フィルタおよび分波器
【課題】通過帯域の２つの肩のＴＣＦをともに改善することが可能なフィルタおよび分波器を提供すること。
【解決手段】本発明は、圧電材料（１０）上に設けられた第１櫛形電極（１２ａ）と、第１櫛型電極（１２ａ）を被覆し設けられた第１誘電体膜（１４ａ）と、を有する並列共振器（Ｐ１、Ｐ２）と、圧電材料（１０）上に設けられた第２櫛型電極（１２ｂ）と、第２櫛型電極（１２ｂ）を被覆し設けられ第１誘電体膜（１４ａ）と同じ材料で異なる膜厚の第２誘電体膜（１４ｂ）と、を有する直列共振器（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）と、を具備するフィルタおよび分波器である。
【解決手段】本発明は、圧電材料（１０）上に設けられた第１櫛形電極（１２ａ）と、第１櫛型電極（１２ａ）を被覆し設けられた第１誘電体膜（１４ａ）と、を有する並列共振器（Ｐ１、Ｐ２）と、圧電材料（１０）上に設けられた第２櫛型電極（１２ｂ）と、第２櫛型電極（１２ｂ）を被覆し設けられ第１誘電体膜（１４ａ）と同じ材料で異なる膜厚の第２誘電体膜（１４ｂ）と、を有する直列共振器（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）と、を具備するフィルタおよび分波器である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフィルタおよび分波器に関し、特に弾性波デバイスを用いたフィルタおよび分波器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば携帯電話端末等の高周波無線機器には、弾性波デバイスを用いたバンドパスフィルタ等が用いられる。携帯電話端末等の高性能化に伴い、周波数温度係数（ＴＣＦ：Temperature Coefficient of Frequency)の絶対値を小さくすることが求められる。ＴＣＦとは、環境温度の変化に対する周波数特性の変化率のことである。共振器の場合、環境温度1℃の変化に対して例えば共振周波数がどれだけ変化するかをｐｐｍ／℃の単位で表す。ＴＣＦは圧電材料を伝搬する弾性波の速度の温度係数によってほぼ決まる。弾性表面波デバイスのＴＣＦは、圧電材料としてニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）基板やタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）基板を用いた場合、−８０〜−４０ｐｐｍ／℃程度と悪く、ＴＣＦの改善が求められている。
【０００３】
弾性波デバイスのＴＣＦを改善する技術として特許文献１には、ニオブ酸リチウム基板上の櫛型電極に酸化シリコン膜を被覆した弾性波デバイスが開示されている。特許文献１に係る弾性波デバイスにおいては、弾性波はニオブ酸リチウム基板だけでなく、酸化シリコン膜中も伝搬する。酸化シリコン膜における弾性波の伝搬速度の温度係数はニオブ酸リチウム基板における弾性波の伝搬速度の温度係数と逆符号となる。これにより、酸化シリコン膜の厚さを最適に設定することにより、トータルの弾性波の伝搬速度を温度によらずほぼ一定に保つことができる。つまり、酸化シリコン膜の厚さを最適に設定すれば、ＴＣＦを小さくすることができる。
【特許文献１】特開２００３−２０９４５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１はバンドパスフィルタの通過特性の模式図である。特許文献１の技術を用いることにより、通過帯域の高周波側の肩ａのＴＣＦをほぼ０とすることができる。しかしながら、通過帯域の低周波側の肩ｂのＴＣＦは十分には改善されない。例えば、図１において、通過帯域の低周波側の肩ｂは高温となるとｂ´に変化してしまう。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、通過帯域の２つの肩のＴＣＦをともに改善することが可能なフィルタおよび分波器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、圧電材料上に設けられた第１櫛形電極と、該第１櫛型電極を被覆し設けられた第１誘電体膜と、を有する並列共振器と、前記圧電材料上に設けられた第２櫛型電極と、該第２櫛型電極を被覆し設けられ前記第１誘電体膜と同じ材料で異なる膜厚の第２誘電体膜と、を有する直列共振器と、を具備することを特徴とするフィルタである。本発明によれば、通過帯域の両側の肩のＴＣＦをともに改善することができる。
【０００７】
本発明は、圧電材料上に設けられた第１櫛形電極と、該第１櫛型電極を被覆し設けられた第１誘電体膜と、を有する第１弾性波フィルタと、前記圧電材料上に設けられた第２櫛型電極と、該第２櫛型電極を被覆し設けられ前記第１誘電体膜と同じ材料で異なる膜厚の第２誘電体膜と、を有し、前記第１弾性波フィルタと直列に接続された第２弾性波フィルタと、を具備することを特徴とするフィルタである。本発明によれば、通過帯域の両側の肩のＴＣＦをともに改善することができる。
【０００８】
上記構成において、前記第１弾性波フィルタは１ポート共振器であり、前記第２弾性波フィルタは多重モード弾性波フィルタである構成とすることができる。また、上記構成において、前記第１弾性波フィルタおよび前記第２弾性波フィルタは多重モード弾性波フィルタである構成とすることができる。
【０００９】
上記構成において、前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜上に前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜より音速の速い第３誘電体膜を有する構成とすることができる。この構成によれば、弾性境界波を用いたフィルタにおいても、通過帯域の両側の肩のＴＣＦをともに改善することができる。
【００１０】
上記構成において、前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜は酸化シリコン膜である構成とすることができる。
【００１１】
上記構成において、前記圧電材料はニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムである構成とすることができる。この構成によれば、電気機械結合係数の大きい圧電材料を用いることにより、挿入損失を低減することができる。
【００１２】
上記構成において、前記第１櫛型電極および前記第２櫛型電極は銅を含む構成とすることができる。この構成によれば、櫛型電極の密度が大きくなるため、十分な弾性波の反射を得ることができる。
【００１３】
本発明は、共通端子に接続され、圧電材料上に設けられた第１櫛形電極と、該第１櫛型電極を被覆し設けられた第１誘電体膜と、を有する第１弾性波フィルタと、前記共通端子に接続され、前記圧電材料上に設けられた第２櫛型電極と、該第２櫛型電極を被覆し設けられ前記第１誘電体膜と同じ材料で異なる膜厚の第２誘電体膜と、を有する第２弾性波フィルタと、を具備することを特徴とする分波器である。本発明によれば、第１弾性波フィルタおよび第２弾性波フィルタの阻止帯域と相手フィルタの通過帯域とのＴＣＦをともに改善することができる。
【００１４】
上記構成において、前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜上に前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜より音速の速い第３誘電体膜を有する構成とすることができる。この構成によれば、弾性境界波を用いた分波器においても、第１弾性波フィルタおよび第２弾性波フィルタの阻止帯域と相手フィルタの通過帯域とのＴＣＦをともに改善することができる。
【００１５】
上記構成において、前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜は酸化シリコン膜である構成とすることができる。
【００１６】
上記構成において、前記圧電材料はニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムである構成とすることができる。この構成によれば、電気機械結合係数の大きい圧電材料を用いることにより、挿入損失を低減することができる。
【００１７】
上記構成において、前記第１櫛型電極および前記第２櫛型電極は銅を含む構成とすることができる。この構成によれば、櫛型電極の密度が大きくなるため、十分な弾性波の反射を得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、通過帯域の２つの肩のＴＣＦをともに改善することが可能なフィルタおよび分波器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
まず、本発明の原理について説明する。図２（ａ）は実験に用いた共振器の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。なお、図中の電極１２の本数は実際のより本数を省略して図示している。３０度回転ＹカットＸ伝搬のニオブ酸リチウム基板である圧電材料１０上に、銅からなる電極１２が設けられている。電極１２は１対の櫛型電極である櫛型電極対（ＩＤＴ：Interdigital Transducer）ＩＤＴ０と反射器Ｒ０であるグレーティング電極である。電極１２を被覆するように酸化シリコン膜からなる第１誘電体膜１４が設けられている。第１誘電体膜１４上に、酸化アルミニウム膜からなる第３誘電体膜１６が設けられている。櫛型電極対ＩＤＴ０は反射器Ｒ０の間に設けられている。櫛型電極対ＩＤＴ０の一方の櫛型電極に高周波信号を印加すると、圧電材料１０表面および第１誘電体膜１４内に弾性境界波が励振される。弾性境界波は櫛型電極の周期λと弾性境界波の伝搬速度で決まる周波数で共振する。櫛型電極対ＩＤＴ０の他方の櫛型電極に共振周波数の高周波信号が励起する。これによりフィルタとして機能する。第３誘電体膜１６を第１誘電体膜１４より音速の速い材料とすることにより、圧電材料１０表面および第１誘電体膜１４内に弾性境界波を閉じ込めることができる。
【００２０】
図３は図２に係る共振器の共振周波数と反共振周波数を酸化シリコン膜厚に対するＴＣＦについて示した図である。図中黒丸、白丸は測定結果を示し、実線、破線は近似直線を示す。なお、酸化アルミニウム膜厚は２μｍである。
【００２１】
図３を参照に、反共振周波数と共振周波数とでは酸化シリコン膜厚に対するＴＣＦの関係が異なっている。反共振周波数は酸化シリコン膜厚が約０．８λのときＴＣＦがほぼ０となる。一方、共振周波数は酸化シリコン膜厚が約０．６λのときＴＣＦがほぼ０となる。このように、反共振周波数と共振周波数とでＴＣＦが０となる酸化シリコン膜厚が異なる。したがって、同じ酸化シリコン膜では、反共振周波数のＴＣＦと共振周波数のＴＣＦとをともにほぼ０とすることができない。例えば、ラダー型フィルタでは、直列共振器の反共振点が通過帯域の高周波側の減衰極を形成し、並列共振器の共振点が通過帯域の低周波側の減衰極を形成する。このため、ラダー型フィルタにおいて、図１の通過帯域の高周波側の肩ａのＴＣＦをほぼ０としても、通過帯域の低周波側の肩ｂのＴＣＦは十分には改善できない。
【００２２】
弾性境界波デバイスのＴＣＦは、圧電材料１０および第１誘電体膜１４の機械電気結合係数および誘電率の温度変化に起因する。共振周波数と反共振周波数とでは、これらの温度変化のＴＣＦへの寄与度が異なるため、図３のように共振周波数と反共振周波数とでＴＣＦが異なるものと考えられる。
【００２３】
本発明は、反共振点を減衰極として用いる弾性波デバイスと共振点を減衰極として用いる弾性波デバイスとで第１誘電体膜１４の膜厚を異ならせる。これにより、反共振点よりなる減衰極と共振点よりなる減衰極との両方のＴＣＦを改善することを原理とする。
【実施例１】
【００２４】
実施例１は１．９ＧＨｚ帯のラダー型フィルタの例である。図４は比較例１に係るラダー型フィルタの平面模式図である。図４を参照に、黒塗り領域は圧電材料１０上に形成された電極１２および共振器を接続する配線１１を示している。入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に、直列共振器Ｓ１からＳ３が直列に接続されている。直列共振器Ｓ１とＳ２との間とグランドとの間に並列共振器Ｐ１が接続され、直列共振器Ｓ２とＳ３との間とグランドとの間に並列共振器Ｐ２が接続されている。直列共振器Ｓ１からＳ３および並列共振器Ｐ１およびＰ２は、櫛型電極対ＩＤＴ０の両側に反射器Ｒ０を設けた１ポート型共振器である。直列共振器Ｓ１からＳ３および並列共振器Ｐ１およびＰ２には後述する誘電体積層膜１８が設けられている。なお、電極１２は、誘電体積層膜１８を透過して図示している。
【００２５】
図５は比較例１の直列共振器Ｓ１からＳ３並びに並列共振器Ｐ１およびＰ２の断面模式図である。３０度回転ＹカットＸ伝搬のニオブ酸リチウム基板からなる圧電材料１０上に銅（Ｃｕ）を主成分とし膜厚が１８０ｎｍの電極１２が設けられている。電極１２の周期λは２μｍ、幅は０．５μｍで形成されている。電極１２を被覆するように膜厚１．２６μｍの酸化シリコン膜からなる第１誘電体膜１４が設けられ、第１誘電体膜１４上に膜厚が２μｍの酸化アルミニウム膜からなる第３誘電体膜１６が設けられている。第１誘電体膜１４および第３誘電体膜１６は誘電体積層膜１８を構成する。
【００２６】
図６は実施例１に係るラダー型フィルタの平面図である。比較例１の図４に対し、並列共振器Ｐ１およびＰ２には誘電体積層膜１８ａが設けられ、直列共振器Ｓ１からＳ３には誘電体積層膜１８ｂが設けられている。図７は実施例１の断面模式図である。比較例１の図５に対し、並列共振器Ｐ１およびＰ２においては、膜厚が１．２６μｍの酸化シリコン膜である第１誘電体膜１４ａが電極１２ａを被覆して設けられている。第１誘電体膜１４ａと第１誘電体膜１４ａ上に設けられた第３誘電体膜１６は誘電体積層膜１８ａを形成する。一方、直列共振器Ｓ１からＳ３においては、膜厚が１．６μｍの酸化シリコン膜である第２誘電体膜１４ｂが電極１２ｂを被覆して設けられている。このように、第２誘電体膜１４ｂは第１誘電体膜１４ａよりｈ１として０．３４μｍ厚い。第２誘電体膜１４ｂと第２誘電体膜１４ｂ上に設けられた第３誘電体膜１６は誘電体積層膜１８ｂを形成する。その他の構成は比較例１と同じであり説明を省略する。
【００２７】
比較例１においては、直列共振器Ｓ１からＳ３と並列共振器Ｐ１およびＰ２との第１誘電体膜の膜厚が同じである。このため、図３より、直列共振器Ｓ１からＳ３の反共振周波数のＴＣＦと並列共振器Ｐ１およびＰ２の共振周波数のＴＣＦとは２０ｐｐｍ程度異なる。よって、通過帯域の低周波側の肩（並列共振器の共振周波数に相当する）のＴＣＦをほぼ０としても、通過帯域の高周波側の肩（直列共振器の反共振周波数に相当する）のＴＣＦは−２０ｐｐｍ／℃程度になってしまう。
【００２８】
実施例１においては、直列共振器Ｓ１からＳ３の第２誘電体膜１４ｂの膜厚が並列共振器Ｐ１およびＰ２の第１誘電体膜１４ａの膜厚より厚い。このため、並列共振器Ｐ１およびＰ２の共振周波数並びに直列共振器Ｓ１からＳ３の反共振周波数のＴＣＦをほぼ０とすることができる。
【００２９】
実施例１に係るラダー型フィルタは、並列共振器Ｐ１およびＰ２は、圧電材料１０上に設けられた電極１２ａ（第１櫛形電極）と、電極１２ａを被覆し設けられた第１誘電体膜１４ａと、を有する。また、直列共振器Ｓ１からＳ３は、圧電材料１０上に設けられた電極１２ｂ（第２櫛型電極）と、電極１２ｂを被覆し設けられた第１誘電体膜１４ａと同じ材料で異なる膜厚の第２誘電体膜１４ｂと、を有する。これにより、第１誘電体膜１４ａと第２誘電体膜１４ｂとの膜厚を適宜設定することにより、通過帯域の両側の肩のＴＣＦをともに改善することができる。
【００３０】
圧電材料１０としてニオブ酸リチウム基板を用い、第１誘電体膜１４ａおよび第２誘電体膜１４ｂとして酸化シリコン膜を用いた場合について考える。図３を参照に、共振器の酸化シリコン膜厚が同じ場合、反共振周波数のＴＣＦをほぼ０とすると、共振周波数のＴＣＦは約２０ｐｐｍ／℃となる。そこで、共振周波数のＴＣＦの絶対値を半分の１０ｐｐｍ／℃以下にしようとすると、酸化シリコン膜厚を０．１λから０．３λ小さくすることとなる。このように、第１誘電体膜１４ａの膜厚と第２誘電体膜１４ｂの膜厚とは０．１λから０．３λ異なることが好ましい。
【実施例２】
【００３１】
実施例２は１ポート共振器と多重モードフィルタとを直列に接続したフィルタの例である。図８は実施例２に係るフィルタの平面模式図である。第１弾性波フィルタＦ１の断面模式図は、実施例１の図７の並列共振器と同様であり、第２弾性波フィルタＦ２の断面模式図は、実施例１の図７の直列共振器と同様であるため図７を用い説明する。図８を参照に、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に第１弾性波フィルタＦ１と第２弾性波フィルタＦ２とが直列に接続されている。第１弾性波フィルタＦ１は、櫛型電極対ＩＤＴ０の両側に反射器Ｒ０が設けられた１ポート共振器である。櫛型電極対ＩＤＴ０は入力端子Ｔｉｎと第２弾性波フィルタＦ２の入力ＩＤＴ１とに接続されている。第１弾性波フィルタＦ１には第１誘電体膜１４ａと第３誘電体膜１６との積層膜である誘電体積層膜１８ａが設けられている。第１弾性波フィルタＦ１の電極１２ａの膜厚は１８０ｎｍ，電極周期は２μｍ、電極幅は０．５μｍであり、第１誘電体膜１４ａの膜厚は１．２６μｍ、第３誘電体膜１６の膜厚は２μｍである。
【００３２】
第２弾性波フィルタＦ２は入力ＩＤＴ１の両側に出力ＩＤＴ２、出力ＩＤＴ２の外側に反射器Ｒ１が設けられた２重モードフィルタ（ＤＭＳ）である。入力ＩＤＴ１は第１弾性波フィルタＦ１のＩＤＴ０に接続され、出力ＩＤＴ２は出力端子Ｔｏｕｔに接続されている。第２弾性波フィルタＦ２には第２誘電体膜１４ｂと第３誘電体膜１６との積層膜である誘電体積層膜１８ｂが設けられている。第２弾性波フィルタＦ２の電極１２ｂの膜厚は１８０ｎｍ，電極周期は１．９μｍ、電極幅は０．５μｍであり、第２誘電体膜１４ｂの膜厚は１．６μｍ、第３誘電体膜１６の膜厚は２μｍである。
【００３３】
実施例２においては、第１弾性波フィルタＦ１の共振点が通過帯域の低周波側の減衰極を形成し、第２弾性波フィルタＦ２の反共振点が通過帯域の高周波側の減衰極を形成している。よって、実施例１と同様に、第１誘電体膜１４ａと第２誘電体膜１４ｂとの膜厚を適宜設定することにより、通過帯域の両側の肩のＴＣＦをともに改善することができる。
【実施例３】
【００３４】
実施例３は多重モードフィルタが直列に接続した（つまり縦続接続した）フィルタの例である。図９は実施例３に係るフィルタの平面模式図である。断面模式図は、実施例２と同様に実施例１の図７と同様であるため、図７を用い説明する。図９を参照に、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に第１弾性波フィルタＦ３と第２弾性波フィルタＦ４とが直列に接続されている。第１弾性波フィルタＦ３は、入力ＩＤＴ１の両側に出力ＩＤＴ２、出力ＩＤＴ２の外側に反射器Ｒ１が設けられた２重モードフィルタである。入力ＩＤＴ１は入力端子Ｔｉｎに接続され、出力ＩＤＴ２は第２弾性波フィルタＦ４の入力ＩＤＴ３に接続されている。第１弾性波フィルタＦ３には第１誘電体膜１４ａと第３誘電体膜１６との積層膜である誘電体積層膜１８ａが設けられている。第１弾性波フィルタＦ３の電極１２ａの膜厚は１８０ｎｍ，電極周期は２μｍ、電極幅は０．５μｍであり、第１誘電体膜１４ａの膜厚は１．２６μｍ、第３誘電体膜１６の膜厚は２μｍである。
【００３５】
第２弾性波フィルタＦ４は、出力ＩＤＴ４の両側に入力ＩＤＴ３、入力ＩＤＴ３の外側に反射器Ｒ２が設けられた２重モードフィルタである。入力ＩＤＴ３は第１弾性波フィルタＦ３の出力ＩＤＴ２に接続され、出力ＩＤＴ４は出力端子Ｔｏｕｔに接続されている。第２弾性波フィルタＦ４には第２誘電体膜１４ｂと第３誘電体膜１６との積層膜である誘電体積層膜１８ｂが設けられている。第２弾性波フィルタＦ４の電極１２ｂの膜厚は１８０ｎｍ，電極周期は１．９μｍ、電極幅は０．５μｍであり、第２誘電体膜１４ｂの膜厚は１．６μｍ、第３誘電体膜１６の膜厚は２μｍである。
【００３６】
実施例３においては、第１弾性波フィルタＦ３の共振点が通過帯域の低周波側の減衰極を形成し、第２弾性波フィルタＦ４の反共振点が通過帯域の高周波側の減衰極を形成している。よって、実施例１と同様に、第１誘電体膜１４ａと第２誘電体膜１４ｂとの膜厚を適宜設定することにより、通過帯域の両側の肩のＴＣＦをともに改善することができる。
【００３７】
実施例２および実施例３のように、共振点が通過帯域の低周波側の減衰点を形成している第１弾性波フィルタＦ１、Ｆ３と、反共振点が通過帯域の高周波側の減衰点を形成している第２弾性波フィルタＦ２、Ｆ４と、が直列に接続された弾性波フィルタにおいて、第１弾性波フィルタＦ１、Ｆ３の電極１２ａ（第１櫛型電極）を被覆し設けられた第１誘電体膜１４ａと、第２弾性波フィルタＦ２、Ｆ４の電極１２ｂ（第２櫛型電極）を被覆し設けられた第２誘電体膜１４ｂとを異なる膜厚とすることができる。これにより、第１誘電体膜１４ａと第２誘電体膜１４ｂとの膜厚を適宜設定することにより、通過帯域の両側の肩のＴＣＦをともに改善することができる。
【実施例４】
【００３８】
実施例４は分波器の例である。図１０は実施例４に係る分波器の平面模式図である。第１弾性波フィルタＦ５の断面模式図は、実施例１の図７の並列共振器と同様であり、第２弾性波フィルタＦ６の断面模式図は、実施例１の図７の直列共振器と同様であるため図７を用い説明する。図１０を参照に、共通端子Ａｎｔと第１端子Ｔ１との間に高周波側フィルタである第１弾性波フィルタＦ５が接続されている。共通端子Ａｎｔと第２端子Ｔ２との間に低周波側フィルタである第２弾性波フィルタＦ６が接続されている。共通端子Ａｎｔと第１弾性波フィルタＦ５および第２弾性波フィルタＦ６の少なくとも一方との間には整合回路（不図示）が設けられている。
【００３９】
第１弾性波フィルタＦ５は共通端子Ａｎｔと第１端子Ｔ１との間に直列共振器Ｓ１１からＳ１３が直列に接続され、並列共振器Ｐ１１およびＰ１２が並列に接続されている。第１弾性波フィルタＦ５には第１誘電体膜１４ａと第３誘電体膜１６との積層膜である誘電体積層膜１８ａが設けられている。第１誘電体膜１４ａの膜厚は１．２６μｍ、第３誘電体膜１６の膜厚は２μｍである。
【００４０】
第２弾性波フィルタＦ６は共通端子Ａｎｔと第２端子Ｔ２との間に直列共振器Ｓ２１からＳ２３が直列に接続され、並列共振器Ｐ２１およびＰ２２が並列に接続されている。第２弾性波フィルタＦ６には第２誘電体膜１４ｂと第３誘電体膜１６との積層膜である誘電体積層膜１８ｂが設けられている。第２誘電体膜１４ｂの膜厚は１．６μｍ、第３誘電体膜１６の膜厚は２μｍである。
【００４１】
図１１は分波器の通過特性の模式図である。分波器の第１弾性波フィルタＦ５の通過特性と第２弾性波フィルタＦ６の通過特性は中心周波数が異なっている。分波器のフィルタにおいては、阻止帯域（例えば第１弾性波フィルタＦ５において、第２弾性波フィルタＦ６の通過帯域）において減衰量を大きく保つことが求められる。阻止帯域と相手フィルタの通過帯域とのＴＣＦが異なると、阻止帯域と相手フィルタの通過帯域との重なりがずれ、相手フィルタの通過帯域での抑圧が不十分となる。特に、第１弾性波フィルタＦ５の通過帯域の低周波側の肩ｃと第２弾性波フィルタＦ６の通過帯域の高周波側の肩ｄ付近では減衰量を急峻にしている。このため肩ｃと肩ｄとのＴＣＦが異なると、相手フィルタの通過帯域での抑圧が急激に悪化する。よって、肩ｃと肩ｄとのＴＣＦをほぼ０とすることが好ましい。
【００４２】
実施例４の分波器は、第１弾性波フィルタＦ５の第１誘電体膜１４ａと第２弾性波フィルタＦ６の第２誘電体膜１４ｂとの膜厚が異なる。これにより、第１誘電体膜１４ａと第２誘電体膜１４ｂとの膜厚を適宜設定することにより、第１弾性波フィルタＦ５および第２弾性波フィルタＦ６の阻止帯域と相手フィルタの通過帯域とのＴＣＦをともに改善することができる。特に、第１弾性波フィルタＦ５の並列共振器Ｐ１１およびＰ１２の第１誘電体膜１４ａに対し、第２弾性波フィルタＦ６の直列共振器Ｓ２１からＳ２３の第２誘電体膜１４ｂの膜厚が厚く形成されている。これにより、第１弾性波フィルタＦ５の通過帯域の低周波側の肩ｃと第２弾性波フィルタＦ６の通過帯域の高周波側の肩ｄとのＴＣＦをともにほぼ０とすることができる。よって、温度により、相手フィルタの通過帯域での抑圧が急激に悪化することを抑制することができる。
【００４３】
実施例１から実施例４においては、第１誘電体膜１４ａおよび第２誘電体膜１４ｂ上に第１誘電体膜１４ａおよび第２誘電体膜１４ｂより音速の速い第３誘電体膜１６を有する。これにより、弾性境界波を圧電材料１０表面および第１誘電体膜１４ａまたは第２誘電体膜１４ｂに閉じ込めた弾性波フィルタにおいて、通過帯域の両側の肩のＴＣＦをともに改善することができる。
【００４４】
実施例１から実施例３のフィルタおよび実施例４の分波器には、図１２のようなラブ波を用いた弾性波デバイスに適用することもできる。図１２を参照に、第２誘電体膜１４ｂは第１誘電体膜１４ａに対し膜厚がｈ２厚い。また、実施例１の図７に対し、第３誘電体膜１６が設けられていない。図１２の弾性波デバイスにおいても、弾性波は圧電材料１０表面および第１誘電体膜１４ａおよび第２誘電体膜１４ｂ内を伝搬する。よって、実施例１から実施例４と同様に、第１誘電体膜１４ａと第２誘電体膜１４ｂとの膜厚を異なるように形成することにより、通過帯域の肩のＴＣＦをともに改善することができる。
【００４５】
実施例１から実施例４において、第１誘電体膜１４ａおよび第２誘電体膜１４ｂは酸化シリコン膜には限られないが、酸化シリコン膜であることが好ましい。
【００４６】
圧電材料１０はニオブ酸リチウム基板を例に説明した。図１３は図３に対し、圧電材料をタンタル酸リチウム基板とした場合の共振周波数および反共振周波数の酸化シリコン膜厚に対するＴＣＦを示した図である。図３と同様に、共振周波数と反共振周波数とでは酸化シリコン膜厚に対するＴＣＦが異なる。よって、タンタル酸リチウム基板を圧電材料として用いた場合も実施例１から実施例４のように、第１誘電体膜１４ａと第２誘電体膜１４ｂとの膜厚を異なるように形成することにより、通過帯域の肩のＴＣＦをともに改善することができる。弾性波は圧電材料１０表面および第１誘電体膜１４ａおよび第２誘電体膜１４ｂ内を伝搬する。このため、他の圧電材料を用いた場合も、実施例１から実施例４と同様の効果を奏することができる。
【００４７】
電極１２ａおよび１２ｂは第１誘電体膜１４ａおよび第２誘電体膜１４ｂより密度の大きい材料であることが好ましい。電極１２ａおよび１２ｂを第１誘電体膜１４より密度の大きい元素で構成することにより、電極１２による十分な弾性波の反射を得ることができる。これにより、電極１２ａ、１２ｂの膜厚を薄くすることができる。よって、電極１２ａおよび１２ｂは銅を含むことが好ましい。
【００４８】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係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。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１はフィルタの通過特性の模式図である。
【図２】図２（ａ）は弾性境界波を用いた共振器の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図３はニオブ酸リチウムを用いた場合の酸化シリコン膜厚に対する共振周波数および反共振周波数のＴＣＦである。
【図４】図４は比較例１に係るフィルタの平面模式図である。
【図５】図５は比較例１に係るフィルタの断面模式図である。
【図６】図６は実施例１に係るフィルタの平面模式図である。
【図７】図７は実施例１に係るフィルタの断面模式図である。
【図８】図８は実施例２に係るフィルタの平面模式図である。
【図９】図９は実施例３に係るフィルタの平面模式図である。
【図１０】図１０は実施例４に係る分波器の平面模式図である。
【図１１】図１１は分波器の通過特性の模式図である。
【図１２】図１２はラブ波を用いた弾性波デバイスの断面模式図である。
【図１３】図１３はタンタル酸リチウムを用いた場合の酸化シリコン膜厚に対する共振周波数および反共振周波数のＴＣＦである。
【符号の説明】
【００５０】
１０ 圧電材料
１２、１２ａ、１２ｂ 電極
１４、１４ａ 第１誘電体膜
１４ｂ 第２誘電体膜
１６ 第３誘電体膜
１８、１８ａ、１８ｂ 誘電体積層膜
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ 直列共振器
Ｐ１、Ｐ２ 並列共振器
Ａｎｔ 共通端子
Ｆ１、Ｆ３、Ｆ５ 第１弾性波フィルタ
Ｆ２、Ｆ４、Ｆ６ 第２弾性波フィルタ
【技術分野】
【０００１】
本発明はフィルタおよび分波器に関し、特に弾性波デバイスを用いたフィルタおよび分波器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば携帯電話端末等の高周波無線機器には、弾性波デバイスを用いたバンドパスフィルタ等が用いられる。携帯電話端末等の高性能化に伴い、周波数温度係数（ＴＣＦ：Temperature Coefficient of Frequency)の絶対値を小さくすることが求められる。ＴＣＦとは、環境温度の変化に対する周波数特性の変化率のことである。共振器の場合、環境温度1℃の変化に対して例えば共振周波数がどれだけ変化するかをｐｐｍ／℃の単位で表す。ＴＣＦは圧電材料を伝搬する弾性波の速度の温度係数によってほぼ決まる。弾性表面波デバイスのＴＣＦは、圧電材料としてニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）基板やタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）基板を用いた場合、−８０〜−４０ｐｐｍ／℃程度と悪く、ＴＣＦの改善が求められている。
【０００３】
弾性波デバイスのＴＣＦを改善する技術として特許文献１には、ニオブ酸リチウム基板上の櫛型電極に酸化シリコン膜を被覆した弾性波デバイスが開示されている。特許文献１に係る弾性波デバイスにおいては、弾性波はニオブ酸リチウム基板だけでなく、酸化シリコン膜中も伝搬する。酸化シリコン膜における弾性波の伝搬速度の温度係数はニオブ酸リチウム基板における弾性波の伝搬速度の温度係数と逆符号となる。これにより、酸化シリコン膜の厚さを最適に設定することにより、トータルの弾性波の伝搬速度を温度によらずほぼ一定に保つことができる。つまり、酸化シリコン膜の厚さを最適に設定すれば、ＴＣＦを小さくすることができる。
【特許文献１】特開２００３−２０９４５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１はバンドパスフィルタの通過特性の模式図である。特許文献１の技術を用いることにより、通過帯域の高周波側の肩ａのＴＣＦをほぼ０とすることができる。しかしながら、通過帯域の低周波側の肩ｂのＴＣＦは十分には改善されない。例えば、図１において、通過帯域の低周波側の肩ｂは高温となるとｂ´に変化してしまう。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、通過帯域の２つの肩のＴＣＦをともに改善することが可能なフィルタおよび分波器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、圧電材料上に設けられた第１櫛形電極と、該第１櫛型電極を被覆し設けられた第１誘電体膜と、を有する並列共振器と、前記圧電材料上に設けられた第２櫛型電極と、該第２櫛型電極を被覆し設けられ前記第１誘電体膜と同じ材料で異なる膜厚の第２誘電体膜と、を有する直列共振器と、を具備することを特徴とするフィルタである。本発明によれば、通過帯域の両側の肩のＴＣＦをともに改善することができる。
【０００７】
本発明は、圧電材料上に設けられた第１櫛形電極と、該第１櫛型電極を被覆し設けられた第１誘電体膜と、を有する第１弾性波フィルタと、前記圧電材料上に設けられた第２櫛型電極と、該第２櫛型電極を被覆し設けられ前記第１誘電体膜と同じ材料で異なる膜厚の第２誘電体膜と、を有し、前記第１弾性波フィルタと直列に接続された第２弾性波フィルタと、を具備することを特徴とするフィルタである。本発明によれば、通過帯域の両側の肩のＴＣＦをともに改善することができる。
【０００８】
上記構成において、前記第１弾性波フィルタは１ポート共振器であり、前記第２弾性波フィルタは多重モード弾性波フィルタである構成とすることができる。また、上記構成において、前記第１弾性波フィルタおよび前記第２弾性波フィルタは多重モード弾性波フィルタである構成とすることができる。
【０００９】
上記構成において、前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜上に前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜より音速の速い第３誘電体膜を有する構成とすることができる。この構成によれば、弾性境界波を用いたフィルタにおいても、通過帯域の両側の肩のＴＣＦをともに改善することができる。
【００１０】
上記構成において、前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜は酸化シリコン膜である構成とすることができる。
【００１１】
上記構成において、前記圧電材料はニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムである構成とすることができる。この構成によれば、電気機械結合係数の大きい圧電材料を用いることにより、挿入損失を低減することができる。
【００１２】
上記構成において、前記第１櫛型電極および前記第２櫛型電極は銅を含む構成とすることができる。この構成によれば、櫛型電極の密度が大きくなるため、十分な弾性波の反射を得ることができる。
【００１３】
本発明は、共通端子に接続され、圧電材料上に設けられた第１櫛形電極と、該第１櫛型電極を被覆し設けられた第１誘電体膜と、を有する第１弾性波フィルタと、前記共通端子に接続され、前記圧電材料上に設けられた第２櫛型電極と、該第２櫛型電極を被覆し設けられ前記第１誘電体膜と同じ材料で異なる膜厚の第２誘電体膜と、を有する第２弾性波フィルタと、を具備することを特徴とする分波器である。本発明によれば、第１弾性波フィルタおよび第２弾性波フィルタの阻止帯域と相手フィルタの通過帯域とのＴＣＦをともに改善することができる。
【００１４】
上記構成において、前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜上に前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜より音速の速い第３誘電体膜を有する構成とすることができる。この構成によれば、弾性境界波を用いた分波器においても、第１弾性波フィルタおよび第２弾性波フィルタの阻止帯域と相手フィルタの通過帯域とのＴＣＦをともに改善することができる。
【００１５】
上記構成において、前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜は酸化シリコン膜である構成とすることができる。
【００１６】
上記構成において、前記圧電材料はニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムである構成とすることができる。この構成によれば、電気機械結合係数の大きい圧電材料を用いることにより、挿入損失を低減することができる。
【００１７】
上記構成において、前記第１櫛型電極および前記第２櫛型電極は銅を含む構成とすることができる。この構成によれば、櫛型電極の密度が大きくなるため、十分な弾性波の反射を得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、通過帯域の２つの肩のＴＣＦをともに改善することが可能なフィルタおよび分波器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
まず、本発明の原理について説明する。図２（ａ）は実験に用いた共振器の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。なお、図中の電極１２の本数は実際のより本数を省略して図示している。３０度回転ＹカットＸ伝搬のニオブ酸リチウム基板である圧電材料１０上に、銅からなる電極１２が設けられている。電極１２は１対の櫛型電極である櫛型電極対（ＩＤＴ：Interdigital Transducer）ＩＤＴ０と反射器Ｒ０であるグレーティング電極である。電極１２を被覆するように酸化シリコン膜からなる第１誘電体膜１４が設けられている。第１誘電体膜１４上に、酸化アルミニウム膜からなる第３誘電体膜１６が設けられている。櫛型電極対ＩＤＴ０は反射器Ｒ０の間に設けられている。櫛型電極対ＩＤＴ０の一方の櫛型電極に高周波信号を印加すると、圧電材料１０表面および第１誘電体膜１４内に弾性境界波が励振される。弾性境界波は櫛型電極の周期λと弾性境界波の伝搬速度で決まる周波数で共振する。櫛型電極対ＩＤＴ０の他方の櫛型電極に共振周波数の高周波信号が励起する。これによりフィルタとして機能する。第３誘電体膜１６を第１誘電体膜１４より音速の速い材料とすることにより、圧電材料１０表面および第１誘電体膜１４内に弾性境界波を閉じ込めることができる。
【００２０】
図３は図２に係る共振器の共振周波数と反共振周波数を酸化シリコン膜厚に対するＴＣＦについて示した図である。図中黒丸、白丸は測定結果を示し、実線、破線は近似直線を示す。なお、酸化アルミニウム膜厚は２μｍである。
【００２１】
図３を参照に、反共振周波数と共振周波数とでは酸化シリコン膜厚に対するＴＣＦの関係が異なっている。反共振周波数は酸化シリコン膜厚が約０．８λのときＴＣＦがほぼ０となる。一方、共振周波数は酸化シリコン膜厚が約０．６λのときＴＣＦがほぼ０となる。このように、反共振周波数と共振周波数とでＴＣＦが０となる酸化シリコン膜厚が異なる。したがって、同じ酸化シリコン膜では、反共振周波数のＴＣＦと共振周波数のＴＣＦとをともにほぼ０とすることができない。例えば、ラダー型フィルタでは、直列共振器の反共振点が通過帯域の高周波側の減衰極を形成し、並列共振器の共振点が通過帯域の低周波側の減衰極を形成する。このため、ラダー型フィルタにおいて、図１の通過帯域の高周波側の肩ａのＴＣＦをほぼ０としても、通過帯域の低周波側の肩ｂのＴＣＦは十分には改善できない。
【００２２】
弾性境界波デバイスのＴＣＦは、圧電材料１０および第１誘電体膜１４の機械電気結合係数および誘電率の温度変化に起因する。共振周波数と反共振周波数とでは、これらの温度変化のＴＣＦへの寄与度が異なるため、図３のように共振周波数と反共振周波数とでＴＣＦが異なるものと考えられる。
【００２３】
本発明は、反共振点を減衰極として用いる弾性波デバイスと共振点を減衰極として用いる弾性波デバイスとで第１誘電体膜１４の膜厚を異ならせる。これにより、反共振点よりなる減衰極と共振点よりなる減衰極との両方のＴＣＦを改善することを原理とする。
【実施例１】
【００２４】
実施例１は１．９ＧＨｚ帯のラダー型フィルタの例である。図４は比較例１に係るラダー型フィルタの平面模式図である。図４を参照に、黒塗り領域は圧電材料１０上に形成された電極１２および共振器を接続する配線１１を示している。入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に、直列共振器Ｓ１からＳ３が直列に接続されている。直列共振器Ｓ１とＳ２との間とグランドとの間に並列共振器Ｐ１が接続され、直列共振器Ｓ２とＳ３との間とグランドとの間に並列共振器Ｐ２が接続されている。直列共振器Ｓ１からＳ３および並列共振器Ｐ１およびＰ２は、櫛型電極対ＩＤＴ０の両側に反射器Ｒ０を設けた１ポート型共振器である。直列共振器Ｓ１からＳ３および並列共振器Ｐ１およびＰ２には後述する誘電体積層膜１８が設けられている。なお、電極１２は、誘電体積層膜１８を透過して図示している。
【００２５】
図５は比較例１の直列共振器Ｓ１からＳ３並びに並列共振器Ｐ１およびＰ２の断面模式図である。３０度回転ＹカットＸ伝搬のニオブ酸リチウム基板からなる圧電材料１０上に銅（Ｃｕ）を主成分とし膜厚が１８０ｎｍの電極１２が設けられている。電極１２の周期λは２μｍ、幅は０．５μｍで形成されている。電極１２を被覆するように膜厚１．２６μｍの酸化シリコン膜からなる第１誘電体膜１４が設けられ、第１誘電体膜１４上に膜厚が２μｍの酸化アルミニウム膜からなる第３誘電体膜１６が設けられている。第１誘電体膜１４および第３誘電体膜１６は誘電体積層膜１８を構成する。
【００２６】
図６は実施例１に係るラダー型フィルタの平面図である。比較例１の図４に対し、並列共振器Ｐ１およびＰ２には誘電体積層膜１８ａが設けられ、直列共振器Ｓ１からＳ３には誘電体積層膜１８ｂが設けられている。図７は実施例１の断面模式図である。比較例１の図５に対し、並列共振器Ｐ１およびＰ２においては、膜厚が１．２６μｍの酸化シリコン膜である第１誘電体膜１４ａが電極１２ａを被覆して設けられている。第１誘電体膜１４ａと第１誘電体膜１４ａ上に設けられた第３誘電体膜１６は誘電体積層膜１８ａを形成する。一方、直列共振器Ｓ１からＳ３においては、膜厚が１．６μｍの酸化シリコン膜である第２誘電体膜１４ｂが電極１２ｂを被覆して設けられている。このように、第２誘電体膜１４ｂは第１誘電体膜１４ａよりｈ１として０．３４μｍ厚い。第２誘電体膜１４ｂと第２誘電体膜１４ｂ上に設けられた第３誘電体膜１６は誘電体積層膜１８ｂを形成する。その他の構成は比較例１と同じであり説明を省略する。
【００２７】
比較例１においては、直列共振器Ｓ１からＳ３と並列共振器Ｐ１およびＰ２との第１誘電体膜の膜厚が同じである。このため、図３より、直列共振器Ｓ１からＳ３の反共振周波数のＴＣＦと並列共振器Ｐ１およびＰ２の共振周波数のＴＣＦとは２０ｐｐｍ程度異なる。よって、通過帯域の低周波側の肩（並列共振器の共振周波数に相当する）のＴＣＦをほぼ０としても、通過帯域の高周波側の肩（直列共振器の反共振周波数に相当する）のＴＣＦは−２０ｐｐｍ／℃程度になってしまう。
【００２８】
実施例１においては、直列共振器Ｓ１からＳ３の第２誘電体膜１４ｂの膜厚が並列共振器Ｐ１およびＰ２の第１誘電体膜１４ａの膜厚より厚い。このため、並列共振器Ｐ１およびＰ２の共振周波数並びに直列共振器Ｓ１からＳ３の反共振周波数のＴＣＦをほぼ０とすることができる。
【００２９】
実施例１に係るラダー型フィルタは、並列共振器Ｐ１およびＰ２は、圧電材料１０上に設けられた電極１２ａ（第１櫛形電極）と、電極１２ａを被覆し設けられた第１誘電体膜１４ａと、を有する。また、直列共振器Ｓ１からＳ３は、圧電材料１０上に設けられた電極１２ｂ（第２櫛型電極）と、電極１２ｂを被覆し設けられた第１誘電体膜１４ａと同じ材料で異なる膜厚の第２誘電体膜１４ｂと、を有する。これにより、第１誘電体膜１４ａと第２誘電体膜１４ｂとの膜厚を適宜設定することにより、通過帯域の両側の肩のＴＣＦをともに改善することができる。
【００３０】
圧電材料１０としてニオブ酸リチウム基板を用い、第１誘電体膜１４ａおよび第２誘電体膜１４ｂとして酸化シリコン膜を用いた場合について考える。図３を参照に、共振器の酸化シリコン膜厚が同じ場合、反共振周波数のＴＣＦをほぼ０とすると、共振周波数のＴＣＦは約２０ｐｐｍ／℃となる。そこで、共振周波数のＴＣＦの絶対値を半分の１０ｐｐｍ／℃以下にしようとすると、酸化シリコン膜厚を０．１λから０．３λ小さくすることとなる。このように、第１誘電体膜１４ａの膜厚と第２誘電体膜１４ｂの膜厚とは０．１λから０．３λ異なることが好ましい。
【実施例２】
【００３１】
実施例２は１ポート共振器と多重モードフィルタとを直列に接続したフィルタの例である。図８は実施例２に係るフィルタの平面模式図である。第１弾性波フィルタＦ１の断面模式図は、実施例１の図７の並列共振器と同様であり、第２弾性波フィルタＦ２の断面模式図は、実施例１の図７の直列共振器と同様であるため図７を用い説明する。図８を参照に、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に第１弾性波フィルタＦ１と第２弾性波フィルタＦ２とが直列に接続されている。第１弾性波フィルタＦ１は、櫛型電極対ＩＤＴ０の両側に反射器Ｒ０が設けられた１ポート共振器である。櫛型電極対ＩＤＴ０は入力端子Ｔｉｎと第２弾性波フィルタＦ２の入力ＩＤＴ１とに接続されている。第１弾性波フィルタＦ１には第１誘電体膜１４ａと第３誘電体膜１６との積層膜である誘電体積層膜１８ａが設けられている。第１弾性波フィルタＦ１の電極１２ａの膜厚は１８０ｎｍ，電極周期は２μｍ、電極幅は０．５μｍであり、第１誘電体膜１４ａの膜厚は１．２６μｍ、第３誘電体膜１６の膜厚は２μｍである。
【００３２】
第２弾性波フィルタＦ２は入力ＩＤＴ１の両側に出力ＩＤＴ２、出力ＩＤＴ２の外側に反射器Ｒ１が設けられた２重モードフィルタ（ＤＭＳ）である。入力ＩＤＴ１は第１弾性波フィルタＦ１のＩＤＴ０に接続され、出力ＩＤＴ２は出力端子Ｔｏｕｔに接続されている。第２弾性波フィルタＦ２には第２誘電体膜１４ｂと第３誘電体膜１６との積層膜である誘電体積層膜１８ｂが設けられている。第２弾性波フィルタＦ２の電極１２ｂの膜厚は１８０ｎｍ，電極周期は１．９μｍ、電極幅は０．５μｍであり、第２誘電体膜１４ｂの膜厚は１．６μｍ、第３誘電体膜１６の膜厚は２μｍである。
【００３３】
実施例２においては、第１弾性波フィルタＦ１の共振点が通過帯域の低周波側の減衰極を形成し、第２弾性波フィルタＦ２の反共振点が通過帯域の高周波側の減衰極を形成している。よって、実施例１と同様に、第１誘電体膜１４ａと第２誘電体膜１４ｂとの膜厚を適宜設定することにより、通過帯域の両側の肩のＴＣＦをともに改善することができる。
【実施例３】
【００３４】
実施例３は多重モードフィルタが直列に接続した（つまり縦続接続した）フィルタの例である。図９は実施例３に係るフィルタの平面模式図である。断面模式図は、実施例２と同様に実施例１の図７と同様であるため、図７を用い説明する。図９を参照に、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に第１弾性波フィルタＦ３と第２弾性波フィルタＦ４とが直列に接続されている。第１弾性波フィルタＦ３は、入力ＩＤＴ１の両側に出力ＩＤＴ２、出力ＩＤＴ２の外側に反射器Ｒ１が設けられた２重モードフィルタである。入力ＩＤＴ１は入力端子Ｔｉｎに接続され、出力ＩＤＴ２は第２弾性波フィルタＦ４の入力ＩＤＴ３に接続されている。第１弾性波フィルタＦ３には第１誘電体膜１４ａと第３誘電体膜１６との積層膜である誘電体積層膜１８ａが設けられている。第１弾性波フィルタＦ３の電極１２ａの膜厚は１８０ｎｍ，電極周期は２μｍ、電極幅は０．５μｍであり、第１誘電体膜１４ａの膜厚は１．２６μｍ、第３誘電体膜１６の膜厚は２μｍである。
【００３５】
第２弾性波フィルタＦ４は、出力ＩＤＴ４の両側に入力ＩＤＴ３、入力ＩＤＴ３の外側に反射器Ｒ２が設けられた２重モードフィルタである。入力ＩＤＴ３は第１弾性波フィルタＦ３の出力ＩＤＴ２に接続され、出力ＩＤＴ４は出力端子Ｔｏｕｔに接続されている。第２弾性波フィルタＦ４には第２誘電体膜１４ｂと第３誘電体膜１６との積層膜である誘電体積層膜１８ｂが設けられている。第２弾性波フィルタＦ４の電極１２ｂの膜厚は１８０ｎｍ，電極周期は１．９μｍ、電極幅は０．５μｍであり、第２誘電体膜１４ｂの膜厚は１．６μｍ、第３誘電体膜１６の膜厚は２μｍである。
【００３６】
実施例３においては、第１弾性波フィルタＦ３の共振点が通過帯域の低周波側の減衰極を形成し、第２弾性波フィルタＦ４の反共振点が通過帯域の高周波側の減衰極を形成している。よって、実施例１と同様に、第１誘電体膜１４ａと第２誘電体膜１４ｂとの膜厚を適宜設定することにより、通過帯域の両側の肩のＴＣＦをともに改善することができる。
【００３７】
実施例２および実施例３のように、共振点が通過帯域の低周波側の減衰点を形成している第１弾性波フィルタＦ１、Ｆ３と、反共振点が通過帯域の高周波側の減衰点を形成している第２弾性波フィルタＦ２、Ｆ４と、が直列に接続された弾性波フィルタにおいて、第１弾性波フィルタＦ１、Ｆ３の電極１２ａ（第１櫛型電極）を被覆し設けられた第１誘電体膜１４ａと、第２弾性波フィルタＦ２、Ｆ４の電極１２ｂ（第２櫛型電極）を被覆し設けられた第２誘電体膜１４ｂとを異なる膜厚とすることができる。これにより、第１誘電体膜１４ａと第２誘電体膜１４ｂとの膜厚を適宜設定することにより、通過帯域の両側の肩のＴＣＦをともに改善することができる。
【実施例４】
【００３８】
実施例４は分波器の例である。図１０は実施例４に係る分波器の平面模式図である。第１弾性波フィルタＦ５の断面模式図は、実施例１の図７の並列共振器と同様であり、第２弾性波フィルタＦ６の断面模式図は、実施例１の図７の直列共振器と同様であるため図７を用い説明する。図１０を参照に、共通端子Ａｎｔと第１端子Ｔ１との間に高周波側フィルタである第１弾性波フィルタＦ５が接続されている。共通端子Ａｎｔと第２端子Ｔ２との間に低周波側フィルタである第２弾性波フィルタＦ６が接続されている。共通端子Ａｎｔと第１弾性波フィルタＦ５および第２弾性波フィルタＦ６の少なくとも一方との間には整合回路（不図示）が設けられている。
【００３９】
第１弾性波フィルタＦ５は共通端子Ａｎｔと第１端子Ｔ１との間に直列共振器Ｓ１１からＳ１３が直列に接続され、並列共振器Ｐ１１およびＰ１２が並列に接続されている。第１弾性波フィルタＦ５には第１誘電体膜１４ａと第３誘電体膜１６との積層膜である誘電体積層膜１８ａが設けられている。第１誘電体膜１４ａの膜厚は１．２６μｍ、第３誘電体膜１６の膜厚は２μｍである。
【００４０】
第２弾性波フィルタＦ６は共通端子Ａｎｔと第２端子Ｔ２との間に直列共振器Ｓ２１からＳ２３が直列に接続され、並列共振器Ｐ２１およびＰ２２が並列に接続されている。第２弾性波フィルタＦ６には第２誘電体膜１４ｂと第３誘電体膜１６との積層膜である誘電体積層膜１８ｂが設けられている。第２誘電体膜１４ｂの膜厚は１．６μｍ、第３誘電体膜１６の膜厚は２μｍである。
【００４１】
図１１は分波器の通過特性の模式図である。分波器の第１弾性波フィルタＦ５の通過特性と第２弾性波フィルタＦ６の通過特性は中心周波数が異なっている。分波器のフィルタにおいては、阻止帯域（例えば第１弾性波フィルタＦ５において、第２弾性波フィルタＦ６の通過帯域）において減衰量を大きく保つことが求められる。阻止帯域と相手フィルタの通過帯域とのＴＣＦが異なると、阻止帯域と相手フィルタの通過帯域との重なりがずれ、相手フィルタの通過帯域での抑圧が不十分となる。特に、第１弾性波フィルタＦ５の通過帯域の低周波側の肩ｃと第２弾性波フィルタＦ６の通過帯域の高周波側の肩ｄ付近では減衰量を急峻にしている。このため肩ｃと肩ｄとのＴＣＦが異なると、相手フィルタの通過帯域での抑圧が急激に悪化する。よって、肩ｃと肩ｄとのＴＣＦをほぼ０とすることが好ましい。
【００４２】
実施例４の分波器は、第１弾性波フィルタＦ５の第１誘電体膜１４ａと第２弾性波フィルタＦ６の第２誘電体膜１４ｂとの膜厚が異なる。これにより、第１誘電体膜１４ａと第２誘電体膜１４ｂとの膜厚を適宜設定することにより、第１弾性波フィルタＦ５および第２弾性波フィルタＦ６の阻止帯域と相手フィルタの通過帯域とのＴＣＦをともに改善することができる。特に、第１弾性波フィルタＦ５の並列共振器Ｐ１１およびＰ１２の第１誘電体膜１４ａに対し、第２弾性波フィルタＦ６の直列共振器Ｓ２１からＳ２３の第２誘電体膜１４ｂの膜厚が厚く形成されている。これにより、第１弾性波フィルタＦ５の通過帯域の低周波側の肩ｃと第２弾性波フィルタＦ６の通過帯域の高周波側の肩ｄとのＴＣＦをともにほぼ０とすることができる。よって、温度により、相手フィルタの通過帯域での抑圧が急激に悪化することを抑制することができる。
【００４３】
実施例１から実施例４においては、第１誘電体膜１４ａおよび第２誘電体膜１４ｂ上に第１誘電体膜１４ａおよび第２誘電体膜１４ｂより音速の速い第３誘電体膜１６を有する。これにより、弾性境界波を圧電材料１０表面および第１誘電体膜１４ａまたは第２誘電体膜１４ｂに閉じ込めた弾性波フィルタにおいて、通過帯域の両側の肩のＴＣＦをともに改善することができる。
【００４４】
実施例１から実施例３のフィルタおよび実施例４の分波器には、図１２のようなラブ波を用いた弾性波デバイスに適用することもできる。図１２を参照に、第２誘電体膜１４ｂは第１誘電体膜１４ａに対し膜厚がｈ２厚い。また、実施例１の図７に対し、第３誘電体膜１６が設けられていない。図１２の弾性波デバイスにおいても、弾性波は圧電材料１０表面および第１誘電体膜１４ａおよび第２誘電体膜１４ｂ内を伝搬する。よって、実施例１から実施例４と同様に、第１誘電体膜１４ａと第２誘電体膜１４ｂとの膜厚を異なるように形成することにより、通過帯域の肩のＴＣＦをともに改善することができる。
【００４５】
実施例１から実施例４において、第１誘電体膜１４ａおよび第２誘電体膜１４ｂは酸化シリコン膜には限られないが、酸化シリコン膜であることが好ましい。
【００４６】
圧電材料１０はニオブ酸リチウム基板を例に説明した。図１３は図３に対し、圧電材料をタンタル酸リチウム基板とした場合の共振周波数および反共振周波数の酸化シリコン膜厚に対するＴＣＦを示した図である。図３と同様に、共振周波数と反共振周波数とでは酸化シリコン膜厚に対するＴＣＦが異なる。よって、タンタル酸リチウム基板を圧電材料として用いた場合も実施例１から実施例４のように、第１誘電体膜１４ａと第２誘電体膜１４ｂとの膜厚を異なるように形成することにより、通過帯域の肩のＴＣＦをともに改善することができる。弾性波は圧電材料１０表面および第１誘電体膜１４ａおよび第２誘電体膜１４ｂ内を伝搬する。このため、他の圧電材料を用いた場合も、実施例１から実施例４と同様の効果を奏することができる。
【００４７】
電極１２ａおよび１２ｂは第１誘電体膜１４ａおよび第２誘電体膜１４ｂより密度の大きい材料であることが好ましい。電極１２ａおよび１２ｂを第１誘電体膜１４より密度の大きい元素で構成することにより、電極１２による十分な弾性波の反射を得ることができる。これにより、電極１２ａ、１２ｂの膜厚を薄くすることができる。よって、電極１２ａおよび１２ｂは銅を含むことが好ましい。
【００４８】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係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。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１はフィルタの通過特性の模式図である。
【図２】図２（ａ）は弾性境界波を用いた共振器の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図３はニオブ酸リチウムを用いた場合の酸化シリコン膜厚に対する共振周波数および反共振周波数のＴＣＦである。
【図４】図４は比較例１に係るフィルタの平面模式図である。
【図５】図５は比較例１に係るフィルタの断面模式図である。
【図６】図６は実施例１に係るフィルタの平面模式図である。
【図７】図７は実施例１に係るフィルタの断面模式図である。
【図８】図８は実施例２に係るフィルタの平面模式図である。
【図９】図９は実施例３に係るフィルタの平面模式図である。
【図１０】図１０は実施例４に係る分波器の平面模式図である。
【図１１】図１１は分波器の通過特性の模式図である。
【図１２】図１２はラブ波を用いた弾性波デバイスの断面模式図である。
【図１３】図１３はタンタル酸リチウムを用いた場合の酸化シリコン膜厚に対する共振周波数および反共振周波数のＴＣＦである。
【符号の説明】
【００５０】
１０ 圧電材料
１２、１２ａ、１２ｂ 電極
１４、１４ａ 第１誘電体膜
１４ｂ 第２誘電体膜
１６ 第３誘電体膜
１８、１８ａ、１８ｂ 誘電体積層膜
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ 直列共振器
Ｐ１、Ｐ２ 並列共振器
Ａｎｔ 共通端子
Ｆ１、Ｆ３、Ｆ５ 第１弾性波フィルタ
Ｆ２、Ｆ４、Ｆ６ 第２弾性波フィルタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電材料上に設けられた第１櫛形電極と、該第１櫛型電極を被覆し設けられた第１誘電体膜と、を有する並列共振器と、
前記圧電材料上に設けられた第２櫛型電極と、該第２櫛型電極を被覆し設けられ前記第１誘電体膜と同じ材料で異なる膜厚の第２誘電体膜と、を有する直列共振器と、を具備することを特徴とするフィルタ。
【請求項２】
圧電材料上に設けられた第１櫛形電極と、該第１櫛型電極を被覆し設けられた第１誘電体膜と、を有する第１弾性波フィルタと、
前記圧電材料上に設けられた第２櫛型電極と、該第２櫛型電極を被覆し設けられ前記第１誘電体膜と同じ材料で異なる膜厚の第２誘電体膜と、を有し、前記第１弾性波フィルタと直列に接続された第２弾性波フィルタと、を具備することを特徴とするフィルタ。
【請求項３】
前記第１弾性波フィルタは１ポート共振器であり、前記第２弾性波フィルタは多重モード弾性波フィルタであることを特徴とする請求項２記載のフィルタ。
【請求項４】
前記第１弾性波フィルタおよび前記第２弾性波フィルタは多重モード弾性波フィルタであることを特徴とする請求項２記載のフィルタ。
【請求項５】
前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜上に前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜より音速の速い第３誘電体膜を有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フィルタ。
【請求項６】
前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜は酸化シリコン膜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フィルタ。
【請求項７】
前記圧電材料はニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムであ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フィルタ。
【請求項８】
前記第１櫛型電極および前記第２櫛型電極は銅を含む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フィルタ。
【請求項９】
共通端子に接続され、圧電材料上に設けられた第１櫛形電極と、該第１櫛型電極を被覆し設けられた第１誘電体膜と、を有する第１弾性波フィルタと、
前記共通端子に接続され、前記圧電材料上に設けられた第２櫛型電極と、該第２櫛型電極を被覆し設けられ前記第１誘電体膜と同じ材料で異なる膜厚の第２誘電体膜と、を有する第２弾性波フィルタと、を具備することを特徴とする分波器。
【請求項１０】
前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜上に前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜より音速の速い第３誘電体膜を有することを特徴とする請求項９記載の分波器。
【請求項１１】
前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜は酸化シリコン膜であることを特徴とする請求項９または１０記載の分波器。
【請求項１２】
前記圧電材料はニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムであることを特徴とする請求項９から１１のいずれか一項記載の分波器。
【請求項１３】
前記第１櫛型電極および前記第２櫛型電極は銅を含むことを特徴とする請求項９から１２のいずれか一項記載の分波器。
【請求項１】
圧電材料上に設けられた第１櫛形電極と、該第１櫛型電極を被覆し設けられた第１誘電体膜と、を有する並列共振器と、
前記圧電材料上に設けられた第２櫛型電極と、該第２櫛型電極を被覆し設けられ前記第１誘電体膜と同じ材料で異なる膜厚の第２誘電体膜と、を有する直列共振器と、を具備することを特徴とするフィルタ。
【請求項２】
圧電材料上に設けられた第１櫛形電極と、該第１櫛型電極を被覆し設けられた第１誘電体膜と、を有する第１弾性波フィルタと、
前記圧電材料上に設けられた第２櫛型電極と、該第２櫛型電極を被覆し設けられ前記第１誘電体膜と同じ材料で異なる膜厚の第２誘電体膜と、を有し、前記第１弾性波フィルタと直列に接続された第２弾性波フィルタと、を具備することを特徴とするフィルタ。
【請求項３】
前記第１弾性波フィルタは１ポート共振器であり、前記第２弾性波フィルタは多重モード弾性波フィルタであることを特徴とする請求項２記載のフィルタ。
【請求項４】
前記第１弾性波フィルタおよび前記第２弾性波フィルタは多重モード弾性波フィルタであることを特徴とする請求項２記載のフィルタ。
【請求項５】
前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜上に前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜より音速の速い第３誘電体膜を有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フィルタ。
【請求項６】
前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜は酸化シリコン膜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フィルタ。
【請求項７】
前記圧電材料はニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムであ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フィルタ。
【請求項８】
前記第１櫛型電極および前記第２櫛型電極は銅を含む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フィルタ。
【請求項９】
共通端子に接続され、圧電材料上に設けられた第１櫛形電極と、該第１櫛型電極を被覆し設けられた第１誘電体膜と、を有する第１弾性波フィルタと、
前記共通端子に接続され、前記圧電材料上に設けられた第２櫛型電極と、該第２櫛型電極を被覆し設けられ前記第１誘電体膜と同じ材料で異なる膜厚の第２誘電体膜と、を有する第２弾性波フィルタと、を具備することを特徴とする分波器。
【請求項１０】
前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜上に前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜より音速の速い第３誘電体膜を有することを特徴とする請求項９記載の分波器。
【請求項１１】
前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜は酸化シリコン膜であることを特徴とする請求項９または１０記載の分波器。
【請求項１２】
前記圧電材料はニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムであることを特徴とする請求項９から１１のいずれか一項記載の分波器。
【請求項１３】
前記第１櫛型電極および前記第２櫛型電極は銅を含むことを特徴とする請求項９から１２のいずれか一項記載の分波器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−７９２２７（Ｐ２００８−７９２２７Ａ）
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５８９５６（Ｐ２００６−２５８９５６）
【出願日】平成１８年９月２５日（２００６．９．２５）
【出願人】（３９８０６７２７０）富士通メディアデバイス株式会社 (198)
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２５日（２００６．９．２５）
【出願人】（３９８０６７２７０）富士通メディアデバイス株式会社 (198)
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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