弾性波共振子及びラダー型フィルタ
【課題】バスバーの内側端縁が傾斜しているような交叉幅が重み付が施されていても、励振部に弾性波を良好に閉じ込めることができ、良好な共振特性を有する弾性波共振子を提供する。
【解決手段】第１のバスバー２１，２２が、それぞれ、複数本の第１の電極指２３または第２の電極指２４の端部からバスバー側に延ばされた複数本の第１の電極指延長部２３ａ及び第２の電極指延長部２４ａと、電極指延長部２３ａまたは２４ａを被覆し、電極指延長部２３ａ，２４ａの外側端よりも外側に延ばされている第１の金属膜２８，２９とを有し、金属膜２８，２９の内側端縁２８ａ，２９ａが第１，第２のバスバー２１，２２の内側端縁をそれぞれ構成しており、電極指延長部２３ａ，２４ａの平均密度をρ１、膜厚をＨ１、金属膜２８，２９の平均密度をρ２、膜厚をＨ２としたときに、ρ１×Ｈ１がρ２×Ｈ２よりも大きい、弾性波共振子。
【解決手段】第１のバスバー２１，２２が、それぞれ、複数本の第１の電極指２３または第２の電極指２４の端部からバスバー側に延ばされた複数本の第１の電極指延長部２３ａ及び第２の電極指延長部２４ａと、電極指延長部２３ａまたは２４ａを被覆し、電極指延長部２３ａ，２４ａの外側端よりも外側に延ばされている第１の金属膜２８，２９とを有し、金属膜２８，２９の内側端縁２８ａ，２９ａが第１，第２のバスバー２１，２２の内側端縁をそれぞれ構成しており、電極指延長部２３ａ，２４ａの平均密度をρ１、膜厚をＨ１、金属膜２８，２９の平均密度をρ２、膜厚をＨ２としたときに、ρ１×Ｈ１がρ２×Ｈ２よりも大きい、弾性波共振子。
【発明の詳細な説明】
【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波共振子及び該弾性波共振子を用いたラダー型フィルタに関し、より詳細には、ＩＤＴ電極のバスバーが複数の金属層を積層した構造を有する弾性波共振子及びラダー型フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話機の帯域フィルタなどに、弾性波共振子を用いて構成された弾性波フィルタ装置が広く用いられている。
【０００３】
例えば下記の特許文献１は、この種の弾性波フィルタ装置に用いられるＩＤＴ（インターデジタルトランスデューサ）が開示されている。図９は、特許文献１において、従来から用いられていると記載されているＩＤＴの概略構成図である。
【０００４】
ＩＤＴ１００１は、圧電基板上に図示のＩＤＴ電極１００２を形成することにより構成されている。ＩＤＴ電極１００２は、対向し合う第１，第２のバスバー１００３，１００４を有する。第１のバスバー１００３から第２のバスバー１００４側に延びるように、複数本の第１の電極指１００５が形成されている。第２のバスバー１００４からは、第１のバスバー１００３側に延びるように、複数本の第２の電極指１００６が形成されている。
【０００５】
ＩＤＴ電極１００２において、第１の電極指１００５と第２の電極指１００６との間に交流電圧を印加することにより、弾性表面波が励振される。弾性表面波が励振される部分、すなわち励振部１００７は、図９の矢印Ｗで示す幅すなわち交叉幅を有する部分である。励振部において、弾性表面波が第１，第２の電極指１００５，１００６の延びる方向と直交する方向に伝搬する。ＩＤＴ電極１００２では、励振部１００７を伝搬する弾性表面波の音速は、第１，第２のバスバー１００３，１００４を伝搬する弾性波の音速よりも遅くされている。そのため、励振された弾性表面波が励振部１００７に閉じ込められると記載されている。
【特許文献１】特開平１０−１４５１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のように、従来のＩＤＴ電極１００２では、励振部１００７に弾性表面波が閉じ込められ、第１，第２のバスバー１００３，１００４側への弾性表面波の漏洩は非常に少なくされている。
【０００７】
しかしながら、ＩＤＴ電極において、交叉幅重み付が施されている場合、特に、第１のバスバー側の包絡線と第２のバスバー側の包絡線とにより菱形の形状が形成されるような重み付けが施されている場合には、弾性波がバスバーに漏洩し、共振特性やフィルタ特性が劣化することのあることがわかった。
【０００８】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、ＩＤＴ電極に様々な形態の交叉幅重み付が施されている場合であっても、弾性波がバスバーに漏洩し難く、従って良好な共振特性を有する弾性波共振子、並びに該弾性波共振子を用いたラダー型フィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る弾性波共振子は、圧電基板と、前記圧電基板上に設けられたＩＤＴ電極とを備える弾性波共振子であって、前記ＩＤＴ電極が、第１のバスバーと、第１のバスバーと対向するように配置された第２のバスバーと、第１のバスバーから第２のバスバーに向かって、ただし第２のバスバーには至らないように延ばされた複数本の第１の電極指と、第２のバスバーから第１のバスバーに向かって、ただし第１のバスバーには至らないように延ばされており、かつ前記第１の電極指と間挿し合うように配置された複数本の第２の電極指とを有し、前記第１，第２のバスバーが、それぞれ、複数本の第１の電極指の端部または複数本の第２の電極指の端部から外側に延ばされた複数本の第１，第２の電極指延長部と、複数本の第１，第２の電極指延長部を被覆している電極指延長部被覆部及び複数本の第１，第２の電極指延長部よりも弾性波伝搬方向と直交する方向において外側に延ばされており、かつ前記第１，第２の電極指延長部を被覆していない電極指延長部非被覆部とを有する金属膜とを備え、該金属膜の内側端縁がバスバーの内側端縁を構成しており、前記第１，第２の電極指延長部の平均密度をρ１、膜厚をＨ１とし、前記金属膜の平均密度をρ２とし、膜厚をＨ２としたときに、ρ１×Ｈ１がρ２×Ｈ２よりも大きくされていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る弾性波共振子のある特定の局面では、前記ＩＤＴ電極が、電極指交叉幅が最大となる部分から、弾性波伝搬方向両側に行くにつれて電極指交叉幅が減少するように交叉幅重み付けされており、前記複数本の第１の電極指の先端を結ぶことにより形成される第１の包絡線に対し一定の距離を隔てて前記第２のバスバーの内側端縁が位置するように、かつ前記複数本の第２の電極指の先端を結ぶことにより形成される第２の包絡線に対し一定の距離を隔てて前記第１のバスバーの内側端縁が位置するように、前記第１，第２のバスバーの内側端縁が、弾性波伝搬方向に対して傾斜された傾斜部分を有する。このような第１，第２のバスバーの内側端縁が上記傾斜部分を有する構造であっても、本発明によれば、励振部に確実に弾性波を閉じ込めることができ、第１，第２のバスバー側への弾性波の漏洩を確実に抑制することができる。
【００１１】
本発明に係る弾性波共振子の他の特定の局面では、前記複数本の第１，第２の電極指延長部を構成している金属が、ＡｌまたはＡｌを主体とする合金である。この場合には、音速が早いＡｌまたはＡｌを主体とする合金により電極指延長部非被覆部が形成されているので、本発明に従って弾性波を励振部に確実に閉じ込めることができる。
【００１２】
本発明に係る弾性波共振子のさらに他の特定の局面では、前記第１，第２の電極指が、Ａｌ膜と、Ａｌ膜よりも圧電基板側に積層されておりかつＡｌよりも密度の大きい高密度金属からなる電極膜とを主体とする。この場合には、弾性波の閉じ込めをより高めることができる。
【００１３】
本発明に係る弾性波共振子のさらに別の特定の局面では、前記第１，第２のバスバーの前記金属膜を第１の金属膜としたときに、該第１の金属膜の上面に積層された第２の金属膜をさらに備え、該第２の金属膜の内側端縁が、前記電極指延長部の外側端縁よりも外側に位置しており、それによって、前記第１の金属膜の電極指延長部非被覆部が、前記電極指延長部と前記第２の金属膜の内側端縁との間に位置している。この場合には、電極指延長部と第２の金属膜の内側端縁との間に電極指延長部被覆部が設けられており、該電極指延長部非被覆部により確実に弾性波の励振部外への漏洩を抑制することができ、他方第１の金属膜を構成する金属として導電性の低い金属を適宜用いることができ、配線抵抗を低めることができる。
【００１４】
本発明に係る弾性波共振子のさらに別の特定の局面では、前記第１の金属膜の平均導電率をσ２、前記第２の金属膜の平均導電率をσ３及び膜厚Ｈ３としたときσ２×Ｈ２＜σ３×Ｈ３である。この場合には、バスバー及び配線の抵抗を低減できる。それにより弾性波共振子の電気的特性の改善ができる。
【００１５】
本発明に係るラダー型フィルタは、本発明に従って構成された弾性波共振子を直列腕共振子または並列腕共振子と備える。従って、上記弾性波共振子からなる直列腕共振子または並列腕共振子を有するため、フィルタ特性を改善することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る弾性波共振子では、第１，第２のバスバーが、上記第１，第２の電極指延長部と、第１または第２の電極指延長部を被覆していない電極指延長部非被覆部を有する金属膜とを備え、ρ１×Ｈ１がρ２×Ｈ２よりも大きくされているため、弾性波を確実に電極指延長部非被覆部の内側に閉じ込めることができ、弾性波共振子の電気的特性の改善を図ることが可能となる。
【００１７】
よって、本発明に係る弾性波共振子を用いて、例えばラダー型フィルタなどのフィルタ装置を構成した場合、フィルタ特性を改善することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る弾性波共振子を直列腕共振子及び並列腕共振子として備えるラダー型フィルタ装置の模式的平面図であり、（ｂ）は該弾性波共振子の要部を示す正面断面図である。図２は上記ラダー型フィルタを備えるデュプレクサの回路図である。
【００２０】
図１（ａ）に示すラダー型フィルタ装置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。
【００２１】
上記ラダー型フィルタ装置１は、図２に示すデュプレクサ３における送信側帯域フィルタとして用いられる。
【００２２】
なお、本実施形態では、送信帯域が８８０ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚであり、受信帯域が９２５ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚであるバンド８タイプの携帯電話機のデュプレクサの送信側帯域フィルタとして、上記ラダー型フィルタ装置１を用いられている。
【００２３】
図２に示すように、デュプレクサ３は、携帯電話機のアンテナに接続されるアンテナ端子４を有する。アンテナ端子４に、送信側帯域フィルタとして、ラダー型フィルタ装置１の一端が接続されている。ラダー型フィルタ装置１の他方端が送信端子５である。
【００２４】
他方、デュプレクサ３では、アンテナ端子４に、受信側帯域フィルタ６が接続されている。受信側帯域フィルタ６は、平衡−不平衡変換機能を有する帯域フィルタであり、第１，第２の平衡端子８，９を有する。受信側帯域フィルタ６は、アンテナ端子４側の接続点１１に、弾性波共振子１２，１３を介して、それぞれ、第１，第２の弾性波フィルタ部１４，１５が接続されている。第１，第２の弾性波フィルタ部１４，１５は、それぞれ、平衡−不平衡変換機能を有する３ＩＤＴ型の弾性波フィルタである。この第１，第２の弾性波フィルタ部１４，１５の後段に、３ＩＤＴ型の第３，第４の弾性波フィルタ１６，１７がそれぞれ縦続接続されている。
【００２５】
他方、送信側フィルタを構成しているラダー型フィルタ装置１は、アンテナ端子４と送信端子５との間に延びる直列腕を有し、該直列腕において、複数の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ８が互いに直列に接続されている。直列腕共振子Ｓ２と直列腕共振子Ｓ３との間の接続点とグラウンド電位とを結ぶ第１の並列腕に、第１の並列腕共振子Ｐ１が設けられている。また、直列腕共振子Ｓ４と直列腕共振子Ｓ５との間の接続点とグラウンド電位とを結ぶ第２の並列腕に第２の並列腕共振子Ｐ２が設けられている。直列腕共振子Ｓ６と直列腕共振子Ｓ７との接続点との間の接続点とグラウンド電位とを結ぶ並列腕に第３の並列腕共振子Ｐ３が設けられている。直列腕共振子Ｓ３，Ｓ４に並列にキャパシタンスＣが接続されている。また、各並列腕において、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３にそれぞれ、直列にインダクタンスＬ１〜Ｌ３が接続されている。また、インダクタンスＬ１，Ｌ２のグラウンド側端部が共通接続され、インダクタンスＬ４を介してグラウンド電位に接続されている。
【００２６】
図１（ａ）においては、上記直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ８及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３と、キャパシタンスＣを構成している櫛歯電極１８とが図示されている。なお、インダクタンスＬ１〜Ｌ４は、配線パターンにより形成されるインダクタンス部である。
【００２７】
本実施形態の特徴は、上記直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ８及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３のＩＤＴ電極のバスバーの構造が改良されていることにある。これを、直列腕共振子Ｓ１を代表して、図１（ｂ）及び図３〜図５を参照して説明する。
【００２８】
図５は、直列腕共振子Ｓ１を示す平面図である。この直列腕共振子Ｓ１では、対向し合う第１，第２のバスバー２１，２２が設けられている。第１のバスバー２１から第２のバスバー２２に向かって複数本の第１の電極指２３が、ただし第２のバスバー２２に至らないように形成されている。第２のバスバー２２から第１のバスバー２１側に向かって、ただし第１のバスバー２１には至らないように複数本の第２の電極指２４が延ばされている。複数本の第１の電極指２３と、複数本の第２の電極指２４とは互いに間挿し合っている。
【００２９】
なお、特に必須ではないが、第１の電極指２３の先端には、ギャップを隔てて、第２のバスバー２２から第１のバスバー２１側に向かって延びる第１のダミー電極指２５が形成されている。同様に、第２の電極指２４の先端に対してギャップを隔てて第１のバスバー２１から第２のバスバー２２側に向かって延びる第２のダミー電極指２６が形成されている。
【００３０】
ところで、上記第１，第２の電極指２３，２４及び第１，第２のダミー電極指２５，２６並びにバスバー２１，２２は、いずれも金属材料からなるが、本実施形態では以下のようにして形成される。まず、圧電基板２上に全面にＳｉＯ２などの絶縁性材料からなる絶縁膜を第１，第２の電極指２３，２４と同じ厚みに形成する。しかる後、フォトリソグラフィ法によりパターニングし、第１，第２の電極指２３，２４及び第１，第２のダミー電極指２５，２６及び後述する電極指延長部及びダミー電極指延長部が設けられる部分が開口部となるように絶縁膜をパターニングする。しかる後、誘電体膜の全面に金属材料を蒸着またはスパッタリング等により付与し、絶縁膜上の不要金属膜をレジストと共に除去する。
【００３１】
このようにして、図３に示すように、絶縁膜２７と同じ膜厚の第１，第２の電極指２３，２４及び第１，第２のダミー電極指２５，２６を形成する。ここでは、第１，第２の電極指２３，２４の基端側には、電極指延長部２３ａ，２４ａが連ねられている。第１，第２のダミー電極指２５，２６の基端側にも第１，第２のダミー電極指延長部２５ａ，２６ａが連ねられている。
【００３２】
しかる後、図４に示すように、第１の金属膜２８，２９を形成する。第１の金属膜２８，２９は、その内側端縁２８ａ，２９ａが第１，第２のバスバー２１，２２の内側端縁を形成している。
【００３３】
なお、「内側」とは、弾性波伝搬方向と直交する方向すなわち第１，第２の電極指２３，２４が延びる方向において、第１，第２の電極指２３，２４が交叉している励振部に向かう側をいうものとし、「外側」とは、励振部に対し、弾性波伝搬方向と直交する方向において遠ざかる方向をいうものとする。
【００３４】
次に、第１の金属膜２８，２９上に、第２の金属膜３０，３１を形成することにより、図５に示す電極構造が形成される。第２の金属膜３０，３１の内側端縁３０ａ，３１ａは、第１の金属膜２８，２９の内側端縁２８ａ，２９ａよりも外側に位置している。
【００３５】
ところで、第１の電極指延長部２３ａ及び第２のダミー電極指延長部２６ａは、上記金属膜２８で被覆されている部分である。言い換えれば、金属膜２８の内側端縁２８ａよりも励振部側すなわち内側部分が第１の電極指２３及び第２のダミー電極指２６であり、金属膜２８で覆われている部分が第１の電極指延長部２３ａ及び第２のダミー電極指延長部２６ａである。
【００３６】
バスバーとは、同電位に接続される複数本の電極指を短絡している部分である。この定義に従うと、バスバー２１においては、金属膜２８により複数本の第１の電極指２３が電気的に接続されているため、金属膜２８の内側端縁２８ａがバスバー２１の内側端縁に相当することとなる。従って、第１の電極指２３と金属膜２８の下方に位置している第１の電極指延長部２３ａとをこのように区別し、電極指延長部２３ａは電極指２３に含まれない部分とする。
【００３７】
同様に、第２のバスバー２２側においても、金属膜２９の内側端縁２９ａが、第２の電極指２４と、第２の電極指延長部とを区画する境界であり、第１のダミー電極指２５と、第１のダミー電極指延長部２５ａとを区画する境界である。
【００３８】
図１（ｂ）は、第１のバスバー２１及び第１の電極指２３が形成されている部分を部分的に拡大して示す。ここでは、圧電基板２上において、第１の電極指２３及び第１の電極指延長部２３ａが連ねられている。この第１の電極指延長部２３ａ上に、上記金属膜２８が第１の電極指延長部２３ａを被覆するように形成されている。この金属膜２８は、第１の電極指延長部２３ａ上からさらに外側に延ばされている。そして、第２の金属膜３０が、第１の金属膜２８上に形成されている。第１の金属膜２８は、第１の電極指延長部２３ａを被覆している電極指延長部被覆部２８ｂと、第１の電極指延長部２３ａを被覆していない第１の電極指延長部非被覆部２８ｃとを有する。すなわち、第２の金属膜３０の内側端縁３０ａと、第１の電極指延長部２３ａとの間に、第１の電極指延長部非被覆部２８ｃが設けられている。
【００３９】
なお、必須ではないが、本実施形態では、上記第１の電極指延長部２３ａが存在している部分以外では、金属膜２８の下方に絶縁膜３２が形成されている。そのため、第２の金属膜３０が形成される面及び金属膜２８の上面が平坦化されている。従って、第２の金属膜３０を容易にかつ高精度に形成することが可能とされている。
【００４０】
なお、上記ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向両側には、反射器３３，３４が設けられており、それによって、本実施形態では、１ポート型の弾性波共振子が形成されている。
【００４１】
なお、直列腕共振子Ｓ１につき電極構造を説明したが、他の直列腕共振子Ｓ２〜Ｓ８及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３も同様の構造を有する。
【００４２】
本実施形態では、直列腕共振子Ｓ１のＩＤＴ電極は交叉幅重み付が施されている。すなわち、ＩＤＴ電極では、複数本の第１の電極指２３の先端を結ぶ第１の包絡線Ａと、複数本の第２の電極指２４の先端を結ぶ第２の包絡線が、菱形を形成するように交叉幅重み付が施されている。言い換えれば、交叉幅重み付けが最大の部分から、弾性波伝搬方向端部に向かうにつれて交叉幅が順次小さくなるようにＩＤＴ電極に交叉幅重み付が施されている。そして、バスバー２１，２２の内側端縁、すなわち第１の金属膜２８，２９の内側端縁２８ａ，２９ａは、上記包絡線Ｂまたは包絡線Ａに沿うような形状とされている。従って、内側端縁２８ａ，２９ａは、弾性波伝搬方向端部に向かうにつれて内側に傾斜している傾斜部Ｃ，Ｄをそれぞれ有する。言い換えれば、内側端縁２８ａ，２９ａは、包絡線Ｂまたは包絡線Ａとほぼ一定の距離を有するように傾斜している傾斜部Ｃ，Ｄを有する。このような構造では、励振部の幅が弾性波伝搬方向において変化しているため、励振された弾性波がバスバー２１または２２に達する部分が存在する。例えば、最大交叉幅部分において弾性波伝搬方向と直交する方向両端付近で励振された弾性波は、弾性波伝搬方向に進行すると、バスバー２１またはバスバー２２にて到達することとなる。従って、励振部で励振された弾性波がバスバー側に漏洩しやすいという問題がある。
【００４３】
本実施形態の特徴は、上記電極指延長部２３ａ，２４ａの平均密度をρ１、膜厚をＨ１とし、第１の金属膜２８，２９の平均密度をρ２、膜厚Ｈ２としたときに、ρ１×Ｈ１がρ２×Ｈ２よりも大きいことにある。このような構成では、励振される弾性波の音速は、第１の電極指延長部２３ａが設けられている領域に比べて、金属膜２８のみが存在する上記電極指延長部非被覆部２８ｃにおいて相対的に速くなる。そのため、ＩＤＴ電極で励振された弾性波は、上記バスバー２１の電極指延長部非被覆部２８ｃの内側端縁よりも内側に閉じ込められ、外側への弾性波の漏洩を確実に抑制することができる。それによって、直列腕共振子Ｓ１では、共振特性が改善される。
【００４４】
他の直列腕共振子Ｓ２〜Ｓ８及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３も同様の構造を有するため、本実施形態のラダー型フィルタ装置１では、フィルタ特性の改善を図ることができる。これを、図６〜図８を参照してより具体的に説明する。
【００４５】
また、上記のような交叉幅重み付が施されているため、所望とする共振特性を容易に得ることができる。言い換えれば重み付の対応を工夫することにより、弾性波共振子の周波数特性を広い範囲にわたり調整することが可能とされている。
【００４６】
図６及び図７は、本発明の一実施形態に係る上記直列腕共振子Ｓ１としての弾性波共振子のインピーダンス特性及び比較のために用意した比較例の弾性波共振子のインピーダンス特性及びリターンロス特性をそれぞれ示す図である。実線が実施形態の結果を示し、破線が比較例の結果を示す。使用した圧電基板２はカット角１２６°のＬｉＮｂＯ３基板である。上記実施形態では、ＩＤＴの電極指の対数は８８対とし、中央における交叉幅が８０μｍであり、両端に行くにつれて交叉幅が小さくなり、両端における交叉幅は８μｍとした。また、ＩＤＴ電極における電極指ピッチで定まる波長λは４μｍとし、ＩＤＴ電極のデューティは０．５とした。さらに、第１，第２の電極指２３，２４の先端と第１，第２のダミー電極指２５，２６との間のギャップの寸法は０．４μｍとした。また、ＩＤＴ電極中央においては、ダミー電極としての長さは０、すなわち、ダミー電極は配置しなかった。
【００４７】
ＩＤＴ電極両端における第１，第２のダミー電極指の長さは、ダミー電極指の本数が１７本のときに７．４μｍとした。
【００４８】
また、第１，第２の反射器における電極指の本数は、ダミー電極指の本数と同一とした。反射器３３，３４における電極指の開口長は、ＩＤＴ電極の端部における開口長（＝交叉幅＋２×ダミー電極指の長さ）と同一とした。
【００４９】
反射器の電極指のピッチで定まる波長λはＩＤＴ電極の波長λと同一とし、電極指のデューティは０．５とした。
【００５０】
また、電極指間に配置される絶縁膜としては、２００ｎｍの厚みのＳｉＯ２膜を形成した。
【００５１】
上記第１，第２の電極指２３，２４及び第１，第２のダミー電極指２５，２６並びに電極指延長部及びダミー電極指延長部は、上層から順にＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ｐｔ／ＮｉＣｒをこの順序で積層してなり、これらの厚みが１０／８０／１０／８０／１０（単位はｎｍ）である積層膜を用いた。また、第１の金属膜２８，２９については、上層からＴｉ／Ａｌ／Ｔｉを１０／１００／１０（単位はｎｍ）の厚みとなるように積層した積層金属膜により形成した。第２の金属膜３０，３１については、上層からＡｌ／Ｔｉを２０００／２００（単位はｎｍ）となるように積層した積層金属膜を用いた。
【００５２】
第１，第２の電極指延長部非被覆部２８ｃ，２９ｃの表面波伝搬方向と直交する方向の長さは１λ、すなわち、４μｍとした。
【００５３】
さらに、図１（ｂ）に示したように、保護膜として１０００ｎｍのＳｉＯ２膜及び５０ｎｍの厚みのＳｉＮ膜を順次成膜した。
【００５４】
比較例の弾性波共振子では、図１（ｂ）に示した電極指延長部非被覆部を設けず、第１の電極指延長部及び第２の電極指延長部上に第１の金属膜２８及び第１の金属膜２９がそれぞれ積層されている部分上に、さらに第２の金属膜３０及び第２の金属膜３１を形成した。言い換えれば第１，第２のバスバーにおいて、第１，第２の電極指延長部上に金属膜が積層されている部分の全領域において第２の金属膜を積層した構造を用いた。
【００５５】
図６から明らかなように、上記比較例の弾性波共振子に比べて、実施例によれば、山谷比が大きくなる。また、図７のリターンロス特性から明らかなように、９１０ＭＨｚ付近及び９５０ＭＨｚ付近において、比較例に比べて上記実施形態によれば、リターンロスを大幅に改善し得ることがわかる。
【００５６】
また、上記実施例の弾性波共振子を上記ラダー型フィルタ装置１の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ８に採用し、同様の構造を有する、ただし共振特性が異なる並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３を用いたラダー型フィルタ装置１の周波数特性を図８に実線で示す。比較のために、上記比較例の弾性波共振子を用いて同様にして構成されたラダー型フィルタ装置の周波数特性を図８に破線で示す。
【００５７】
図８から明らかなように、上記実施形態の弾性波共振子を用いることにより、通過帯域右肩部における挿入損失が０．０９ｄＢ改善されていることがわかる。
【００５８】
上記実施形態では、第１の電極指２３及び第１の電極指延長部２３ａは、同じ金属材料により一体に形成されている。第２の電極指２４及び第２の電極指延長部２４ａも同じ金属材料により一体に形成されている。さらに、第１，第２のダミー電極指２５，２６及び第１，第２のダミー電極指延長部２５ａ，２６ａもそれぞれ同じ金属材料により一体に形成されている。このような電極指２３，２４及びダミー電極指２５，２６等を形成する金属材料については特に限定されず、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇまたはこれらの合金などを適宜用いることができる。
【００５９】
もっとも、安価であり、弾性波の音速が高いため、ＡｌまたはＡｌを主体とする合金を用いることが望ましい。また、第１，第２の電極指２３，２４は、複数の金属膜を積層した積層金属膜により形成されていてもよい。その場合には、好ましくは、第１，第２の電極指２３，２４は、Ａｌ膜と、Ａｌ膜よりも圧電基板側に積層されており、かつＡｌよりも密度の大きい高密度の金属からなる金属膜とを主体とすることが好ましい。それによって、弾性波の閉じ込め効果をより高めることができる。このようなＡｌよりも密度の大きい高密度金属としては、Ｃｕ、Ｗ、Ａｕ、Ｐｔなどを挙げることができる。
【００６０】
また、第１の金属膜２８，２９としては、第１の電極指延長部２３，第２の電極指延長部２４ａよりも密度が小さい適宜の金属、例えばＡｌ、ＡｌＣｕ合金などを用いることができる。第１の金属膜２８，２９についても、複数の金属膜を積層してなる積層金属膜により形成されていてもよい。いずれにしても、ρ１×Ｈ１がρ２×Ｈ２よりも大きければ、適宜の金属により、金属膜２８，２９を形成することができる。
【００６１】
第２の金属膜３０，３１についても、例えばＡｌ、Ａｌ合金、Ａｕなどの適宜の金属により形成することができる。第２の金属膜３０，３１についても、複数の金属膜を積層してなる積層金属膜により形成されていてもよい。
【００６２】
第１，第２の金属膜に、さらにＴｉ、ＮｉＣｒ合金の薄い層を積層してもよい。
【００６３】
上記実施形態では、ラダー型フィルタ装置の直列腕共振子は並列腕共振子に本発明の実施形態の弾性波共振子を用いたが、ラダー型フィルタ装置の直列腕共振子及び並列腕共振子の少なくとも一方の少なくとも１つに本発明の弾性波共振子を用いることにより、フィルタ特性を改善することができる。
【００６４】
また、ラダー型フィルタに限らず、１以上の弾性波共振子を用いて構成されている様々な弾性波フィルタ装置に本発明の弾性波共振子を好適に用いることができる。
【００６５】
また、本発明が適用される弾性波共振子は、弾性表面波を利用した弾性表面波共振子に限らず、弾性境界波を利用した弾性境界波共振子であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態のラダー型フィルタ装置の電極構造を説明するための模式的平面図であり、（ｂ）はその要部を示す正面断面図である。
【図２】本発明の一実施形態のラダー型フィルタ装置が送信側帯域フィルタとして用いられているデュプレクサの回路図である。
【図３】本発明の弾性波共振子の電極形成工程を説明するための模式的平面図である。
【図４】本発明の弾性波共振子の電極形成工程を説明するための模式的平面図である。
【図５】本発明の一実施形態の弾性波共振子の電極構造を拡大して示す平面図である。
【図６】実施形態及び比較例の弾性波共振子のインピーダンス特性を示す図である。
【図７】実施形態及び比較例の弾性波共振子のリターンロス特性を示す図である。
【図８】実施形態及び比較例の弾性波共振子を用いて構成されたラダー型フィルタ装置の各周波数特性を示す図である。
【図９】従来の弾性表面波装置を説明するための模式的平面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１…ラダー型フィルタ装置
２…圧電基板
３…デュプレクサ
４…アンテナ端子
５…送信端子
６，７…受信側帯域フィルタ
８，９…第２の平衡端子
１１…接続点
１２，１３…弾性波共振子
１４，１５…第１，第２の弾性波フィルタ部
１６，１７…第３，第４の弾性波フィルタ
１８…櫛歯電極
２１，２２…第１，第２のバスバー
２３，２４…第１，第２の電極指
２３ａ，２４ａ…第１，第２の電極指延長部
２５，２６…第１，第２のダミー電極指
２５ａ，２６ａ…第１，第２のダミー電極指延長部
２７…絶縁膜
２８，２９…第１の金属膜
２８ａ，２９ａ…内側端縁
２８ｂ…電極指延長部被覆部
２８ｃ…電極指延長部非被覆部
３０，３１…第２の金属膜
３０ａ，３１ａ…内側端縁
３２…絶縁膜
３３，３４…反射器
Ｌ１〜Ｌ４…インダクタンス
Ｐ１〜Ｐ３…並列腕共振子
Ｓ１〜Ｓ８…直列腕共振子
【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波共振子及び該弾性波共振子を用いたラダー型フィルタに関し、より詳細には、ＩＤＴ電極のバスバーが複数の金属層を積層した構造を有する弾性波共振子及びラダー型フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話機の帯域フィルタなどに、弾性波共振子を用いて構成された弾性波フィルタ装置が広く用いられている。
【０００３】
例えば下記の特許文献１は、この種の弾性波フィルタ装置に用いられるＩＤＴ（インターデジタルトランスデューサ）が開示されている。図９は、特許文献１において、従来から用いられていると記載されているＩＤＴの概略構成図である。
【０００４】
ＩＤＴ１００１は、圧電基板上に図示のＩＤＴ電極１００２を形成することにより構成されている。ＩＤＴ電極１００２は、対向し合う第１，第２のバスバー１００３，１００４を有する。第１のバスバー１００３から第２のバスバー１００４側に延びるように、複数本の第１の電極指１００５が形成されている。第２のバスバー１００４からは、第１のバスバー１００３側に延びるように、複数本の第２の電極指１００６が形成されている。
【０００５】
ＩＤＴ電極１００２において、第１の電極指１００５と第２の電極指１００６との間に交流電圧を印加することにより、弾性表面波が励振される。弾性表面波が励振される部分、すなわち励振部１００７は、図９の矢印Ｗで示す幅すなわち交叉幅を有する部分である。励振部において、弾性表面波が第１，第２の電極指１００５，１００６の延びる方向と直交する方向に伝搬する。ＩＤＴ電極１００２では、励振部１００７を伝搬する弾性表面波の音速は、第１，第２のバスバー１００３，１００４を伝搬する弾性波の音速よりも遅くされている。そのため、励振された弾性表面波が励振部１００７に閉じ込められると記載されている。
【特許文献１】特開平１０−１４５１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のように、従来のＩＤＴ電極１００２では、励振部１００７に弾性表面波が閉じ込められ、第１，第２のバスバー１００３，１００４側への弾性表面波の漏洩は非常に少なくされている。
【０００７】
しかしながら、ＩＤＴ電極において、交叉幅重み付が施されている場合、特に、第１のバスバー側の包絡線と第２のバスバー側の包絡線とにより菱形の形状が形成されるような重み付けが施されている場合には、弾性波がバスバーに漏洩し、共振特性やフィルタ特性が劣化することのあることがわかった。
【０００８】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、ＩＤＴ電極に様々な形態の交叉幅重み付が施されている場合であっても、弾性波がバスバーに漏洩し難く、従って良好な共振特性を有する弾性波共振子、並びに該弾性波共振子を用いたラダー型フィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る弾性波共振子は、圧電基板と、前記圧電基板上に設けられたＩＤＴ電極とを備える弾性波共振子であって、前記ＩＤＴ電極が、第１のバスバーと、第１のバスバーと対向するように配置された第２のバスバーと、第１のバスバーから第２のバスバーに向かって、ただし第２のバスバーには至らないように延ばされた複数本の第１の電極指と、第２のバスバーから第１のバスバーに向かって、ただし第１のバスバーには至らないように延ばされており、かつ前記第１の電極指と間挿し合うように配置された複数本の第２の電極指とを有し、前記第１，第２のバスバーが、それぞれ、複数本の第１の電極指の端部または複数本の第２の電極指の端部から外側に延ばされた複数本の第１，第２の電極指延長部と、複数本の第１，第２の電極指延長部を被覆している電極指延長部被覆部及び複数本の第１，第２の電極指延長部よりも弾性波伝搬方向と直交する方向において外側に延ばされており、かつ前記第１，第２の電極指延長部を被覆していない電極指延長部非被覆部とを有する金属膜とを備え、該金属膜の内側端縁がバスバーの内側端縁を構成しており、前記第１，第２の電極指延長部の平均密度をρ１、膜厚をＨ１とし、前記金属膜の平均密度をρ２とし、膜厚をＨ２としたときに、ρ１×Ｈ１がρ２×Ｈ２よりも大きくされていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る弾性波共振子のある特定の局面では、前記ＩＤＴ電極が、電極指交叉幅が最大となる部分から、弾性波伝搬方向両側に行くにつれて電極指交叉幅が減少するように交叉幅重み付けされており、前記複数本の第１の電極指の先端を結ぶことにより形成される第１の包絡線に対し一定の距離を隔てて前記第２のバスバーの内側端縁が位置するように、かつ前記複数本の第２の電極指の先端を結ぶことにより形成される第２の包絡線に対し一定の距離を隔てて前記第１のバスバーの内側端縁が位置するように、前記第１，第２のバスバーの内側端縁が、弾性波伝搬方向に対して傾斜された傾斜部分を有する。このような第１，第２のバスバーの内側端縁が上記傾斜部分を有する構造であっても、本発明によれば、励振部に確実に弾性波を閉じ込めることができ、第１，第２のバスバー側への弾性波の漏洩を確実に抑制することができる。
【００１１】
本発明に係る弾性波共振子の他の特定の局面では、前記複数本の第１，第２の電極指延長部を構成している金属が、ＡｌまたはＡｌを主体とする合金である。この場合には、音速が早いＡｌまたはＡｌを主体とする合金により電極指延長部非被覆部が形成されているので、本発明に従って弾性波を励振部に確実に閉じ込めることができる。
【００１２】
本発明に係る弾性波共振子のさらに他の特定の局面では、前記第１，第２の電極指が、Ａｌ膜と、Ａｌ膜よりも圧電基板側に積層されておりかつＡｌよりも密度の大きい高密度金属からなる電極膜とを主体とする。この場合には、弾性波の閉じ込めをより高めることができる。
【００１３】
本発明に係る弾性波共振子のさらに別の特定の局面では、前記第１，第２のバスバーの前記金属膜を第１の金属膜としたときに、該第１の金属膜の上面に積層された第２の金属膜をさらに備え、該第２の金属膜の内側端縁が、前記電極指延長部の外側端縁よりも外側に位置しており、それによって、前記第１の金属膜の電極指延長部非被覆部が、前記電極指延長部と前記第２の金属膜の内側端縁との間に位置している。この場合には、電極指延長部と第２の金属膜の内側端縁との間に電極指延長部被覆部が設けられており、該電極指延長部非被覆部により確実に弾性波の励振部外への漏洩を抑制することができ、他方第１の金属膜を構成する金属として導電性の低い金属を適宜用いることができ、配線抵抗を低めることができる。
【００１４】
本発明に係る弾性波共振子のさらに別の特定の局面では、前記第１の金属膜の平均導電率をσ２、前記第２の金属膜の平均導電率をσ３及び膜厚Ｈ３としたときσ２×Ｈ２＜σ３×Ｈ３である。この場合には、バスバー及び配線の抵抗を低減できる。それにより弾性波共振子の電気的特性の改善ができる。
【００１５】
本発明に係るラダー型フィルタは、本発明に従って構成された弾性波共振子を直列腕共振子または並列腕共振子と備える。従って、上記弾性波共振子からなる直列腕共振子または並列腕共振子を有するため、フィルタ特性を改善することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る弾性波共振子では、第１，第２のバスバーが、上記第１，第２の電極指延長部と、第１または第２の電極指延長部を被覆していない電極指延長部非被覆部を有する金属膜とを備え、ρ１×Ｈ１がρ２×Ｈ２よりも大きくされているため、弾性波を確実に電極指延長部非被覆部の内側に閉じ込めることができ、弾性波共振子の電気的特性の改善を図ることが可能となる。
【００１７】
よって、本発明に係る弾性波共振子を用いて、例えばラダー型フィルタなどのフィルタ装置を構成した場合、フィルタ特性を改善することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る弾性波共振子を直列腕共振子及び並列腕共振子として備えるラダー型フィルタ装置の模式的平面図であり、（ｂ）は該弾性波共振子の要部を示す正面断面図である。図２は上記ラダー型フィルタを備えるデュプレクサの回路図である。
【００２０】
図１（ａ）に示すラダー型フィルタ装置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。
【００２１】
上記ラダー型フィルタ装置１は、図２に示すデュプレクサ３における送信側帯域フィルタとして用いられる。
【００２２】
なお、本実施形態では、送信帯域が８８０ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚであり、受信帯域が９２５ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚであるバンド８タイプの携帯電話機のデュプレクサの送信側帯域フィルタとして、上記ラダー型フィルタ装置１を用いられている。
【００２３】
図２に示すように、デュプレクサ３は、携帯電話機のアンテナに接続されるアンテナ端子４を有する。アンテナ端子４に、送信側帯域フィルタとして、ラダー型フィルタ装置１の一端が接続されている。ラダー型フィルタ装置１の他方端が送信端子５である。
【００２４】
他方、デュプレクサ３では、アンテナ端子４に、受信側帯域フィルタ６が接続されている。受信側帯域フィルタ６は、平衡−不平衡変換機能を有する帯域フィルタであり、第１，第２の平衡端子８，９を有する。受信側帯域フィルタ６は、アンテナ端子４側の接続点１１に、弾性波共振子１２，１３を介して、それぞれ、第１，第２の弾性波フィルタ部１４，１５が接続されている。第１，第２の弾性波フィルタ部１４，１５は、それぞれ、平衡−不平衡変換機能を有する３ＩＤＴ型の弾性波フィルタである。この第１，第２の弾性波フィルタ部１４，１５の後段に、３ＩＤＴ型の第３，第４の弾性波フィルタ１６，１７がそれぞれ縦続接続されている。
【００２５】
他方、送信側フィルタを構成しているラダー型フィルタ装置１は、アンテナ端子４と送信端子５との間に延びる直列腕を有し、該直列腕において、複数の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ８が互いに直列に接続されている。直列腕共振子Ｓ２と直列腕共振子Ｓ３との間の接続点とグラウンド電位とを結ぶ第１の並列腕に、第１の並列腕共振子Ｐ１が設けられている。また、直列腕共振子Ｓ４と直列腕共振子Ｓ５との間の接続点とグラウンド電位とを結ぶ第２の並列腕に第２の並列腕共振子Ｐ２が設けられている。直列腕共振子Ｓ６と直列腕共振子Ｓ７との接続点との間の接続点とグラウンド電位とを結ぶ並列腕に第３の並列腕共振子Ｐ３が設けられている。直列腕共振子Ｓ３，Ｓ４に並列にキャパシタンスＣが接続されている。また、各並列腕において、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３にそれぞれ、直列にインダクタンスＬ１〜Ｌ３が接続されている。また、インダクタンスＬ１，Ｌ２のグラウンド側端部が共通接続され、インダクタンスＬ４を介してグラウンド電位に接続されている。
【００２６】
図１（ａ）においては、上記直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ８及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３と、キャパシタンスＣを構成している櫛歯電極１８とが図示されている。なお、インダクタンスＬ１〜Ｌ４は、配線パターンにより形成されるインダクタンス部である。
【００２７】
本実施形態の特徴は、上記直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ８及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３のＩＤＴ電極のバスバーの構造が改良されていることにある。これを、直列腕共振子Ｓ１を代表して、図１（ｂ）及び図３〜図５を参照して説明する。
【００２８】
図５は、直列腕共振子Ｓ１を示す平面図である。この直列腕共振子Ｓ１では、対向し合う第１，第２のバスバー２１，２２が設けられている。第１のバスバー２１から第２のバスバー２２に向かって複数本の第１の電極指２３が、ただし第２のバスバー２２に至らないように形成されている。第２のバスバー２２から第１のバスバー２１側に向かって、ただし第１のバスバー２１には至らないように複数本の第２の電極指２４が延ばされている。複数本の第１の電極指２３と、複数本の第２の電極指２４とは互いに間挿し合っている。
【００２９】
なお、特に必須ではないが、第１の電極指２３の先端には、ギャップを隔てて、第２のバスバー２２から第１のバスバー２１側に向かって延びる第１のダミー電極指２５が形成されている。同様に、第２の電極指２４の先端に対してギャップを隔てて第１のバスバー２１から第２のバスバー２２側に向かって延びる第２のダミー電極指２６が形成されている。
【００３０】
ところで、上記第１，第２の電極指２３，２４及び第１，第２のダミー電極指２５，２６並びにバスバー２１，２２は、いずれも金属材料からなるが、本実施形態では以下のようにして形成される。まず、圧電基板２上に全面にＳｉＯ２などの絶縁性材料からなる絶縁膜を第１，第２の電極指２３，２４と同じ厚みに形成する。しかる後、フォトリソグラフィ法によりパターニングし、第１，第２の電極指２３，２４及び第１，第２のダミー電極指２５，２６及び後述する電極指延長部及びダミー電極指延長部が設けられる部分が開口部となるように絶縁膜をパターニングする。しかる後、誘電体膜の全面に金属材料を蒸着またはスパッタリング等により付与し、絶縁膜上の不要金属膜をレジストと共に除去する。
【００３１】
このようにして、図３に示すように、絶縁膜２７と同じ膜厚の第１，第２の電極指２３，２４及び第１，第２のダミー電極指２５，２６を形成する。ここでは、第１，第２の電極指２３，２４の基端側には、電極指延長部２３ａ，２４ａが連ねられている。第１，第２のダミー電極指２５，２６の基端側にも第１，第２のダミー電極指延長部２５ａ，２６ａが連ねられている。
【００３２】
しかる後、図４に示すように、第１の金属膜２８，２９を形成する。第１の金属膜２８，２９は、その内側端縁２８ａ，２９ａが第１，第２のバスバー２１，２２の内側端縁を形成している。
【００３３】
なお、「内側」とは、弾性波伝搬方向と直交する方向すなわち第１，第２の電極指２３，２４が延びる方向において、第１，第２の電極指２３，２４が交叉している励振部に向かう側をいうものとし、「外側」とは、励振部に対し、弾性波伝搬方向と直交する方向において遠ざかる方向をいうものとする。
【００３４】
次に、第１の金属膜２８，２９上に、第２の金属膜３０，３１を形成することにより、図５に示す電極構造が形成される。第２の金属膜３０，３１の内側端縁３０ａ，３１ａは、第１の金属膜２８，２９の内側端縁２８ａ，２９ａよりも外側に位置している。
【００３５】
ところで、第１の電極指延長部２３ａ及び第２のダミー電極指延長部２６ａは、上記金属膜２８で被覆されている部分である。言い換えれば、金属膜２８の内側端縁２８ａよりも励振部側すなわち内側部分が第１の電極指２３及び第２のダミー電極指２６であり、金属膜２８で覆われている部分が第１の電極指延長部２３ａ及び第２のダミー電極指延長部２６ａである。
【００３６】
バスバーとは、同電位に接続される複数本の電極指を短絡している部分である。この定義に従うと、バスバー２１においては、金属膜２８により複数本の第１の電極指２３が電気的に接続されているため、金属膜２８の内側端縁２８ａがバスバー２１の内側端縁に相当することとなる。従って、第１の電極指２３と金属膜２８の下方に位置している第１の電極指延長部２３ａとをこのように区別し、電極指延長部２３ａは電極指２３に含まれない部分とする。
【００３７】
同様に、第２のバスバー２２側においても、金属膜２９の内側端縁２９ａが、第２の電極指２４と、第２の電極指延長部とを区画する境界であり、第１のダミー電極指２５と、第１のダミー電極指延長部２５ａとを区画する境界である。
【００３８】
図１（ｂ）は、第１のバスバー２１及び第１の電極指２３が形成されている部分を部分的に拡大して示す。ここでは、圧電基板２上において、第１の電極指２３及び第１の電極指延長部２３ａが連ねられている。この第１の電極指延長部２３ａ上に、上記金属膜２８が第１の電極指延長部２３ａを被覆するように形成されている。この金属膜２８は、第１の電極指延長部２３ａ上からさらに外側に延ばされている。そして、第２の金属膜３０が、第１の金属膜２８上に形成されている。第１の金属膜２８は、第１の電極指延長部２３ａを被覆している電極指延長部被覆部２８ｂと、第１の電極指延長部２３ａを被覆していない第１の電極指延長部非被覆部２８ｃとを有する。すなわち、第２の金属膜３０の内側端縁３０ａと、第１の電極指延長部２３ａとの間に、第１の電極指延長部非被覆部２８ｃが設けられている。
【００３９】
なお、必須ではないが、本実施形態では、上記第１の電極指延長部２３ａが存在している部分以外では、金属膜２８の下方に絶縁膜３２が形成されている。そのため、第２の金属膜３０が形成される面及び金属膜２８の上面が平坦化されている。従って、第２の金属膜３０を容易にかつ高精度に形成することが可能とされている。
【００４０】
なお、上記ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向両側には、反射器３３，３４が設けられており、それによって、本実施形態では、１ポート型の弾性波共振子が形成されている。
【００４１】
なお、直列腕共振子Ｓ１につき電極構造を説明したが、他の直列腕共振子Ｓ２〜Ｓ８及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３も同様の構造を有する。
【００４２】
本実施形態では、直列腕共振子Ｓ１のＩＤＴ電極は交叉幅重み付が施されている。すなわち、ＩＤＴ電極では、複数本の第１の電極指２３の先端を結ぶ第１の包絡線Ａと、複数本の第２の電極指２４の先端を結ぶ第２の包絡線が、菱形を形成するように交叉幅重み付が施されている。言い換えれば、交叉幅重み付けが最大の部分から、弾性波伝搬方向端部に向かうにつれて交叉幅が順次小さくなるようにＩＤＴ電極に交叉幅重み付が施されている。そして、バスバー２１，２２の内側端縁、すなわち第１の金属膜２８，２９の内側端縁２８ａ，２９ａは、上記包絡線Ｂまたは包絡線Ａに沿うような形状とされている。従って、内側端縁２８ａ，２９ａは、弾性波伝搬方向端部に向かうにつれて内側に傾斜している傾斜部Ｃ，Ｄをそれぞれ有する。言い換えれば、内側端縁２８ａ，２９ａは、包絡線Ｂまたは包絡線Ａとほぼ一定の距離を有するように傾斜している傾斜部Ｃ，Ｄを有する。このような構造では、励振部の幅が弾性波伝搬方向において変化しているため、励振された弾性波がバスバー２１または２２に達する部分が存在する。例えば、最大交叉幅部分において弾性波伝搬方向と直交する方向両端付近で励振された弾性波は、弾性波伝搬方向に進行すると、バスバー２１またはバスバー２２にて到達することとなる。従って、励振部で励振された弾性波がバスバー側に漏洩しやすいという問題がある。
【００４３】
本実施形態の特徴は、上記電極指延長部２３ａ，２４ａの平均密度をρ１、膜厚をＨ１とし、第１の金属膜２８，２９の平均密度をρ２、膜厚Ｈ２としたときに、ρ１×Ｈ１がρ２×Ｈ２よりも大きいことにある。このような構成では、励振される弾性波の音速は、第１の電極指延長部２３ａが設けられている領域に比べて、金属膜２８のみが存在する上記電極指延長部非被覆部２８ｃにおいて相対的に速くなる。そのため、ＩＤＴ電極で励振された弾性波は、上記バスバー２１の電極指延長部非被覆部２８ｃの内側端縁よりも内側に閉じ込められ、外側への弾性波の漏洩を確実に抑制することができる。それによって、直列腕共振子Ｓ１では、共振特性が改善される。
【００４４】
他の直列腕共振子Ｓ２〜Ｓ８及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３も同様の構造を有するため、本実施形態のラダー型フィルタ装置１では、フィルタ特性の改善を図ることができる。これを、図６〜図８を参照してより具体的に説明する。
【００４５】
また、上記のような交叉幅重み付が施されているため、所望とする共振特性を容易に得ることができる。言い換えれば重み付の対応を工夫することにより、弾性波共振子の周波数特性を広い範囲にわたり調整することが可能とされている。
【００４６】
図６及び図７は、本発明の一実施形態に係る上記直列腕共振子Ｓ１としての弾性波共振子のインピーダンス特性及び比較のために用意した比較例の弾性波共振子のインピーダンス特性及びリターンロス特性をそれぞれ示す図である。実線が実施形態の結果を示し、破線が比較例の結果を示す。使用した圧電基板２はカット角１２６°のＬｉＮｂＯ３基板である。上記実施形態では、ＩＤＴの電極指の対数は８８対とし、中央における交叉幅が８０μｍであり、両端に行くにつれて交叉幅が小さくなり、両端における交叉幅は８μｍとした。また、ＩＤＴ電極における電極指ピッチで定まる波長λは４μｍとし、ＩＤＴ電極のデューティは０．５とした。さらに、第１，第２の電極指２３，２４の先端と第１，第２のダミー電極指２５，２６との間のギャップの寸法は０．４μｍとした。また、ＩＤＴ電極中央においては、ダミー電極としての長さは０、すなわち、ダミー電極は配置しなかった。
【００４７】
ＩＤＴ電極両端における第１，第２のダミー電極指の長さは、ダミー電極指の本数が１７本のときに７．４μｍとした。
【００４８】
また、第１，第２の反射器における電極指の本数は、ダミー電極指の本数と同一とした。反射器３３，３４における電極指の開口長は、ＩＤＴ電極の端部における開口長（＝交叉幅＋２×ダミー電極指の長さ）と同一とした。
【００４９】
反射器の電極指のピッチで定まる波長λはＩＤＴ電極の波長λと同一とし、電極指のデューティは０．５とした。
【００５０】
また、電極指間に配置される絶縁膜としては、２００ｎｍの厚みのＳｉＯ２膜を形成した。
【００５１】
上記第１，第２の電極指２３，２４及び第１，第２のダミー電極指２５，２６並びに電極指延長部及びダミー電極指延長部は、上層から順にＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ｐｔ／ＮｉＣｒをこの順序で積層してなり、これらの厚みが１０／８０／１０／８０／１０（単位はｎｍ）である積層膜を用いた。また、第１の金属膜２８，２９については、上層からＴｉ／Ａｌ／Ｔｉを１０／１００／１０（単位はｎｍ）の厚みとなるように積層した積層金属膜により形成した。第２の金属膜３０，３１については、上層からＡｌ／Ｔｉを２０００／２００（単位はｎｍ）となるように積層した積層金属膜を用いた。
【００５２】
第１，第２の電極指延長部非被覆部２８ｃ，２９ｃの表面波伝搬方向と直交する方向の長さは１λ、すなわち、４μｍとした。
【００５３】
さらに、図１（ｂ）に示したように、保護膜として１０００ｎｍのＳｉＯ２膜及び５０ｎｍの厚みのＳｉＮ膜を順次成膜した。
【００５４】
比較例の弾性波共振子では、図１（ｂ）に示した電極指延長部非被覆部を設けず、第１の電極指延長部及び第２の電極指延長部上に第１の金属膜２８及び第１の金属膜２９がそれぞれ積層されている部分上に、さらに第２の金属膜３０及び第２の金属膜３１を形成した。言い換えれば第１，第２のバスバーにおいて、第１，第２の電極指延長部上に金属膜が積層されている部分の全領域において第２の金属膜を積層した構造を用いた。
【００５５】
図６から明らかなように、上記比較例の弾性波共振子に比べて、実施例によれば、山谷比が大きくなる。また、図７のリターンロス特性から明らかなように、９１０ＭＨｚ付近及び９５０ＭＨｚ付近において、比較例に比べて上記実施形態によれば、リターンロスを大幅に改善し得ることがわかる。
【００５６】
また、上記実施例の弾性波共振子を上記ラダー型フィルタ装置１の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ８に採用し、同様の構造を有する、ただし共振特性が異なる並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３を用いたラダー型フィルタ装置１の周波数特性を図８に実線で示す。比較のために、上記比較例の弾性波共振子を用いて同様にして構成されたラダー型フィルタ装置の周波数特性を図８に破線で示す。
【００５７】
図８から明らかなように、上記実施形態の弾性波共振子を用いることにより、通過帯域右肩部における挿入損失が０．０９ｄＢ改善されていることがわかる。
【００５８】
上記実施形態では、第１の電極指２３及び第１の電極指延長部２３ａは、同じ金属材料により一体に形成されている。第２の電極指２４及び第２の電極指延長部２４ａも同じ金属材料により一体に形成されている。さらに、第１，第２のダミー電極指２５，２６及び第１，第２のダミー電極指延長部２５ａ，２６ａもそれぞれ同じ金属材料により一体に形成されている。このような電極指２３，２４及びダミー電極指２５，２６等を形成する金属材料については特に限定されず、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇまたはこれらの合金などを適宜用いることができる。
【００５９】
もっとも、安価であり、弾性波の音速が高いため、ＡｌまたはＡｌを主体とする合金を用いることが望ましい。また、第１，第２の電極指２３，２４は、複数の金属膜を積層した積層金属膜により形成されていてもよい。その場合には、好ましくは、第１，第２の電極指２３，２４は、Ａｌ膜と、Ａｌ膜よりも圧電基板側に積層されており、かつＡｌよりも密度の大きい高密度の金属からなる金属膜とを主体とすることが好ましい。それによって、弾性波の閉じ込め効果をより高めることができる。このようなＡｌよりも密度の大きい高密度金属としては、Ｃｕ、Ｗ、Ａｕ、Ｐｔなどを挙げることができる。
【００６０】
また、第１の金属膜２８，２９としては、第１の電極指延長部２３，第２の電極指延長部２４ａよりも密度が小さい適宜の金属、例えばＡｌ、ＡｌＣｕ合金などを用いることができる。第１の金属膜２８，２９についても、複数の金属膜を積層してなる積層金属膜により形成されていてもよい。いずれにしても、ρ１×Ｈ１がρ２×Ｈ２よりも大きければ、適宜の金属により、金属膜２８，２９を形成することができる。
【００６１】
第２の金属膜３０，３１についても、例えばＡｌ、Ａｌ合金、Ａｕなどの適宜の金属により形成することができる。第２の金属膜３０，３１についても、複数の金属膜を積層してなる積層金属膜により形成されていてもよい。
【００６２】
第１，第２の金属膜に、さらにＴｉ、ＮｉＣｒ合金の薄い層を積層してもよい。
【００６３】
上記実施形態では、ラダー型フィルタ装置の直列腕共振子は並列腕共振子に本発明の実施形態の弾性波共振子を用いたが、ラダー型フィルタ装置の直列腕共振子及び並列腕共振子の少なくとも一方の少なくとも１つに本発明の弾性波共振子を用いることにより、フィルタ特性を改善することができる。
【００６４】
また、ラダー型フィルタに限らず、１以上の弾性波共振子を用いて構成されている様々な弾性波フィルタ装置に本発明の弾性波共振子を好適に用いることができる。
【００６５】
また、本発明が適用される弾性波共振子は、弾性表面波を利用した弾性表面波共振子に限らず、弾性境界波を利用した弾性境界波共振子であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態のラダー型フィルタ装置の電極構造を説明するための模式的平面図であり、（ｂ）はその要部を示す正面断面図である。
【図２】本発明の一実施形態のラダー型フィルタ装置が送信側帯域フィルタとして用いられているデュプレクサの回路図である。
【図３】本発明の弾性波共振子の電極形成工程を説明するための模式的平面図である。
【図４】本発明の弾性波共振子の電極形成工程を説明するための模式的平面図である。
【図５】本発明の一実施形態の弾性波共振子の電極構造を拡大して示す平面図である。
【図６】実施形態及び比較例の弾性波共振子のインピーダンス特性を示す図である。
【図７】実施形態及び比較例の弾性波共振子のリターンロス特性を示す図である。
【図８】実施形態及び比較例の弾性波共振子を用いて構成されたラダー型フィルタ装置の各周波数特性を示す図である。
【図９】従来の弾性表面波装置を説明するための模式的平面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１…ラダー型フィルタ装置
２…圧電基板
３…デュプレクサ
４…アンテナ端子
５…送信端子
６，７…受信側帯域フィルタ
８，９…第２の平衡端子
１１…接続点
１２，１３…弾性波共振子
１４，１５…第１，第２の弾性波フィルタ部
１６，１７…第３，第４の弾性波フィルタ
１８…櫛歯電極
２１，２２…第１，第２のバスバー
２３，２４…第１，第２の電極指
２３ａ，２４ａ…第１，第２の電極指延長部
２５，２６…第１，第２のダミー電極指
２５ａ，２６ａ…第１，第２のダミー電極指延長部
２７…絶縁膜
２８，２９…第１の金属膜
２８ａ，２９ａ…内側端縁
２８ｂ…電極指延長部被覆部
２８ｃ…電極指延長部非被覆部
３０，３１…第２の金属膜
３０ａ，３１ａ…内側端縁
３２…絶縁膜
３３，３４…反射器
Ｌ１〜Ｌ４…インダクタンス
Ｐ１〜Ｐ３…並列腕共振子
Ｓ１〜Ｓ８…直列腕共振子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板と、
前記圧電基板上に設けられたＩＤＴ電極とを備える弾性波共振子であって、
前記ＩＤＴ電極が、第１のバスバーと、第１のバスバーと対向するように配置された第２のバスバーと、第１のバスバーから第２のバスバーに向かって、ただし第２のバスバーには至らないように延ばされた複数本の第１の電極指と、第２のバスバーから第１のバスバーに向かって、ただし第１のバスバーには至らないように延ばされており、かつ前記第１の電極指と間挿し合うように配置された複数本の第２の電極指とを有し、
前記第１，第２のバスバーが、それぞれ、複数本の第１の電極指の端部または複数本の第２の電極指の端部から外側に延ばされた複数本の第１，第２の電極指延長部と、複数本の第１，第２の電極指延長部を被覆している電極指延長部被覆部及び複数本の第１，第２の電極指延長部よりも弾性波伝搬方向と直交する方向において外側に延ばされており、前記第１，第２の電極指延長部を被覆していない電極指延長部非被覆部とを有する金属膜とを備え、該金属膜の内側端縁がバスバーの内側端縁を構成しており、
前記第１，第２の電極指延長部の平均密度をρ１、膜厚をＨ１とし、前記金属膜の平均密度をρ２とし、膜厚をＨ２としたときに、ρ１×Ｈ１がρ２×Ｈ２よりも大きいことを特徴とする、弾性波共振子。
【請求項２】
前記ＩＤＴ電極が、電極指交叉幅が最大となる部分から、弾性波伝搬方向両側に行くにつれて電極指交叉幅が減少するように交叉幅重み付けされており、前記複数本の第１の電極指の先端を結ぶことにより形成される第１の包絡線に対し一定の距離を隔てて前記第２のバスバーの内側端縁が位置するように、かつ前記複数本の第２の電極指の先端を結ぶことにより形成される第２の包絡線に対し一定の距離を隔てて前記第１のバスバーの内側端縁が位置するように、前記第１，第２のバスバーの内側端縁が、弾性波伝搬方向に対して傾斜された傾斜部分を有する、請求項１に記載の弾性波共振子。
【請求項３】
電極指延長部非被覆部を有すく前記金属膜を構成している金属が、ＡｌまたはＡｌを主体とする合金である、請求項１または２に記載の弾性波共振子。
【請求項４】
前記第１，第２の電極指及び前記第１，第２の電極指延長部が、Ａｌ膜と、Ａｌ膜よりも圧電基板側に積層されておりかつＡｌよりも密度の大きい高密度金属からなる電極膜とを主体とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波共振子。
【請求項５】
前記第１，第２のバスバーの前記金属膜を第１の金属膜としたときに、該第１の金属膜の上面に積層された第２の金属膜をさらに備え、該第２の金属膜の内側端縁が、前記電極指延長部の外側端縁よりも外側に位置しており、それによって、前記第１の金属膜の電極指延長部非被覆部が、前記電極指延長部と前記第２の金属膜の内側端縁との間に位置している、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波共振子。
【請求項６】
前記第１の金属膜の平均導電率をσ２、前記第２の金属膜の平均導電率をσ３及び膜厚Ｈ３としたときσ２×Ｈ２＜σ３×Ｈ３である、請求項５に記載の弾性波共振子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性波共振子を直列腕共振子または並列腕共振子として備える、ラダー型フィルタ。
【請求項１】
圧電基板と、
前記圧電基板上に設けられたＩＤＴ電極とを備える弾性波共振子であって、
前記ＩＤＴ電極が、第１のバスバーと、第１のバスバーと対向するように配置された第２のバスバーと、第１のバスバーから第２のバスバーに向かって、ただし第２のバスバーには至らないように延ばされた複数本の第１の電極指と、第２のバスバーから第１のバスバーに向かって、ただし第１のバスバーには至らないように延ばされており、かつ前記第１の電極指と間挿し合うように配置された複数本の第２の電極指とを有し、
前記第１，第２のバスバーが、それぞれ、複数本の第１の電極指の端部または複数本の第２の電極指の端部から外側に延ばされた複数本の第１，第２の電極指延長部と、複数本の第１，第２の電極指延長部を被覆している電極指延長部被覆部及び複数本の第１，第２の電極指延長部よりも弾性波伝搬方向と直交する方向において外側に延ばされており、前記第１，第２の電極指延長部を被覆していない電極指延長部非被覆部とを有する金属膜とを備え、該金属膜の内側端縁がバスバーの内側端縁を構成しており、
前記第１，第２の電極指延長部の平均密度をρ１、膜厚をＨ１とし、前記金属膜の平均密度をρ２とし、膜厚をＨ２としたときに、ρ１×Ｈ１がρ２×Ｈ２よりも大きいことを特徴とする、弾性波共振子。
【請求項２】
前記ＩＤＴ電極が、電極指交叉幅が最大となる部分から、弾性波伝搬方向両側に行くにつれて電極指交叉幅が減少するように交叉幅重み付けされており、前記複数本の第１の電極指の先端を結ぶことにより形成される第１の包絡線に対し一定の距離を隔てて前記第２のバスバーの内側端縁が位置するように、かつ前記複数本の第２の電極指の先端を結ぶことにより形成される第２の包絡線に対し一定の距離を隔てて前記第１のバスバーの内側端縁が位置するように、前記第１，第２のバスバーの内側端縁が、弾性波伝搬方向に対して傾斜された傾斜部分を有する、請求項１に記載の弾性波共振子。
【請求項３】
電極指延長部非被覆部を有すく前記金属膜を構成している金属が、ＡｌまたはＡｌを主体とする合金である、請求項１または２に記載の弾性波共振子。
【請求項４】
前記第１，第２の電極指及び前記第１，第２の電極指延長部が、Ａｌ膜と、Ａｌ膜よりも圧電基板側に積層されておりかつＡｌよりも密度の大きい高密度金属からなる電極膜とを主体とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波共振子。
【請求項５】
前記第１，第２のバスバーの前記金属膜を第１の金属膜としたときに、該第１の金属膜の上面に積層された第２の金属膜をさらに備え、該第２の金属膜の内側端縁が、前記電極指延長部の外側端縁よりも外側に位置しており、それによって、前記第１の金属膜の電極指延長部非被覆部が、前記電極指延長部と前記第２の金属膜の内側端縁との間に位置している、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波共振子。
【請求項６】
前記第１の金属膜の平均導電率をσ２、前記第２の金属膜の平均導電率をσ３及び膜厚Ｈ３としたときσ２×Ｈ２＜σ３×Ｈ３である、請求項５に記載の弾性波共振子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性波共振子を直列腕共振子または並列腕共振子として備える、ラダー型フィルタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１６５２３（Ｐ２０１０−１６５２３Ａ）
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７３２５３（Ｐ２００８−１７３２５３）
【出願日】平成２０年７月２日（２００８．７．２）
【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１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２日（２００８．７．２）
【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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