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技術 共振器、フィルタおよび分波器

出願人 太陽誘電株式会社
発明者 井上将吾中村健太郎中澤秀太郎堤潤
出願日 2013年6月10日 (7年8ヶ月経過) 出願番号 2013-121946
公開日 2014年12月18日 (6年2ヶ月経過) 公開番号 2014-239385
状態 特許登録済
技術分野 弾性表面波素子とその回路網
主要キーワード Y座標 近似線 DT内 不平衡出力 ギャップ位置 変調幅 ラブ波 反共振点
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

Q値を向上させること。

解決手段

第1バスバー12と、延伸方向に延伸し、第1バスバーに接続された複数の第1電極指14と、第1バスバーに接続された複数の第1ダミー電極指16と、を有する第1櫛型電極10と、第2バスバー22と、延伸方向に延伸し、第2バスバーに接続され、複数の第1ダミー電極指にそれぞれ第1ギャップ18を介し延伸方向に対向する複数の第2電極指24と、第2バスバーに接続され、複数の第2電極指にそれぞれ第2ギャップ28を介し延伸方向に対向する第2ダミー電極指26と、を有する第2櫛型電極20と、を具備し、隣接する少なくとも2つの前記第1ギャップと、隣接する少なくとも2つの第2ギャップと、の少なくとも一方である少なくとも2つのギャップの延伸方向の距離は、距離をΔD、第1電極指および第2電極指の周期をλとしたとき、0.5λ≦ΔDである共振器

概要

背景

携帯電話等に用いられるフィルタ分波器は、低挿入損失で高抑圧な特性を有することが望まれている。低挿入損失が望まれる理由は次の通りである。送信用フィルタの場合、低挿入損失であるほど携帯電話の消費電力を小さく抑えられ、バッテリー持続時間を長くできるからである。また、受信用フィルタの場合、低挿入損失であるほど受信信号のS/N(信号/雑音)比が向上し、携帯電話の受信感度および通信品質を向上できるからである。したがって、フィルタの挿入損失は小さいほどよい。携帯電話に使用されるフィルタとしては、弾性波共振器を用いたラダー型フィルタダブルモード型フィルタが用いられる。

弾性波共振器としては、IDT(Interdigital Transducer)を有する弾性表面波共振器弾性境界波共振器またはラブ波共振器が用いられる。IDTは、圧電基板上に2つの対向した櫛型電極を備える。特許文献1および2には、IDT内電極指ダミー電極指との間のギャップ位置変調することが記載されている。非特許文献1には、弾性表面波共振器におけるレイリー波散乱について記載されている。

概要

Q値を向上させること。第1バスバー12と、延伸方向に延伸し、第1バスバーに接続された複数の第1電極指14と、第1バスバーに接続された複数の第1ダミー電極指16と、を有する第1櫛型電極10と、第2バスバー22と、延伸方向に延伸し、第2バスバーに接続され、複数の第1ダミー電極指にそれぞれ第1ギャップ18を介し延伸方向に対向する複数の第2電極指24と、第2バスバーに接続され、複数の第2電極指にそれぞれ第2ギャップ28を介し延伸方向に対向する第2ダミー電極指26と、を有する第2櫛型電極20と、を具備し、隣接する少なくとも2つの前記第1ギャップと、隣接する少なくとも2つの第2ギャップと、の少なくとも一方である少なくとも2つのギャップの延伸方向の距離は、距離をΔD、第1電極指および第2電極指の周期をλとしたとき、0.5λ≦ΔDである共振器。

目的

携帯電話等に用いられるフィルタや分波器は、低挿入損失で高抑圧な特性を有することが望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

第1バスバーと、前記第1バスバーに接続され、延伸方向に延伸する複数の第1電極指と、前記第1バスバーに接続された複数の第1ダミー電極指と、を有し、圧電基板上に形成された第1櫛型電極と、第2バスバーと、前記第2バスバーに接続され、前記延伸方向に延伸し、前記複数の第1ダミー電極指にそれぞれ第1ギャップを介し対向する複数の第2電極指と、前記第2バスバーに接続され、前記複数の第1電極指にそれぞれ第2ギャップを介し対向する前記第2ダミー電極指と、を有し、前記圧電基板上に形成された第2櫛型電極と、を具備し、隣接する少なくとも2つの前記第1ギャップと、隣接する少なくとも2つの前記第2ギャップと、の少なくとも一方である少なくとも2つのギャップの前記延伸方向の距離は、前記距離をΔD、前記第1電極指および前記第2電極指の周期をλとしたとき、0.5λ≦ΔDであることを特徴とする共振器

請求項2

前記少なくとも2つのギャップの間の前記延伸方向の第1領域における、対応する前記複数の第1電極指と前記複数の第2電極指の少なくとも一方の電極指、および対応する前記複数の第1ダミー電極指と前記複数の第2ダミー電極指の少なくとも一方のダミー電極デューティは、前記複数の第1電極指と前記複数の第2電極指とが重なる前記延伸方向の第2領域における前記複数の第1電極指および前記複数の第2電極指のデューティと異なることを特徴とする請求項1記載の共振器。

請求項3

前記少なくとも一方の電極指および前記少なくとも一方のダミー電極指のデューティは、前記第2領域における前記複数の第1電極指および前記複数の第2電極指のデューティより大きいことを特徴とする請求項2記載の共振器。

請求項4

前記少なくとも2つのギャップに対応する前記延伸方向の第3領域における前記少なくとも一方の電極指および前記少なくとも一方のダミー電極指のデューティは、前記第2領域における前記複数の第1電極指および前記複数の第2電極指のデューティと異なることを特徴とする請求項1または3記載の共振器。

請求項5

前記少なくとも2つのギャップ内に設けられた絶縁膜を具備することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項記載の共振器。

請求項6

前記少なくとも2つのギャップは、隣接する少なくとも2つの前記第1ギャップと、隣接する少なくとも2つの前記第2ギャップと、の両方であることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項記載の共振器。

請求項7

前記第1ギャップおよび前記第2ギャップの少なくとも一方は、互い違いに距離ΔD変調されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項記載の共振器。

請求項8

ΔD≦3.5λであることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項記載の共振器。

請求項9

1.5λ≦ΔD≦3.0λであることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項記載の共振器。

請求項10

前記圧電基板は、タンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板であることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項記載の共振器。

請求項11

請求項1から10のいずれか一項記載の共振器を含むことを特徴とするフィルタ

請求項12

共通端子と第1端子との間に接続された第1フィルタと、前記共通端子と第2端子との間に接続された第2フィルタと、を具備し、前記第1フィルタおよび前記第2フィルタの少なくとも一方は、請求項11記載のフィルタであることを特徴とする分波器

技術分野

0001

本発明は、共振器フィルタおよび分波器に関し、例えば櫛型電極を有する共振器、フィルタおよび分波器に関する。

背景技術

0002

携帯電話等に用いられるフィルタや分波器は、低挿入損失で高抑圧な特性を有することが望まれている。低挿入損失が望まれる理由は次の通りである。送信用フィルタの場合、低挿入損失であるほど携帯電話の消費電力を小さく抑えられ、バッテリー持続時間を長くできるからである。また、受信用フィルタの場合、低挿入損失であるほど受信信号のS/N(信号/雑音)比が向上し、携帯電話の受信感度および通信品質を向上できるからである。したがって、フィルタの挿入損失は小さいほどよい。携帯電話に使用されるフィルタとしては、弾性波共振器を用いたラダー型フィルタダブルモード型フィルタが用いられる。

0003

弾性波共振器としては、IDT(Interdigital Transducer)を有する弾性表面波共振器弾性境界波共振器またはラブ波共振器が用いられる。IDTは、圧電基板上に2つの対向した櫛型電極を備える。特許文献1および2には、IDT内電極指ダミー電極指との間のギャップ位置変調することが記載されている。非特許文献1には、弾性表面波共振器におけるレイリー波散乱について記載されている。

0004

特表2004−537235号公報
特開2013−12883号公報

先行技術

0005

IEEE Trans. Ultrason. Ferroelect., Freq. Contr., Vol. 48, no. 6, pp. 1517-1526, 2001.

発明が解決しようとする課題

0006

IDTを有する共振器を用いたフィルタにおいては、通過帯域内の損失通過帯域外抑圧度とがトレードオフの関係がある。すなわち、通過帯域内の損失を小さく設計すると、通過帯域外の抑圧が悪くなってしまう。このように、通過帯域外の抑圧度を悪化させずに、通過帯域内の損失を低くすることが難しい。フィルタ内の共振器のQ値を向上させることにより、フィルタの通過帯域内の損失を抑制することができる。

0007

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、Q値を向上させることを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

本発明は、第1バスバーと、前記第1バスバーに接続され、延伸方向に延伸する複数の第1電極指と、前記第1バスバーに接続された複数の第1ダミー電極指と、を有し、圧電基板上に形成された第1櫛型電極と、第2バスバーと、前記第2バスバーに接続され、前記延伸方向に延伸し、前記複数の第1ダミー電極指にそれぞれ第1ギャップを介し対向する複数の第2電極指と、前記第2バスバーに接続され、前記複数の第1電極指にそれぞれ第2ギャップを介し対向する前記第2ダミー電極指と、を有し、前記圧電基板上に形成された第2櫛型電極と、を具備し、隣接する少なくとも2つの前記第1ギャップと、隣接する少なくとも2つの前記第2ギャップと、の少なくとも一方である少なくとも2つのギャップの前記延伸方向の距離は、前記距離をΔD、前記第1電極指および前記第2電極指の周期をλとしたとき、0.5λ≦ΔDであることを特徴とする共振器である。

0009

上記構成において、前記少なくとも2つのギャップの間の前記延伸方向の第1領域における、対応する前記複数の第1電極指と前記複数の第2電極指の少なくとも一方の電極指、および対応する前記複数の第1ダミー電極指と前記複数の第2ダミー電極指の少なくとも一方のダミー電極デューティは、前記複数の第1電極指と前記複数の第2電極指とが重なる前記延伸方向の第2領域における前記複数の第1電極指および前記複数の第2電極指のデューティと異なる構成とすることができる。

0010

上記構成において、前記少なくとも一方の電極指および前記少なくとも一方のダミー電極指のデューティは、前記第2領域における前記複数の第1電極指および前記複数の第2電極指のデューティより大きい構成とすることができる。

0011

上記構成において、前記少なくとも2つのギャップに対応する前記延伸方向の第3領域における前記少なくとも一方の電極指および前記少なくとも一方のダミー電極指のデューティは、前記第2領域における前記複数の第1電極指および前記複数の第2電極指のデューティと異なる構成とすることができる。

0012

上記構成において、前記少なくとも2つのギャップ内に設けられた絶縁膜を具備する構成とすることができる。

0013

上位構成において、前記少なくとも2つのギャップは、隣接する少なくとも2つの前記第1ギャップと、隣接する少なくとも2つの前記第2ギャップと、の両方である構成とすることができる。

0014

上記構成において、前記第1ギャップおよび前記第2ギャップの少なくとも一方は、互い違いに距離ΔD変調されている構成とすることができる。

0015

上記構成において、ΔD≦3.5λである構成とすることができる。

0016

上記構成において、1.5λ≦ΔD≦3.0λである構成とすることができる。

0017

上記構成において、前記圧電基板は、タンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板である構成とすることができる。

0018

本発明は、上記共振器を含むことを特徴とするフィルタである。

0019

本発明は、共通端子と第1端子との間に接続された第1フィルタと、前記共通端子と第2端子との間に接続された第2フィルタと、を具備し、前記第1フィルタおよび前記第2フィルタの少なくとも一方は、上記フィルタであることを特徴とする分波器である。

発明の効果

0020

本発明によれば、Q値を向上させることができる。

図面の簡単な説明

0021

図1は、ラダー型フィルタの例を示す回路図である。
図2は、多重モードフィルタの例を示す回路図である
図3は、ラダー型フィルタと多重モードフィルタが組み合わされたフィルタの例を示す回路図である。
図4は、多重モードフィルタと共振器を組み合わせたフィルタの例を示す回路図である。
図5(a)は、弾性表面波共振器を示す平面図、図5(b)は図5(a)のA−A断面図である。
図6(a)は、ラブ波共振器の断面図、図6(b)は、弾性境界波共振器の断面図である。
図7は、多重モードフィルタを示す図である。
図8は、比較例1に係る共振器の平面図である。
図9は、実施例1に係る共振器の平面図である。
図10(a)および図10(b)は、比較例1および実施例1における周波数に対するQ値を示す図である。
図11は、実施例1におけるΔDに対するQ値を示す図である。
図12は、比較例1のギャップにおける弾性波散乱を示す図である。
図13は、実施例1のギャップにおける弾性波散乱を示す図である。
図14(a)は、実施例1におけるギャップ周辺の拡大図、図14(b)は、実施例2におけるギャップ周辺の拡大図、図14(c)は、比較例1、実施例1および2における周波数に対するQ値を示す図である
図15(a)は、実施例3におけるギャップ周辺の拡大図、図15(b)は、比較例1、実施例1および3における周波数に対するQ値を示す図である。
図16(a)は、実施例4におけるギャップ周辺の拡大図、図16(b)は、比較例1、実施例3および4における周波数に対するQ値を示す図である。
図17(a)および図17(b)は、実施例4の変形例に係る共振器を示す平面図である。
図18(a)は、実施例5に係るフィルタの回路図、図18(b)は、実施例5に係るフィルタの平面図である。
図19(a)は、比較例2および実施例5における通過特性図19(b)は、通過帯域付近の通過特性の拡大図である。
図20は、実施例6に係る分波器の回路図である。

0022

まず、以下に説明する実施例に係る共振器が用いられるフィルタの例について説明する。図1は、ラダー型フィルタの例を示す回路図である。図1を参照し、ラダー型フィルタ32は、1または複数の直列共振器S1〜S3と1または複数の並列共振器P1〜P2とを備えている。直列共振器S1〜S3は、入力端子Tinと出力端子Toutとの間に直列に接続されている。並列共振器P1〜P2は、入力端子Tinと出力端子Toutとの間に並列に接続されている。

0023

図2は、多重モードフィルタの例を示す回路図である。図2を参照し、多重モードフィルタ34は共振器R1〜R3とを備えている。共振器R1〜R3は弾性波の伝搬方向に配列されている。共振器R2の一端が入力端子Tinに、他端がグランドに接続されている。共振器R1およびR3のそれぞれ一端が出力端子Toutに、それぞれの他端がグランドに接続されている。

0024

図3は、ラダー型フィルタと多重モードフィルタが組み合わされたフィルタの例を示す回路図である。図3を参照し、入力端子Tinと出力端子Toutとの間にラダー型フィルタ32と多重モードフィルタ34とが接続されている。ラダー型フィルタ32は、直列共振器S1〜S2と並列共振器P1〜P2とを備えている。多重モードフィルタ34は、共振器R1〜R3を備えている。

0025

図4は、多重モードフィルタと共振器を組み合わせたフィルタの例を示す回路図である。図4を参照し、入力端子Tinと出力端子Toutとの間に直列共振器S1と多重モードフィルタ34とが直列に接続され、並列共振器P1が並列に接続されている。

0026

次に、フィルタに用いられる共振器の例について説明する。図5(a)は、弾性表面波共振器を示す平面図、図5(b)は図5(a)のA−A断面図である。図5(a)および図5(b)を参照し、タンタル酸リチウム(LiTaO3)またはニオブ酸リチウム(LiNbO3)等の圧電基板50上にアルミニウムまたは銅等の金属膜52が形成されている。金属膜52により、反射器R0、IDT(Interdigital Transducer)IDT0、入力端子Tinおよび出力端子Toutが形成されている。IDT0は、2つの櫛型電極54を備えている。2つの櫛型電極54にはそれぞれ入力端子Tinおよび出力端子Toutが接続されている。入力端子Tinおよび出力端子Toutは例えばパッドである。弾性波の伝搬方向におけるIDT0の両側に反射器R0が配置されている。櫛型電極54および反射器R0は、弾性波の波長λに対応する間隔に配置された電極指を備えている。IDT0により励振された弾性波は反射器R0により反射される。これにより、弾性表面波共振器は弾性波の波長に対応する周波数において共振する。

0027

図6(a)は、ラブ波共振器の断面図、図6(b)は、弾性境界波共振器の断面図である。ラブ波共振器および弾性境界波共振器の平面図は図5(a)と同じであり説明を省略する。図6(a)を参照し、ラブ波共振器においては、金属膜52を覆うように誘電体膜56が形成されている。誘電体膜56としては、例えば酸化シリコン膜を用いることができる。図6(b)を参照し、弾性境界波共振器においては、金属膜52を覆うように誘電体膜56が形成されている。さらに、誘電体膜56上に誘電体膜58が形成されている。誘電体膜58は、例えば酸化アルミニウム膜である。弾性波を誘電体膜56内に閉じ込めるため誘電体膜58の音速は誘電体膜56より速いことが好ましい。

0028

次に、多重モードフィルタの例を説明する。図7は、多重モードフィルタを示す図であり、弾性表面波、ラブ波および弾性境界波を用いた多重モードフィルタの平面図である。図7を参照し、反射器R0の間に複数のIDT1〜3が弾性波の伝搬方向に配列されている。IDT2の一方の櫛型電極が入力端子Tinに接続され、他方の櫛型電極がグランドに接続されている。IDT1およびIDT3のそれぞれの一方の櫛型電極が出力端子Toutに接続され、それぞれの他方の櫛型電極がグランドに接続されている。図7の例では、出力が不平衡出力であるが、平衡出力とすることもできる。

0029

図8は、比較例1に係る共振器の平面図である。弾性波の伝搬方向をX方向、電極指の延伸方向をY方向としている。図8を参照し、比較例1に係る共振器110は、圧電基板50、反射器R0およびIDT0を備えている。タンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウム等の圧電基板50上にアルミニウムまたは銅等の金属膜52が形成されている。金属膜52により、反射器R0、IDT0が形成されている。IDT0は、第1櫛型電極10および第2櫛型電極20を備えている。第1櫛型電極10は、第1バスバー12、複数の第1電極指14および複数の第1ダミー電極指16を有している。第1電極指14は、Y方向に延伸し、+Y方向で第1バスバー12と接続する。第1ダミー電極指16はY方向に延伸し、+Y方向で第1バスバー12と接続する。第1電極指14と第1ダミー電極指16とは互い違いに第1バスバー12と接続する。第1電極指14と第1ダミー電極指16とは互い違いに設けられていなくともよい。

0030

第2櫛型電極20は、第2バスバー22、複数の第2電極指24および複数の第2ダミー電極指26を有している。第2電極指24は、Y方向に延伸し、−Y方向で第2バスバー22と接続する。第2ダミー電極指26はY方向に延伸し、−Y方向で第2バスバー22と接続する。第1電極指14は、第2ダミー電極指26に第2ギャップ28を介しY方向に対向する。第2電極指24は、第1ダミー電極指16に第1ギャップ18を介しY方向に対向する。複数の第1ギャップ18のY方向の位置は同じであり。複数の第2ギャップ28のY方向の位置は同じである。第1電極指14と第2電極指24とが重なるY方向の長さが交差幅APである。電極指周期λに対する電極指の幅の比がデューティである。

0031

図9は、実施例1に係る共振器の平面図である。図9を参照し、実施例1に係る共振器100においては、第2電極指24aおよび24bの長さが1対毎に異なる。これにともない、第1ダミー電極指16aおよび16bの長さが一対毎に異なり、第1ギャップ18aおよび18bのY方向の位置が一対毎に異なる。第1ギャップ18aおよび18bのY座標は、Y座標Y1に対しそれぞれ+ΔD/2および−ΔD/2異なる。第1ギャップ18aと18bとのY方向の距離が変調幅ΔDである。第1電極指14aと14bと長さが1対毎に異なり、第2ダミー電極指26aおよび26bの長さが一対毎に異なり、第2ギャップ28aおよび28bのY方向の位置が一対毎に異なる。第2ギャップ28aおよび28bのY座標は、Y座標Y2に対しそれぞれ+ΔD/2および−ΔD/2異なる。第2ギャップ28aと28bとのY方向の距離が変調幅ΔDである。Y座標Y1とY2とのY方向の距離が交差幅APである。実施例1の交差幅APと比較例1の交差幅APとを同じとすることにより、実施例1と比較例1の静電容量はほぼ同じとなる。

0032

比較例1および実施例1に係る弾性表面波共振器を作製した。作製した共振器の構造は以下である。
圧電基板50:42°Yカットタンタル酸リチウム基板
金属膜52:アルミニウム、膜厚193nm
IDT電極指周期λ:2.0μm
IDT電極指対数:116対
IDTデューティ:50%
反射器電極指周期:1.0μm
反射器電極指本数:40本
反射器デューティ:50%
交差幅AP:20λ(40μm)
ダミー電極指長さ:2λ(4μm)
ΔDを0から3.5λまで変化させた。

0033

図10(a)および図10(b)は、比較例1および実施例1における周波数に対するQ値を示す図である。図10(a)を参照し、ΔD=0.0λが比較例1、ΔD=0.8λ、1.9λおよび2.8λが実施例1である。実施例1において、共振点反共振点との間のQ値が比較例1より向上する。ΔD=2.8λの共振器は、Q値が最大となる周波数において他の共振器よりQ値が高くなる。ΔD=1.9λの共振器は、1950MHzにおいて他の共振器よりQ値が高くなる。図10(b)を参照し、ΔD=1.9λの共振器は、共振点のやや高周波数側の領域70において、Q値が低下している。領域70以外の共振点と反共振点の周波数において、ΔD=1.9λの共振器は、比較例1に比べQ値が高い。

0034

図11は、実施例1におけるΔDに対するQ値を示す図である。図11を参照し、黒三角および破線は、周波数に対し最大のQ値を示す。黒三角は測定点、破線は近似線である。黒丸は、周波数が1950MHzにおけるQ値の測定点、実線は近似線である。1950MHzは、最大のQ値となる周波数と共振点との中間付近である。これは、ラダー型フィルタの直列共振器を想定した場合の通過帯域の中心付近に相当する。最大Q値は、ΔDが2.8λにおいて最大となる。1950MHzのQ値はΔDが1.9λにおいて最大となる。比較例1(ΔD=0.0λ)に対し、ΔDが0.5λ以上においてQ値が高くなる。ΔDが1.0λ以上、1.5λ以上においてQ値はさらに高くなる。最大Q値は、ΔDが3.5λ以下において比較例1より高くなる。ΔDが3.0λ以下においてQ値はより高くなる。

0035

図12は、比較例1のギャップにおける弾性波散乱を示す図である。図12を参照し、比較例1に係る共振器110におけるY方向の弾性波振幅を左側に示している。交差幅AP内では弾性波振幅が大きく、弾性波がX方向に伝搬している。交差幅APの外側(ギャップおよびダミー電極の領域)にも弾性波が一部存在する。このため、X方向に伝搬する弾性波がギャップ18においてレイリー波散乱しレイリー波72として放射する。レイリー波72が伝搬すると、共振器の損失となりQ値が低下する。ギャップにおけるレイリー波散乱については、非特許文献1に記載されている。

0036

1つの第1ギャップ18において、レイリー波72は360°の方向に散乱される。同じY座標を有する第1ギャップ18がX方向に配列している場合、複数の第1ギャップ18において散乱したレイリー波72が重なり合う。これにより、レイリー波72の振幅が大きくなる方向と小さくなる方向が生じる。一例として、第1ギャップ18において交差幅AP外へ散乱するレイリー波72の振幅が大きくなる方向は、+Y方向と、+X方向から+Y方向へ40°と、−X方向から+Y方向へ40°と、の3つである。第2ギャップ28において交差幅AP外へ散乱するレイリー波72の振幅が大きくなる方向は、−Y方向と、+X方向から−Y方向へ40°と、−X方向から−Y方向へ40°と、の3つである。このように、レイリー波72は、±Y方向以外に、斜め方向に伝搬する。

0037

図13は、実施例1のギャップにおける弾性波散乱を示す図である。図13を参照し、第2ギャップ28cにおいて弾性波が散乱され、レイリー波72aが斜め方向に伝搬する。第2ギャップ28dにおいて弾性波が散乱され、レイリー波72bが斜め方向に伝搬する。レイリー波72aと72bとの位相キャンセルするような関係であれば、レイリー波72aの交差幅AP外への漏洩を抑制できる。ΔDの最適値は、レイリー波72aおよび72bの速度に依存する。Yカットタンタル酸リチウム基板およびYカットニオブ酸リチウム基板上のレイリー波の速度は、カット角による変化が非常に小さい。カット角を変化させてもレイリー波の速度の変化量は数%以下である。このように、ΔDの適用範囲は、タンタル酸リチウム基板およびニオブ酸リチウム基板上基板で一般的に適用できる。また、圧電基板50が、支持基板上に貼り付けられていても、ΔDの範囲として、上記範囲を適用できる。ギャップ18、28のY方向のサイズは0.25λ以下で作製させることが多い。

0038

第1ギャップ18と第2ギャップ28の少なくとも一方において、ギャップが0.5λ以上変調されていればよい。ギャップは互い違いに変調されていなくともよい。例えば、X方向に第1ギャップ18aが複数連続してもよいし、第1ギャップ18bが複数連続してもよい。連続する第1ギャップ18aの端の第1ギャップ18aと隣接する第1ギャップ18bとの距離が0.5λ以上であればよい。また、ΔDは、一定でなくともよい。例えば、X方向に対し、第1ギャップ18は異なる距離ΔDで変調されていてもよい。複数の第1ギャップ18のうち、少なくとも2つの隣接する第1ギャップ18aおよび18bにおいてΔDが0.5λ以上であればよい。第2ギャップ28aおよび28bについても同様である。

0039

このように、隣接する少なくとも2つの第1ギャップ18aおよび18bと、隣接する少なくとも2つの第2ギャップ28aおよび28bと、の少なくとも一方の少なくとも2つのギャップのY方向の距離をΔD、第1電極指および第2電極指の周期をλとしたとき、0.5λ≦ΔDであればよい。これにより、共振器のQ値を向上できる。また、ΔD≦3.0λが好ましく、1.5λ≦ΔD≦3.0λがより好ましい。

0040

また、ΔD>0.066×APとすることにより、共振器のQ値を向上できる。ΔD>0.075×APでもよい。

0041

実施例2は、図10(b)の領域70におけるQ値を向上させる例である。図14(a)は、実施例1におけるギャップ周辺の拡大図、図14(b)は、実施例2におけるギャップ周辺の拡大図である。図14(a)を参照し、第2ギャップ28aおよび28bの間のY方向の領域を第1領域62とする。図9においては、第1領域62は、第1ギャップ18aと18bとの間の領域、および第2ギャップ28aと28bとの間の領域である。図14(a)を参照し、第1電極指14と第2電極指24とが重なるY方向の領域を第2領域60とする。図9においては、第2領域60は、第1ギャップ18bと第2ギャップ28bの間の領域である。図14(a)を参照し、第1ギャップ18aおよび18b、第2ギャップ28aおよび28bに対応するY方向の領域を第3領域64とする。第1ギャップ18aと第1バスバー12との間、第2ギャップ28aと第2バスバー22との間の領域を第4領域66とする。

0042

実施例1においては、第1領域62、第2領域60、第3領域64および第4領域66における電極指14a、14b、ダミー電極指26aおよび26bのデューティは同じである。

0043

図14(b)を参照し、実施例2においては、第1領域62における電極指14a、24およびダミー電極指26bのデューティが第2領域60、第3領域64および第4領域66のデューティより大きい。その他の構成は、実施例1と同じであり、説明を省略する。

0044

以下のデューティの比較例1、実施例1および2に係る共振器を作製した。実施例1および2におけるΔDは1.9λである。その他の構成は、図8および図9において説明した構成である。
比較例1、実施例1 実施例2
第1領域62: 50% 55%
第2領域60: 50% 50%
第3領域64: 50% 50%
第4領域66: 50% 50%

0045

図14(c)は、作製した比較例1、実施例1および2の周波数に対するQ値を示す図である。領域70において、実施例2のQ値が実施例1および比較例1より高くなっている。

0046

図15(a)は、実施例3におけるギャップ周辺の拡大図である。図15(a)を参照し、実施例3では、第1領域62および第3領域64における電極指14a、14b、24およびダミー電極指26bのデューティが第2領域60および第4領域66のデューティより大きい。その他の構成は実施例2と同じであり、説明を省略する。

0047

以下のデューティの比較例1、実施例1および3に係る共振器を作製した。実施例1および2におけるΔDは1.9λである。その他の構成は、図8および図9において説明した構成である。
比較例1、実施例1 実施例3
第1領域62: 50% 55%
第2領域60: 50% 50%
第3領域64: 50% 55%
第4領域66: 50% 50%

0048

図15(b)は、作製した比較例1、実施例1および3の周波数に対するQ値を示す図である。図14(b)と比較すると、領域70において、実施例3のQ値は実施例2のQ値よりさらに高くなっている。

0049

デューティを変えると、レイリー波の速度が変化する。例えばデューティを大きくすると、レイリー波の速度が小さくなる。このように、実施例2および3においては、第1領域62のデューティを第2領域60と異ならせることにより、図13におけるレイリー波72aと72bとの位相関係を調整し、Q値を向上させることができる。第1領域62のデューティは第2領域60より小さくてもよい。実施例3においては、第1領域62および第3領域64のデューティを第2領域60と異ならせることにより、レイリー波72aと72bとの位相関係を調整し、Q値を向上させることができる。

0050

第4領域66のデューティが第2領域60と異なっていてもよい。第1領域62、第3領域64および第4領域66のデューティはそれぞれ異なっていてもよい。第1領域62、第3領域64および第4領域66のデューティは一様でなくてもよい。例えば、デューティがY方向に変調されていてもよい。第1領域62および第3領域64のデューティは、例えば第2領域60のデューティの±2%から±20%異ならせることができる。

0051

実施例2および3によれば、少なくとも2つのギャップ28aと28bとの間の第1領域62における、第2電極指24(対応する第1電極指と第2電極指の少なくとも一方の電極指)、および第2ダミー電極指26(対応する第1ダミー電極指と第2ダミー電極指の少なくとも一方のダミー電極)のデューティは、第2領域60における複数の第1電極指14および複数の第2電極指24のデューティと異なる。これにより、領域70におけるQ値を向上させることができる。

0052

第1領域62における第2電極指24およびダミー電極指26のデューティは、第2領域60における複数の第1電極指14および複数の第2電極指24のデューティより大きいことが好ましい。

0053

実施例3のように、少なくとも2つのギャップ28aおよび28bに対応する第3領域64における第2電極指24および第2ダミー電極指26のデューティは、第2領域60における複数の第1電極指および複数の第2電極指のデューティと異なる。これにより、実施例3のように、領域70におけるQ値をより向上させることができる。

0054

実施例4は、第1ギャップおよび第2ギャップの少なくとも一方を埋め込むように絶縁膜が形成された例である。図16(a)は、実施例4におけるギャップ周辺の拡大図である。図16(a)を参照し、第2ギャップ28aおよび28bを埋め込むように絶縁膜29が形成されている。第1ギャップ18においても同様である。その他の構成は、実施例1と同じであり、説明を省略する。実施例4として、膜厚が金属膜52のアルミニウムと同じ酸化アルミニウム(Al2O3)膜を第1ギャップ18および第2ギャップ28に埋め込んだ共振器を作製した。その他の構成は実施例1と同じである。

0055

図16(b)は、作製した比較例1、実施例3および4の周波数に対するQ値を示す図である。領域70において、実施例4のQ値は実施例3のQ値よりさらに高くなっている。

0056

実施例4において、Q値が改善したのは、第1ギャップ18および第2ギャップ28における機械的不連続が低減し、弾性波が散乱されにくくなったためである。

0057

図17(a)および図17(b)は、実施例4の変形例に係る共振器を示す平面図である。図17(a)を参照し、絶縁膜29は、複数の第2ギャップ28aを含むような帯状、および複数の第2ギャップ28bを含むような帯状でもよい。すなわち、第3領域64をそれぞれ含む帯状でもよい。これにより、実施例4と同様に、弾性波がギャップにおいて散乱され難くなる。

0058

図17(b)を参照し、絶縁膜29は、複数の第2ギャップ28aおよび28bを含む帯状でもよい。すなわち、第1領域62および第3領域64を含む帯状でもよい。これにより、実施例4と同様に、弾性波がギャップにおいて散乱され難くなる。さらに、図13におけるギャップ28cと28d間に絶縁膜29が形成されるためレイリー波72aの速度が変化する。よって、レイリー波72aの位相変化を制御できる。これにより、レイリー波72aと72bをよりキャンセルさせるように位相制御することができる。

0059

実施例4およびその変形例によれば、隣接する少なくとも2つのギャップ28aおよび28b内に絶縁膜29が設けられることにより、Q値を向上できる。ギャップ28aおよび28bにおける散乱を抑制するため、絶縁膜29は、酸化アルミニウム、酸化シリコンまたは酸化タンタル等を主に含むことが好ましい。実施例2および3の共振器に、実施例4およびその変形例を適用することもできる。

0060

実施例1から4において、共振器として弾性表面波共振器を例に説明したが、図6(a)および図6(b)のような弾性境界波共振器またはラブ波共振器でもよい。

0061

実施例5は、実施例1を用いたフィルタの例である。図18(a)は、実施例5に係るフィルタの回路図、図18(b)は、実施例5に係るフィルタの平面図である。図18(a)を参照し、実施例4のフィルタ106は、直列共振器S1からS4、および並列共振器P1およびP2を有している。直列共振器S1からS4は、入力端子Tinと出力端子Toutとの間に直列に接続されている。並列共振器P1およびP2は、入力端子Tinと出力端子Toutとの間に並列に接続されている。

0062

図18(b)を参照し、圧電基板50上に金属膜52が形成されている。金属膜52により、配線55、直列共振器S1からS4、および並列共振器P1およびP2が形成されている。配線55の一部が入力端子Tin、出力端子Toutおよびグランド端子Gndである。

0063

比較例2および実施例5に係るフィルタを作製した。作製した共振器の構造は以下である。
圧電基板50:42°Yカットタンタル酸リチウム基板
金属膜52:アルミニウム、膜厚193nm

0064

直列共振器S1からS4
IDT電極指周期λ:2.0μm
IDT電極指対数:116対
IDTデューティ:50%
反射器電極指周期:1.0μm
反射器電極指本数:40本
反射器デューティ:50%
交差幅AP:20λ(40μm)
ダミー電極指長さ:2λ(4μm)

0065

並列共振器P1およびP2
IDT電極指周期λ:2.07μm
IDT電極指対数:80対
IDTデューティ:50%
反射器電極指周期:1.035μm
反射器電極指本数:40本
反射器デューティ:50%
交差幅AP:20λ(41.4μm)
ダミー電極指長さ:2λ(4.14μm)

0066

比較例2においては、直列共振器および並列共振器ともに、IDTの第1領域62、第2領域60、第3領域64および第4領域66のデューティは50%である。実施例5おいては、直列共振器S1からS4において、IDTの第1領域62のデューティは55%、IDTの第2領域60、第3領域64および第4領域66のデューティは50%である。並列共振器P1およびP2において、IDTの第1領域62、第2領域60、第3領域64および第4領域66のデューティは50%である。このように、実施例5の直列共振器S1からS4の第1領域62のデューティを他と異ならせた。

0067

図19(a)は、比較例2および実施例5における通過特性、図19(b)は、通過帯域付近の通過特性の拡大図である。図19(a)を参照し、比較例2と実施例5とで、通過帯域近傍抑圧特性は差がない。図19(b)を参照し、実施例5は比較例2に比べ通過帯域の損失が約0.1dB小さい。

0068

実施例5のように、フィルタは、実施例1から4の少なくとも1つの共振器を含むことができる。これにより、通過帯域外の抑圧度が大きく、かつ通過帯域内の損失を小さくできる。フィルタは、図18図1のようなラダー型フィルタでもよく、図2図7のように多重モードフィルタでもよい。図3のように、フィルタは、ラダー型フィルタと多重モードフィルタを含んでもよい。ラダー型フィルタにおいては、直列共振器のQ値が通過帯域の損失に影響する。よって、直列共振器を実施例1から4の少なくとも1つの共振器とすることが好ましい。

0069

図20は、実施例6に係る分波器の回路図である。図20を参照し、分波器108は、第1フィルタ40および第2フィルタ42を有している。第1フィルタ40は、共通端子T3と第1端子T1との間に接続されている。第2フィルタ42は、共通端子T3と第2端子T2との間に接続されている。第1フィルタ40は、例えば送信フィルタ、第2フィルタ42は、例えば受信フィルタである。第1端子T1は例えば送信端子、第2端子T2は例えば受信端子、共通端子T3は例えばアンテナ端子である。

0070

第1フィルタ40および第2フィルタ42の少なくとも一方を実施例4のフィルタとすることが好ましい。これにより、通過帯域外の抑圧度が大きく、かつ通過帯域内の損失を小さくできる。

0071

実施例5に係るフィルタまたは実施例6に係る分波器を通信モジュールに用いてもよい。

実施例

0072

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

0073

10 第1櫛型電極
12 第1バスバー
14 第1電極指指
16 第1ダミー電極指
18 第1ギャップ
20 第2櫛型電極
22 第2バスバー
24 第2電極指
26 第2ダミー電極指
28 第2ギャップ
40 第1フィルタ
42 第2フィルタ
60 第2領域
62 第1領域
64 第3領域
66 第4領域

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