電極や反射器電極が形成された電極形成面のことをいう。
【００２５】
弾性表面波フィルタ１は、圧電基板１９と、この圧電基板１９の主面１９ａ上に形成された、第１の弾性表面波素子部としての弾性表面波素子部Ａと、第２の弾性表面波素子部としての弾性表面波素子部Ｂとを有している。
弾性表面波素子部Ａは、各種電極パターンとして、ＩＤＴ電極２，３，４と反射器電極７，８（以下、単に反射器ともいう）とを含んでいる。各ＩＤＴ電極２，３，４は、共振子として、弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に形成された複数本の電極指を一対有し、弾性表面波の伝搬方向に並んで形成されている。反射器７，８は、ＩＤＴ電極２，３，４が発生させる弾性表面波の伝搬方向の外側の両方に配置され、弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に電極指が形成されている。
【００２６】
また、弾性表面波素子部ＡにおけるＩＤＴ電極２，３，４のうち、中央のＩＤＴ電極３の電極指の片方には、図１（ａ）に示されるように、入力端子９が接続されている。
一方、弾性表面波素子部Ｂは、各種電極パターンとして、ＩＤＴ電極１３，１６，１５と反射器１７，１８とを含んでいる。各ＩＤＴ電極１３，１６，１５は、弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に形成された複数本の電極指を一対有し、弾性表面波の伝搬方向に並んで形成されている。反射器１７，１８は、ＩＤＴ電極１３，１６，１５が発生させる弾性表面波の伝搬方向の外側の両方に配置され、弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に電極指が形成されている。
【００２７】
また、中央のＩＤＴ電極１６は、これを形成する電極指が、分割電極群Ｓａと分割電極群Ｓｂとに、左右に２分割されている。ＩＤＴ電極１６の分割電極群において、分割電極群Ｓａ側の電極指には出力端子１１が接続され、分割電極群Ｓｂ側の電極指には出力端子１２が接続されている。
さらに、ＩＤＴ電極１６の中央付近において、分割電極群Ｓａの一番中央に近い端部電極指１６ａ1と、分割電極群Ｓｂの一番中央に近い端部電極指１６ｂ1とは、電極指ピッチ（電極指中心間距離をいう）Ｌ1離れて形成されている。
【００２８】
分割電極群Ｓａにおいて、端部電極指１６ａ1と分割電極群Ｓａ内で端部電極指１６ａ1に隣接する電極指１６ａ2とは、電極指ピッチＬ2a離れて形成されている。
また、図１（ｂ）に示されるように、分割電極群Ｓａにおける電極指ピッチの平均値、すなわち、端部電極部１６ａ1からＩＤＴ電極１３に一番近い電極指１６ａnまでの電極指ピッチの平均値、をＬ3aとする。
【００２９】
一方、分割電極群Ｓｂにおいて、端部電極指１６ｂ1と分割電極群Ｓｂ内で端部電極指１６ｂ1に隣接する電極指１６ｂ2とは、電極指ピッチＬ2b離れて形成されている。
また、分割電極群Ｓｂにおける電極指ピッチの平均値、すなわち、端部電極部１６ｂ1からＩＤＴ電極１３に一番近い電極指１６ｂnまでの電極指ピッチの平均値、をＬ3bとする。
【００３０】
ここで、ＩＤＴ電極１６において、分割電極群Ｓａと分割電極群Ｓｂとは、その境界に対して、ほぼ対称に形成されているため、電極指ピッチＬ2a＝電極指ピッチＬ2b（以下、総称するときは、電極指ピッチＬ2ともいう）が成り立ち、電極指ピッチＬ3a＝電極指ピッチＬ3b（以下、総称するときは、電極指ピッチＬ3ともいう）が成り立つ。
電極指ピッチＬ1は、図１（ｂ）によると、分割電極群Ｓａ，Ｓｂの電極指の平均電極指ピッチＬ3より大きく形成されている。電極指ピッチＬ2は、図１（ｂ）によると、分割電極群Ｓａ，Ｓｂの電極指の平均電極指ピッチＬ3より大きく形成されている。この電極指ピッチＬ1，Ｌ2，Ｌ3の大きさに関しては、後述する。
【００３１】
また、図１において、符号１０は接地端子である。
弾性表面波素子部ＡおよびＢが形成された圧電基板１９は、タンタル酸リチウム単結晶、ニオブ酸リチウム単結晶、リチウム単結晶、四ホウ酸リチウム単結晶などの大きな焦電性を有する圧電単結晶の材料で形成されている。これにより、圧電基板１９は、電気機械結合係数を大きく、かつ、周波数温度係数を小さくすることができる。
【００３２】
また、圧電基板１９は、上記に挙げる焦電性圧電単結晶の材料のうち、酸素を還元処理したり、Ｆｅ等の金属物質の固溶をしたりすることで、焦電性を著しく減少することができる。これにより、ＩＤＴ電極に対する焦電破壊を軽減することができ、弾性表面波フィルタ１の信頼性を良好に向上することができる。
圧電基板１９の厚みは、好ましくは、０．１〜０．５ｍｍ程度である。このため、その厚みが０．１ｍｍ未満で薄く形成されたときのように、圧電基板１９が脆くなることもなく、逆に、その厚みが０．５ｍｍを超えて厚く形成されたときのように、材料コストが大きくなることもなく、また、圧電基板１９の厚みが増すことにより、弾性表面波フィルタ１の寸法が大きくなることもない。
【００３３】
なお、圧電基板１９を形成する材料は、特に、ニオブ酸リチウム単結晶などの酸素結合結晶で形成されることが好ましい。これにより、弾性表面波フィルタの製造中および使用中において、圧電基板１９の分極による電位差を生じにくくすることができ、圧電基板１９上に形成されているＩＤＴ電極および反射器に生じる焦電効果による放電破壊を少なくすることができる。
【００３４】
弾性表面波素子部Ａ及び弾性表面波素子部Ｂに含まれるＩＤＴ電極２，３，４，１３，１６，１５および反射器７，８，１７，１８は、蒸着法、スパッタリング法やＣＶＤ法（Chemical Vapor Deposition：化学気相成長法）などの薄膜形成法を用いて、ＡｌやＡｌ合金（例えば、Ａｌ−Ｃｕ系やＡｌ−Ｔｉ系）などの金属材料で形成されている。各種電極パターンの厚みは０．１〜０．５μｍ程度とすることで、弾性表面波フィルタ１として、好適な特性を得ることができる。
【００３５】
弾性表面波フィルタ１を形成する各弾性表面波素子部Ａ，Ｂ上には、Ｓｉ，ＳｉＯ2，ＳｉＮx，Ａｌ2Ｏ3などの半導体材料または絶縁体材料で形成された保護膜（図示せず）が形成されている。これにより、弾性表面波フィルタ１表面における導電性異物による通電防止や各弾性表面波素子部Ａ，Ｂの耐電力性を向上することができる。
弾性表面波フィルタ１には、圧電基板１９の主面１９ａ上に、弾性表面波素子部Ａ，Ｂを取り囲むように、四角枠状の環状電極（図示せず）が形成されている。
【００３６】
この弾性表面波フィルタ１を実装するための実装用基板（図示せず）には、圧電基板１９上に形成された入出力用端子９，１１，１２に対向する位置に、所定の導体パッド（図示せず）が設けられている。また、この実装用基板には、圧電基板１９の環状電極に対向する位置に、所定の環状導体（図示せず）が設けられている。
弾性表面波フィルタ１は、実装用基板に対して、これらの弾性表面波素子部Ａ，Ｂが形成された圧電基板１９の主面１９ａをフェースダウンで実装している。すなわち、半田等の金属材料を用いて、実装用基板側の所定の導体パッドに端子９，１１，１２を電気的および機械的に接合するとともに、実装用基板上の所定の環状導体に圧電基板１９の主面１９ａ上に形成された環状電極を機械的に接合する。そして、圧電基板１９の主面１９ａ、実装用基板の実装面及び環状電極により形成された空間により、弾性表面波素子部Ａ，Ｂが外気と触れないよう、密閉することができる。
【００３７】
なお、本発明の弾性表面波フィルタ１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、弾性表面波素子部Ａと弾性表面波素子部Ｂとを縦続接続した弾性表面波フィルタ１が形成される。そして、この弾性表面波フィルタ１は、１次モードと高次（３次）モードとの多重モードの定在波を有することができる。
【００３８】
また、この弾性表面波フィルタ１は、不平衡−平衡変換機能を有している。具体的には、弾性表面波素子部Ａの入力端子９からの不平衡信号の入力に応じて、弾性表面波素子部Ｂの出力端子１１，１２から平衡信号の出力が行われる。これにより、この弾性表面波フィルタの後段にある回路部材が平衡信号にのみ対応している場合でも、出力された信号を平衡に変換するための不平衡−平衡変換器を挿入する必要がない。よって、この不平衡−平衡型の弾性表面波フィルタ１は、不平衡−平衡変換器の設置領域を省くことができるので、全体として、移動体通信機器などの通信装置の小型化に対応することができる。
【００３９】
以下、この弾性表面波フィルタ１の特徴的な構造を説明する。
弾性表面波素子部Ｂにおいて、分割電極群Ｓａ、Ｓｂとして２分割された領域を有するＩＤＴ電極１６は、電極指ピッチＬ1（以下、単にＬ1ともいう）および電極指ピッチＬ2（以下、単にＬ2ともいう）が、分割電極群Ｓａ及びＳｂの電極指の平均電極指ピッチＬ3（以下、単にＬ3ともいう）より大きく形成されている。したがって、Ｌ1＞Ｌ3かつＬ2＞Ｌ3の関係を有するのであれば、Ｌ1＞Ｌ2、Ｌ1＜Ｌ2やＬ1＝Ｌ2であってもよい。
【００４０】
Ｌ1＞Ｌ2、すなわち、Ｌ1＞Ｌ2＞Ｌ3の関係がある場合（図１参照）、電極指ピッチが異なるＩＤＴ電極内でのバルク波放射による損失量を低減し、通過帯域が大きくなるという点で好ましい。また、この場合、図１に示すように、Ｌ1−Ｌ2＜Ｌ2−Ｌ3であることがより好ましく、電極指ピッチが異なるＩＤＴ電極内でのバルク波放射による損失量をより低減するという利点がある。
【００４１】
また、Ｌ1＜Ｌ2、すなわち、Ｌ2＞Ｌ1＞Ｌ3の関係がある場合、分割されたＩＤＴ電極どうしでの焦電破壊が少なくなり、通過帯域が大きくなるという利点がある。
さらに、Ｌ1＝Ｌ2、すなわち、Ｌ1＝Ｌ2＞Ｌ3の関係がある場合、通過帯域が大きくなるという利点がある。
ここで、Ｌ1は、Ｌ3よりも１．０５倍〜１．２倍の範囲を有することが好ましい。このとき、Ｌ1は、Ｌ3よりも１．０５倍未満のときのように、焦電破壊を生じることがなく、また、バルク波の増大を抑制することができる。一方、Ｌ1は、Ｌ3よりも１．２倍を超えるときのように、通過帯域の平坦度が悪くなり（リップルが大きくなり）、低損失な通過帯域を形成できないということを少なくすることができる。
【００４２】
なお、ＩＤＴ電極１６の電極指ピッチの平均値Ｌ3は、ＩＤＴ電極１６を挟む位置に形成されたＩＤＴ電極１３やＩＤＴ電極１５の電極指ピッチの平均値よりも大きいことが好ましい。これにより、弾性表面波フィルタ１に生じるバルク波を低減することができ、ＩＤＴ電極１６に生じるおそれのある焦電破壊を抑制することができる。
弾性表面波素子部Ｂでの反射器１７，１８の電極指ピッチは、図１（ｂ）に示されるように、それぞれに隣接するＩＤＴ電極１３，１５に比べて大きく形成されている。このことは、反射器は電気的に短絡状態であり、一方、ＩＤＴ電極は終端抵抗がついた状態であるため、これらは電気回路的に異なる状態にあり、その結果、反射器における弾性表面波を反射する実効周波数帯域と、ＩＤＴ電極における弾性表面波の実効周波数帯域とが異なるためである。よって、この実効周波数帯域を合致させる方法として、反射器の電極指ピッチをＩＤＴ電極の電極指ピッチよりも広くしている。また、弾性表面波素子部Ａでの反射器７，８の電極指ピッチは、弾性表面波素子部Ｂと同様に、それぞれに隣接するＩＤＴ電極２，４に比べて大きく形成されている。
【００４３】
以上のようにして、本発明の弾性表面波フィルタ１は、ＩＤＴ電極１６を形成する電極指間隔が広く形成されているので、狭いピッチで形成されることに起因して生じるバルク波の放射損を低減することができる。これにより、通過帯域内における挿入損失を小さくすることができ、かつ、通過帯域幅の広いフィルタ特性を有することができる。
これに加え、ＩＤＴ電極及び反射器の電極指ピッチの関係を規定することにより、このＩＤＴ電極を含む共振子型弾性表面波素子において、１次モードと３次モードとこれらの高調波モードとの共振周波数を微調整することが可能となり、さらに、広帯域、かつ、低損失で、良好な挿入損失特性を有する弾性表面波フィルタが実現できる。特に、出力端子１１，１２が接続されたＩＤＴ電極１６における電極指間の狭いピッチが形成された部分に生じやすかった電位差による放電を軽減することができ、ＩＤＴ電極や反射器が焦電破壊されることを少なくすることができる。
【００４４】
また、本発明の弾性表面波フィルタ１は、それに含まれる弾性表面波素子部ＢにおけるＩＤＴ電極１６を２分割することで、不平衡−平衡変換器を必要とすることなく、不平衡信号の入力に応じて、平衡信号の出力を行うことができる。
さらに、本発明の弾性表面波フィルタは、移動体通信機器などの通信装置に好適に適用することができる。
【００４５】
すなわち、受信回路又は送信回路の一方又は両方を備える通信装置において、本発明の弾性表面波フィルタを、これらの回路に含まれるバンドパスフィルタとして用いることができる。
前記送信回路は、例えば、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回路である。前記受信回路は、受信信号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回路である。
【００４６】
本発明の弾性表面波フィルタを採用すれば、感度が向上した優れた通信装置を提供できる。
なお、本発明の弾性表面波フィルタは、図１のような弾性表面波素子の電極構造に図示された態様に限定されるものではない。例えば、弾性表面波素子部Ａと弾性表面波素子部Ｂとの間に、他の弾性表面波素子を１段以上縦続接続した、多数段に形成される弾性表面波フィルタにも、本発明は良好に適用することができる。
【００４７】
また、図２に示されるように、弾性表面波フィルタ２０の弾性表面波素子部ＣのＩＤＴ電極２１は、図１の弾性表面波フィルタ１での電極指１６ａ1と電極指１６ｂ1との間隙をなくして、それらの電極指を一本の電極指２１ｃとしたような形状を有している。このとき、交互に形成された電極指のうち、電極指２１ｃと電極指２１ａ2との電極指ピッチをＬ2aとし、電極指２１ｃと電極指２１ｂ2との電極指ピッチをＬ2bとする。電極指ピッチＬ2（＝Ｌ2a＝Ｌ2b）とＩＤＴ電極２１の平均電極指ピッチＬ3との関係を、Ｌ2＞Ｌ3とすることで、弾性表面波フィルタ１とほぼ同様の効果を得ることができる。すなわち、弾性表面波フィルタ２０に生じるバルク波をより低減することができ、ＩＤＴ電極２１に生じるおそれのある焦電破壊を抑制することができる。
【００４８】
さらに、図３に示されるように、弾性表面波フィルタ３０の弾性表面波素子部ＤのＩＤＴ電極３１は、弾性表面波素子部Ｂの電極指ピッチの規定と同様に、ＩＤＴ電極３１の中心に向けて、電極指ピッチを大きくすることもできる。これにより、弾性表面波フィルタ３０に生じるバルク波をさらに低減することができ、ＩＤＴ電極３１に生じるおそれのある焦電破壊を抑制することができる。
【００４９】
また、図４に示されるように、弾性表面波フィルタ４０は、図１の弾性表面波フィルタ１の弾性表面波素子部Ａを除いた形状を有している。つまり、弾性表面波フィルタ４０は、弾性表面波素子部ＢのＩＤＴ電極１３，１５に、入力端子９が直接接続された形状を有している。これにより、弾性表面波フィルタ１よりも小さく形成されていながらも、弾性表面波素子部Ｂにより、バルク波を抑制することができ、通過帯域内における挿入損失を小さくすることができ、かつ、通過帯域幅の広いフィルタ特性を得ることができる。また、出力端子１１，１２に生じやすかった焦電効果による電極指破壊を低減することができる。
【００５０】
なお、弾性表面波フィルタ１は、図示しないが、それぞれのＩＤＴ電極間（つまり、弾性表面波素子部Ａにおける、ＩＤＴ電極２とＩＤＴ電極３との間、ＩＤＴ電極３とＩＤＴ電極４との間、弾性表面波素子部ＢにおけるＩＤＴ電極１３とＩＤＴ電極１６との間、ＩＤＴ電極１６とＩＤＴ電極１５との間）に反射器電極を挿入して形成されてもよい。これにより、この反射器電極内の電極指のピッチを調整することで、多重結合モードの有する定在波を良好に制御することができ、結果として、定在波モードの共振現象によりフィルタリングする周波数を容易に制御することができる。
【００５１】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【実施例１】
【００５２】
以下に、図１に示される本発明にかかる弾性表面波フィルタ１を具体的な実施例について説明する。
弾性表面波フィルタ１を形成する基板としての圧電基板１９を、３８．７°ＹカットのＬｉＴａＯ3単結晶で形成した。
圧電基板１９の主面１９ａ上に形成されるＩＤＴ電極および反射器電極（各種電極パターン）は、以下のように、スパッタリング装置、縮小投影露光機（ステッパー）やＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置を用いて、フォトリソグラフィを行うことで、形成した。
【００５３】
各種電極パターンを形成するため、まず、アセトンやＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等の材料によって、多数の圧電基板１９の領域が形成された母基板（個々の弾性表面波フィルタに切り分ける（ダイシング）する前段階での、各種電極パターンが形成されるウエハ状の基板）を超音波洗浄し、この母基板上に付着した有機成分を落とした。そして、クリーンオーブンによって、母基板を充分に乾燥した。
【００５４】
次に、スパッタリング装置を用いて、Ａｌ９９重量％−Ｃｕ１重量％合金で、各種電極パターンの下地となる金属膜の成膜を行った。この金属膜の膜厚は、約０．３μｍであった。
次に、この金属膜上に、フォトレジスト層を約０．５μｍの厚みにスピンコートし、縮小投影露光装置を用いて、各種電極パターンが所定の形状となるようにパターニングを行った。そして、現像装置を用いて、不要部分のフォトレジスト層をアルカリ現像液で溶解することで、所定の各種電極パターンを表出した。その後、ＲＩＥ装置を用いて、金属膜のエッチングを行い、パターニングを終了した。このようにして、各種電極パターンを形成した。
【００５５】
圧電基板となる母基板上に形成されたＩＤＴ電極の電極指の対数はそれぞれ、ＩＤＴ電極３が１７対であり、ＩＤＴ電極２，４が１３対であり、ＩＤＴ電極１６が１７対であり、ＩＤＴ電極１３，１５が１３対であった。ＩＤＴ電極２，３，４，１３，１５，１６の電極指の平均電極指ピッチは、ともに約２．２５μｍであった。また、反射器７，８，１７，１８の電極指の電極の平均電極指ピッチは、約２．２９μｍであった。
【００５６】
その後、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置を用いて、圧電基板１９の主面１９ａ上の各種電極パターンを覆うように、約０．０２μｍの厚みの保護膜をＳｉＯ2で形成した。
次に、入力端子９及び出力端子１１，１２を形成するために、母基板上の面にフォトレジスト層を形成し、フォトリソグラフィによって、そのフォトレジスト層のパターニングを行った。そして、ＲＩＥ装置等を用いて、端子９，１１，１２の下地となる電極パッドの窓開け部用のエッチングを行った。その後、スパッタリング装置を用いて、フォトレジスト層上にＡｌを主成分とする金属膜を約１．０μｍの膜厚で形成した。その後、リフトオフ法を用いて、フォトレジスト層および不要箇所に形成した金属膜を除去し、弾性表面波フィルタ１を外部回路基板等にフリップチップ実装するための電極パッドを形成した。
【００５７】
次に、バンプボンディング装置を用いて、前記電極パッド上に、フリップチップ用の導体バンプをＡｕで形成した。導体バンプの直径は約８０μｍであり、高さは約３０μｍであった。これにより、電極パッド上に導体バンプを積層した入力端子９及び出力端子１１，１２を形成した。
次に、所定の各種電極パターンなどを形成した母基板を、所定のダイシング線に沿ってダイシングし、個々のチップとして、弾性表面波フィルタ１に切り分けた。その後、フリップチップ実装装置を用いて、弾性表面波フィルタ１の入力端子９及び出力端子１１，１２が形成された面（圧電基板１９の主面１９ａ）を下側にして接着し、各弾性表面波フィルタ１をパッケージに接合した。このパッケージは、セラミック層を多層積層した２．５×２．０ｍｍ角のものを用いた。その後、Ｎ2雰囲気中でベークを行った。このベークとは、半導体デバイスの半製品、製品の各製造段階で付着した不要な水分を取り除くために、一定時間、高温で処理すること、または、各製造段階で形成されている部品材料のなじみをよくしたりするために、所定以上の温度をかけて処理することである。そして、弾性表面波フィルタ１を含む弾性表面波装置を作製した。
【００５８】
次に、本発明の一実施形態にかかる弾性表面波フィルタの特性測定を行った。
図５（ａ）は、作製した弾性表面波フィルタ１の周波数と挿入損失との関係を表したグラフとしての図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の拡大図として、通過帯域を含む周波数（８９０〜９９０ＭＨｚ）と挿入損失のグラフである。
本発明の一実施形態にかかる弾性表面波フィルタとして、上述の実施例での弾性表面波フィルタ１とする。
【００５９】
比較例のサンプルとして、図７に示されている、弾性表面波フィルタ２０１を、上記の実施例とほぼ同様の工程によって作製した。ＩＤＴ電極２０３，２０７の対数は１７対とし、ＩＤＴ電極２０２，２０４，２０６，２０８の対数は１５対とし、ＩＤＴ電極２０２，２０３，２０４，２０６，２０７，２０８の電極指の平均電極指ピッチはともに約２．２５μｍとした。また、ＩＤＴ電極の両側に配設した反射器２０５，２０９の電極指ピッチは約２．２９μｍとした。
【００６０】
そして、弾性表面波フィルタ１に０ｄＢｍの信号を入力し、図５（ａ）に示すように、周波数８４０〜１０４０ＭＨｚ、測定ポイントを８００ポイントとして測定した。サンプル数は３０個であり、測定装置にはマルチポートネットワークアナライザ（アジレントテクノロジー社製「Ｅ５０７１Ａ」）を用いた。
通過帯域内における最大挿入損失は、本発明では、図５（ｂ）に示されるように、通過帯域幅３５ＭＨｚを確保できる最大挿入損失は約１．７ｄＢであった。一方、比較例としての従来の弾性表面波フィルタでは、前記条件において、約２．８ｄＢであった。このように、本発明の弾性表面波フィルタ１は、挿入損失を低減することができた。
【００６１】
また、ネットワークアナライザで測定した比帯域幅は、本発明では、図５（ｂ）に示されるように、絶対挿入損失３ｄＢにて４．７％（通過帯域幅４４ＭＨｚ、中心周波数９４３ＭＨｚ）であった。一方、比較例では、約３．９％（通過帯域幅３７ＭＨｚ、中心周波数９４６．５ＭＨｚ）であった。このように、本発明にかかる弾性表面波フィルタ１は、通過帯域の広帯域化をすることができた。
【００６２】
このように、本発明の実施例では通過帯域の広帯域化および低挿入損失化を実現することができた。これは、すなわち、弾性表面波フィルタ１に生じるバルク波の放射損を低減して、挿入損失の改善が図られたためと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態にかかる弾性表面波フィルタの圧電基板を主面から見た平面図であり、（ｂ）は、第２の弾性表面波素子部の電極指ピッチ（電極指の中心間距離）の変化を、弾性表面波の伝搬方向の位置について示した線図である。
【図２】本発明の他の実施形態にかかる弾性表面波フィルタの平面図である。
【図３】本発明のさらに他の実施形態にかかる弾性表面波フィルタの平面図である。
【図４】本発明のさらに他の実施形態にかかる弾性表面波フィルタの平面図である。
【図５】（ａ）は、作製した弾性表面波フィルタの周波数と挿入損失との関係を表したグラフとしての図であり、（ｂ）は、（ａ）の拡大図として、通過帯域を含む周波数（８９０〜９９０ＭＨｚ）と挿入損失のグラフである。
【図６】従来の弾性表面波フィルタの電極構造を示した平面図である。
【図７】従来の縦続接続した共振子型の弾性表面波フィルタの電極構造を示す平面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１    弾性表面波フィルタ
１９    圧電基板
１９ａ    主面
２，３，４，１３，１５，１６    ＩＤＴ電極
７，８，１７，１８    反射器電極
９，１１，１２    入出力端子
Ｓａ，Ｓｂ    分割電極群
１６ａ1，１６ｂ1    端部電極指
１６ａ2，１６ｂ2    電極指
Ａ，Ｂ    弾性表面波素子部
Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3    電極指ピッチ（電極指間隔）
【図１】
2007110542.tif 000003
【図２】
2007110542.tif 000004
【図３】
2007110542.tif 000005
【図４】
2007110542.tif 000006
【図５】
2007110542.tif 000007
【図６】
2007110542.tif 000008
【図７】
2007110542.tif 000009