ラダー型フィルタ及びその製造方法並びにデュプレクサ
【課題】ストンリー波による応答を抑圧でき、フィルタ特性が良好なラダー型フィルタを提供する。
【解決手段】１５°〜３０°ＹカットＬｉＮｂＯ３基板からなる圧電基板２上に、ＩＤＴ電極７、ＩＤＴ電極を覆う酸化ケイ素層１０、その上に酸化ケイ素層１０よりも音速の速い誘電体層１１が形成された三媒質構造の弾性境界波共振子を用いて直列腕共振子及び並列腕共振子が構成されており、複数の弾性境界波共振子が、波長がλ１、伝搬角がψ１、デューティが（ｄｕｔｙ１）であり、λ１及びｄｕｔｙ１がψ１＝０°においてストンリー波の応答が極小値となるように構成されている第１の弾性境界波共振子と、波長がλ２、伝搬角がψ２、デューティが（ｄｕｔｙ２）であり、ψ２が１０°以上である第２の弾性境界波共振子とを有し、〔λ１≠λ２かつ０°≦ψ１＜ψ２〕または〔（ｄｕｔｙ１）≠（ｄｕｔｙ２）かつ０°≦ψ１＜ψ２〕であるラダー型フィルタ。
【解決手段】１５°〜３０°ＹカットＬｉＮｂＯ３基板からなる圧電基板２上に、ＩＤＴ電極７、ＩＤＴ電極を覆う酸化ケイ素層１０、その上に酸化ケイ素層１０よりも音速の速い誘電体層１１が形成された三媒質構造の弾性境界波共振子を用いて直列腕共振子及び並列腕共振子が構成されており、複数の弾性境界波共振子が、波長がλ１、伝搬角がψ１、デューティが（ｄｕｔｙ１）であり、λ１及びｄｕｔｙ１がψ１＝０°においてストンリー波の応答が極小値となるように構成されている第１の弾性境界波共振子と、波長がλ２、伝搬角がψ２、デューティが（ｄｕｔｙ２）であり、ψ２が１０°以上である第２の弾性境界波共振子とを有し、〔λ１≠λ２かつ０°≦ψ１＜ψ２〕または〔（ｄｕｔｙ１）≠（ｄｕｔｙ２）かつ０°≦ψ１＜ψ２〕であるラダー型フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の弾性波共振子を用いて構成されたラダー型フィルタに関し、特に、複数の三媒質構造の弾性境界波共振子を用いたラダー型フィルタ及びその製造方法並びにデュプレクサに関する。
【背景技術】
【０００２】
空洞を有するパッケージを必要としないため、弾性表面波素子に比べて、弾性境界波素子が注目されている。例えば下記の特許文献１には、弾性境界波素子の一例として三媒質構造の弾性境界波共振子が開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載の弾性境界波共振子では、圧電基板上に、櫛型電極すなわちＩＤＴ電極が形成されている。櫛型電極を覆うように圧電基板上に酸化ケイ素膜からなる誘電体膜が形成されている。そして、酸化ケイ素膜上に酸化ケイ素より音速の速い材料からなる誘電体層が形成されている。この誘電体層は、例えば、ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウムまたは酸化アルミニウムからなることが好ましい旨が記載されている。特許文献１では、このような弾性境界波共振子を複数用いて構成されたラダー型フィルタが開示されている。
【０００４】
特許文献１に記載のラダー型フィルタでは、上記三媒質構造の弾性境界波素子において、酸化ケイ素膜の温度係数の符号が圧電基板の温度係数の符号と反対とされ、それによって、温度特性を良好とすることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２７９６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、三媒質構造の弾性境界波共振子を用いた場合、利用するモードであるＳＨ波の応答の近くにスプリアスであるストンリー波の応答が現れることがわかった。そのため、ラダー型フィルタのフィルタ特性が劣化するという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、三媒質構造の弾性境界波共振子を用いたラダー型フィルタであって、スプリアスであるストンリー波の応答を抑制することができ、従ってフィルタ特性が良好なラダー型フィルタ、並びに該ラダー型フィルタの製造方法、該ラダー型フィルタを用いたデュプレクサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、直列腕共振子と並列腕共振子とを有するラダー型フィルタであって、前記直列腕共振子及び並列腕共振子が、１５°〜３０°ＹカットＬｉＮｂＯ３基板からなる圧電基板と、前記圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極と、前記ＩＤＴ電極を覆うように前記圧電基板上に形成された酸化ケイ素層と、前記酸化ケイ素層上に積層されており、かつ前記酸化ケイ素層よりも音速の速い誘電体層とを備える弾性境界波共振子からなり、前記直列腕共振子及び並列腕共振子を構成している複数の弾性境界波共振子が、波長がλ１、伝搬角がψ１、デューティが（ｄｕｔｙ１）であり、λ１及びｄｕｔｙ１がψ１＝０°においてストンリー波の応答が極小値となるように構成されている第１の弾性境界波共振子と、波長がλ２、伝搬角がψ２、デューティが（ｄｕｔｙ２）であり、ψ２が１０°以上である第２の弾性境界波共振子とを有し、〔λ１≠λ２かつ０°≦ψ１＜ψ２〕または〔（ｄｕｔｙ１）≠（ｄｕｔｙ２）かつ０°≦ψ１＜ψ２〕である、ラダー型フィルタが提供される。
【０００９】
本発明に係るラダー型フィルタのある特定の局面では、〔λ１≠λ２かつ０°≦ψ１＜１０°≦ψ２〕または〔（ｄｕｔｙ１）≠（ｄｕｔｙ２）かつ０≦ψ１＜３０°≦ψ２〕である。
【００１０】
本発明に係るラダー型フィルタのさらに他の特定の局面では、前記第１の弾性境界波共振子が並列腕共振子であり、前記第２の弾性境界波共振子が直列腕共振子である。
【００１１】
本発明に係るデュプレクサは、相対的に通過帯域が高周波数側にある第１バンドパスフィルタと、相対的に通過帯域が低周波数側にある第２のバンドパスフィルタとを有するデュプレクサであって、前記第２のバンドパスフィルタが本発明に従って構成されたラダー型フィルタからなる。
【００１２】
本発明に係るラダー型フィルタの製造方法は、直列腕共振子と並列腕共振子とを有するラダー型フィルタの製造方法であって、１５°〜３０°ＹカットＬｉＮｂＯ３基板からなる圧電基板を用意する工程と、前記圧電基板上にＩＤＴ電極、ＩＤＴ電極を覆うように圧電基板上に形成された酸化ケイ素層、並びに酸化ケイ素層上に積層されており、かつ前記酸化ケイ素よりも音速の速い誘電体材料からなる誘電体層とを形成して、前記直列腕共振子及び並列腕共振子を構成する複数の弾性境界波共振子を形成する工程とを備え、前記複数の弾性境界波共振子として、波長がλ１、伝搬角がψ１、デューティが（ｄｕｔｙ１）であり、λ１及びｄｕｔｙ１がψ１＝０°においてストンリー波の応答が極小値となるように構成した第１の弾性境界波共振子と、波長がλ２、伝搬角がψ２、デューティが（ｄｕｔｙ２）である第２の弾性境界波共振子とを形成し、〔λ１≠λ２かつ０°≦ψ１＜ψ２〕または〔（ｄｕｔｙ１）≠（ｄｕｔｙ２）かつ０°≦ψ１＜ψ２〕である。
【００１３】
本発明に係るラダー型フィルタの製造方法のある特定の局面では、〔λ１≠λ２かつ０°≦ψ１＜１０°≦ψ２〕または〔（ｄｕｔｙ１）≠（ｄｕｔｙ２）かつ０≦ψ１＜３０°≦ψ２〕である。
【００１４】
本発明に係るラダー型フィルタの製造方法のさらに他の特定の局面では、前記第１の弾性境界波共振子が並列腕共振子であり、前記第２の弾性境界波共振子が直列腕共振子である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のラダー型フィルタによれば、第１，第２の弾性境界波共振子を用いたラダー型フィルタにおいて、ψ１＝０°においてストンリー波の応答が極小値となるようにされており、さらに、ψ２が１０°以上であり、〔λ１≠λ２かつ０°≦ψ１＜ψ２〕または〔（ｄｕｔｙ１）≠（ｄｕｔｙ２）かつ０°≦ψ１＜ψ２〕であるため、ストンリー波スプリアスを抑制することができ、それによって第１，第２の弾性境界波共振子の双方においてリターンロスを低減することができる。従って、ラダー型フィルタのフィルタ特性を改善することが可能となる。
【００１６】
本発明に係るデュプレクサは、第２のバンドパスフィルタが、本発明のラダー型フィルタからなるため、デュプレクサにおいて、第２のバンドパスフィルタのフィルタ特性を改善することができる。
【００１７】
本発明に係るラダー型フィルタの製造方法によれば、圧電基板上に構成される複数の弾性境界波共振子を形成するに際し、ψ１＝０°においてストンリー波の応答が極小値となるように構成し、さらに、ψ≧１０°であり、〔λ１≠λ２かつ０°≦ψ１＜ψ２〕または〔（ｄｕｔｙ１）≠（ｄｕｔｙ２）かつ０°≦ψ１＜ψ２〕である上記第１，第２の弾性境界波共振子を形成するため、第１，第２の弾性境界波共振子の双方においてストンリー波スプリアスを抑制してリターンロス特性を改善することができる。従って、フィルタ特性の良好なラダー型フィルタを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るラダー型フィルタの電極構造を示す模式的平面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の一実施形態で用いられている直列腕共振子Ｓ１の模式的断面図であり、（ｂ）は伝搬角ψを説明するための図である。
【図３】基準品の波長であるλ基準に対し、λ／（λ基準）＝０．８５と波長を変化させた場合の弾性境界波共振子のリターンロス特性を示す図である。
【図４】基準品の弾性境界波共振子のリターンロス特性を示す図である。
【図５】基準品の波長であるλ基準に対し、λ／（λ基準）＝１．１０と波長を変化させた場合の弾性境界波共振子のリターンロス特性を示す図である。
【図６】基準品の波長であるλ基準に対する波長比率λ／（λ基準）＝０．９５かつ伝搬角ψ＝０°の弾性境界波共振子のリターンロス特性を示す図である。
【図７】基準品の波長であるλ基準に対する波長比率λ／（λ基準）＝０．９５かつ伝搬角ψ＝１０°の弾性境界波共振子のリターンロス特性を示す図である。
【図８】基準品の波長であるλ基準に対する波長比率λ／（λ基準）＝０．９５かつ伝搬角ψ＝２０°の弾性境界波共振子のリターンロス特性を示す図である。
【図９】基準品の波長であるλ基準に対する波長比率λ／（λ基準）＝０．９５かつ伝搬角ψ＝３０°の弾性境界波共振子のリターンロス特性を示す図である。
【図１０】基準品の波長（λ基準）に対する波長比率λ／（λ基準）＝０．９５かつ伝搬角ψ＝０°の弾性境界波共振子のインピーダンス特性を示す図である。
【図１１】基準品の波長（λ基準）に対する波長比率λ／（λ基準）＝０．９５かつ伝搬角ψ＝１０°の弾性境界波共振子のインピーダンス特性を示す図である。
【図１２】基準品の波長（λ基準）に対する波長比率λ／（λ基準）＝０．９５かつ伝搬角ψ＝２０°の弾性境界波共振子のインピーダンス特性を示す図である。
【図１３】基準品の波長（λ基準）に対する波長比率λ／（λ基準）＝０．９５かつ伝搬角ψ＝３０°の弾性境界波共振子のインピーダンス特性を示す図である。
【図１４】（ａ）は基準品の弾性境界波共振子のデューティである（ｄｕｔｙ基準）に対するデューティ比率がｄｕｔｙ／（ｄｕｔｙ基準）＝０．８０である弾性境界波共振子のリターンロス特性を示し、（ｂ）はそのインピーダンス特性を示す図である。
【図１５】基準品の弾性境界波共振子のリターンロス特性を示す図である。
【図１６】基準品である弾性境界波共振子のデューティである（ｄｕｔｙ基準）に対し、ｄｕｔｙ／（ｄｕｔｙ基準）＝１．２０である弾性境界波共振子のリターンロス特性を示す図である。
【図１７】基準品の弾性境界波共振子のリターンロス特性を示す図である。
【図１８】伝搬角ψ＝１０°としたことを除いては、図１７に示した基準品と同様に構成された弾性境界波共振子のリターンロス特性を示す図である。
【図１９】伝搬角ψ＝２０°としたことを除いては、図１７に示した基準品と同様に構成された弾性境界波共振子のリターンロス特性を示す図である。
【図２０】伝搬角ψ＝３０°としたことを除いては、図１７に示した基準品と同様に構成された弾性境界波共振子のリターンロス特性を示す図である。
【図２１】弾性境界波共振子の波長比率であるλ／（λ基準）とリターンロス特性の変化率との関係を示す図である
【図２１Ａ】ＬｉＮｂＯ３のカット角が１５°または３０°の場合のλ／（λ基準）とストンリー波の比帯域との関係を示す図である
【図２２】弾性境界波共振子の基準品のデューティである（ｄｕｔｙ基準）に対するデューティ比率ｄｕｔｙ／（ｄｕｔｙ基準）とリターンロス変化率との関係を示す図である。
【図２２Ａ】ＬｉＮｂＯ３のカット角が１５°または３０°の場合のデューティ比率ｄｕｔｙ／（ｄｕｔｙ基準）とストンリー波の比帯域との関係を示す図である。
【図２３】波長λ＝０．９０、０．９５または１．０の場合の伝搬角ψとリターンロス変化率との関係を示す図である。
【図２４】デューティ比が０．８、１．０または１．２である場合の伝搬角とリターンロス変化率との関係を示す図である。
【図２５】１５°ＹカットＬｉＮｂＯ３、２０°ＹカットＬｉＮｂＯ３または３０°ＹカットＬｉＮｂＯ３の各圧電基板を用いた場合の伝搬角とストンリー波の比帯域変化率との関係を示す図である。
【図２６】本発明の実施形態において、並列腕共振子及び直列腕共振子の波長λ１，λ２と、伝搬角とストンリー波の電気機械結合係数との関係を示す図である。
【図２７】ストンリー波の応答が最も小さくなる場合の弾性境界波共振子の波長比率λ／（λ基準）と伝搬角との関係を示す図である。
【図２８】比較のために用意した並列腕共振子及び直列腕共振子のインピーダンス特性を示す図である。
【図２９】本発明の一実施形態で用意した並列腕共振子及び直列腕共振子のインピーダンス特性を示す図である。
【図３０】本発明の一実施形態のラダー型フィルタのフィルタ特性を示す図である。
【図３１】本発明が適用されるデュプレクサの一例を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係るラダー型フィルタの電極構造を証明するための模式的平面図である。ここでは、後述の酸化ケイ素層及び誘電体層は省略している。
【００２１】
ラダー型フィルタ１は、圧電基板２上に、図示の電極構造を形成することにより構成されている。
【００２２】
本実施形態では、圧電基板２は、１５°〜３０°ＹカットＬｉＮｂＯ３基板からなる。
【００２３】
なお、ＬｉＮｂＯ３のオイラー角（φ，θ，ψ）のφ＝（９０°＋カット角）の関係にある。
【００２４】
ラダー型フィルタ１では、入力端子３と出力端子４とを結ぶ直列腕において、複数の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６が互いに直列に接続されている。直列腕共振子Ｓ２，Ｓ３間の接続点５とグラウンド電位とを結ぶ並列腕に並列腕共振子Ｐ１が配置されている。同様に、直列腕共振子Ｓ４，Ｓ５間の接続点６とグラウンド電位とを結ぶ並列腕に、並列腕共振子Ｐ２が配置されている。また、出力端子４とグラウンド電位とを結ぶ並列腕に並列腕共振子Ｐ３が配置されている。
【００２５】
直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３は、いずれも、ＳＨ波を利用した三媒質構造の弾性境界波共振子からなる。従って、ラダー型フィルタ１は、複数の弾性境界波共振子を用いて構成されている。
【００２６】
三媒質の弾性境界波共振子の構造を、直列腕共振子Ｓ１を代表して説明することとする。図２（ａ）は、直列腕共振子Ｓ１の模式的正面断面図である。圧電基板２上に、ＩＤＴ電極７と、ＩＤＴ電極７の両側に配置された反射器８，９とが形成されている。
【００２７】
ＩＤＴ電極７及び反射器８，９は、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉまたはこれらを主体とする合金などの適宜の導電性材料からなる。ＩＤＴ電極７及び反射器８，９は、これらの金属を主体とする金属膜を複数の積層した積層金属膜により形成されていてもよい。
【００２８】
ＩＤＴ電極７及び反射器８，９を覆うように、酸化ケイ素層１０が形成されている。酸化ケイ素層１０上には、酸化ケイ素層よりも音速の速い誘電体層１１が形成されている。
【００２９】
なお、酸化ケイ素としては、ＳｉＯ２に限らず、ＳｉＯｘ（ｘは整数）の内の適宜の酸化ケイ素を用いることができる。
【００３０】
また、上記誘電体層１１を構成する誘電体材料としては、酸化ケイ素層１０よりも音速が速い誘電体層１１を形成し得る適宜の誘電体材料を用いることができる。このような誘電体材料としては、ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、窒化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などを挙げることができる。
【００３１】
他の直列腕共振子Ｓ２〜Ｓ６及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３も、同様の三媒質構造の弾性境界波共振子である。
【００３２】
本実施形態のラダー型フィルタの特徴は、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３を構成している複数の弾性境界波共振子が、下記の第１，第２の弾性境界波共振子を有することにあり、それによって、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３の双方においてストンリー波スプリアスを抑制することができ、リターンロス特性を改善することができる。従って、後述するように、ラダー型フィルタのフィルタ特性を改善することができる。これを、以下において詳細に説明する。
【００３３】
ラダー型フィルタでは、並列腕共振子の共振周波数ｆ１が直列腕共振子の共振周波数ｆ２よりも低くされている。すなわち、並列腕共振子のＩＤＴ電極のピッチで定まる波長λ１は、直列腕共振子のＩＤＴ電極のピッチで定まる波長λ２よりも長くされている。
【００３４】
他方、三媒質構造のＳＨ波を利用した弾性境界波共振子においては、ストンリー波スプリアスがＳＨ波の応答の近くに現れる。従って、このようなスプリアスが、各弾性境界波共振子のインピーダンス特性やリターンロス特性を低下させ、ラダー型フィルタのフィルタ特性を低下させる。従って、このようなスプリアスを抑制し得るように各弾性境界波共振子を形成することが必要となる。
【００３５】
しかしながら、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３と直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６とでは、共振周波数が異なるため波長またはデューティが異なる。従って、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３において、ストンリー波スプリアスを抑圧するように構成した場合、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６においてストンリー波スプリアスを抑制することができない。逆に、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６においてストンリー波スプリアスを抑圧するように設計した場合、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３においてストンリー波スプリアスを充分に抑圧することができない。
【００３６】
これに対して、本実施形態のラダー型フィルタ１では、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３及び直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６のいずれにおいても、ストンリー波スプリアスを抑圧し、リターンロス特性やインピーダンス特性を改善することができる。
【００３７】
本願発明者らは、１５°〜３０°ＹカットＬｉＮｂＯ３からなる圧電基板２を用い、圧電基板２上に酸化ケイ素層１０及び誘電体層１１を形成してなる三媒質構造の弾性境界波共振子においては、弾性境界波の伝搬方位に相当するψを変化させれば、ストンリー波スプリアスの大きさが変化することを見出した。本実施形態のラダー型フィルタの製造方法では、上記圧電基板を用意した後、圧電基板上にＩＤＴ電極、ＩＤＴ電極を覆うように酸化ケイ素層１０及び誘電体層１１を形成して直列腕共振子及び並列腕共振子を構成する複数の弾性境界波共振子を形成するにあたり、波長がλ１、伝搬角がψ１、デューティが（ｄｕｔｙ１）であり、λ１及びｄｕｔｙ１がψ１＝０°においてストンリー波の応答が極小値となるように構成した第１の並列腕共振子と、波長がλ２、伝搬角がψ２、デューティが（ｄｕｔｙ２）である第２の直列腕共振子とを形成し、〔λ１≠λ２かつ０°≦ψ１＜ψ２〕または〔（ｄｕｔｙ１）≠（ｄｕｔｙ２）かつ０°≦ψ１＜ψ２〕となるように、直列腕共振子及び並列腕共振子を形成する。それによって、並列腕共振子においてはλ１及びｄｕｔｙ１が上記のように設定されるので、上記ストンリー波スプリアスが効果的に抑圧され、リターンロス特性が改善される。
【００３８】
他方、上記伝搬角を図２（ｂ）を参照して説明する。図２（ｂ）は、直列腕共振子Ｓ１の伝搬角ψ２を示す模式的平面図である。伝搬角ψ２とは、弾性境界波の伝搬方向Ｃと、圧電基板の結晶Ｘ軸方向Ｂとのなす角度をいうものとする。ψ２が大きすぎると、上記説明から明らかなように、ＩＤＴ電極７において、伝搬方向Ｃに沿って伝搬する表面波を充分に励振させることが困難となる。従って、弾性境界波を十分な効率で励振するには、ψ２は４０°以下であることが好ましい。
【００３９】
直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６においては、ψ２が特定の範囲とされていることによって、ストンリー波スプリアスが抑制され、リターンロス特性が改善される。すなわち、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３においては、ψ１＝０°においてストンリー波の応答が極小値となる条件で設計されているのに対し、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６においては、伝搬角ψ２を除いては、ストンリー波の応答が現れる設計パラメーターが用いられているものの、伝搬角ψ２が上記特定の範囲とされることにより、ストンリー波による応答が抑圧されている。これによって、ラダー型フィルタのフィルタ特性が改善される。これを、図３〜図３０を用いて説明する。
【００４０】
図３〜図５は、以下の仕様で弾性境界波共振子を形成し、ＩＤＴ電極のピッチで定められる波長を変化させた場合のリターンロス特性の変化を説明するための図である。より具体的には、２５°ＹカットＬｉＮｂＯ３基板上に、Ｐｔの材料からなるＩＤＴ電極７及び反射器８，９を０．０２９λとなる厚みに形成し、酸化ケイ素層１０として０．６λの厚みとなるようにＳｉＯ２膜を成膜した。さらに、ＳｉＯ２膜上に、１．０λの厚みのＳｉＮからなる膜を成膜し、誘電体層１１を形成した。
【００４１】
この弾性境界波共振子において、伝搬角ψ＝０となる弾性境界波共振子を基準品とした。この基準品における波長をλ基準とすることとする。
【００４２】
これに対して、ＩＤＴ電極のピッチで定められる波長をλ基準に対して変化させたことを除いては、同様に構成された弾性境界波共振子について、リターンロス特性を測定した。図３は、λ／（λ基準）＝０．８５の場合の結果を、図４はλ基準すなわち基準品のリターンロス特性を、図５はλ／（λ基準）＝１．１０の場合の結果を示す。
【００４３】
図３〜図５において、矢印Ａがストンリー波による応答を示す。図３〜図５から明らかなように、上記弾性境界波共振子において、波長λが変化すると、ストンリー波による応答の大きさが大きく変化することがわかる。
【００４４】
他方、図６〜図９、波長λについてはλ／（λ基準）＝０．９５と一定にし、伝搬角ψを変化させた場合のストンリー波による応答の変化を説明するための図である。
【００４５】
図６では、伝搬方位ψ＝０°の場合の特性が示されている。これに対して、図７では、ψ＝１０°、図８ではψ＝２０°、図９ではψ＝３０°とされている。図６〜図９から明らかなように、矢印Ａで示すストンリー波による応答の大きさが、伝搬角ψが変化するにつれて大きく変化していることがわかる。
【００４６】
また、図１０〜図１３は、図６〜図９と同様にして伝搬角ψを変化させた場合のインピーダンス特性の変化を示す図である。図１０〜図１３から明らかなように、矢印Ａで示すストンリー波による応答の大きさが、インピーダンス特性曲線上においても変化していることがわかる。
【００４７】
なお、図３〜図５では、リターンロス特性の変化を示し、λ／（λ基準）を変化させた場合のインピーダンス特性の変化については示さなかったが、図６〜図９と、図１０〜図１３との関係と同様に、λ／（λ基準）を変化させた場合、リターンロス特性だけでなく、インピーダンス特性曲線上においても、同じくストンリー波による応答が現れ、その大きさは変化している。
【００４８】
すなわち、図３〜図１３から明らかなように、ストンリー波による応答の大きさは、波長λ及び伝搬角ψにより変化することがわかる。
【００４９】
また、図１４〜図１６は、基準品のデューティに対し、デューティを変化させた場合のストンリー波による応答の変化を説明するための図である。図１４（ａ）〜（ｂ）は、基準品に対し、ｄｕｔｙ／（ｄｕｔｙ基準）＝０．８０とした場合のリターンロス特性及びインピーダンス特性を示す。いずれにおいても、矢印Ａで示すストンリー波による応答が現れていることがわかる。
【００５０】
図１５では、デューティが（ｄｕｔｙ基準）である場合のリターンロス特性を示し、図１６は、デューティがｄｕｔｙ／（ｄｕｔｙ基準）＝１．２０の場合のリターンロス特性を示す。
【００５１】
図１４〜図１６から明らかなように、デューティを変化させた場合にも、ストンリー波による応答の大きさが変化することがわかる。
【００５２】
図１７〜図２０は、上記基準品において、すなわちデューティを基準品のデューティとし、伝搬角ψを０°、１０°、２０°または３０°とした場合の弾性境界波共振子のリターンロス特性をそれぞれ示す図である。図１７〜図２０から明らかなように、伝搬角ψを０°、１０°、２０°または３０°と変化させた場合、ストンリー波による応答の大きさが大きく変化することがわかる。
【００５３】
図３〜図２０の結果から明らかなように、２５°ＹカットＬｉＮｂＯ３からなる圧電基板を用いた上記三媒質構造の弾性境界波共振子においては、波長λ、デューティ及び伝搬角ψが変化すると、ストンリー波による応答の大きさが大きく変化し、リターンロス特性やインピーダンス特性が大きく変化することがわかる。
【００５４】
そこで、本願発明者らは、上記λ／（λ基準）を様々に変化させ、またｄｕｔｙ／（ｄｕｔｙ基準）及び伝搬角についても様々に変化させ、弾性境界波共振子のリターンロスの変化率を求めた。結果を図２１〜図２３に示す。
【００５５】
図２１は、上記のようにして作製した多数の弾性境界波共振子においてλ／（λ基準）と、基準品すなわち（λ基準）の場合に対するリターンロスに対するリターンロスの変化率との関係を示す図である。また、図２１Ａは、カット角が１５°または３０°のＬｉＮｂＯ３からなる圧電基板を用いたことを除いては同様にして求めたλ／（λ基準）とストンリー波の比帯域との関係を示す図である。
【００５６】
図２２は、上記のようにして作製した多数の弾性境界波共振子におけるｄｕｔｙ／（ｄｕｔｙ基準）と、（ｄｕｔｙ基準）の基準品のリターンロスに対するリターンロスの変化率を示す図である。また、図２２Ａは、カット角が１５°または３０°のＬｉＮｂＯ３からなる圧電基板を用いたことを除いては同様にして求めた（ｄｕｔｙ）／（ｄｕｔｙ基準）とストンリー波の比帯域との関係を示す図である。
【００５７】
図２１，図２１Ａ，図２２及び図２２Ａから明らかなように、λやデューティを変化させた場合、リターンロスの変化率やストンリー波の比帯域が２次関数的に変化し、極小点が現れることがわかる。なお、図２１，図２１Ａ，図２２及び図２２Ａでは、上記基準品として、リターンロスまたはストンリー波の比帯域が最も小さい条件を採用した。すなわち、（λ基準）及び（ｄｕｔｙ基準）は、上記弾性境界波共振子においてリターンロスまたはストンリー波の比帯域が最も小さいものを基準品として採用し、それぞれ、λやデューティが変化させた場合のリターンロスまたはストンリー波の比帯域の変化率を表わした。
【００５８】
図２３及び図２４は、カット角２５°のＬｉＮｂＯ３からなる圧電基板を用いた上記実験結果を別の角度からまとめた内容をそれぞれ示す図である。図２３では、λ＝０．９０、０．９５または１．０の場合、伝搬角と、伝搬角ψ＝０°の基準品のリターンロスに対するリターンロスの変化率を示す。図２３に示すように、λが０．９０、０．９５及び１．０のいずれの場合においても、伝搬角ψが０°から増加するにつれて、リターンロス変化率が小さくなることがわかる。
【００５９】
従って、伝搬角ψ＝０°のときリターンロスが極小となるように基準品を設計しておけば、波長λを変化させた場合であっても、伝搬角ψを大きくすることにより、特に１０°以上、より好ましくは２０°以上とすることにより、リターンロス変化率を小さくすることができ、リターンロスの大きさを基準品に近づけ得ること、すなわちリターンロスを小さくし得ることがわかる。
【００６０】
図２４は、デューティが０．８、１．０または１．２の場合の伝搬角ψと、ｄｕｔｙ基準品すなわちｄｕｔｙ＝１．０の場合の基準品のリターンロスに対するリターンロスの変化率を示す図である。
【００６１】
図２４から明らかなように、デューティが０．８、１．０または１．２のいずれの場合においても、伝搬角ψが３０°以上であれば、リターンロス変化率を小さくすることができ、従って、基準品においてリターンロスを小さくしておけば、基準品と同様に、デューティ比を変化させた場合であってもリターンロスを小さくし得ることがわかる。
【００６２】
従って、図２１〜図２４から明らかなように、基準品において、ストンリー波による応答を抑制し得るようにリターンロスが極小値となるように基準品を設計しておけば、基準品からλまたはデューティを変化させたとしても、伝搬角ψをψ＝０°よりも大きく、１０°以上または３０°以上とすることにより、リターンロス変化率を小さくして、リターンロスを小さくし得ることがわかる。
【００６３】
図２５は、カット角が１５°、２０°または３０°のＬｉＮｂＯ３基板におけるストンリー波の比帯域変化率と伝搬角との関係を示す図である。図３〜図２４の結果を得るのに用意した弾性境界波共振子と同様に、ただし、カット角のみ１５°、２０°または３０°と変化させ、上記と同様にして、伝搬角ψと、ストンリー波による応答との関係を求めた。ここでは、縦軸は、リターンロス変化率ではなく、ストンリー波の比帯域とした。
【００６４】
図２５から明らかなように、カット角が１５°、２０°または３０°のいずれにおいても、伝搬角ψを１０°以上、より好ましくは２０°以上とすることにより、ストンリー波の応答の大きさは、伝搬角が１０°未満の場合に比べて著しく小さくし得ることがわかる。
【００６５】
図２６は、伝搬角ψが０°及び２５°の場合のＩＤＴ電極のピッチで定まれる波長λとストンリー波の応答に相当する電気機械結合係数との関係を示す図である。
【００６６】
前述したように、ストンリー波による応答の大きさは、波長λにより変化し、伝搬角ψの大きさによっても変化する。そして、伝搬角が０°または２５°のいずれの場合においても、波長の変化により、ストンリー波による応答の大きさは２次関数的に変化し、ある波長において極小点を有する。また、伝搬角０°の場合と、伝搬角２５°の場合において、ストンリー波による応答が極小となる値は変化する。
【００６７】
そこで、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３を、基準品として形成し、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３の伝搬角ψ＝０°、λ／（λ基準）＝１．０とする。このλ基準を図２６の横軸の波長λ１とする。この場合、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３においてストンリー波による応答は最も小さくなる。
【００６８】
直列腕共振子については、例えばψ＝２５°の場合、図２６の破線で示すように、ＩＤＴの波長に従ってストンリー波による応答の大きさが変化するので、ストンリー波による応答が最も小さい波長λ２となるように直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６を構成することにより、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６においても、ストンリー波による応答を最も小さくすることができる。
【００６９】
なお、図２６では、伝搬角ψ＝２５°の曲線を用い、λ２を決定したかのように説明したが、ラダー型フィルタでは、λ１及びλ２については、求められる通過帯域により決定される。従って、ラダー型フィルタ１の製造に際しては、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３における波長λ１に対し、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６の波長λ２は要求される通過帯域により決定されることになるが、該λ２においてストンリー波の応答が小さくなるように、逆に、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６の伝搬角ψを設定すればよい。これを、図２７を参照して説明する。
【００７０】
図２７は、波長λにおいて、ストンリー波による応答が極小値となる伝搬角と、λ／λ基準との関係を示す図である。図２７に示すように、λがλ基準に対して変化した場合、各λにおいてストンリー波による応答が極小値となる伝搬角が変化することがわかるが、図２７に従って、求められる通過帯域に応じたλに対し、伝搬角を選択すれば、λにおいてストンリー波による応答を小さくし得ることがわかる。
【００７１】
本実施形態のラダー型フィルタの製造方法では、図２１〜図２７に示した結果に示したように並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３を基準品とし、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３において伝搬角ψ＝０°とし、その他の条件をストンリー波による応答が極小値となるように並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３を形成する。そして、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６については、求められる通過帯域に応じて定まる波長に応じ、ストンリー波による応答が極小値となるように図２７に従って伝搬角を求め、該伝搬角となるように直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６を形成する。そのため、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６においても、ストンリー波による応答を著しく小さくすることができ、結果としてラダー型フィルタのフィルタ特性を高めることができる。これを、図２８〜図３０により明らかにする。
【００７２】
図３０は、上記実施形態のラダー型フィルタのフィルタ特性を示す図である。図３０から明らかなように、通過帯域内において、ほとんどリップルが現れていないことがわかる。
【００７３】
図２９は、このラダー型フィルタのフィルタ特性を得るのに用いた直列腕共振子Ｓ１及び並列腕共振子Ｐ１のインピーダンス特性を示す図である。実線が並列腕共振子Ｐ１のインピーダンス特性を、破線が直列腕共振子Ｓ１のインピーダンス特性を示す。並列腕共振子Ｐ１及び直列腕共振子Ｓ１のいずれにおいても、帯域内においてすなわち１８３５〜１９３５ＭＨｚ付近においてリップルがほとんど見られないことがわかる。なお、並列腕共振子Ｐ２及びＰ３は、並列腕共振子Ｐ２，Ｐ３と同様に形成した。直列腕共振子Ｓ２〜Ｓ６は、直列腕共振子Ｓと同様にして形成した。
【００７４】
なお、本実施形態と並列腕共振子を同様にして構成し、但し、伝搬角ψを変化しなかった場合の並列腕共振子及び直列腕共振子のインピーダンス特性を図２８に比較のために示す。図２８に示すように、並列腕共振子のインピーダンス特性上にはストンリー波によるリップルは現れていないが、伝搬角ψ＝０°である直列腕共振子では、矢印Ａで示すストンリー波による応答が大きなリップルとして現れていることがわかる。
【００７５】
従って、前述したように、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３を基準とし、ストンリー波による応答が極小値になるように構成し、他方、直列腕共振子については伝搬角を調整することにより、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６においても、ストンリー波による応答を効果的に抑圧し、良好なフィルタ特性を実現し得ることがわかる。
【００７６】
なお、図３０では直列腕共振子の伝搬角ψ＝２７°とされていたが、並列腕共振子を基準となる第１の弾性境界波共振子、直列腕共振子を第２の弾性境界波共振子として調整対象の弾性境界波共振子とした場合、以下の関係を満たせばよい。
【００７７】
第１の弾性境界波共振子の波長λ１、伝搬角をψ１、デューティを（ｄｕｔｙ１）とし、λ１及びｄｕｔｙ１は、ψ１＝０°においてストンリー波による応答が極小値にあるように設定されているものとする。他方、第２の弾性境界波共振子の波長λ２、伝搬角をψ２、デューティを（ｄｕｔｙ２）とした場合、〔λ１≠λ２かつ０°≦ψ１＜ψ２〕または〔（ｄｕｔｙ１）≠（ｄｕｔｙ２）かつ０°≦ψ１＜ψ２〕とすればよく、より好ましくは、〔λ１≠λ２かつ０°≦ψ１＜１０°≦ψ２〕または〔（ｄｕｔｙ１）≠（ｄｕｔｙ２）かつ０≦ψ１＜３０°≦ψ２〕とすれば、上記実施形態と同様に、ラダー型フィルタのフィルタ特性を効果的に高めることができる。
【００７８】
なお上記実施形態では、並列腕共振子の波長λ１を基準品とし、直列腕共振子の伝搬角ψ２をストンリー波による応答が小さくなるように調整したが、前述したようにストンリー波による応答は、デューティにも依存する。従って、並列腕共振子のデューティを（ｄｕｔｙ１）とし、これを基準として直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６の（ｄｕｔｙ２）に応じて、直列腕共振子の伝搬角ψ２をストンリー波による応答が小さくなるように直列腕共振子を設定してもよい。
【００７９】
また、上記実施形態では、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３の波長λを基準とし、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６の伝搬角ψを変更して、ストンリー波による応答を抑圧したが、逆に、直列腕共振子の波長Ｓ１〜Ｓ６またはデューティを基準とし、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３の伝搬角をストンリー波による応答が小さくなるようにしてもよい。すなわち、基準となる第１の弾性境界波共振子を、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６としてもよい。
【００８０】
また、好ましくは、上記実施形態のように、全ての並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３を同一、かつ直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６を上記のように同一としてもよいが、ストンリー波による応答抑圧効果は低くなるものの、複数の直列腕共振子の全てにおいて必ずしも伝搬角を調整せずともよい。すなわち、複数の直列腕共振子の内少なくとも１個の直列腕共振子について、並列腕共振子を基準として伝搬角をストンリー波の抑圧が最も小さくなるように調整してもよい。
【００８１】
逆に、直列腕共振子を基準とする場合においても、少なくとも１つの並列腕共振子の伝搬角を調整すればよい。従って、本発明においては、直列腕共振子及び並列腕共振子を構成している複数の弾性境界波共振子において、上記第１の弾性境界波共振子を基準とし、少なくも１つの第２の弾性境界波共振子の伝搬角を調整すればよい。
【００８２】
また、複数の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６において、伝搬角ψを全て同一にする必要も必ずしもない。
【００８３】
並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３においても、全ての並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３を基準品とする必要はなく、少なくとも１つの並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３の伝搬角ψ０°から異ならせてもよい。
【００８４】
上記実施形態では、ラダー型フィルタにつき説明したが、本発明はこのようなラダー型フィルタを有するデュプレクサに好適に用いることができる。すなわち、図３１に示すように、通過帯域が相対的に高周波数側にある第１のバンドパスフィルタと、相対的に通過帯域が低周波数側にある第２のバンドパスフィルタ３２とを有するデュプレクサ３３において、上記第２のバンドパスフィルタ３２として、本発明のラダー型フィルタを好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００８５】
１…ラダー型フィルタ
２…圧電基板
３…入力端子
４…出力端子
５…接続点
６…接続点
７…ＩＤＴ電極
８，９…反射器
１０…酸化ケイ素層
１１…誘電体層
３２…第２のバンドパスフィルタ
３３…デュプレクサ
Ｐ１〜Ｐ３…並列腕共振子
Ｓ１〜Ｓ６…直列腕共振子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の弾性波共振子を用いて構成されたラダー型フィルタに関し、特に、複数の三媒質構造の弾性境界波共振子を用いたラダー型フィルタ及びその製造方法並びにデュプレクサに関する。
【背景技術】
【０００２】
空洞を有するパッケージを必要としないため、弾性表面波素子に比べて、弾性境界波素子が注目されている。例えば下記の特許文献１には、弾性境界波素子の一例として三媒質構造の弾性境界波共振子が開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載の弾性境界波共振子では、圧電基板上に、櫛型電極すなわちＩＤＴ電極が形成されている。櫛型電極を覆うように圧電基板上に酸化ケイ素膜からなる誘電体膜が形成されている。そして、酸化ケイ素膜上に酸化ケイ素より音速の速い材料からなる誘電体層が形成されている。この誘電体層は、例えば、ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウムまたは酸化アルミニウムからなることが好ましい旨が記載されている。特許文献１では、このような弾性境界波共振子を複数用いて構成されたラダー型フィルタが開示されている。
【０００４】
特許文献１に記載のラダー型フィルタでは、上記三媒質構造の弾性境界波素子において、酸化ケイ素膜の温度係数の符号が圧電基板の温度係数の符号と反対とされ、それによって、温度特性を良好とすることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２７９６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、三媒質構造の弾性境界波共振子を用いた場合、利用するモードであるＳＨ波の応答の近くにスプリアスであるストンリー波の応答が現れることがわかった。そのため、ラダー型フィルタのフィルタ特性が劣化するという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、三媒質構造の弾性境界波共振子を用いたラダー型フィルタであって、スプリアスであるストンリー波の応答を抑制することができ、従ってフィルタ特性が良好なラダー型フィルタ、並びに該ラダー型フィルタの製造方法、該ラダー型フィルタを用いたデュプレクサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、直列腕共振子と並列腕共振子とを有するラダー型フィルタであって、前記直列腕共振子及び並列腕共振子が、１５°〜３０°ＹカットＬｉＮｂＯ３基板からなる圧電基板と、前記圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極と、前記ＩＤＴ電極を覆うように前記圧電基板上に形成された酸化ケイ素層と、前記酸化ケイ素層上に積層されており、かつ前記酸化ケイ素層よりも音速の速い誘電体層とを備える弾性境界波共振子からなり、前記直列腕共振子及び並列腕共振子を構成している複数の弾性境界波共振子が、波長がλ１、伝搬角がψ１、デューティが（ｄｕｔｙ１）であり、λ１及びｄｕｔｙ１がψ１＝０°においてストンリー波の応答が極小値となるように構成されている第１の弾性境界波共振子と、波長がλ２、伝搬角がψ２、デューティが（ｄｕｔｙ２）であり、ψ２が１０°以上である第２の弾性境界波共振子とを有し、〔λ１≠λ２かつ０°≦ψ１＜ψ２〕または〔（ｄｕｔｙ１）≠（ｄｕｔｙ２）かつ０°≦ψ１＜ψ２〕である、ラダー型フィルタが提供される。
【０００９】
本発明に係るラダー型フィルタのある特定の局面では、〔λ１≠λ２かつ０°≦ψ１＜１０°≦ψ２〕または〔（ｄｕｔｙ１）≠（ｄｕｔｙ２）かつ０≦ψ１＜３０°≦ψ２〕である。
【００１０】
本発明に係るラダー型フィルタのさらに他の特定の局面では、前記第１の弾性境界波共振子が並列腕共振子であり、前記第２の弾性境界波共振子が直列腕共振子である。
【００１１】
本発明に係るデュプレクサは、相対的に通過帯域が高周波数側にある第１バンドパスフィルタと、相対的に通過帯域が低周波数側にある第２のバンドパスフィルタとを有するデュプレクサであって、前記第２のバンドパスフィルタが本発明に従って構成されたラダー型フィルタからなる。
【００１２】
本発明に係るラダー型フィルタの製造方法は、直列腕共振子と並列腕共振子とを有するラダー型フィルタの製造方法であって、１５°〜３０°ＹカットＬｉＮｂＯ３基板からなる圧電基板を用意する工程と、前記圧電基板上にＩＤＴ電極、ＩＤＴ電極を覆うように圧電基板上に形成された酸化ケイ素層、並びに酸化ケイ素層上に積層されており、かつ前記酸化ケイ素よりも音速の速い誘電体材料からなる誘電体層とを形成して、前記直列腕共振子及び並列腕共振子を構成する複数の弾性境界波共振子を形成する工程とを備え、前記複数の弾性境界波共振子として、波長がλ１、伝搬角がψ１、デューティが（ｄｕｔｙ１）であり、λ１及びｄｕｔｙ１がψ１＝０°においてストンリー波の応答が極小値となるように構成した第１の弾性境界波共振子と、波長がλ２、伝搬角がψ２、デューティが（ｄｕｔｙ２）である第２の弾性境界波共振子とを形成し、〔λ１≠λ２かつ０°≦ψ１＜ψ２〕または〔（ｄｕｔｙ１）≠（ｄｕｔｙ２）かつ０°≦ψ１＜ψ２〕である。
【００１３】
本発明に係るラダー型フィルタの製造方法のある特定の局面では、〔λ１≠λ２かつ０°≦ψ１＜１０°≦ψ２〕または〔（ｄｕｔｙ１）≠（ｄｕｔｙ２）かつ０≦ψ１＜３０°≦ψ２〕である。
【００１４】
本発明に係るラダー型フィルタの製造方法のさらに他の特定の局面では、前記第１の弾性境界波共振子が並列腕共振子であり、前記第２の弾性境界波共振子が直列腕共振子である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のラダー型フィルタによれば、第１，第２の弾性境界波共振子を用いたラダー型フィルタにおいて、ψ１＝０°においてストンリー波の応答が極小値となるようにされており、さらに、ψ２が１０°以上であり、〔λ１≠λ２かつ０°≦ψ１＜ψ２〕または〔（ｄｕｔｙ１）≠（ｄｕｔｙ２）かつ０°≦ψ１＜ψ２〕であるため、ストンリー波スプリアスを抑制することができ、それによって第１，第２の弾性境界波共振子の双方においてリターンロスを低減することができる。従って、ラダー型フィルタのフィルタ特性を改善することが可能となる。
【００１６】
本発明に係るデュプレクサは、第２のバンドパスフィルタが、本発明のラダー型フィルタからなるため、デュプレクサにおいて、第２のバンドパスフィルタのフィルタ特性を改善することができる。
【００１７】
本発明に係るラダー型フィルタの製造方法によれば、圧電基板上に構成される複数の弾性境界波共振子を形成するに際し、ψ１＝０°においてストンリー波の応答が極小値となるように構成し、さらに、ψ≧１０°であり、〔λ１≠λ２かつ０°≦ψ１＜ψ２〕または〔（ｄｕｔｙ１）≠（ｄｕｔｙ２）かつ０°≦ψ１＜ψ２〕である上記第１，第２の弾性境界波共振子を形成するため、第１，第２の弾性境界波共振子の双方においてストンリー波スプリアスを抑制してリターンロス特性を改善することができる。従って、フィルタ特性の良好なラダー型フィルタを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るラダー型フィルタの電極構造を示す模式的平面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の一実施形態で用いられている直列腕共振子Ｓ１の模式的断面図であり、（ｂ）は伝搬角ψを説明するための図である。
【図３】基準品の波長であるλ基準に対し、λ／（λ基準）＝０．８５と波長を変化させた場合の弾性境界波共振子のリターンロス特性を示す図である。
【図４】基準品の弾性境界波共振子のリターンロス特性を示す図である。
【図５】基準品の波長であるλ基準に対し、λ／（λ基準）＝１．１０と波長を変化させた場合の弾性境界波共振子のリターンロス特性を示す図である。
【図６】基準品の波長であるλ基準に対する波長比率λ／（λ基準）＝０．９５かつ伝搬角ψ＝０°の弾性境界波共振子のリターンロス特性を示す図である。
【図７】基準品の波長であるλ基準に対する波長比率λ／（λ基準）＝０．９５かつ伝搬角ψ＝１０°の弾性境界波共振子のリターンロス特性を示す図である。
【図８】基準品の波長であるλ基準に対する波長比率λ／（λ基準）＝０．９５かつ伝搬角ψ＝２０°の弾性境界波共振子のリターンロス特性を示す図である。
【図９】基準品の波長であるλ基準に対する波長比率λ／（λ基準）＝０．９５かつ伝搬角ψ＝３０°の弾性境界波共振子のリターンロス特性を示す図である。
【図１０】基準品の波長（λ基準）に対する波長比率λ／（λ基準）＝０．９５かつ伝搬角ψ＝０°の弾性境界波共振子のインピーダンス特性を示す図である。
【図１１】基準品の波長（λ基準）に対する波長比率λ／（λ基準）＝０．９５かつ伝搬角ψ＝１０°の弾性境界波共振子のインピーダンス特性を示す図である。
【図１２】基準品の波長（λ基準）に対する波長比率λ／（λ基準）＝０．９５かつ伝搬角ψ＝２０°の弾性境界波共振子のインピーダンス特性を示す図である。
【図１３】基準品の波長（λ基準）に対する波長比率λ／（λ基準）＝０．９５かつ伝搬角ψ＝３０°の弾性境界波共振子のインピーダンス特性を示す図である。
【図１４】（ａ）は基準品の弾性境界波共振子のデューティである（ｄｕｔｙ基準）に対するデューティ比率がｄｕｔｙ／（ｄｕｔｙ基準）＝０．８０である弾性境界波共振子のリターンロス特性を示し、（ｂ）はそのインピーダンス特性を示す図である。
【図１５】基準品の弾性境界波共振子のリターンロス特性を示す図である。
【図１６】基準品である弾性境界波共振子のデューティである（ｄｕｔｙ基準）に対し、ｄｕｔｙ／（ｄｕｔｙ基準）＝１．２０である弾性境界波共振子のリターンロス特性を示す図である。
【図１７】基準品の弾性境界波共振子のリターンロス特性を示す図である。
【図１８】伝搬角ψ＝１０°としたことを除いては、図１７に示した基準品と同様に構成された弾性境界波共振子のリターンロス特性を示す図である。
【図１９】伝搬角ψ＝２０°としたことを除いては、図１７に示した基準品と同様に構成された弾性境界波共振子のリターンロス特性を示す図である。
【図２０】伝搬角ψ＝３０°としたことを除いては、図１７に示した基準品と同様に構成された弾性境界波共振子のリターンロス特性を示す図である。
【図２１】弾性境界波共振子の波長比率であるλ／（λ基準）とリターンロス特性の変化率との関係を示す図である
【図２１Ａ】ＬｉＮｂＯ３のカット角が１５°または３０°の場合のλ／（λ基準）とストンリー波の比帯域との関係を示す図である
【図２２】弾性境界波共振子の基準品のデューティである（ｄｕｔｙ基準）に対するデューティ比率ｄｕｔｙ／（ｄｕｔｙ基準）とリターンロス変化率との関係を示す図である。
【図２２Ａ】ＬｉＮｂＯ３のカット角が１５°または３０°の場合のデューティ比率ｄｕｔｙ／（ｄｕｔｙ基準）とストンリー波の比帯域との関係を示す図である。
【図２３】波長λ＝０．９０、０．９５または１．０の場合の伝搬角ψとリターンロス変化率との関係を示す図である。
【図２４】デューティ比が０．８、１．０または１．２である場合の伝搬角とリターンロス変化率との関係を示す図である。
【図２５】１５°ＹカットＬｉＮｂＯ３、２０°ＹカットＬｉＮｂＯ３または３０°ＹカットＬｉＮｂＯ３の各圧電基板を用いた場合の伝搬角とストンリー波の比帯域変化率との関係を示す図である。
【図２６】本発明の実施形態において、並列腕共振子及び直列腕共振子の波長λ１，λ２と、伝搬角とストンリー波の電気機械結合係数との関係を示す図である。
【図２７】ストンリー波の応答が最も小さくなる場合の弾性境界波共振子の波長比率λ／（λ基準）と伝搬角との関係を示す図である。
【図２８】比較のために用意した並列腕共振子及び直列腕共振子のインピーダンス特性を示す図である。
【図２９】本発明の一実施形態で用意した並列腕共振子及び直列腕共振子のインピーダンス特性を示す図である。
【図３０】本発明の一実施形態のラダー型フィルタのフィルタ特性を示す図である。
【図３１】本発明が適用されるデュプレクサの一例を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係るラダー型フィルタの電極構造を証明するための模式的平面図である。ここでは、後述の酸化ケイ素層及び誘電体層は省略している。
【００２１】
ラダー型フィルタ１は、圧電基板２上に、図示の電極構造を形成することにより構成されている。
【００２２】
本実施形態では、圧電基板２は、１５°〜３０°ＹカットＬｉＮｂＯ３基板からなる。
【００２３】
なお、ＬｉＮｂＯ３のオイラー角（φ，θ，ψ）のφ＝（９０°＋カット角）の関係にある。
【００２４】
ラダー型フィルタ１では、入力端子３と出力端子４とを結ぶ直列腕において、複数の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６が互いに直列に接続されている。直列腕共振子Ｓ２，Ｓ３間の接続点５とグラウンド電位とを結ぶ並列腕に並列腕共振子Ｐ１が配置されている。同様に、直列腕共振子Ｓ４，Ｓ５間の接続点６とグラウンド電位とを結ぶ並列腕に、並列腕共振子Ｐ２が配置されている。また、出力端子４とグラウンド電位とを結ぶ並列腕に並列腕共振子Ｐ３が配置されている。
【００２５】
直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３は、いずれも、ＳＨ波を利用した三媒質構造の弾性境界波共振子からなる。従って、ラダー型フィルタ１は、複数の弾性境界波共振子を用いて構成されている。
【００２６】
三媒質の弾性境界波共振子の構造を、直列腕共振子Ｓ１を代表して説明することとする。図２（ａ）は、直列腕共振子Ｓ１の模式的正面断面図である。圧電基板２上に、ＩＤＴ電極７と、ＩＤＴ電極７の両側に配置された反射器８，９とが形成されている。
【００２７】
ＩＤＴ電極７及び反射器８，９は、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉまたはこれらを主体とする合金などの適宜の導電性材料からなる。ＩＤＴ電極７及び反射器８，９は、これらの金属を主体とする金属膜を複数の積層した積層金属膜により形成されていてもよい。
【００２８】
ＩＤＴ電極７及び反射器８，９を覆うように、酸化ケイ素層１０が形成されている。酸化ケイ素層１０上には、酸化ケイ素層よりも音速の速い誘電体層１１が形成されている。
【００２９】
なお、酸化ケイ素としては、ＳｉＯ２に限らず、ＳｉＯｘ（ｘは整数）の内の適宜の酸化ケイ素を用いることができる。
【００３０】
また、上記誘電体層１１を構成する誘電体材料としては、酸化ケイ素層１０よりも音速が速い誘電体層１１を形成し得る適宜の誘電体材料を用いることができる。このような誘電体材料としては、ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、窒化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などを挙げることができる。
【００３１】
他の直列腕共振子Ｓ２〜Ｓ６及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３も、同様の三媒質構造の弾性境界波共振子である。
【００３２】
本実施形態のラダー型フィルタの特徴は、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３を構成している複数の弾性境界波共振子が、下記の第１，第２の弾性境界波共振子を有することにあり、それによって、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３の双方においてストンリー波スプリアスを抑制することができ、リターンロス特性を改善することができる。従って、後述するように、ラダー型フィルタのフィルタ特性を改善することができる。これを、以下において詳細に説明する。
【００３３】
ラダー型フィルタでは、並列腕共振子の共振周波数ｆ１が直列腕共振子の共振周波数ｆ２よりも低くされている。すなわち、並列腕共振子のＩＤＴ電極のピッチで定まる波長λ１は、直列腕共振子のＩＤＴ電極のピッチで定まる波長λ２よりも長くされている。
【００３４】
他方、三媒質構造のＳＨ波を利用した弾性境界波共振子においては、ストンリー波スプリアスがＳＨ波の応答の近くに現れる。従って、このようなスプリアスが、各弾性境界波共振子のインピーダンス特性やリターンロス特性を低下させ、ラダー型フィルタのフィルタ特性を低下させる。従って、このようなスプリアスを抑制し得るように各弾性境界波共振子を形成することが必要となる。
【００３５】
しかしながら、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３と直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６とでは、共振周波数が異なるため波長またはデューティが異なる。従って、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３において、ストンリー波スプリアスを抑圧するように構成した場合、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６においてストンリー波スプリアスを抑制することができない。逆に、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６においてストンリー波スプリアスを抑圧するように設計した場合、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３においてストンリー波スプリアスを充分に抑圧することができない。
【００３６】
これに対して、本実施形態のラダー型フィルタ１では、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３及び直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６のいずれにおいても、ストンリー波スプリアスを抑圧し、リターンロス特性やインピーダンス特性を改善することができる。
【００３７】
本願発明者らは、１５°〜３０°ＹカットＬｉＮｂＯ３からなる圧電基板２を用い、圧電基板２上に酸化ケイ素層１０及び誘電体層１１を形成してなる三媒質構造の弾性境界波共振子においては、弾性境界波の伝搬方位に相当するψを変化させれば、ストンリー波スプリアスの大きさが変化することを見出した。本実施形態のラダー型フィルタの製造方法では、上記圧電基板を用意した後、圧電基板上にＩＤＴ電極、ＩＤＴ電極を覆うように酸化ケイ素層１０及び誘電体層１１を形成して直列腕共振子及び並列腕共振子を構成する複数の弾性境界波共振子を形成するにあたり、波長がλ１、伝搬角がψ１、デューティが（ｄｕｔｙ１）であり、λ１及びｄｕｔｙ１がψ１＝０°においてストンリー波の応答が極小値となるように構成した第１の並列腕共振子と、波長がλ２、伝搬角がψ２、デューティが（ｄｕｔｙ２）である第２の直列腕共振子とを形成し、〔λ１≠λ２かつ０°≦ψ１＜ψ２〕または〔（ｄｕｔｙ１）≠（ｄｕｔｙ２）かつ０°≦ψ１＜ψ２〕となるように、直列腕共振子及び並列腕共振子を形成する。それによって、並列腕共振子においてはλ１及びｄｕｔｙ１が上記のように設定されるので、上記ストンリー波スプリアスが効果的に抑圧され、リターンロス特性が改善される。
【００３８】
他方、上記伝搬角を図２（ｂ）を参照して説明する。図２（ｂ）は、直列腕共振子Ｓ１の伝搬角ψ２を示す模式的平面図である。伝搬角ψ２とは、弾性境界波の伝搬方向Ｃと、圧電基板の結晶Ｘ軸方向Ｂとのなす角度をいうものとする。ψ２が大きすぎると、上記説明から明らかなように、ＩＤＴ電極７において、伝搬方向Ｃに沿って伝搬する表面波を充分に励振させることが困難となる。従って、弾性境界波を十分な効率で励振するには、ψ２は４０°以下であることが好ましい。
【００３９】
直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６においては、ψ２が特定の範囲とされていることによって、ストンリー波スプリアスが抑制され、リターンロス特性が改善される。すなわち、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３においては、ψ１＝０°においてストンリー波の応答が極小値となる条件で設計されているのに対し、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６においては、伝搬角ψ２を除いては、ストンリー波の応答が現れる設計パラメーターが用いられているものの、伝搬角ψ２が上記特定の範囲とされることにより、ストンリー波による応答が抑圧されている。これによって、ラダー型フィルタのフィルタ特性が改善される。これを、図３〜図３０を用いて説明する。
【００４０】
図３〜図５は、以下の仕様で弾性境界波共振子を形成し、ＩＤＴ電極のピッチで定められる波長を変化させた場合のリターンロス特性の変化を説明するための図である。より具体的には、２５°ＹカットＬｉＮｂＯ３基板上に、Ｐｔの材料からなるＩＤＴ電極７及び反射器８，９を０．０２９λとなる厚みに形成し、酸化ケイ素層１０として０．６λの厚みとなるようにＳｉＯ２膜を成膜した。さらに、ＳｉＯ２膜上に、１．０λの厚みのＳｉＮからなる膜を成膜し、誘電体層１１を形成した。
【００４１】
この弾性境界波共振子において、伝搬角ψ＝０となる弾性境界波共振子を基準品とした。この基準品における波長をλ基準とすることとする。
【００４２】
これに対して、ＩＤＴ電極のピッチで定められる波長をλ基準に対して変化させたことを除いては、同様に構成された弾性境界波共振子について、リターンロス特性を測定した。図３は、λ／（λ基準）＝０．８５の場合の結果を、図４はλ基準すなわち基準品のリターンロス特性を、図５はλ／（λ基準）＝１．１０の場合の結果を示す。
【００４３】
図３〜図５において、矢印Ａがストンリー波による応答を示す。図３〜図５から明らかなように、上記弾性境界波共振子において、波長λが変化すると、ストンリー波による応答の大きさが大きく変化することがわかる。
【００４４】
他方、図６〜図９、波長λについてはλ／（λ基準）＝０．９５と一定にし、伝搬角ψを変化させた場合のストンリー波による応答の変化を説明するための図である。
【００４５】
図６では、伝搬方位ψ＝０°の場合の特性が示されている。これに対して、図７では、ψ＝１０°、図８ではψ＝２０°、図９ではψ＝３０°とされている。図６〜図９から明らかなように、矢印Ａで示すストンリー波による応答の大きさが、伝搬角ψが変化するにつれて大きく変化していることがわかる。
【００４６】
また、図１０〜図１３は、図６〜図９と同様にして伝搬角ψを変化させた場合のインピーダンス特性の変化を示す図である。図１０〜図１３から明らかなように、矢印Ａで示すストンリー波による応答の大きさが、インピーダンス特性曲線上においても変化していることがわかる。
【００４７】
なお、図３〜図５では、リターンロス特性の変化を示し、λ／（λ基準）を変化させた場合のインピーダンス特性の変化については示さなかったが、図６〜図９と、図１０〜図１３との関係と同様に、λ／（λ基準）を変化させた場合、リターンロス特性だけでなく、インピーダンス特性曲線上においても、同じくストンリー波による応答が現れ、その大きさは変化している。
【００４８】
すなわち、図３〜図１３から明らかなように、ストンリー波による応答の大きさは、波長λ及び伝搬角ψにより変化することがわかる。
【００４９】
また、図１４〜図１６は、基準品のデューティに対し、デューティを変化させた場合のストンリー波による応答の変化を説明するための図である。図１４（ａ）〜（ｂ）は、基準品に対し、ｄｕｔｙ／（ｄｕｔｙ基準）＝０．８０とした場合のリターンロス特性及びインピーダンス特性を示す。いずれにおいても、矢印Ａで示すストンリー波による応答が現れていることがわかる。
【００５０】
図１５では、デューティが（ｄｕｔｙ基準）である場合のリターンロス特性を示し、図１６は、デューティがｄｕｔｙ／（ｄｕｔｙ基準）＝１．２０の場合のリターンロス特性を示す。
【００５１】
図１４〜図１６から明らかなように、デューティを変化させた場合にも、ストンリー波による応答の大きさが変化することがわかる。
【００５２】
図１７〜図２０は、上記基準品において、すなわちデューティを基準品のデューティとし、伝搬角ψを０°、１０°、２０°または３０°とした場合の弾性境界波共振子のリターンロス特性をそれぞれ示す図である。図１７〜図２０から明らかなように、伝搬角ψを０°、１０°、２０°または３０°と変化させた場合、ストンリー波による応答の大きさが大きく変化することがわかる。
【００５３】
図３〜図２０の結果から明らかなように、２５°ＹカットＬｉＮｂＯ３からなる圧電基板を用いた上記三媒質構造の弾性境界波共振子においては、波長λ、デューティ及び伝搬角ψが変化すると、ストンリー波による応答の大きさが大きく変化し、リターンロス特性やインピーダンス特性が大きく変化することがわかる。
【００５４】
そこで、本願発明者らは、上記λ／（λ基準）を様々に変化させ、またｄｕｔｙ／（ｄｕｔｙ基準）及び伝搬角についても様々に変化させ、弾性境界波共振子のリターンロスの変化率を求めた。結果を図２１〜図２３に示す。
【００５５】
図２１は、上記のようにして作製した多数の弾性境界波共振子においてλ／（λ基準）と、基準品すなわち（λ基準）の場合に対するリターンロスに対するリターンロスの変化率との関係を示す図である。また、図２１Ａは、カット角が１５°または３０°のＬｉＮｂＯ３からなる圧電基板を用いたことを除いては同様にして求めたλ／（λ基準）とストンリー波の比帯域との関係を示す図である。
【００５６】
図２２は、上記のようにして作製した多数の弾性境界波共振子におけるｄｕｔｙ／（ｄｕｔｙ基準）と、（ｄｕｔｙ基準）の基準品のリターンロスに対するリターンロスの変化率を示す図である。また、図２２Ａは、カット角が１５°または３０°のＬｉＮｂＯ３からなる圧電基板を用いたことを除いては同様にして求めた（ｄｕｔｙ）／（ｄｕｔｙ基準）とストンリー波の比帯域との関係を示す図である。
【００５７】
図２１，図２１Ａ，図２２及び図２２Ａから明らかなように、λやデューティを変化させた場合、リターンロスの変化率やストンリー波の比帯域が２次関数的に変化し、極小点が現れることがわかる。なお、図２１，図２１Ａ，図２２及び図２２Ａでは、上記基準品として、リターンロスまたはストンリー波の比帯域が最も小さい条件を採用した。すなわち、（λ基準）及び（ｄｕｔｙ基準）は、上記弾性境界波共振子においてリターンロスまたはストンリー波の比帯域が最も小さいものを基準品として採用し、それぞれ、λやデューティが変化させた場合のリターンロスまたはストンリー波の比帯域の変化率を表わした。
【００５８】
図２３及び図２４は、カット角２５°のＬｉＮｂＯ３からなる圧電基板を用いた上記実験結果を別の角度からまとめた内容をそれぞれ示す図である。図２３では、λ＝０．９０、０．９５または１．０の場合、伝搬角と、伝搬角ψ＝０°の基準品のリターンロスに対するリターンロスの変化率を示す。図２３に示すように、λが０．９０、０．９５及び１．０のいずれの場合においても、伝搬角ψが０°から増加するにつれて、リターンロス変化率が小さくなることがわかる。
【００５９】
従って、伝搬角ψ＝０°のときリターンロスが極小となるように基準品を設計しておけば、波長λを変化させた場合であっても、伝搬角ψを大きくすることにより、特に１０°以上、より好ましくは２０°以上とすることにより、リターンロス変化率を小さくすることができ、リターンロスの大きさを基準品に近づけ得ること、すなわちリターンロスを小さくし得ることがわかる。
【００６０】
図２４は、デューティが０．８、１．０または１．２の場合の伝搬角ψと、ｄｕｔｙ基準品すなわちｄｕｔｙ＝１．０の場合の基準品のリターンロスに対するリターンロスの変化率を示す図である。
【００６１】
図２４から明らかなように、デューティが０．８、１．０または１．２のいずれの場合においても、伝搬角ψが３０°以上であれば、リターンロス変化率を小さくすることができ、従って、基準品においてリターンロスを小さくしておけば、基準品と同様に、デューティ比を変化させた場合であってもリターンロスを小さくし得ることがわかる。
【００６２】
従って、図２１〜図２４から明らかなように、基準品において、ストンリー波による応答を抑制し得るようにリターンロスが極小値となるように基準品を設計しておけば、基準品からλまたはデューティを変化させたとしても、伝搬角ψをψ＝０°よりも大きく、１０°以上または３０°以上とすることにより、リターンロス変化率を小さくして、リターンロスを小さくし得ることがわかる。
【００６３】
図２５は、カット角が１５°、２０°または３０°のＬｉＮｂＯ３基板におけるストンリー波の比帯域変化率と伝搬角との関係を示す図である。図３〜図２４の結果を得るのに用意した弾性境界波共振子と同様に、ただし、カット角のみ１５°、２０°または３０°と変化させ、上記と同様にして、伝搬角ψと、ストンリー波による応答との関係を求めた。ここでは、縦軸は、リターンロス変化率ではなく、ストンリー波の比帯域とした。
【００６４】
図２５から明らかなように、カット角が１５°、２０°または３０°のいずれにおいても、伝搬角ψを１０°以上、より好ましくは２０°以上とすることにより、ストンリー波の応答の大きさは、伝搬角が１０°未満の場合に比べて著しく小さくし得ることがわかる。
【００６５】
図２６は、伝搬角ψが０°及び２５°の場合のＩＤＴ電極のピッチで定まれる波長λとストンリー波の応答に相当する電気機械結合係数との関係を示す図である。
【００６６】
前述したように、ストンリー波による応答の大きさは、波長λにより変化し、伝搬角ψの大きさによっても変化する。そして、伝搬角が０°または２５°のいずれの場合においても、波長の変化により、ストンリー波による応答の大きさは２次関数的に変化し、ある波長において極小点を有する。また、伝搬角０°の場合と、伝搬角２５°の場合において、ストンリー波による応答が極小となる値は変化する。
【００６７】
そこで、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３を、基準品として形成し、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３の伝搬角ψ＝０°、λ／（λ基準）＝１．０とする。このλ基準を図２６の横軸の波長λ１とする。この場合、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３においてストンリー波による応答は最も小さくなる。
【００６８】
直列腕共振子については、例えばψ＝２５°の場合、図２６の破線で示すように、ＩＤＴの波長に従ってストンリー波による応答の大きさが変化するので、ストンリー波による応答が最も小さい波長λ２となるように直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６を構成することにより、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６においても、ストンリー波による応答を最も小さくすることができる。
【００６９】
なお、図２６では、伝搬角ψ＝２５°の曲線を用い、λ２を決定したかのように説明したが、ラダー型フィルタでは、λ１及びλ２については、求められる通過帯域により決定される。従って、ラダー型フィルタ１の製造に際しては、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３における波長λ１に対し、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６の波長λ２は要求される通過帯域により決定されることになるが、該λ２においてストンリー波の応答が小さくなるように、逆に、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６の伝搬角ψを設定すればよい。これを、図２７を参照して説明する。
【００７０】
図２７は、波長λにおいて、ストンリー波による応答が極小値となる伝搬角と、λ／λ基準との関係を示す図である。図２７に示すように、λがλ基準に対して変化した場合、各λにおいてストンリー波による応答が極小値となる伝搬角が変化することがわかるが、図２７に従って、求められる通過帯域に応じたλに対し、伝搬角を選択すれば、λにおいてストンリー波による応答を小さくし得ることがわかる。
【００７１】
本実施形態のラダー型フィルタの製造方法では、図２１〜図２７に示した結果に示したように並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３を基準品とし、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３において伝搬角ψ＝０°とし、その他の条件をストンリー波による応答が極小値となるように並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３を形成する。そして、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６については、求められる通過帯域に応じて定まる波長に応じ、ストンリー波による応答が極小値となるように図２７に従って伝搬角を求め、該伝搬角となるように直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６を形成する。そのため、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６においても、ストンリー波による応答を著しく小さくすることができ、結果としてラダー型フィルタのフィルタ特性を高めることができる。これを、図２８〜図３０により明らかにする。
【００７２】
図３０は、上記実施形態のラダー型フィルタのフィルタ特性を示す図である。図３０から明らかなように、通過帯域内において、ほとんどリップルが現れていないことがわかる。
【００７３】
図２９は、このラダー型フィルタのフィルタ特性を得るのに用いた直列腕共振子Ｓ１及び並列腕共振子Ｐ１のインピーダンス特性を示す図である。実線が並列腕共振子Ｐ１のインピーダンス特性を、破線が直列腕共振子Ｓ１のインピーダンス特性を示す。並列腕共振子Ｐ１及び直列腕共振子Ｓ１のいずれにおいても、帯域内においてすなわち１８３５〜１９３５ＭＨｚ付近においてリップルがほとんど見られないことがわかる。なお、並列腕共振子Ｐ２及びＰ３は、並列腕共振子Ｐ２，Ｐ３と同様に形成した。直列腕共振子Ｓ２〜Ｓ６は、直列腕共振子Ｓと同様にして形成した。
【００７４】
なお、本実施形態と並列腕共振子を同様にして構成し、但し、伝搬角ψを変化しなかった場合の並列腕共振子及び直列腕共振子のインピーダンス特性を図２８に比較のために示す。図２８に示すように、並列腕共振子のインピーダンス特性上にはストンリー波によるリップルは現れていないが、伝搬角ψ＝０°である直列腕共振子では、矢印Ａで示すストンリー波による応答が大きなリップルとして現れていることがわかる。
【００７５】
従って、前述したように、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３を基準とし、ストンリー波による応答が極小値になるように構成し、他方、直列腕共振子については伝搬角を調整することにより、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６においても、ストンリー波による応答を効果的に抑圧し、良好なフィルタ特性を実現し得ることがわかる。
【００７６】
なお、図３０では直列腕共振子の伝搬角ψ＝２７°とされていたが、並列腕共振子を基準となる第１の弾性境界波共振子、直列腕共振子を第２の弾性境界波共振子として調整対象の弾性境界波共振子とした場合、以下の関係を満たせばよい。
【００７７】
第１の弾性境界波共振子の波長λ１、伝搬角をψ１、デューティを（ｄｕｔｙ１）とし、λ１及びｄｕｔｙ１は、ψ１＝０°においてストンリー波による応答が極小値にあるように設定されているものとする。他方、第２の弾性境界波共振子の波長λ２、伝搬角をψ２、デューティを（ｄｕｔｙ２）とした場合、〔λ１≠λ２かつ０°≦ψ１＜ψ２〕または〔（ｄｕｔｙ１）≠（ｄｕｔｙ２）かつ０°≦ψ１＜ψ２〕とすればよく、より好ましくは、〔λ１≠λ２かつ０°≦ψ１＜１０°≦ψ２〕または〔（ｄｕｔｙ１）≠（ｄｕｔｙ２）かつ０≦ψ１＜３０°≦ψ２〕とすれば、上記実施形態と同様に、ラダー型フィルタのフィルタ特性を効果的に高めることができる。
【００７８】
なお上記実施形態では、並列腕共振子の波長λ１を基準品とし、直列腕共振子の伝搬角ψ２をストンリー波による応答が小さくなるように調整したが、前述したようにストンリー波による応答は、デューティにも依存する。従って、並列腕共振子のデューティを（ｄｕｔｙ１）とし、これを基準として直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６の（ｄｕｔｙ２）に応じて、直列腕共振子の伝搬角ψ２をストンリー波による応答が小さくなるように直列腕共振子を設定してもよい。
【００７９】
また、上記実施形態では、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３の波長λを基準とし、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６の伝搬角ψを変更して、ストンリー波による応答を抑圧したが、逆に、直列腕共振子の波長Ｓ１〜Ｓ６またはデューティを基準とし、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３の伝搬角をストンリー波による応答が小さくなるようにしてもよい。すなわち、基準となる第１の弾性境界波共振子を、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６としてもよい。
【００８０】
また、好ましくは、上記実施形態のように、全ての並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３を同一、かつ直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６を上記のように同一としてもよいが、ストンリー波による応答抑圧効果は低くなるものの、複数の直列腕共振子の全てにおいて必ずしも伝搬角を調整せずともよい。すなわち、複数の直列腕共振子の内少なくとも１個の直列腕共振子について、並列腕共振子を基準として伝搬角をストンリー波の抑圧が最も小さくなるように調整してもよい。
【００８１】
逆に、直列腕共振子を基準とする場合においても、少なくとも１つの並列腕共振子の伝搬角を調整すればよい。従って、本発明においては、直列腕共振子及び並列腕共振子を構成している複数の弾性境界波共振子において、上記第１の弾性境界波共振子を基準とし、少なくも１つの第２の弾性境界波共振子の伝搬角を調整すればよい。
【００８２】
また、複数の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６において、伝搬角ψを全て同一にする必要も必ずしもない。
【００８３】
並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３においても、全ての並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３を基準品とする必要はなく、少なくとも１つの並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３の伝搬角ψ０°から異ならせてもよい。
【００８４】
上記実施形態では、ラダー型フィルタにつき説明したが、本発明はこのようなラダー型フィルタを有するデュプレクサに好適に用いることができる。すなわち、図３１に示すように、通過帯域が相対的に高周波数側にある第１のバンドパスフィルタと、相対的に通過帯域が低周波数側にある第２のバンドパスフィルタ３２とを有するデュプレクサ３３において、上記第２のバンドパスフィルタ３２として、本発明のラダー型フィルタを好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００８５】
１…ラダー型フィルタ
２…圧電基板
３…入力端子
４…出力端子
５…接続点
６…接続点
７…ＩＤＴ電極
８，９…反射器
１０…酸化ケイ素層
１１…誘電体層
３２…第２のバンドパスフィルタ
３３…デュプレクサ
Ｐ１〜Ｐ３…並列腕共振子
Ｓ１〜Ｓ６…直列腕共振子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列腕共振子と並列腕共振子とを有するラダー型フィルタであって、
前記直列腕共振子及び並列腕共振子が、１５°〜３０°ＹカットＬｉＮｂＯ３基板からなる圧電基板と、前記圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極と、前記ＩＤＴ電極を覆うように前記圧電基板上に形成された酸化ケイ素層と、前記酸化ケイ素層上に積層されており、かつ前記酸化ケイ素層よりも音速の速い誘電体層とを備える弾性境界波共振子からなり、
前記直列腕共振子及び並列腕共振子を構成している複数の弾性境界波共振子が、波長がλ１、伝搬角がψ１、デューティが（ｄｕｔｙ１）であり、λ１及びｄｕｔｙ１がψ１＝０°においてストンリー波の応答が極小値となるように構成されている第１の弾性境界波共振子と、波長がλ２、伝搬角がψ２、デューティが（ｄｕｔｙ２）であり、ψ２が１０°以上である第２の弾性境界波共振子とを有し、〔λ１≠λ２かつ０°≦ψ１＜ψ２〕または〔（ｄｕｔｙ１）≠（ｄｕｔｙ２）かつ０°≦ψ１＜ψ２〕である、ラダー型フィルタ。
【請求項２】
〔λ１≠λ２かつ０°≦ψ１＜１０°≦ψ２〕または〔（ｄｕｔｙ１）≠（ｄｕｔｙ２）かつ０≦ψ１＜３０°≦ψ２〕である、請求項１に記載のラダー型フィルタ。
【請求項３】
前記第１の弾性境界波共振子が並列腕共振子であり、前記第２の弾性境界波共振子が直列腕共振子である、請求項１または２に記載のラダー型フィルタ。
【請求項４】
相対的に通過帯域が高周波数側にある第１バンドパスフィルタと、相対的に通過帯域が低周波数側にある第２のバンドパスフィルタとを有するデュプレクサであって、前記第２のバンドパスフィルタが請求項１〜３のいずれか１項に記載のラダー型フィルタからなる、デュプレクサ。
【請求項５】
直列腕共振子と並列腕共振子とを有するラダー型フィルタの製造方法であって、１５°〜３０°ＹカットＬｉＮｂＯ３基板からなる圧電基板を用意する工程と、
前記圧電基板上にＩＤＴ電極、ＩＤＴ電極を覆うように圧電基板上に形成された酸化ケイ素層、並びに酸化ケイ素層上に積層されており、かつ前記酸化ケイ素よりも音速の速い誘電体材料からなる誘電体層とを形成して、前記直列腕共振子及び並列腕共振子を構成する複数の弾性境界波共振子を形成する工程とを備え、
前記複数の弾性境界波共振子として、波長がλ１、伝搬角がψ１、デューティが（ｄｕｔｙ１）であり、λ１及びｄｕｔｙ１がψ１＝０°においてストンリー波の応答が極小値となるように構成した第１の弾性境界波共振子と、波長がλ２、伝搬角がψ２、デューティが（ｄｕｔｙ２）である第２の弾性境界波共振子とを形成し、〔λ１≠λ２かつ０°≦ψ１＜ψ２〕または〔（ｄｕｔｙ１）≠（ｄｕｔｙ２）かつ０°≦ψ１＜ψ２〕である、ラダー型フィルタの製造方法。
【請求項６】
〔λ１≠λ２かつ０°≦ψ１＜１０°≦ψ２〕または〔（ｄｕｔｙ１）≠（ｄｕｔｙ２）かつ０≦ψ１＜３０°≦ψ２〕である、請求項５に記載のラダー型フィルタの製造方法。
【請求項７】
前記第１の弾性境界波共振子が並列腕共振子であり、前記第２の弾性境界波共振子が直列腕共振子である、請求項５〜６のいずれか１項に記載のラダー型フィルタの製造方法。
【請求項１】
直列腕共振子と並列腕共振子とを有するラダー型フィルタであって、
前記直列腕共振子及び並列腕共振子が、１５°〜３０°ＹカットＬｉＮｂＯ３基板からなる圧電基板と、前記圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極と、前記ＩＤＴ電極を覆うように前記圧電基板上に形成された酸化ケイ素層と、前記酸化ケイ素層上に積層されており、かつ前記酸化ケイ素層よりも音速の速い誘電体層とを備える弾性境界波共振子からなり、
前記直列腕共振子及び並列腕共振子を構成している複数の弾性境界波共振子が、波長がλ１、伝搬角がψ１、デューティが（ｄｕｔｙ１）であり、λ１及びｄｕｔｙ１がψ１＝０°においてストンリー波の応答が極小値となるように構成されている第１の弾性境界波共振子と、波長がλ２、伝搬角がψ２、デューティが（ｄｕｔｙ２）であり、ψ２が１０°以上である第２の弾性境界波共振子とを有し、〔λ１≠λ２かつ０°≦ψ１＜ψ２〕または〔（ｄｕｔｙ１）≠（ｄｕｔｙ２）かつ０°≦ψ１＜ψ２〕である、ラダー型フィルタ。
【請求項２】
〔λ１≠λ２かつ０°≦ψ１＜１０°≦ψ２〕または〔（ｄｕｔｙ１）≠（ｄｕｔｙ２）かつ０≦ψ１＜３０°≦ψ２〕である、請求項１に記載のラダー型フィルタ。
【請求項３】
前記第１の弾性境界波共振子が並列腕共振子であり、前記第２の弾性境界波共振子が直列腕共振子である、請求項１または２に記載のラダー型フィルタ。
【請求項４】
相対的に通過帯域が高周波数側にある第１バンドパスフィルタと、相対的に通過帯域が低周波数側にある第２のバンドパスフィルタとを有するデュプレクサであって、前記第２のバンドパスフィルタが請求項１〜３のいずれか１項に記載のラダー型フィルタからなる、デュプレクサ。
【請求項５】
直列腕共振子と並列腕共振子とを有するラダー型フィルタの製造方法であって、１５°〜３０°ＹカットＬｉＮｂＯ３基板からなる圧電基板を用意する工程と、
前記圧電基板上にＩＤＴ電極、ＩＤＴ電極を覆うように圧電基板上に形成された酸化ケイ素層、並びに酸化ケイ素層上に積層されており、かつ前記酸化ケイ素よりも音速の速い誘電体材料からなる誘電体層とを形成して、前記直列腕共振子及び並列腕共振子を構成する複数の弾性境界波共振子を形成する工程とを備え、
前記複数の弾性境界波共振子として、波長がλ１、伝搬角がψ１、デューティが（ｄｕｔｙ１）であり、λ１及びｄｕｔｙ１がψ１＝０°においてストンリー波の応答が極小値となるように構成した第１の弾性境界波共振子と、波長がλ２、伝搬角がψ２、デューティが（ｄｕｔｙ２）である第２の弾性境界波共振子とを形成し、〔λ１≠λ２かつ０°≦ψ１＜ψ２〕または〔（ｄｕｔｙ１）≠（ｄｕｔｙ２）かつ０°≦ψ１＜ψ２〕である、ラダー型フィルタの製造方法。
【請求項６】
〔λ１≠λ２かつ０°≦ψ１＜１０°≦ψ２〕または〔（ｄｕｔｙ１）≠（ｄｕｔｙ２）かつ０≦ψ１＜３０°≦ψ２〕である、請求項５に記載のラダー型フィルタの製造方法。
【請求項７】
前記第１の弾性境界波共振子が並列腕共振子であり、前記第２の弾性境界波共振子が直列腕共振子である、請求項５〜６のいずれか１項に記載のラダー型フィルタの製造方法。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２１Ａ】
【図２２】
【図２２Ａ】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２１Ａ】
【図２２】
【図２２Ａ】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【公開番号】特開２０１０−２７８８３０（Ｐ２０１０−２７８８３０Ａ）
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３０００９（Ｐ２００９−１３０００９）
【出願日】平成２１年５月２９日（２００９．５．２９）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２９日（２００９．５．２９）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
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