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WO2008038459A1 - Filtre d'onde acoustique limite - Google Patents

Filtre d'onde acoustique limite Download PDF

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WO2008038459A1
WO2008038459A1 PCT/JP2007/065193 JP2007065193W WO2008038459A1 WO 2008038459 A1 WO2008038459 A1 WO 2008038459A1 JP 2007065193 W JP2007065193 W JP 2007065193W WO 2008038459 A1 WO2008038459 A1 WO 2008038459A1
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WO
WIPO (PCT)
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acoustic wave
boundary acoustic
wave filter
boundary
coupled resonator
Prior art date
Application number
PCT/JP2007/065193
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English (en)
French (fr)
Inventor
Takao Mukai
Masaru Yata
Yasuhisa Fujii
Original Assignee
Murata Manufacturing Co., Ltd.
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Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co., Ltd. filed Critical Murata Manufacturing Co., Ltd.
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Priority to EP07791867A priority patent/EP2068443A4/en
Publication of WO2008038459A1 publication Critical patent/WO2008038459A1/ja
Priority to US12/354,162 priority patent/US7808344B2/en

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    • H03H9/6469Coupled resonator filters having two acoustic tracks being electrically coupled via two connecting electrodes

Definitions

  • the present invention relates to a boundary acoustic wave filter device used for, for example, a bandpass filter of a cellular phone, and more particularly to a longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter device.
  • Patent Document 1 discloses a longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter device used for this type of application.
  • FIG. 10 is a schematic plan view showing the surface acoustic wave filter device described in Patent Document 1.
  • the surface acoustic wave filter device 1001 has a piezoelectric substrate 1002 that also has a LiTaO force propagating in a 36 ° Y-cut X direction.
  • First and second longitudinally coupled resonator-type surface acoustic wave filter units 1003 and 1004 are formed on a piezoelectric substrate 1002.
  • the first longitudinally coupled resonator-type surface acoustic wave filter unit 1003 includes a first ID T1020 disposed in the center and second and third IDTs 1020 disposed on both sides of the surface acoustic wave propagation direction of the first IDT 1020.
  • Reflectors 1050 and 1060 are arranged on both sides of the surface wave propagation direction of the region where IDTs 1020 to 1040 are provided.
  • the center first IDT 1020 is connected to the input terminal 1005, and the other end is connected to the ground potential.
  • each of IDTs 1030 and 1040 on both sides is connected to the ground potential, and the other end is one end of second and third IDTs 1031 and 1041 of second longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter unit 1004 It is connected to the.
  • the second longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter unit 1004 is also a 3IDT type longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter unit, and has a first IDT1021 at the center. One end of IDT1021 is connected to ground potential and the other end is connected to output terminal 1006. Reflectors 1051 and 1061 are arranged on both sides of the part where IDTs 1021 to 1041 are provided. [0009] In the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter device 1001, when the crossing width of IDT 1020 to 1040, 1021 to 1041 is W and the pitch of electrode fingers is P, the ratio W / P is 15 or more. It is stated that it should be 90 or less.
  • Patent Document 1 describes that the insertion loss can be reduced by setting the lower limit of the ratio W / P to 15 and the upper limit to 90. It is said that the insertion loss at the center frequency can be reduced to 3 dB or less by setting W / P to 15 or more and 90 or less.
  • Patent Document 2 a piezoelectric substrate having a LiTaO force of 36 ° Y-cut X propagation
  • a 1-port boundary acoustic wave resonator is formed by forming an electrode containing IDT at the boundary with the SiO film.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 5-335881
  • Patent Document 2 W098 / 52279 Publication
  • Patent Document 1 longitudinal coupling using a 36 ° Y-cut X-propagation LiTaO substrate
  • the insertion loss can be reduced if the ratio W / P is in the range of 15 to 90 in the resonator type surface acoustic wave filter device.
  • a low-loss is strongly demanded for a bandpass filter used in the RF stage of a mobile phone.
  • the insertion loss in the passband is required to be 2.5 dB or less. Therefore, the filter device must be designed to satisfy such a low loss.
  • the design parameters and values for realizing such a low loss are different between the neutral surface wave filter device and the boundary acoustic wave filter device. Therefore, the result of the surface acoustic wave filter device as described in Patent Document 1 is directly used as the boundary acoustic wave filter. Even if applied to equipment, the insertion loss cannot be less than 2.5 dB.
  • Patent Document 2 a boundary acoustic wave device using a 36 ° Y-cut X-propagation LiTaO substrate is used.
  • An object of the present invention is to provide a longitudinally coupled resonator-type boundary acoustic wave filter device using a LiNbO substrate whose main surface is a surface obtained by rotating the Y axis by 15 ° ⁇ 10 ° in view of the current state of the prior art described above. so
  • the first invention of the present application is a LiNbO force having a surface obtained by rotating the Y axis by 15 ° ⁇ 10 ° as a main surface.
  • An elastic boundary that propagates through the boundary comprising: a piezoelectric body; a dielectric layer that is laminated on the piezoelectric body, and is composed of a silicon oxide; and an electrode structure disposed at a boundary between the piezoelectric body and the dielectric body.
  • the electrode structure includes a plurality of IDTs arranged along the boundary acoustic wave propagation direction, and both sides of the boundary acoustic wave propagation direction in a region where the plurality of IDTs are provided.
  • a longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter unit having a pair of reflectors arranged in a plurality of IDTs, where the crossing width of the electrode fingers in the plurality of IDTs is W and the period of the electrode fingers is P And 20 ⁇ W / P ⁇ 45.
  • a piezoelectric device having a LiNbO force having a main surface obtained by rotating the Y axis by 15 ° ⁇ 10 °.
  • N / N (N is an integer of 3 or more) longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filters each having a pair of reflectors arranged on both sides of the boundary boundary acoustic wave propagation direction in the area
  • the N longitudinally coupled resonator-type boundary acoustic wave filter sections are connected to the input terminals, and cross the electrode fingers of the IDT.
  • a third invention provides a piezoelectric device that also has a LiNbO force with a main surface obtained by rotating the Y axis by 15 ° ⁇ 10 °.
  • the electrode structure has first to third IDTs arranged along the boundary acoustic wave propagation direction.
  • An unbalanced terminal constituting the filter unit, to which the respective input terminals of the first to sixth longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter units are connected, and the first to third longitudinally coupled resonances A first balanced terminal to which the output end of the child-type boundary acoustic wave filter unit is connected, and a second balanced terminal to which the output ends of the fourth to sixth longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter units are connected.
  • the first to third longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter sections are provided with balanced terminals.
  • the phase of the output signal with respect to the input signal is in phase, and the phase of the output signal with respect to the input signal is in phase in the fourth to sixth longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filters.
  • the phase of the output signal with respect to the input signal in the longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter unit 3 corresponds to the phase of the output signal with respect to the input signal in the fourth to sixth longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter units.
  • the ratio W / P is preferably in the range of 22 ⁇ W / P ⁇ 32, thereby further reducing the insertion low loss. it can.
  • the IDT is configured using a metal thin film, the metallization ratio in the IDT is 0.45 or less, and the density of the metal thin film is p (g / cm 3 ).
  • the electrode structure that forms the child-type boundary acoustic wave filter is formed, and the IDW in this electrode structure has a ratio W / P of 20 or more and 45 or less. Can reduce the insertion loss / J, and reduce the insertion loss.
  • N pieces (N) are formed at the boundary between a piezoelectric material having a LiNb O force having a surface rotated by 15 ° ⁇ 10 ° about the Y axis and a dielectric material having an SiO force. Is an integer greater than or equal to 3)
  • a coupled resonator type boundary acoustic wave filter section is configured, and the IDT of each longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter section has a W / P of 20 or more and 45 or less. It can be made smaller.
  • the power durability is also improved.
  • the electrode structure that constitutes the wave filter section is formed, and the IDT in these longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter sections has a W / P of 20 or more and 45 or less. It is possible to reduce.
  • each input end of the first to sixth longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter sections is connected to an unbalanced terminal, and the first to third longitudinally coupled elements are connected.
  • the output end of the resonator type boundary acoustic wave filter is connected to the first balanced terminal, and the output ends of the fourth to sixth longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filters are connected to the second balanced terminal. Therefore, a boundary acoustic wave filter device having a balance-unbalance conversion function can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing an electrode structure of a boundary acoustic wave filter device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic front sectional view of a boundary acoustic wave filter device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing changes in filter characteristics when the ratio W / P is changed in the boundary acoustic wave filter device of the present embodiment.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the ratio W / P and the insertion loss.
  • FIG. 5 is a diagram showing the filter characteristics of the boundary acoustic wave filter device of the embodiment of the three-element parallel structure and the boundary acoustic wave filter device of the embodiment of the two-element parallel structure.
  • FIG. 5 is a diagram showing filter characteristics when the metallization specific forces are 0.40, 0.45, and 0.5, respectively.
  • Figures 7 (a) to (c) show that the product p Xh / P of IDT density and standardized film thickness is 1.2g / cm 3 , and the metallization specific power is 0.40, 0.45 and FIG. 6 is a diagram showing filter characteristics in the case of 0.5.
  • FIGS. 8 (a) to (c) show that the product p Xh / P of IDT density and normalized film thickness is 1.4 ⁇ g / cm 3 , and the metallization specific power is 0.40, 0.45 and FIG. 6 is a diagram showing filter characteristics in the case of 0.5.
  • FIG. 9 is a schematic plan view showing an electrode structure of a boundary acoustic wave filter device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view showing a conventional surface acoustic wave filter device.
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between the ratio W / P and the insertion loss in the conventional surface acoustic wave filter device.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing an electrode structure of a boundary acoustic wave filter device according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an elastic boundary according to the first embodiment of the present invention
  • 1 is a schematic front sectional view of a wave filter device.
  • the boundary acoustic wave filter device 100 of the present embodiment is a band filter of the GSM1900MHZ reception band.
  • the passband is from 1930 to 1990MHz. Within this passband, the insertion loss is required to be 2.5 dB or less.
  • the boundary acoustic wave filter device 100 is configured using a piezoelectric body that also has a LiNbO force having a main surface obtained by rotating the Y axis by 15 ° ⁇ 10 °. That is, the Euler angles are ( ⁇ , ⁇ , ⁇ )
  • 0.
  • an SiO film as a silicon oxide is laminated, and the boundary between the two is transmitted.
  • a longitudinally coupled resonator-type boundary acoustic wave filter device using SH-type boundary acoustic waves is constructed.
  • the electrode structure shown in the figure is formed between the two.
  • the piezoelectric body 104 is formed with SiO.
  • the film 105 is laminated.
  • An electrode structure 106 is provided at the boundary between the two.
  • the SiO film 105 is provided with openings 105a and 105b. Outside electrode structure 106
  • the partial force that is electrically connected to the opening is exposed to the openings 105a and 105b.
  • Conductive patterns 107a and 107b are formed in the openings 105a and 105b.
  • the conductive patterns 107a and 107b are electrically connected to the electrode structure 106 within the opening and reach the outside of the openings 105a and 105b.
  • external electrodes 108a and 108b are formed on the upper surface of the SiO film 105.
  • the external electrodes 108a and 108b are electrically connected to the conductive patterns 107a and 107b.
  • the external electrodes 108a and 108b correspond to the unbalanced terminal 101, the first and second balanced terminals 102 and 103, and the portion connected to the ground potential described later.
  • the dielectric is made of a force SiO or more than that formed by the SiO film 105.
  • the electrode structure shown in FIG. 1 is formed. That is, the input terminals of the first to third longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter units 110, 120, and 130 are commonly connected to the unbalanced terminal 101.
  • Each of the first to third longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter units 110 to 130 is a 3IDT type longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter unit, each of which is placed in the center.
  • Each longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter unit 110, 120, 130 has both boundary acoustic wave propagation directions in the region where three IDTs are provided.
  • reflectors 111, 115, 121, 125, 131, 135 are provided.
  • One ends of the first IDTs 113, 123, 133 in the center of the first to third longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter sections are connected in common, via a one-port type boundary acoustic wave resonator 171 Connected to unbalanced terminal 101.
  • the 1-port inertial boundary wave resonator 171 includes an IDT and reflectors disposed on both sides of the IDT in the boundary wave propagation direction.
  • One end forces of the second ID T112, 122, 132 of the first to third longitudinally coupled resonator-type boundary acoustic wave filter units 110, 120, 130 and the third IDT 114, 124, 134 The other end is connected in common, and is connected to the first balanced terminal 102 via the 1-port boundary acoustic wave resonators 181 and 182.
  • Each of the 1-port boundary acoustic wave resonators 181 and 182 includes an IDT and reflectors disposed on both sides of the IDT in the boundary wave propagation direction.
  • a 1-port boundary acoustic wave resonator 181 and a 1-port boundary acoustic wave resonator 182 are connected in parallel.
  • phase of the output signal with respect to the input signal is in phase.
  • the input terminals of the fourth to sixth longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter sections 140, 150, 160 are connected in common to the unbalanced terminal 101, and a one-port inertial boundary wave resonator 172 is connected.
  • the 1-port boundary acoustic wave resonator 172 is configured in the same manner as the 1-port boundary acoustic wave resonator 171.
  • the fourth to sixth longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter sections 140 to 160 are respectively connected to the first IDTs 143, 153, and 163, and the second and second ones placed on both sides J, respectively. 3 IDTs 142, 144, 152, 154, 162, 164 and reflectors 141, 145, 151, 15 5, 161, 165.
  • phase of the output signal with respect to the input signal is in phase between the fourth to sixth longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter units.
  • the phase of the output signal with respect to the input signal in the fourth to sixth longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter units is the first to third longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter units 110, 110,
  • the phase of the output signal with respect to the input signal at 120 and 130 is 180 ° different.
  • the fourth to sixth longitudinally coupled resonator-type boundary acoustic wave finolators ⁇ ; 160 first IDTs 143, 153, and 163 extremely viable first to third Longitudinal coupled resonance Child type 3 ⁇ 4i Tensei boundary wave finoletas ⁇ 110, 120, 130 are inverted with respect to the first IDT113, 123, 133.
  • the fourth to sixth longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter units 140 to 160 are the same as the first to third longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter units 110 to 130. It is configured.
  • the first to third longitudinally coupled resonator types are provided between the unbalanced terminal 101 and the first balanced terminal 102.
  • the boundary acoustic wave filter units 110 to 130 are commonly connected, and the fourth to sixth longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter units 140 to 160 are connected between the unbalanced terminal 101 and the second balanced terminal 103.
  • boundary wave propagation direction in the longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter sections 110 to 160 is the same as the boundary wave propagation direction in the boundary acoustic wave resonators 171, 172, 18; May be.
  • the longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter device 100 of the present embodiment is characterized in that the first to sixth longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter units 110 to 160:
  • the ratio W / P is set to 20 or more and 45 or less, more preferably 22 or more and 32 or less. Significantly smaller The power to do S. This will be described more specifically.
  • the surface of LiNbO was used, and the thickness of the Si ⁇ film 105 was set to ⁇ .
  • the electrode structure
  • the IDT metallization ratio is 0.4
  • the W / P is 18.8, 25.0, and 37.5.
  • a bow single decade boundary wave finoreta device was fabricated. Note that the period of the electrode fingers of the boundary acoustic wave resonator 172 is changed to 0.004 111 with respect to the period of the electrode fingers of the boundary acoustic wave resonator 171 to improve the balance.
  • FIG. 3 is a diagram showing the filter characteristics of the three types of boundary acoustic wave filter devices manufactured as described above. As is clear from Fig. 3, when the ratio W / P is 18.8, a large ripple appears in the vicinity of 1988 MHz, and the insertion loss is as large as about 2.9 dB. In addition, a relatively large ripple also appeared near 1974 MHz.
  • the ratio W / P was further changed in various ways, and the insertion loss in the passband was measured in the same manner as described above. The results are shown in Fig. 4.
  • the ratio W / P when the ratio W / P is 20 or more and 45 or less, the insertion loss in the passband can be 2.5 dB or less. Therefore, the ratio W / P must be 20 or more and 45 or less. Also, from FIG. 4, it is preferable that if the ratio W / P is 22 or more and 32 or less, the insertion loss can be further reduced to 2. 1 dB or less. Therefore, the ratio W / P is more preferably 22 or more and 32 or less.
  • the total number of electrode finger pairs in the first to third IDTs is 20 to 40 pairs.
  • the total number of electrode fingers of a plurality of ID Ts in each longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter section is as small as about 20 to 40 pairs! Tend to be more. Therefore, the total number of the logarithms of the electrode fingers of a plurality of IDTs is relatively small! /
  • the W / P should be in the range of 20 to 45. The effect that can reduce the insertion loss is greater.
  • the first to third longitudinally coupled resonator types are provided between the unbalanced terminal 101 and the first balanced terminal 102.
  • the structure is not limited to the structure in which the three longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter units are connected in parallel. 130 and 160 are deleted, and a two-element longitudinally coupled resonator type elastic boundary wave is provided between the unbalanced terminal 101 and the first balanced terminal 102 and between the unbalanced terminal 101 and the second balanced terminal 103. It may be a structure in which the filter parts are connected in parallel. An elastic boundary wave filter device of such a modification was fabricated and the filter characteristics were measured. The results are shown in FIG.
  • FIG. 5 shows filter characteristics when the cross width W is 40 m and W / P is 25 in the boundary acoustic wave filter device 102 of the above embodiment.
  • the electrode finger crossing width W is reduced to reduce the loss due to the electrode finger resistance as compared with the two-element parallel structure.
  • N may be 3 or more.
  • the band-pass filter of the GSM 1900 MHz reception band of mobile phones is often used in a system in which the input impedance is 50 ⁇ and the output impedance is 150 ⁇ .
  • the metallization ratio is the ratio of the width dimension of the electrode fingers in the IDT to the sum of the width dimension of the electrode fingers and the gap between the electrode fingers.
  • the metallization ratio is 0.5
  • W / P is 17, and the insertion loss is reduced. It cannot be reduced. Therefore, when a three-element parallel structure is used for such applications, the metallization ratio must be 0.45 or less in order to make W / P 22 or more.
  • FIG. 4 is a diagram showing filter characteristics of the child-type boundary acoustic wave filter device 100.
  • IDT was formed of Au.
  • the density of the metal thin film composing the IDT is p (g / cm 3 )
  • the film thickness is hm
  • the period of the electrode finger is P (m).
  • the product of chemical film thickness p Xh / P is used as a parameter.
  • the p of Au is 19.32 g / cm 3 .
  • FIGS. 6 (a) to 6 (c) show that ⁇ Xh / P is 1 ⁇ Og / cm 3 and the metallization ratio is 0, respectively.
  • Results are shown for 40, 0.45, and 0.5.
  • FIGS. 8 (a) to 8 (c) show that ⁇ Xh / P is 1 ⁇ 4 g / cm 3 and the metallization ratio is 0 ⁇
  • the insertion loss increases as the metallization ratio decreases.
  • p Xh / P is 1.2 g / cm 3 or more
  • the metallization is reduced. It can be seen that when the ratio is 0.45 or less, the degradation of the insertion loss is small. Therefore, in a longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter device with a three-element parallel structure, the metallization ratio is set to 0.45 or less, and p Xh / It is desirable to set P to be 1.2 g / cm 3 or more, and therefore, it is possible to further reduce the insertion loss.
  • the force metallization ratio which shows the characteristics when the metallization ratio is 0.4 or more, may be smaller than 0.4. Small and good filter characteristics can be obtained.
  • the lower limit of the metallization ratio is not particularly limited for achieving the object of the present invention, but is limited by the electrode processing accuracy, and therefore the lower limit is determined by the electrode processing accuracy.
  • FIG. 9 is a schematic plan view showing an electrode structure of the boundary acoustic wave filter device of the second embodiment without such a balance-unbalance conversion function! /.
  • the illustrated electrode structure is formed between the input terminal 202 and the output terminal 203.
  • One end force S of the first IDTs 213, 223, and 233 at the center of each of the first to third longitudinally coupled resonator-type elastic boundary wave finalizers 220 and 230 is connected to the input terminal 202.
  • the other ends of IDTs 213, 223, and 233 are connected to the ground potential.
  • Second and third IDTs 212, 214, 222, 224, 232, and 234 are respectively placed on both sides of the boundary wave propagation direction of the first IDTs 213, 223, and 233, respectively.
  • One end of each of the second and third IDTs 212, 214, 222, 224, 232, and 234 is connected to the ground potential, and the other ends are connected in common and connected to the output terminal 203.
  • Each of the longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter units 210, 220, and 230 is the same as that described above.
  • each of the longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter units 210, 220, and 230 has reflectors 211 arranged on both sides of the boundary wave propagation direction in the region where the first to third IDTs are provided. 215, 221, 225, 231 and 235.
  • the insertion loss is more reliably achieved by setting the product PX h / P of the density of the metal constituting the IDT and the normalized film thickness PX h / P to 1.2 g / cm 3 or more. Can be made smaller.
  • three longitudinally coupled resonator-type boundary acoustic wave filter units 210, 220, and 230 are connected in parallel between the input terminal 202 and the output terminal 203.
  • the longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter may be connected in parallel between the input terminal and the output terminal.
  • IDT is a force S formed by Au
  • the metal forming IDT is not particularly limited.
  • Other metals such as Cu, Pd, and Ag, or these metals such as Ag-Pd It may be formed of an alloy mainly composed of.
  • IDT is formed by a laminated metal film in which multiple metal layers are laminated!

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Description

明 細 書
弾性境界波フィルタ装置
技術分野
[0001] 本発明は、例えば携帯電話機の帯域フィルタなどに用いられる弾性境界波フィルタ 装置に関し、縦結合共振子型の弾性境界波フィルタ装置に関する。
背景技術
[0002] 従来、携帯電話機の帯域フィルタなどに様々な弾性表面波フィルタ装置が用いら れている。
[0003] 例えば、下記の特許文献 1には、この種の用途に用いられる縦結合共振子型の弾 性表面波フィルタ装置が開示されている。図 10は、特許文献 1に記載の弾性表面波 フィルタ装置を示す模式的平面図である。弾性表面波フィルタ装置 1001は、 36° Y カット X方向伝搬の LiTaO力もなる圧電基板 1002を有する。
3
[0004] 圧電基板 1002上に、第 1 ,第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部 1003, 1 004が構成されている。
[0005] 第 1の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部 1003は、中央に配置された第 1の ID T1020と、第 1の IDT1020の表面波伝搬方向両側に配置された第 2,第 3の IDT1 030, 1040とを有する。 IDT1020〜; 1040が設けられている領域の表面波伝搬方 向両側に、反射器 1050, 1060が配置されている。中央の第 1の IDT1020が入力 端子 1005に接続されており、他端がアース電位に接続されている。
[0006] 両側の IDT1030, 1040の各一端がアース電位に接続されており、他端が第 2の 縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部 1004の第 2,第 3の IDT1031 , 1041の一 端に接続されている。
[0007] IDT1031 , 1041の他端はアース電位に接続されている。
[0008] 第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部 1004も、 3IDT型の縦結合共振子型 弾性表面波フィルタ部であり、中央に第 1の IDT1021を有する。 IDT1021の一端が アース電位に、他端が出力端子 1006に接続されている。 IDT1021〜; 1041が設け られている部分の両側に、反射器 1051 , 1061が配置されている。 [0009] 縦結合共振子型弾性表面波フィルタ装置 1001では、 IDT1020〜; 1040, 1021 〜; 1041の交差幅を Wとし、電極指のピッチを Pとした場合、比 W/Pを 15以上、 90 以下とすることが望ましい旨が記載されている。すなわち、図 11に示すように、比 W /P力 S大きくなると、中心周波数の如何に関わらず、揷入損失が大きくなる傾向のあ ること力 S示されている。また、比 W/Pが 15未満の場合は中心周波数の如何に関わ らず、揷入損失が急激に増大することが示されている。特許文献 1では、比 W/Pの 下限を 15、上限を 90とすることにより、揷入損失の低減が図られることが記載されて いる。そして、 W/Pを 15以上、 90以下とすることにより、中心周波数における揷入 損失を 3dB以下とすることができるとされて!/、る。
[0010] 他方、下記の特許文献 2には、 36° Yカット X伝搬の LiTaO力 なる圧電基板と、
3
SiO膜との境界に IDTを含む電極を形成してなる 1ポート型の弾性境界波共振子が
2
開示されている。特許文献 2の図 4を参照して行われている説明では、上記 1ポート 型弾性境界波共振子において、 IDTの開口長を 15 λとし、 IDTの周期 λを 4 mと した構造が開示されている。なお、開口長は、 IDTの交差幅に、交差部と各バスバー との間のギャップ寸法の合計を加えた値に相当する。
特許文献 1 :特開平 5— 335881号公報
特許文献 2: W098/52279号公報
発明の開示
[0011] 上記のように、特許文献 1では、 36° Yカット X伝搬の LiTaO基板を用いた縦結合
3
共振子型の弾性表面波フィルタ装置において、比 W/Pを 15〜90の範囲とすれば 揷入損失を低減し得ることが示されてレ、る。
[0012] 他方、携帯電話機の RF段に用いられる帯域フィルタなどでは、低損失であることが 強く求められる。例えば、 GSM800MHz帯や GSM1900MHz帯の RX段の帯域フ ィルタとして使用するには、通過帯域内の揷入損失は 2. 5dB以下であることが求め られている。従って、このような低損失を満たすように、フィルタ装置を設計しなけれ ばならない。し力、しながら、このような低損失を実現する設計パラメータ及び値は、弹 性表面波フィルタ装置と弾性境界波フィルタ装置とでは異なる。従って、特許文献 1 に記載のような弾性表面波フィルタ装置における結果をそのまま弾性境界波フィルタ 装置に適用したとしても、揷入損失を 2. 5dB以下とし得るものではない。
[0013] 他方、特許文献 2では、 36° Yカット X伝搬の LiTaO基板を用いた弾性境界波装
3
置において、開口長を 15えとした場合に、良好な特性が得られるとされている。
[0014] 本願発明者は、このような先行技術の記載を考慮して、 Y軸を ± 15° 回転した面を 主面とする LiNbO力 なる圧電基板を用いた縦結合共振子型弾性境界波フィルタ
3
装置において、開口長を 15えとした力 横漏洩が大きくなり、揷入損失の低減を図り 得ないことがわかった。
[0015] 本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、 Y軸を 15° ± 10° 回転した 面を主面とする LiNbO基板を用いた縦結合共振子型の弾性境界波フィルタ装置で
3
あって、揷入損失を小さくすることが可能とされて!/、る弾性境界波フィルタ装置を提 供することにある。
[0016] 本願の第 1の発明は、 Y軸を 15° ± 10° 回転した面を主面とする LiNbO力、らなる
3 圧電体と、前記圧電体に積層されており、酸化ケィ素からなる誘電体と、前記圧電体 と前記誘電体との境界に配置された電極構造とを備え、前記境界を伝搬する弾性境 界波を利用した弾性境界波フィルタ装置において、前記電極構造が、前記弾性境界 波伝搬方向に沿って配置された複数の IDTと、複数の IDTが設けられている領域の 弾性境界波伝搬方向両側に配置された一対の反射器とを有する縦結合共振子型の 弾性境界波フィルタ部を構成しており、前記複数の IDTにおける電極指の交差幅を W、電極指の周期を Pとしたときに、 20≤W/P≤45とされていることを特徴とする。
[0017] 第 2の発明は、 Y軸を 15° ± 10° 回転した面を主面とする LiNbO力もなる圧電
3
体と、前記圧電体に積層されており、酸化ケィ素からなる誘電体と、前記電極構造が 、弾性境界波伝搬方向に沿って配置された 3個の IDTと、 3個の IDTが設けられてい る領域の弾性境界波の伝搬方向両側に配置されて!/、る一対の反射器とを、それぞ れ有する N個(Nは 3以上の整数)の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部を構成し ており、入力端子と出力端子とをさらに備え、前記 N個の縦結合共振子型弾性境界 波フィルタ部の入力端が前記入力端子に接続されており、前記 IDTの電極指交差幅 を W、電極指の周期を Pとしたときに、 20≤W/P≤45とされていることを特徴とする [0018] 第 3の発明は、 Y軸を 15° ± 10° 回転した面を主面とする LiNbO力もなる圧電
3
体と、前記圧電体に積層されており、酸化ケィ素からなる誘電体と、前記圧電体と前 記誘電体との境界に配置された電極構造とを備え、前記境界を伝搬する弾性境界 波を利用した弾性境界波フィルタ装置において、前記電極構造が、弾性境界波伝搬 方向に沿って配置された第 1〜第 3の IDTをそれぞれ有する第 1〜第 6の縦結合共 振子型弾性境界波フィルタ部を構成しており、前記第 1〜第 6の縦結合共振子型弹 性境界波フィルタ部の各入力端が接続されている不平衡端子と、前記第 1〜第 3の 縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部の出力端が接続されている第 1の平衡端子と 、前記第 4〜第 6の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部の出力端が接続されてい る第 2の平衡端子とを備え、前記第 1〜第 3の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部 において入力信号に対する出力信号の位相が同相とされており、前記第 4〜第 6の 縦結合共振子型弾性境界波フィルタにおいて入力信号に対する出力信号の位相が 同相とされており、第 1〜第 3の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部における入力 信号に対する出力信号の位相が、前記第 4〜第 6の縦結合共振子型弾性境界波フ ィルタ部における入力信号に対する出力信号の位相に対して、 180° 異ならされて おり、前記 IDTの電極指交差幅を W、電極指の周期を Pとしたときに、 20≤W/P≤ 45とされて!/ヽることを特 ί毁とする。
[0019] 第 1〜第 3の発明では、好ましくは、比 W/Pは、 22≤W/P≤32の範囲とされて おり、それによつて、より一層揷入低損失を小さくすることができる。
[0020] 本発明においては、好ましくは、前記 IDTが、金属薄膜を用いて構成されており、 該 IDTにおけるメタライズ比が 0. 45以下であり、金属薄膜の密度を p (g/cm3)、電 極膜厚を h m)、電極指の周期を P m)としたとき、 p X h/P≥l . 2 (g/cm3) とされており、この場合には、揷入損失をより一層小さくすることができる。
(発明の効果)
[0021] 第 1の発明に係る弾性境界波フィルタ装置では、 Y軸を 15° ± 10° 回転した面を 主面とする LiNbO力 なる圧電体と、 SiO力 なる誘電体との境界に縦結合共振
3 2
子型の弾性境界波フィルタ部を構成する電極構造が形成されており、この電極構造 中の IDTにおいて、比 W/Pが 20以上、 45以下とされているので、通過帯域内にお ける挿入損失を/ J、さくすること力できる。
[0022] 同様に、第 2の発明においても、 Y軸を 15° ± 10° 回転した面を主面とする LiNb O力もなる圧電体と、 SiO力もなる誘電体との境界に N個(Nは 3以上の整数)の縦
3 2
結合共振子型弾性境界波フィルタ部が構成されており、各縦結合共振子型弾性境 界波フィルタ部の IDTにおいて、 W/Pが 20以上、 45以下とされているので、揷入 損失を小さくすることが可能となる。加えて、 N個の縦結合共振子型弾性境界波フィ ルタ部の入力端が入力信号端子に接続されているので、耐電力性も高められる。
[0023] 第 3の発明においても、 Y軸を 15° ± 10° 回転した面を主面とする LiNbO力もな
3 る圧電体と、 SiOからなる誘電体との境界に第 1〜第 6の縦結合共振子型弾性境界
2
波フィルタ部を構成する電極構造が形成されており、これらの縦結合共振子型弾性 境界波フィルタ部における IDTにおいて、 W/Pが 20以上、 45以下とされているの で、揷入損失を低減することが可能とされている。
[0024] また、第 3の発明では、第 1〜第 6の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部の各入 力端が不平衡端子に接続されており、第 1〜第 3の縦結合共振子型弾性境界波フィ ルタ部の出力端が第 1の平衡端子に、第 4〜第 6の縦結合共振子型弾性境界波フィ ルタ部の出力端が第 2の平衡端子に接続されているので、平衡ー不平衡変換機能 を有する弾性境界波フィルタ装置を提供することができる。
図面の簡単な説明
[0025] [図 1]図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る弾性境界波フィルタ装置の電極構造を 示す模式的平面図である。
[図 2]図 2は、本発明の第 1の実施形態に係る弾性境界波フィルタ装置の模式的正面 断面図である。
[図 3]図 3は、本実施形態の弾性境界波フィルタ装置において、比 W/Pを変化させ た場合のフィルタ特性の変化を示す図である。
[図 4]図 4は、比 W/Pと揷入損失との関係を示す図である。
[図 5]図 5は、 3素子並列構造の実施形態の弾性境界波フィルタ装置及び 2素子並列 構造の実施形態の弾性境界波フィルタ装置のフィルタ特性を示す図である。
[図 6]図 6 (a)〜(c)は、 IDTの密度と規格化膜厚との積 p X h/Pが 1 · Og/cm3で あって、メタライズ比力 それぞれ、 0.40、 0.45及び 0.5の場合のフィルタ特性を 示す図である。
[図 7]図 7(a)〜(c)は、 IDTの密度と規格化膜厚との積 p Xh/Pが 1· 2g/cm3で あって、メタライズ比力 それぞれ、 0.40、 0.45及び 0.5の場合のフィルタ特性を 示す図である。
[図 8]図 8(a)〜(c)は、 IDTの密度と規格化膜厚との積 p Xh/Pが 1· 4g/cm3で あって、メタライズ比力 それぞれ、 0.40、 0.45及び 0.5の場合のフィルタ特性を 示す図である。
[図 9]図 9は、本発明の第 2の実施形態に係る弾性境界波フィルタ装置の電極構造を 示す模式的平面図である。
[図 10]図 10は、従来の弾性表面波フィルタ装置を示す平面図である。
[図 11]図 11は、従来の弾性表面波フィルタ装置における比 W/Pと揷入損失の関係 を示す図である。
符号の説明
100…弾性境界波フィルタ装置
101···不平衡端子
102, 103···第 1,第 2の平衡端子
110, 120, 130···第 1〜第 3の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部
111, 121, 131···反射器
112, 122, 132…第 2の IDT
113, 123, 133…第 1の IDT
114, 124, 134…第 3の IDT
115, 125, 135…反射器
140〜160···第 4〜第 6の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部
141, 151, 161···反射器
142, 152, 162…第 2の IDT
143, 153, 163…第 1の IDT
144, 154, 164…第 3の IDT 145, 155, 165…反射器
171, 172…弾性境界波共振子
181〜; 184…弾性境界波共振子
104…圧電体
105---SiO膜
2
105a, 105b…開 P
106···電極構造
107a, 107b…導電パターン
108a, 108b…外部電極
201···弾性境界波フィルタ装置
202···入力端子
203···出力端子
210, 220, 230···第 1〜第 3の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部
211, 211, 231···反射器
212, 222, 232…第 2の IDT
213, 223, 233…第 1の IDT
214, 224, 234…第 3の IDT
215, 225, 235…反射器
発明を実施するための最良の形態
[0027] 以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明することにより、本発明を明ら 力、にする。
[0028] 図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る弾性境界波フィルタ装置の電極構造を示 す模式的平面図であり、図 2は、本発明の第 1の実施形態の弾性境界波フィルタ装 置の模式的正面断面図である。
[0029] 本実施形態の弾性境界波フィルタ装置 100は、 GSM1900MHZ受信帯の帯域フ ィルタである。この携帯電話の RF段に用いられる受信側帯域フィルタでは、通過帯 域は 1930〜; 1990MHzである。この通過帯域内において、揷入損失は 2.5dB以下 であることが求められている。 [0030] 弾性境界波フィルタ装置 100は、 Y軸を 15° ± 10° 回転した面を主面とする LiNb O力もなる圧電体を用いて構成されている。すなわち、オイラー角で(φ , θ , φ )の
3
φ =0。 及び Θ = 105° ± 10° の範囲の圧電体が用いられている。
[0031] 上記圧電体上に、酸化ケィ素としての SiO膜が積層されており、両者の境界を伝
2
搬する SH型弾性境界波を利用した縦結合共振子型の弾性境界波フィルタ装置が 構成されている。
[0032] より具体的には、図 1に示すように、不平衡端子 101と、第 1 ,第 2の平衡端子 102,
103との間に図示の電極構造が形成されている。
[0033] 図 2に示すように、弾性境界波フィルタ装置 100では、上記圧電体 104上に、 SiO
2 膜 105が積層されている。そして、両者の境界に電極構造 106が設けられている。ま た、 SiO膜 105には、開口 105a, 105bが設けられている。上記電極構造 106の外
2
部と電気的に接続される部分力 開口 105a, 105bに露出している。開口 105a, 10 5b内には、導電パターン 107a, 107bが形成されている。導電パターン 107a, 107 bは、電極構造 106に開口内で電気的に接続されており、かつ開口 105a, 105bの 外部へ至っている。そして、 SiO膜 105の上面に、外部電極 108a, 108bが形成さ
2
れている。外部電極 108a, 108bが導電パターン 107a, 107bに電気的に接続され ている。外部電極 108a, 108bは、前述した不平衡端子 101、第 1 ,第 2の平衡端子 102, 103及び後述するアース電位に接続される部分に相当する。
[0034] なお、本実施形態では、誘電体は、 SiO膜 105により形成されていた力 SiO以
2 2 外の酸化ケィ素により形成されてレ、てもよ!/、。
[0035] 上記電極構造 106として、図 1に示す電極構造が形成されている。すなわち、不平 衡端子 101に、第 1〜第 3の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部 110, 120, 130 の各入力端が共通接続されている。第 1〜第 3の縦結合共振子型弾性境界波フィル タ部 110〜130は、いずれも 3IDT型の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部であ り、それぞれ、中央に酉己置された第 1の IDT113, 123, 133と、第 1の IDT113, 12 3, 133の弾性境界波伝搬方向両側に配置された第 2の IDT112, 122, 132及び 第 3の IDT114, 124, 134を有する。また、各縦結合共振子型弾性境界波フィルタ 部 110, 120, 130は、 3個の IDTが設けられている領域の弾性境界波伝搬方向両 側に反射器 111 , 115, 121 , 125, 131 , 135を有する。
[0036] 第 1〜第 3の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部の中央の第 1の IDT113, 123 , 133の一端同士が共通接続され、 1ポート型弾性境界波共振子 171を介して不平 衡端子 101に接続されている。 1ポート型弹性境界波共振子 171は、 IDTと、 IDTの 境界波伝搬方向両側に配置された反射器とを有する。
[0037] 第 1〜第 3の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部 110, 120, 130の各第 2の ID T112, 122, 132と、第 3の IDT114, 124, 134との各一端力 アース電位に接続 され、各他端が共通接続され、 1ポート型弾性境界波共振子 181 , 182を介して第 1 の平衡端子 102に接続されている。 1ポート型弾性境界波共振子 181 , 182は、それ ぞれ、 IDTと、 IDTの境界波伝搬方向両側に配置された反射器を有する。ここでは、 1ポート型弾性境界波共振子 181と、 1ポート型弾性境界波共振子 182とが並列に接 続されている。
[0038] 第 1〜第 3の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部間では、入力信号に対する出 力信号の位相が同相とされている。
[0039] 他方、不平衡端子 101には、第 4〜第 6の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部 1 40, 150, 160の入力端が共通接続され、 1ポート型弹性境界波共振子 172を介し て接続されている。 1ポート型弾性境界波共振子 172は、 1ポート型弾性境界波共振 子 171と同様に構成されている。また、第 4〜第 6の縦結合共振子型弾性境界波フィ ノレタ部 140〜; 160は、それぞれ、第 1の IDT143, 153, 163と、両佃 Jに酉己置された 第 2,第 3の IDT142, 144, 152, 154, 162, 164と、反射器 141 , 145, 151 , 15 5, 161 , 165とを有する。
[0040] 第 4〜第 6の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部間では、入力信号に対する出 力信号の位相が同相とされている。
[0041] もっとも、第 4〜第 6の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部における入力信号に 対する出力信号の位相は、第 1〜第 3の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部 110 , 120, 130における入力信号に対する出力信号の位相に対して、 180° 異なって いる。このような位相関係となるように、第 4〜第 6の縦結合共振子型弾性境界波フィ ノレタ咅 〜; 160の第 1の IDT143, 153, 163の極十生力 第 1〜第 3の縦結合共振 子型 ¾i十生境界波フィノレタ ^110, 120, 130の第 1の IDT113, 123, 133の極十生 ίこ 対して反転されている。その他の点については、第 4〜第 6の縦結合共振子型弾性 境界波フィルタ部 140〜; 160は、第 1〜第 3の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ 部 110〜; 130と同様に構成されている。
[0042] 第 4〜第 6の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部 140〜; 160の各第 2,第 3の ID T142, 144, 152, 154, 162, 164の各一端カアース電位に接続され、各他端力 S 共通接続され、弾性境界波共振子 183, 184を介して第 2の平衡端子 103に接続さ れている。 1ポート型弹性境界波共振子 183, 184は、並列に接続されている。
[0043] 本実施形態の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ装置では、上記のように、不平 衡端子 101と第 1の平衡端子 102と間に、第 1〜第 3の縦結合共振子型弾性境界波 フィルタ部 110〜130が共通接続されており、不平衡端子 101と第 2の平衡端子 103 との間に、第 4〜第 6の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部 140〜160が接続さ れて平衡ー不平衡変換機能を有するフィルタ装置が構成されている。そして、第 1〜 第 6の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部 110〜160が並列に接続されて不平 衡端子 101に接続されているので、耐電力性を高めることができる。
[0044] なお、本実施形態では、第 1〜第 6の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部 110 〜160における弾性境界波伝搬方向は φ = 20° とされており、弾性境界波共振子 171 , 172における弾性境界波伝搬方向は φ = 10° とされており、弾性境界波共振 子 18;!〜 184における弾性境界波伝搬方向は φ = 30° とされている。すなわち、こ れらの弾性境界波伝搬方向を異ならせることにより、各素子の電気機械結合定数を 適当な値に設定し、良好な特性を得ることができるとされている。
[0045] もっとも、縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部 110〜 160における境界波伝搬 方向と、弾性境界波共振子 171 , 172, 18;!〜 184における境界波伝搬方向とは同 じ方向とされていてもよい。
[0046] 本実施形態の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ装置 100の特徴は、第 1〜第 6 の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部 110〜; 160において、 IDTの電極指の交 差幅を W、電極指の周期を Pとした場合、比 W/Pが 20以上、 45以下、より好ましく は、 22以上、 32以下とされていることにあり、それによつて、揷入損失を著しく小さく すること力 Sできる。これをより具体的に説明する。
[0047] 上記実施形態の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ装置として、比 W/Pを種々 異ならせた構造を作製した。この場合、 LiNbO基板は、 Y軸を 15° 回転した面を主
3
面とする LiNbOを用い、 Si〇膜 105の厚みは、 ΙΟ μ ΐηとした。また上記電極構造
3 2
は、金属層として Auからなる金属層を用い、その膜厚は 0. 05Pとした。
[0048] 縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部 110〜; 160において、 IDTのメタライズ比は 0. 4とし、 W/Pを、 18. 8、 25. 0及び 37. 5とした 3種類の弓単十生境界波フイノレタ装置 を作製した。なお、弾性境界波共振子 171における電極指の周期に対し、弾性境界 波共振子 172の電極指の周期を 0. 004 111異ならせ、平衡度の改善を図った。
[0049] 図 3は、上記のようにして作製した 3種類の弾性境界波フィルタ装置のフィルタ特性 を示す図である。図 3から明らかなように、比 W/Pが 18. 8の場合には、 1988MHz 付近に大きなリップルが表われ、揷入損失が 2. 9dB程度と大きいことがわかる。また 、 1974MHz付近にも比較的大きなリップルが表われていた。
[0050] これに対して、 W/Pが 25· 0及び 37. 5の場合には、通過帯域である 1930〜; 199 0MHzの周波数範囲において、通過帯域内最大揷入損失を 2. 5dB以下とし得るこ とがわかる。従って、図 3から、交差幅 W/Pを = 25以上とすることにより、通過帯域 内における揷入損失を非常に小さくし得ることがわかる。
[0051] 次に、上記実施形態の弾性境界波フィルタ装置において、上記比 W/Pをさらに種 々変化させ、上記と同様にして、通過帯域内における揷入損失を測定した。結果を 図 4に示す。
[0052] 図 4から明らかなように、比 W/Pが 20以上、 45以下であれば、通過帯域内の揷入 損失を 2. 5dB以下とし得ることがわかる。従って、比 W/Pは、 20以上、 45以下であ ること力 S必要である。また、図 4より、好ましくは、比 W/Pを、 22以上、 32以下とすれ ば、揷入損失を 2. ldB以下と、より一層小さくし得ること力 Sわ力、る。従って、比 W/P は 22以上、 32以下とすることがより望ましい。
[0053] 第 1の実施形態では、第 1〜第 3の IDTにおける電極指の対数の総合計は 20対〜 40対とされている。この各縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部における複数の ID Tの電極指の対数の総合計が 20対〜 40対程度と少な!/、場合には、前述した横漏洩 が多くなりがちである。従って、このような複数の IDTの電極指の対数の総合計が比 較的少な!/、弾性境界波フィルタ装置にお!/ヽては、 W/Pを 20〜45の範囲とすること による、揷入損失を低減し得る効果がより大きい。
[0054] なお、図 1に示した実施形態の弾性境界波フィルタ装置 100では、不平衡端子 10 1と、第 1の平衡端子 102との間に、第 1〜第 3の縦結合共振子型弾性境界波フィル タ部 110〜; 130、すなわち 3個の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部が並列に接 続されており、不平衡端子 101と、第 2の平衡端子 103との間において、同様に、 3個 の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部 140〜 160が接続されていた。
[0055] しかしながら、上記のように、 3個の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部を並列 に接続した構造に限定されず、図 1において、例えば、縦結合共振子型弾性境界波 フィルタ部 130, 160を削除し、不平衡端子 101と第 1の平衡端子 102との間、及び 不平衡端子 101と第 2の平衡端子 103との間に、 2素子の縦結合共振子型弾性境界 波フィルタ部をそれぞれ並列に接続した構造であってもよレ、。このような変形例の弾 性境界波フィルタ装置を作製し、フィルタ特性を測定した。結果を図 5に示す。
[0056] 図 5は、上記実施形態の弾性境界波フィルタ装置 102において、交差幅 Wを 40 mとし、 W/Pを 25とした場合のフィルタ特性を示す。他方、破線は、上記変形例、す なわち 2素子並列構成の弾性境界波フィルタ装置において、交差幅を \¥= 60 mと し、 W/P = 37. 5とした場合のフィルタ特性を示す。なお、上記変形例において、 W を 60 mとしたのは、 3素子並列構造において、 W = 40 mであったため、 2素子並 列構造では、交差幅 Wを 1. 5倍とし 60 mとしたものである。
[0057] 図 5から明らかなように、 2素子並列構造に比べて、上記実施形態の 3素子並列構 造では、電極指交差幅 Wを小さくして電極指抵抗に起因する損失を小さくすることが でき、それによつて、揷入損失をより小さくすることができる。従って、本発明において は、入力端子に N個(Nは 3以上の整数)の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部 の入力端が接続されている構造において、 Nを 3以上とすることが望ましぐそれによ つて、揷入損失のより一層の低減を図ることができる。
[0058] また、携帯電話機の GSM1900MHz受信帯の帯域フィルタは、入力インピーダン スが 50 Ω及び出力インピーダンスが 150 Ωとなるような系で用いられることが多い。こ の場合、 IDTのメタライズ比を 0. 5として、上記実施形態の弾性境界波フィルタ装置 100を設計した場合、 W/P = 17となる。なお、メタライズ比とは、 IDTにおける電極 指の幅方向寸法の電極指の幅方向寸法と電極指間ギャップとの合計に対する割合 である。すなわち、 50— 150Ω系に用いるために、メタライズ比を 0. 5とした場合、 3 素子並列構造の上記実施形態の弾性境界波フィルタ装置 100では、 W/Pが 17と なり、揷入損失を低減することができなくなる。従って、このような用途で、 3素子並列 構造とする場合には、 W/Pを 22以上とするために、メタライズ比は 0. 45以下とする 必要がある。
[0059] 図 6(a)〜(c)、図 7(a)〜(c)及び図 8(a)〜(c)は、 IDTの膜厚とメタライズ比を変 更した場合の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ装置 100のフィルタ特性を示す図 である。 IDTについては、 Auにより形成した。ここで、 IDTを構成している金属薄膜 の密度を p (g/cm3)、膜厚を h m)、電極指の周期を P ( m)とし、 IDTを構成し ている金属の密度と規格化膜厚の積 p Xh/Pをパラメータとして用いている。なお、 Auの pは、 19. 32g/cm3である。
どのような密度 pの金属を用いたとしても p Xh/Pが同じであれば、略同等のフィ ルタ特性が得られる。
[0060] 図 6(a)〜(c)は、 β Xh/Pが 1· Og/cm3であって、メタライズ比カ それぞれ、 0
. 40、 0. 45及び 0. 5の場合の結果を示す。
[0061] Auを p Xh/P = l. Og/cm3に形成した場合、膜厚波長比 h/Pの h/P = 1. 0
/19. 32 = 0. 052の Auからなる IDTが形成されている。
[0062] また、図 7(a)〜(c)は、 p Xh/P = l. 2g/cm3の場合に、メタライズ比力 それぞ れ 0· 40, 0. 45及び 0. 5の場合の結果を示す。
[0063] 図 8(a)〜(c)は、 β Xh/Pが 1· 4g/cm3であって、それぞれ、メタライズ比が 0·
40、 0. 45及び 0. 5の場合の結果を示す。
[0064] 図 6〜図 8から明らかなように、メタライズ比が小さくなるにつれ、揷入損失は大きく なっているが、 p Xh/Pが 1. 2g/cm3以上である場合には、メタライズ比が 0. 45 以下において、揷入損失の劣化が小さいことがわかる。従って、 3素子並列構造の縦 結合共振子型弾性境界波フィルタ装置では、メタライズ比を 0. 45以下とし、 p Xh/ Pを 1. 2g/cm3以上とすることが望ましぐそれによつて、揷入損失をより一層小さく し得ること力 Sゎカゝる。
[0065] なお、図 6〜図 8では、メタライズ比が 0. 4以上の場合の特性が示されている力 メ タラィズ比は 0. 4よりも小さくてもよく、その場合においても、リップルが小さい良好な フィルタ特性を得ることができる。なお、メタライズ比の下限は、本発明の課題を達成 する上で特に限定されるものではないが、電極加工精度による制限があるため、電 極加工精度により下限が決定されることになる。
[0066] 図 1に示した弾性境界波フィルタ装置 100及び上述した変形例では、平衡 不平 衡変換機能を有する弾性境界波フィルタ装置につき説明したが、本発明は、平衡 不平衡変換機能を有する弾性境界波フィルタ装置に限定されるものではなレ、。図 9 は、このような平衡ー不平衡変換機能を有しな!/、第 2の実施形態の弾性境界波フィ ルタ装置の電極構造を示す模式的平面図である。
[0067] 弾性境界波フィルタ装置 201では、入力端子 202と出力端子 203との間に、図示 の電極構造が形成されている。入力端子 202に、第 1〜第 3の縦結合共振子型弾性 境界波フイノレタ咅 220, 230の各中央の第 1の IDT213, 223, 233の一端力 S 接続されている。 IDT213, 223, 233の各他端はアース電位に接続されている。
[0068] 第 1の IDT213, 223, 233の境界波伝搬方向両側には、それぞれ、第 2,第 3の I DT212, 214, 222, 224, 232, 234力酉己置されている。第 2,第 3の IDT212, 21 4, 222, 224, 232, 234の各一端はアース電位に接続されており、各他端が共通 接続されて、出力端子 203に接続されている。
[0069] 縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部 210, 220, 230は、いずれも、前述した第
1の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部 110と同様に 3IDT型の縦結合共振子型 弾性境界波フィルタである。各縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部 210, 220, 2 30は、それぞれ、第 1〜第 3の IDTが設けられている領域の境界波伝搬方向両側に 酉己置された反射器 211 , 215, 221 , 225, 231 , 235を有する。
[0070] 本実施形態の弾性境界波フィルタ装置 201においても、 IDTの交差幅を Wとし、電 極指の周期を Pとしたとき、 20≤W/P≤45,好ましくは、 22≤W/P≤32とすること により、揷入損失を低減することができる。 [0071] また、本実施形態においても、 IDTを構成している金属の密度と規格化膜厚の積 P X h/Pを 1. 2g/cm3以上とすることにより、揷入損失をより確実に小さくすること ができる。
[0072] なお、図 9では、 3個の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部 210, 220, 230カ 入力端子 202と出力端子 203との間に並列に接続されているが、 2個の縦結合共振 子型弾性境界波フィルタ部が入力端子と出力端子との間に並列に接続されている構 成であってもよい。
[0073] なお、上記実験例では、 IDTは、 Auにより形成した力 S、 IDTを形成する金属は特に 限定されず、 Cu、 Pd、 Agなどの他の金属もしくは Ag— Pdなどのこれらの金属を主 体とする合金により形成してもよい。また、 IDTは複数の金属層を積層した積層金属 膜により形成されて!/、てもよレ、。

Claims

請求の範囲
[1] Y軸を 15° ± 10° 回転した面を主面とする LiNbO力もなる圧電体と、
3
前記圧電体に積層されており、酸化ケィ素からなる誘電体と、
前記圧電体と前記誘電体との境界に配置された電極構造とを備え、前記境界を伝 搬する弾性境界波を利用した弾性境界波フィルタ装置において、
前記電極構造が、前記弾性境界波伝搬方向に沿って配置された複数の IDTと、複 数の IDTが設けられている領域の弾性境界波伝搬方向両側に配置された一対の反 射器とを有する縦結合共振子型の弾性境界波フィルタ部を構成しており、
前記複数の IDTにおける電極指の交差幅を W、電極指の周期を Pとしたときに、 20 ≤W/P≤45とされていることを特徴とする、弾性境界波フィルタ装置。
[2] Y軸を 15° ± 10° 回転した面を主面とする LiNbO力もなる圧電体と、
3
前記圧電体に積層されており、酸化ケィ素からなる誘電体と、
前記電極構造が、弾性境界波伝搬方向に沿って配置された 3個の IDTと、 3個の I DTが設けられている領域の弾性境界波の伝搬方向両側に配置されている一対の 反射器とを、それぞれ有する N個(Nは 3以上の整数)の縦結合共振子型弾性境界 波フィルタ部を構成しており、
入力端子と出力端子とをさらに備え、前記 N個の縦結合共振子型弾性境界波フィ ルタ部の入力端が前記入力端子に接続されており、前記 IDTの電極指交差幅を W、 電極指の周期を Pとしたときに、 20≤W/P≤45とされていることを特徴とする、弾性 境界波フィルタ装置。
[3] Y軸を 15° ± 10° 回転した面を主面とする LiNbO力もなる圧電体と、
3
前記圧電体に積層されており、酸化ケィ素からなる誘電体と、
前記圧電体と前記誘電体との境界に配置された電極構造とを備え、前記境界を伝 搬する弾性境界波を利用した弾性境界波フィルタ装置において、
前記電極構造が、弾性境界波伝搬方向に沿って配置された第 1〜第 3の IDTをそ れぞれ有する第 1〜第 6の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部を構成しており、 前記第 1〜第 6の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部の各入力端が接続されて いる不平衡端子と、前記第 1〜第 3の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部の出力 端が接続されている第 1の平衡端子と、前記第 4〜第 6の縦結合共振子型弾性境界 波フィルタ部の出力端が接続されている第 2の平衡端子とを備え、
前記第 1〜第 3の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部において入力信号に対す る出力信号の位相が同相とされており、前記第 4〜第 6の縦結合共振子型弾性境界 波フィルタにおいて入力信号に対する出力信号の位相が同相とされており、 第 1〜第 3の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部における入力信号に対する出 力信号の位相が、前記第 4〜第 6の縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部における 入力信号に対する出力信号の位相に対して、 180° 異ならされており、
前記 IDTの電極指交差幅を W、電極指の周期を Pとしたときに、 20≤W/P≤45と されていることを特徴とする、弾性境界波フィルタ装置。
[4] 比 W/P力 S、 22≤W/P≤32の範囲とされている、請求項;!〜 3のいずれか 1項に 記載の弾性境界波フィルタ装置。
[5] 前記 IDTが、金属薄膜を用いて構成されており、該 IDTにおけるメタライズ比が 0.
45以下であり、金属薄膜の密度を p (g/cm3)、電極膜厚を h m)、電極指の周 期を P m)とした場合、 p X h/P≥l . 2 (g/cm3)とされている、請求項;!〜 4のい ずれか 1項に記載の弾性境界波フィルタ装置。
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