弾性表面波フィルタ、アンテナ共用器、およびそれらの製造方法
【課題】本発明は、弾性表面波共振器のスプリアスを抑えて、リップルの小さい優れた特性を有する弾性表面波フィルタ、およびアンテナ共用器を提供することを目的とするものである。
【解決手段】本発明の弾性表面波フィルタは、圧電基板上に形成された並列腕の弾性表面波共振器１２０１と直列腕の弾性表面波共振器１２０２とにより構成され、弾性表面波共振器の上部はＳｉＯ2薄膜で覆われている。並列腕の弾性表面波共振器１２０１の共振周波数は、直列腕の弾性表面波共振器１２０２の共振周波数より低く設定されており、並列腕の弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが直列腕の弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きい構成としたものである。
【解決手段】本発明の弾性表面波フィルタは、圧電基板上に形成された並列腕の弾性表面波共振器１２０１と直列腕の弾性表面波共振器１２０２とにより構成され、弾性表面波共振器の上部はＳｉＯ2薄膜で覆われている。並列腕の弾性表面波共振器１２０１の共振周波数は、直列腕の弾性表面波共振器１２０２の共振周波数より低く設定されており、並列腕の弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが直列腕の弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きい構成としたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波フィルタ、アンテナ共用器、およびそれらの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、広帯域な特性を有する弾性表面波フィルタを実現するためには、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）基板などの電気機械結合係数の大きな圧電基板が用いられていた。しかし、この種の基板を用いた弾性表面波フィルタは、一般に、温度特性が悪いという欠点を有していた。温度特性の改善としては、ＬｉＮｂＯ3基板上にＳｉＯ2の薄膜層を形成するとともに、前記ＬｉＮｂＯ3基板の回転Ｙ板のカット角度を−１０度〜＋３０度とし、前記薄膜層の膜厚寸法をＨ、前記弾性表面波の動作中心周波数の波長をλとしたときに、Ｈ／λの値を０．１１５から０．３１とする構成が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
このような基板上に形成される弾性表面波共振器をラダー型に接続することにより、広帯域な特性を有する弾性表面波フィルタを構成することができる。
【０００４】
図１５に示すのは、従来の弾性表面波共振器の構成図である。図１５において、（ａ）は弾性表面波共振器の構成であり、（ｂ）はＡ−Ａ’の断面図である。圧電基板１５０１上に櫛型電極１５０２と反射器電極１５０３が形成され、その上に、ＳｉＯ2薄膜１５０４が形成される構成である。このような弾性表面波共振器の特性を図１６に示す。図１６において、（ａ）は通過特性、（ｂ）はアドミッタンス（Ｙ１１）である。ここで、圧電基板としては、ＬｉＮｂＯ3基板の回転Ｙ板のカット角が５度の基板であり、電極とＳｉＯ２薄膜の膜厚は、波長で規格化した値で、それぞれ８％、２０％である。また、電極としては、Ａｌを主成分とした構成である。図に示すように、弾性表面波共振器には、複数のスプリアスが存在する。
【０００５】
この種の基板を用いた場合には、横モードによるスプリアスが存在する場合がある。このスプリアスの抑圧には、一般には、櫛型電極に重み付けする方法がある。図１７に示すのは、アポタイズ重み付けされた弾性表面波共振器を示す。アポタイズ重み付けは櫛型電極１７０１において、交差幅が中央部から端に向かって小さくなる構成である。このときの弾性表面波共振器の特性を図１８に示す。図１８において、（ａ）は通過特性、（ｂ）はアドミッタンスである。図に示すように、弾性表面波共振器の特性において、横モードによるスプリアスが抑圧されている。
【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】
【０００６】
しかしながら、上述の弾性表面波共振器においては、横モードによるスプリアスは抑圧されているが、共振周波数より低い側に、抑圧できないレイリーモードに起因すると考えられるスプリアスが存在する。通過特性におけるスプリアス１８０１のレベルは０．２ｄＢ、アドミッタンスにおけるスプリアス１８０２のレベルは１．０ｄＢと大きい値であり、このような弾性表面波共振器を用いてラダー型フィルタやアンテナ共用器を構成した場合に、帯域内のリップルとして特性を劣化させるという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、弾性表面波共振器のスプリアスを抑えて、リップルの小さい優れた特性を有する弾性表面波フィルタ、およびアンテナ共用器を提供することを目的とするものである。また、そのような弾性表面波フィルタ、およびアンテナ共用器の製造方法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】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。
【０００９】
本発明の請求項１に記載の発明は、ニオブ酸リチウムからなる基板と、前記基板の上面に設けられた櫛型電極と、前記櫛型電極を覆う誘電体薄膜とを備えた複数の弾性表面波共振器により構成される弾性表面波フィルタであって、共振周波数の低い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、周波数の高い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きい構成としたもので、この構成によれば、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタが得られるという作用効果が得られる。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、前記基板の回転Ｙ板のカット角を−１０〜＋３０度としたもので、この構成によれば、広帯域で、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタが得られるという作用効果が得られる。
【００１１】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、前記誘電体薄膜がＳｉＯ2薄膜としたもので、この構成によれば、良好な温度特性を有した、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタが得られるという作用効果が得られる。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、前記誘電体薄膜が凹凸形状を有する構成としたもので、この構成によれば、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタが得られるという作用効果が得られる。
【００１３】
本発明の請求項５に記載の発明は、特に、前記複数の弾性表面波共振器が同一基板上に形成されている構成としたもので、この構成によれば、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタが得られるという作用効果が得られる。
【００１４】
本発明の請求項６に記載の発明は、特に、直列腕の弾性表面波共振器と並列腕の弾性表面波共振器とを備えた弾性表面波フィルタであって、直列腕の弾性表面波共振器の共振周波数が、並列腕の弾性表面波共振器の共振周波数よりも高く設定されており、並列腕の弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、直列腕の弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きい構成としたもので、この構成によれば、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタが得られるという作用効果が得られる。
【００１５】
本発明の請求項７に記載の発明は、特に、直列腕の弾性表面波共振器と並列腕の弾性表面波共振器とを備えた弾性表面波フィルタであって、並列腕の弾性表面波共振器の共振周波数が、直列腕の弾性表面波共振器の共振周波数よりも高く設定されており、直列腕の弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、並列腕の弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きい構成としたもので、この構成によれば、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタが得られるという作用効果が得られる。
【００１６】
本発明の請求項８に記載の発明は、特に、少なくとも２つの直列腕の弾性表面波共振器を備えた弾性表面波フィルタであって、前記直列腕の弾性表面波共振器のうち共振周波数の低い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、周波数の高い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きい構成としたもので、この構成によれば、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタが得られるという作用効果が得られる。
【００１７】
本発明の請求項９に記載の発明は、特に、少なくとも２つの並列腕の弾性表面波共振器を備えた弾性表面波フィルタであって、前記並列腕の弾性表面波共振器のうち共振周波数の低い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、周波数の高い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きい構成としたもので、この構成によれば、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタが得られるという作用効果が得られる。
【００１８】
本発明の請求項１０に記載の発明は、受信フィルタと送信フィルタとを含むアンテナ共用器であって、前記受信フィルタおよび前記送信フィルタは、ニオブ酸リチウムからなる基板と、前記基板の上面に設けられた櫛型電極と、前記櫛型電極を覆う誘電体薄膜とを備えた複数の弾性表面波共振器よりなる弾性表面波フィルタで構成され、共振周波数の低い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、周波数の高い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きい構成としたもので、この構成によれば、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有するアンテナ共用器が得られるという作用効果が得られる。
【００１９】
本発明の請求項１１に記載の発明は、特に、前記基板の回転Ｙ板のカット角を−１０〜＋３０度としたもので、この構成によれば、広帯域で、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有するアンテナ共用器が得られるという作用効果が得られる。
【００２０】
本発明の請求項１２に記載の発明は、特に、前記誘電体薄膜がＳｉＯ2薄膜としたもので、この構成によれば、良好な温度特性を有した、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有するアンテナ共用器が得られるという作用効果が得られる。
【００２１】
本発明の請求項１３に記載の発明は、特に、前記誘電体薄膜が凹凸形状を有する構成としたもので、この構成によれば、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有するアンテナ共用器が得られるという作用効果が得られる。
【００２２】
本発明の請求項１４に記載の発明は、特に、前記複数の弾性表面波共振器が同一基板上に形成されている構成としたもので、この構成によれば、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有するアンテナ共用器が得られるという作用効果が得られる。
【００２３】
本発明の請求項１５に記載の発明は、特に、受信フィルタと送信フィルタとを含むアンテナ共用器であって、受信フィルタの通過帯域が送信フィルタの通過帯域よりも高く設定されており、送信フィルタを構成する少なくとも一つの弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、受信フィルタを構成する少なくとも一つの弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きい構成としたもので、この構成によれば、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有するアンテナ共用器が得られるという作用効果が得られる。
【００２４】
本発明の請求項１６に記載の発明は、特に、受信フィルタと送信フィルタとを含むアンテナ共用器であって、送信フィルタの通過帯域が送信フィルタの通過帯域よりも高く設定されており、受信フィルタを構成する少なくとも一つの弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、送信フィルタを構成する少なくとも一つの弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きい構成としたもので、この構成によれば、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有するアンテナ共用器が得られるという作用効果が得られる。
【００２５】
本発明の請求項１７に記載の発明は、ニオブ酸リチウムからなる基板上に、櫛型電極を形成する工程と、前記櫛型電極を覆うように誘電体薄膜を形成する工程とを備えた弾性表面波フィルタの製造方法であって、前記弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波共振器において、共振周波数の低い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、周波数の高い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きくなるように櫛型電極を形成するもので、この方法によれば、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタが得られるという作用効果が得られる。
【００２６】
本発明の請求項１８に記載の発明は、受信フィルタと送信フィルタとが複数の弾性表面波共振器より構成され、この弾性表面波共振器を構成するニオブ酸リチウムからなる基板上に、櫛型電極を形成する工程と、前記櫛型電極を覆うように誘電体薄膜を形成する工程とを備えたアンテナ共用器の製造方法であって、前記アンテナ共用器を構成する弾性表面波共振器において、共振周波数の低い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、周波数の高い弾性表面波共振器のメタライゼーションよりも大きくなるように櫛型電極を形成するもので、この方法によれば、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有するアンテナ共用器が得られるという作用効果が得られる。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように本発明の弾性表面波フィルタ、およびアンテナ共用器は、スプリアスを抑えて、優れた特性を実現することができるという効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施の形態における弾性表面波フィルタ、およびアンテナ共用器について説明する。
【００２９】
まず、誘電体薄膜としてＳｉＯ2薄膜の形状について検討を行い、弾性表面波共振器の特性を評価した。図１に示すのは、圧電基板１０１上の電極１０２の上に形成されたＳｉＯ2薄膜１０３の構成図である。図１において、（ａ）は、電極上のＳｉＯ2薄膜の凸部の上部の長さＬａが長く、（ｂ）は、電極上のＳｉＯ２薄膜の凸部の上部の長さＬｂが短く、Ｌａ＞Ｌｂとなる。このような形状は、例えば、ＳｉＯ2成膜時に基板にバイアス電圧を印加することで実現することができる。バイアス電圧を大きくすることで、ＳｉＯ2の形状を図１の（ａ）から（ｂ）へと制御することができる。
【００３０】
図２に示すのは、図１７の構成の弾性表面波共振器のバイアス電圧を大きくしてＳｉＯ2薄膜を成膜した場合の弾性表面波共振器の特性である。この場合の弾性表面波共振器のＳｉＯ2薄膜の形状は、図１７に比べて、電極上のＳｉＯ2薄膜の凸部の上部の長さが短くなっている。図２において、（ａ）は通過特性、（ｂ）はアドミッタンスである。図２に示すように、通過特性のスプリアス２０１は０．０５ｄＢ、アドミッタンスのスプリアス２０２は０．１ｄＢと抑圧されている。このように、ＳｉＯ２薄膜の成膜条件を制御することで、スプリアスを抑圧することができる。しかしながら、この方法によると、共振器特性が若干劣化してしまう。特に、反共振点での特性として、Ｑ値が１８０から１２０へと低下し、減衰極のレベルも２４．５ｄＢから２２．０ｄＢへと劣化する。このことは、ラダー型フィルタの並列腕共振器として使用した場合に、通過特性のロスの劣化に繋がる。
【００３１】
次に、櫛型電極のメタライゼーションレシオによる共振器特性の評価を行った。ここで、メタライゼーションレシオ（η）は、図３に示すように、櫛型電極３０１のピッチをＰ、電極幅をＷとするとη＝Ｗ／Ｐで表される。また、ＳｉＯ2の成膜条件は同一である。図４に、反共振点のＱ値とメタライゼーションレシオの関係と示す。縦軸は、η＝０．５０のＱ値で規格化している。図４より、ηが大きくなるにつれてＱ値が向上する。図５から図７に、弾性表面波共振器の特性を示す。図５から図７において、図５はη＝０．４５、図６はη＝０．５０、図７は、η＝０．５５であり、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、通過特性、アドミッタンスである。ここで、ピッチはＰ＝１．００μｍであり、圧電基板としては、ＬｉＮｂＯ3基板の回転Ｙ板のカット角が５度の基板であり、電極とＳｉＯ２薄膜の膜厚は、波長で規格化した値で、それぞれ８％、２０％である。また、電極としては、Ａｌを主成分とした構成である。図において、共振周波数よりも高い側のスプリアスに関しては、横モードによるもので、前述のアポタイズ重み付けにより抑圧することは可能であるが、共振周波数より低い側のスプリアス５０１、５０２、６０１、６０２、７０１、７０２に関しては、ηを大きくするにつれて大きくなっているのが分かる。図８に示すのは、スプリアスとメタライゼーションレシオとの関係である。図８において、（ａ）は通過特性のスプリアス、（ｂ）はアドミッタンスのスプリアスである。図に示すように、ηを大きくするにつれてスプリアスは大きくなる。このように、メタライゼーションレシオを大きくすると、Ｑ値や減衰極のレベルは向上するものの、スプリアスが大きくなるということが明らかになった。すなわち、メタライゼーションレシオが小さい場合には、ＳｉＯ２薄膜の成膜条件としては、例えば、バイアス電圧を低くすることができ、特性を向上することができる。
【００３２】
さらに、櫛型電極のピッチによる共振器特性の評価を行った。ここで、ピッチは櫛型電極の間隔を意味し、図３に示すＰである。図９から図１０に、弾性表面波共振器の特性を示す。図９から図１０において、図９はＰ＝０．９５、図１０はＰ＝１．０５であり、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、通過特性、アドミッタンスである。ここで、ηは０．５０であり、Ｐ＝１．００の弾性表面波共振器の特性は、図６に対応する。図において、共振周波数よりも高い側のスプリアスに関しては、横モードによるもので、前述のアポタイズ重み付けにより抑圧することは可能であるが、共振周波数より低い側のスプリアス９０１、９０２、１００１、１００２に関しては、Ｐを小さくするにつれて大きくなっているのが分かる。図１１に示すのは、スプリアスとピッチとの関係である。図１１において、（ａ）は通過特性のスプリアス、（ｂ）はアドミッタンスのスプリアスである。図に示すように、ηを大きくするにつれてスプリアスは大きくなる。すわなち、弾性表面波共振器の共振周波数が高いほど、スプリアスが大きくなる。
【００３３】
以上説明したように、共振周波数より低い側のスプリアスに関して、弾性表面波共振器の構成との３つの関係が明らかになった。第１の関係は、共振周波数より低い側のスプリアスに関して、ＳｉＯ2薄膜の成膜条件、例えばバイアス電圧を大きくして、ＳｉＯ2薄膜の形状を制御することにより、スプリアスを抑圧することができるが、弾性表面波共振器の特性、特に、反共振点の特性が劣化するということである。第２の関係は、櫛型電極のメタライゼーションレシオを大きくすると、弾性表面波共振器の反共振点Ｑ値は向上するが、スプリアスが大きくなるということである。第３の関係は、櫛型電極のピッチが小さいほど、すわなち、櫛型電極の共振周波数が大きいほどスプリアスが大きいということである。
【００３４】
一般に、弾性表面波共振器を用いてラダー型フィルタを構成する場合、直列腕と並列腕に使用する弾性表面波共振器はその共振周波数が異なる。バンドパスフィルタ特性を実現するには、直列腕の共振周波数は並列腕の共振周波数より高く設定される。このとき、ＳｉＯ２薄膜の成膜条件、例えば、バイアス電圧を直列腕の弾性表面波共振器の共振周波数より低い側のスプリアスを抑圧するように設定すると、並列腕の弾性表面波共振器に関しては、バイアス電圧が大きく、弾性表面波共振器の特性を劣化させてしまう。しかしながら、前述の弾性表面波共振器とスプリアスの評価から導き出された３つの関係を用いると、並列腕の弾性表面波共振器の特性劣化を改善することができ、良好な弾性表面波フィルタを実現することができることが明らかになった。
【００３５】
図１２に示すのは、本実施の形態における弾性表面波フィルタの構成図である。圧電基板上（図示せず）に形成された並列腕の弾性表面波共振器１２０１と直列腕の弾性表面波共振器１２０２とにより構成され、弾性表面波共振器の上部はＳｉＯ2薄膜（図示せず）で覆われている。ここで、弾性表面波共振器１２０１のピッチをＰｐ、櫛型電極の電極幅をＷｐとすると、メタライゼーションレシオはηｐ＝Ｗｐ／Ｐｐで表され、弾性表面波共振器１２０２のピッチをＰｓ、櫛型電極の電極幅をＷｓとすると、メタライゼーションレシオはηｓ＝Ｗｓ／Ｐｓで表される。ここで、バンドパスフィルタを構成するために、並列腕の弾性表面波共振器１２０１の共振周波数は、直列腕の弾性表面波共振器１２０２の共振周波数より低く設定されており、ピッチの関係はＰｓ＜Ｐｐである。また、メタライゼーションレシオに関しては、ηｐ＞ηｓの関係としている。ここで、それぞれの弾性表面波共振器は同一の基板上に形成されており、すなわち、ピッチの小さい直列腕の弾性表面波共振器に関しては、十分にスプリアスが抑圧され、かつ並列腕の弾性表面波共振器に関しては、例えば、前述のＳｉＯ2成膜時のバイアス電圧がかかりすぎているため、メタライゼーションレシオを大きくしてもスプリアスは抑圧され、さらにＱ値も向上させることができる。すなわち、直列腕の弾性表面波共振器のスプリアスを抑圧した構成において、並列腕の弾性表面波共振器の特性を改善することができる。
【００３６】
以上の構成とすることにより、ピッチの小さい直列腕の弾性表面波共振器のスプリアスを抑圧し、かつ、ピッチの大きい並列腕の弾性表面波共振器に関しては、メタライゼーションレシオを大きくすることにより、共振器特性としてＱ値を向上させることができ、ラダー型フィルタとして良好なフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタを実現することができる。
【００３７】
なお、本実施の形態においては、バンドパスフィルタに関して説明したが、例えば、ノッチフィルタを構成する場合には、直列腕と並列腕の共振周波数の関係が逆になることがある。この場合には、直列腕の弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオを並列腕のそれよりも大きくして、スプリアスの抑圧する条件を並列腕に設定すればよく、共振周波数の低い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが共振周波数の高い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きい構成であればよい。
【００３８】
また、本実施の形態においては、並列腕と直列腕の２つの弾性表面波共振器を用いた弾性表面波フィルタの構成について説明したが、弾性表面波共振器の数や配置についてはこれに限るものではなく、複数の弾性表面波共振器を用いた構成で、櫛型電極のメタライゼーションレシオとピッチとの関係が本実施の形態の関係を満足していればよい。例えば、図１３に示すような構成であってもかまわない。図１３は、本実施の形態における弾性表面波フィルタの他の構成を示す図である。図１３において、１３０１、１３０２、１３０３、１３０４は直列腕の弾性表面波共振器であり、１３０５、１３０６は並列腕の弾性表面波共振器である。弾性表面波共振器は圧電基板上に形成された櫛型電極、ＳｉＯ2薄膜を含む構成である。ここで、弾性表面波共振器１３０１、１３０２、１３０３、１３０４、１３０５、１３０６のピッチをそれぞれＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６とし、メタライゼーションレシオはそれぞれη１、η２、η３、η４、η５、η６とする。本発明においては、直列腕の弾性表面波共振器においても、例えばＰ１＞Ｐ２の関係であれば、η１＞η２とすれば直列腕の弾性表面波共振器の特性を改善することができる。また、直列腕の弾性表面波共振器においても、例えばＰ５＞Ｐ６の関係であれば、η５＞η６とすれば直列腕の弾性表面波共振器の特性を改善することができる。すなわち、本発明におけるメタライゼーションレシオとピッチの関係は並列腕と直列腕に限るものではなく、弾性表面波フィルタを構成する他の弾性表面波共振器に適用しても効果を得ることができる。
【００３９】
また、本発明におけるメタライゼーションレシオとピッチの関係は、アンテナ共用器に適用することも可能である。図１４に示すのは、本発明の実施の形態におけるアンテナ共用器の構成図である。図１４において、アンテナ共用器は送信フィルタ１４０１と受信フィルタ１４０２とを含む構成である。ここで、送信フィルタ１４０１、及び受信フィルタ１４０２は圧電基板上に形成された弾性表面波フィルタであり、ＳｉＯ2薄膜が形成されている。このとき、受信フィルタの通過帯域周波数が送信フィルタの通過帯域周波数よりも高い場合には、送信フィルタ１４０１を構成する少なくとも１つの弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが受信フィルタ１４０２を構成する少なくとも１つの弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きければ、本発明の効果はアンテナ共用器においても得ることができる。また、送信フィルタ１４０１と受信フィルタ１４０２の周波数関係が前述とは逆の場合には、メタライゼーションレシオの関係も前述の逆とすればよい。
【００４０】
また、本実施の形態においては、圧電基板として、ＬｉＮｂＯ3基板の回転Ｙ板のカット角が５度の基板であり、電極とＳｉＯ２薄膜の膜厚は、波長で規格化した値で、それぞれ８％、２０％であるとして説明したが、これらに限るものではなく、ＬｉＮｂＯ3基板の回転Ｙ板のカット角については、−１０から＋３０度程度の範囲であれば、本発明の構成を適用することにより、広帯域でかつ温度特性に優れ、通過特性の良い弾性表面波フィルタ、およびアンテナ共用器を実現することができる。
【００４１】
また、電極の材料に関しては、Ａｌを主成分とする材料としているが、これに限るものではなく、Ｃｕやその他の材料を用いてもかまわない。
【００４２】
また、誘電体薄膜としてのＳｉＯ2薄膜を用いた構成として説明したが、これは他の材料であってもかまわない。
【００４３】
また、櫛型電極の構成に関しても、これに限るものではなく、ダミー電極を設けてもよく、また、アポタイズ重み付けに関してもこの形状に限るものではない。
【００４４】
また、本発明は、同一基板上に形成される弾性表面波共振器を有する弾性表面波フィルタ、およびアンテナ共用器の製造方法に適用することもできる。圧電基板上に、複数の弾性表面波共振器の櫛型電極を形成する工程と、櫛型電極を覆うようにＳｉＯ２薄膜を形成する工程とを備えた弾性表面波フィルタ、およびアンテナ共用器の製造方法であって、ピッチの大きい弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオがピッチの小さい弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きい構成となるように製造する弾性表面波フィルタ、及びアンテナ共用器の製造方法である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明に係る弾性表面波フィルタ、およびアンテナ共用器は、リップルの少ない優れたフィルタ特性を有するという効果が実現できる。本発明に係る弾性表面波フィルタ、およびアンテナ共用器の製造方法は、スプリアスを抑えて、かつ、優れた特性を有するという弾性表面波フィルタ、およびアンテナ共用器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】ＳｉＯ2薄膜の構成図
【図２】弾性表面波共振器における特性図
【図３】櫛型電極におけるメタライゼーションレシオの説明図
【図４】Ｑ値とメタライゼーションレシオの関係図
【図５】η＝０．４５の弾性表面波共振器における特性図
【図６】η＝０．５０の弾性表面波共振器における特性図
【図７】η＝０．５５の弾性表面波共振器における特性図
【図８】スプリアスとメタライゼーションレシオの関係図
【図９】Ｐ＝０．９５の弾性表面波共振器における特性図
【図１０】Ｐ＝１．０５の弾性表面波共振器における特性図
【図１１】スプリアスとピッチの関係図
【図１２】本実施の形態における弾性表面波フィルタの構成図
【図１３】本実施の形態における弾性表面波フィルタの他の構成図
【図１４】本実施の形態におけるアンテナ共用器の構成図
【図１５】従来の弾性表面波共振器の構成図
【図１６】従来の弾性表面波共振器における特性図
【図１７】従来のアポタイズ重み付け弾性表面波共振器の構成図
【図１８】従来のアポタイズ重み付け弾性表面波共振器における特性図
【符号の説明】
【００４７】
１０１ 圧電基板
１０２ 電極
１０３ ＳｉＯ2薄膜
２０１ 通過特性のスプリアス
２０２ アドミッタンスのスプリアス
３０１ 櫛型電極
５０１ 通過特性のスプリアス
５０２ アドミッタンスのスプリアス
６０１ 通過特性のスプリアス
６０２ アドミッタンスのスプリアス
７０１ 通過特性のスプリアス
７０２ アドミッタンスのスプリアス
９０１ 通過特性のスプリアス
９０２ アドミッタンスのスプリアス
１００１ 通過特性のスプリアス
１００２ アドミッタンスのスプリアス
１２０１ 並列腕の弾性表面波共振器
１２０２ 直列腕の弾性表面波共振器
１３０１ 弾性表面波共振器
１３０２ 弾性表面波共振器
１３０３ 弾性表面波共振器
１３０４ 弾性表面波共振器
１３０５ 弾性表面波共振器
１３０６ 弾性表面波共振器
１４０１ 送信フィルタ
１４０２ 受信フィルタ
１５０１ 圧電基板
１５０２ 櫛型電極
１５０３ 反射器電極
１５０４ ＳｉＯ2薄膜
１７０１ アポタイズ重み付けされた櫛型電極
１８０１ 通過特性のスプリアス
１８０２ アドミッタンスのスプリアス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波フィルタ、アンテナ共用器、およびそれらの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、広帯域な特性を有する弾性表面波フィルタを実現するためには、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）基板などの電気機械結合係数の大きな圧電基板が用いられていた。しかし、この種の基板を用いた弾性表面波フィルタは、一般に、温度特性が悪いという欠点を有していた。温度特性の改善としては、ＬｉＮｂＯ3基板上にＳｉＯ2の薄膜層を形成するとともに、前記ＬｉＮｂＯ3基板の回転Ｙ板のカット角度を−１０度〜＋３０度とし、前記薄膜層の膜厚寸法をＨ、前記弾性表面波の動作中心周波数の波長をλとしたときに、Ｈ／λの値を０．１１５から０．３１とする構成が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
このような基板上に形成される弾性表面波共振器をラダー型に接続することにより、広帯域な特性を有する弾性表面波フィルタを構成することができる。
【０００４】
図１５に示すのは、従来の弾性表面波共振器の構成図である。図１５において、（ａ）は弾性表面波共振器の構成であり、（ｂ）はＡ−Ａ’の断面図である。圧電基板１５０１上に櫛型電極１５０２と反射器電極１５０３が形成され、その上に、ＳｉＯ2薄膜１５０４が形成される構成である。このような弾性表面波共振器の特性を図１６に示す。図１６において、（ａ）は通過特性、（ｂ）はアドミッタンス（Ｙ１１）である。ここで、圧電基板としては、ＬｉＮｂＯ3基板の回転Ｙ板のカット角が５度の基板であり、電極とＳｉＯ２薄膜の膜厚は、波長で規格化した値で、それぞれ８％、２０％である。また、電極としては、Ａｌを主成分とした構成である。図に示すように、弾性表面波共振器には、複数のスプリアスが存在する。
【０００５】
この種の基板を用いた場合には、横モードによるスプリアスが存在する場合がある。このスプリアスの抑圧には、一般には、櫛型電極に重み付けする方法がある。図１７に示すのは、アポタイズ重み付けされた弾性表面波共振器を示す。アポタイズ重み付けは櫛型電極１７０１において、交差幅が中央部から端に向かって小さくなる構成である。このときの弾性表面波共振器の特性を図１８に示す。図１８において、（ａ）は通過特性、（ｂ）はアドミッタンスである。図に示すように、弾性表面波共振器の特性において、横モードによるスプリアスが抑圧されている。
【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】
【０００６】
しかしながら、上述の弾性表面波共振器においては、横モードによるスプリアスは抑圧されているが、共振周波数より低い側に、抑圧できないレイリーモードに起因すると考えられるスプリアスが存在する。通過特性におけるスプリアス１８０１のレベルは０．２ｄＢ、アドミッタンスにおけるスプリアス１８０２のレベルは１．０ｄＢと大きい値であり、このような弾性表面波共振器を用いてラダー型フィルタやアンテナ共用器を構成した場合に、帯域内のリップルとして特性を劣化させるという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、弾性表面波共振器のスプリアスを抑えて、リップルの小さい優れた特性を有する弾性表面波フィルタ、およびアンテナ共用器を提供することを目的とするものである。また、そのような弾性表面波フィルタ、およびアンテナ共用器の製造方法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】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。
【０００９】
本発明の請求項１に記載の発明は、ニオブ酸リチウムからなる基板と、前記基板の上面に設けられた櫛型電極と、前記櫛型電極を覆う誘電体薄膜とを備えた複数の弾性表面波共振器により構成される弾性表面波フィルタであって、共振周波数の低い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、周波数の高い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きい構成としたもので、この構成によれば、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタが得られるという作用効果が得られる。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、前記基板の回転Ｙ板のカット角を−１０〜＋３０度としたもので、この構成によれば、広帯域で、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタが得られるという作用効果が得られる。
【００１１】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、前記誘電体薄膜がＳｉＯ2薄膜としたもので、この構成によれば、良好な温度特性を有した、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタが得られるという作用効果が得られる。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、前記誘電体薄膜が凹凸形状を有する構成としたもので、この構成によれば、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタが得られるという作用効果が得られる。
【００１３】
本発明の請求項５に記載の発明は、特に、前記複数の弾性表面波共振器が同一基板上に形成されている構成としたもので、この構成によれば、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタが得られるという作用効果が得られる。
【００１４】
本発明の請求項６に記載の発明は、特に、直列腕の弾性表面波共振器と並列腕の弾性表面波共振器とを備えた弾性表面波フィルタであって、直列腕の弾性表面波共振器の共振周波数が、並列腕の弾性表面波共振器の共振周波数よりも高く設定されており、並列腕の弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、直列腕の弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きい構成としたもので、この構成によれば、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタが得られるという作用効果が得られる。
【００１５】
本発明の請求項７に記載の発明は、特に、直列腕の弾性表面波共振器と並列腕の弾性表面波共振器とを備えた弾性表面波フィルタであって、並列腕の弾性表面波共振器の共振周波数が、直列腕の弾性表面波共振器の共振周波数よりも高く設定されており、直列腕の弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、並列腕の弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きい構成としたもので、この構成によれば、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタが得られるという作用効果が得られる。
【００１６】
本発明の請求項８に記載の発明は、特に、少なくとも２つの直列腕の弾性表面波共振器を備えた弾性表面波フィルタであって、前記直列腕の弾性表面波共振器のうち共振周波数の低い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、周波数の高い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きい構成としたもので、この構成によれば、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタが得られるという作用効果が得られる。
【００１７】
本発明の請求項９に記載の発明は、特に、少なくとも２つの並列腕の弾性表面波共振器を備えた弾性表面波フィルタであって、前記並列腕の弾性表面波共振器のうち共振周波数の低い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、周波数の高い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きい構成としたもので、この構成によれば、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタが得られるという作用効果が得られる。
【００１８】
本発明の請求項１０に記載の発明は、受信フィルタと送信フィルタとを含むアンテナ共用器であって、前記受信フィルタおよび前記送信フィルタは、ニオブ酸リチウムからなる基板と、前記基板の上面に設けられた櫛型電極と、前記櫛型電極を覆う誘電体薄膜とを備えた複数の弾性表面波共振器よりなる弾性表面波フィルタで構成され、共振周波数の低い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、周波数の高い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きい構成としたもので、この構成によれば、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有するアンテナ共用器が得られるという作用効果が得られる。
【００１９】
本発明の請求項１１に記載の発明は、特に、前記基板の回転Ｙ板のカット角を−１０〜＋３０度としたもので、この構成によれば、広帯域で、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有するアンテナ共用器が得られるという作用効果が得られる。
【００２０】
本発明の請求項１２に記載の発明は、特に、前記誘電体薄膜がＳｉＯ2薄膜としたもので、この構成によれば、良好な温度特性を有した、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有するアンテナ共用器が得られるという作用効果が得られる。
【００２１】
本発明の請求項１３に記載の発明は、特に、前記誘電体薄膜が凹凸形状を有する構成としたもので、この構成によれば、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有するアンテナ共用器が得られるという作用効果が得られる。
【００２２】
本発明の請求項１４に記載の発明は、特に、前記複数の弾性表面波共振器が同一基板上に形成されている構成としたもので、この構成によれば、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有するアンテナ共用器が得られるという作用効果が得られる。
【００２３】
本発明の請求項１５に記載の発明は、特に、受信フィルタと送信フィルタとを含むアンテナ共用器であって、受信フィルタの通過帯域が送信フィルタの通過帯域よりも高く設定されており、送信フィルタを構成する少なくとも一つの弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、受信フィルタを構成する少なくとも一つの弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きい構成としたもので、この構成によれば、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有するアンテナ共用器が得られるという作用効果が得られる。
【００２４】
本発明の請求項１６に記載の発明は、特に、受信フィルタと送信フィルタとを含むアンテナ共用器であって、送信フィルタの通過帯域が送信フィルタの通過帯域よりも高く設定されており、受信フィルタを構成する少なくとも一つの弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、送信フィルタを構成する少なくとも一つの弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きい構成としたもので、この構成によれば、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有するアンテナ共用器が得られるという作用効果が得られる。
【００２５】
本発明の請求項１７に記載の発明は、ニオブ酸リチウムからなる基板上に、櫛型電極を形成する工程と、前記櫛型電極を覆うように誘電体薄膜を形成する工程とを備えた弾性表面波フィルタの製造方法であって、前記弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波共振器において、共振周波数の低い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、周波数の高い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きくなるように櫛型電極を形成するもので、この方法によれば、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタが得られるという作用効果が得られる。
【００２６】
本発明の請求項１８に記載の発明は、受信フィルタと送信フィルタとが複数の弾性表面波共振器より構成され、この弾性表面波共振器を構成するニオブ酸リチウムからなる基板上に、櫛型電極を形成する工程と、前記櫛型電極を覆うように誘電体薄膜を形成する工程とを備えたアンテナ共用器の製造方法であって、前記アンテナ共用器を構成する弾性表面波共振器において、共振周波数の低い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、周波数の高い弾性表面波共振器のメタライゼーションよりも大きくなるように櫛型電極を形成するもので、この方法によれば、リップルが小さく、優れたフィルタ特性を有するアンテナ共用器が得られるという作用効果が得られる。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように本発明の弾性表面波フィルタ、およびアンテナ共用器は、スプリアスを抑えて、優れた特性を実現することができるという効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施の形態における弾性表面波フィルタ、およびアンテナ共用器について説明する。
【００２９】
まず、誘電体薄膜としてＳｉＯ2薄膜の形状について検討を行い、弾性表面波共振器の特性を評価した。図１に示すのは、圧電基板１０１上の電極１０２の上に形成されたＳｉＯ2薄膜１０３の構成図である。図１において、（ａ）は、電極上のＳｉＯ2薄膜の凸部の上部の長さＬａが長く、（ｂ）は、電極上のＳｉＯ２薄膜の凸部の上部の長さＬｂが短く、Ｌａ＞Ｌｂとなる。このような形状は、例えば、ＳｉＯ2成膜時に基板にバイアス電圧を印加することで実現することができる。バイアス電圧を大きくすることで、ＳｉＯ2の形状を図１の（ａ）から（ｂ）へと制御することができる。
【００３０】
図２に示すのは、図１７の構成の弾性表面波共振器のバイアス電圧を大きくしてＳｉＯ2薄膜を成膜した場合の弾性表面波共振器の特性である。この場合の弾性表面波共振器のＳｉＯ2薄膜の形状は、図１７に比べて、電極上のＳｉＯ2薄膜の凸部の上部の長さが短くなっている。図２において、（ａ）は通過特性、（ｂ）はアドミッタンスである。図２に示すように、通過特性のスプリアス２０１は０．０５ｄＢ、アドミッタンスのスプリアス２０２は０．１ｄＢと抑圧されている。このように、ＳｉＯ２薄膜の成膜条件を制御することで、スプリアスを抑圧することができる。しかしながら、この方法によると、共振器特性が若干劣化してしまう。特に、反共振点での特性として、Ｑ値が１８０から１２０へと低下し、減衰極のレベルも２４．５ｄＢから２２．０ｄＢへと劣化する。このことは、ラダー型フィルタの並列腕共振器として使用した場合に、通過特性のロスの劣化に繋がる。
【００３１】
次に、櫛型電極のメタライゼーションレシオによる共振器特性の評価を行った。ここで、メタライゼーションレシオ（η）は、図３に示すように、櫛型電極３０１のピッチをＰ、電極幅をＷとするとη＝Ｗ／Ｐで表される。また、ＳｉＯ2の成膜条件は同一である。図４に、反共振点のＱ値とメタライゼーションレシオの関係と示す。縦軸は、η＝０．５０のＱ値で規格化している。図４より、ηが大きくなるにつれてＱ値が向上する。図５から図７に、弾性表面波共振器の特性を示す。図５から図７において、図５はη＝０．４５、図６はη＝０．５０、図７は、η＝０．５５であり、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、通過特性、アドミッタンスである。ここで、ピッチはＰ＝１．００μｍであり、圧電基板としては、ＬｉＮｂＯ3基板の回転Ｙ板のカット角が５度の基板であり、電極とＳｉＯ２薄膜の膜厚は、波長で規格化した値で、それぞれ８％、２０％である。また、電極としては、Ａｌを主成分とした構成である。図において、共振周波数よりも高い側のスプリアスに関しては、横モードによるもので、前述のアポタイズ重み付けにより抑圧することは可能であるが、共振周波数より低い側のスプリアス５０１、５０２、６０１、６０２、７０１、７０２に関しては、ηを大きくするにつれて大きくなっているのが分かる。図８に示すのは、スプリアスとメタライゼーションレシオとの関係である。図８において、（ａ）は通過特性のスプリアス、（ｂ）はアドミッタンスのスプリアスである。図に示すように、ηを大きくするにつれてスプリアスは大きくなる。このように、メタライゼーションレシオを大きくすると、Ｑ値や減衰極のレベルは向上するものの、スプリアスが大きくなるということが明らかになった。すなわち、メタライゼーションレシオが小さい場合には、ＳｉＯ２薄膜の成膜条件としては、例えば、バイアス電圧を低くすることができ、特性を向上することができる。
【００３２】
さらに、櫛型電極のピッチによる共振器特性の評価を行った。ここで、ピッチは櫛型電極の間隔を意味し、図３に示すＰである。図９から図１０に、弾性表面波共振器の特性を示す。図９から図１０において、図９はＰ＝０．９５、図１０はＰ＝１．０５であり、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、通過特性、アドミッタンスである。ここで、ηは０．５０であり、Ｐ＝１．００の弾性表面波共振器の特性は、図６に対応する。図において、共振周波数よりも高い側のスプリアスに関しては、横モードによるもので、前述のアポタイズ重み付けにより抑圧することは可能であるが、共振周波数より低い側のスプリアス９０１、９０２、１００１、１００２に関しては、Ｐを小さくするにつれて大きくなっているのが分かる。図１１に示すのは、スプリアスとピッチとの関係である。図１１において、（ａ）は通過特性のスプリアス、（ｂ）はアドミッタンスのスプリアスである。図に示すように、ηを大きくするにつれてスプリアスは大きくなる。すわなち、弾性表面波共振器の共振周波数が高いほど、スプリアスが大きくなる。
【００３３】
以上説明したように、共振周波数より低い側のスプリアスに関して、弾性表面波共振器の構成との３つの関係が明らかになった。第１の関係は、共振周波数より低い側のスプリアスに関して、ＳｉＯ2薄膜の成膜条件、例えばバイアス電圧を大きくして、ＳｉＯ2薄膜の形状を制御することにより、スプリアスを抑圧することができるが、弾性表面波共振器の特性、特に、反共振点の特性が劣化するということである。第２の関係は、櫛型電極のメタライゼーションレシオを大きくすると、弾性表面波共振器の反共振点Ｑ値は向上するが、スプリアスが大きくなるということである。第３の関係は、櫛型電極のピッチが小さいほど、すわなち、櫛型電極の共振周波数が大きいほどスプリアスが大きいということである。
【００３４】
一般に、弾性表面波共振器を用いてラダー型フィルタを構成する場合、直列腕と並列腕に使用する弾性表面波共振器はその共振周波数が異なる。バンドパスフィルタ特性を実現するには、直列腕の共振周波数は並列腕の共振周波数より高く設定される。このとき、ＳｉＯ２薄膜の成膜条件、例えば、バイアス電圧を直列腕の弾性表面波共振器の共振周波数より低い側のスプリアスを抑圧するように設定すると、並列腕の弾性表面波共振器に関しては、バイアス電圧が大きく、弾性表面波共振器の特性を劣化させてしまう。しかしながら、前述の弾性表面波共振器とスプリアスの評価から導き出された３つの関係を用いると、並列腕の弾性表面波共振器の特性劣化を改善することができ、良好な弾性表面波フィルタを実現することができることが明らかになった。
【００３５】
図１２に示すのは、本実施の形態における弾性表面波フィルタの構成図である。圧電基板上（図示せず）に形成された並列腕の弾性表面波共振器１２０１と直列腕の弾性表面波共振器１２０２とにより構成され、弾性表面波共振器の上部はＳｉＯ2薄膜（図示せず）で覆われている。ここで、弾性表面波共振器１２０１のピッチをＰｐ、櫛型電極の電極幅をＷｐとすると、メタライゼーションレシオはηｐ＝Ｗｐ／Ｐｐで表され、弾性表面波共振器１２０２のピッチをＰｓ、櫛型電極の電極幅をＷｓとすると、メタライゼーションレシオはηｓ＝Ｗｓ／Ｐｓで表される。ここで、バンドパスフィルタを構成するために、並列腕の弾性表面波共振器１２０１の共振周波数は、直列腕の弾性表面波共振器１２０２の共振周波数より低く設定されており、ピッチの関係はＰｓ＜Ｐｐである。また、メタライゼーションレシオに関しては、ηｐ＞ηｓの関係としている。ここで、それぞれの弾性表面波共振器は同一の基板上に形成されており、すなわち、ピッチの小さい直列腕の弾性表面波共振器に関しては、十分にスプリアスが抑圧され、かつ並列腕の弾性表面波共振器に関しては、例えば、前述のＳｉＯ2成膜時のバイアス電圧がかかりすぎているため、メタライゼーションレシオを大きくしてもスプリアスは抑圧され、さらにＱ値も向上させることができる。すなわち、直列腕の弾性表面波共振器のスプリアスを抑圧した構成において、並列腕の弾性表面波共振器の特性を改善することができる。
【００３６】
以上の構成とすることにより、ピッチの小さい直列腕の弾性表面波共振器のスプリアスを抑圧し、かつ、ピッチの大きい並列腕の弾性表面波共振器に関しては、メタライゼーションレシオを大きくすることにより、共振器特性としてＱ値を向上させることができ、ラダー型フィルタとして良好なフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタを実現することができる。
【００３７】
なお、本実施の形態においては、バンドパスフィルタに関して説明したが、例えば、ノッチフィルタを構成する場合には、直列腕と並列腕の共振周波数の関係が逆になることがある。この場合には、直列腕の弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオを並列腕のそれよりも大きくして、スプリアスの抑圧する条件を並列腕に設定すればよく、共振周波数の低い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが共振周波数の高い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きい構成であればよい。
【００３８】
また、本実施の形態においては、並列腕と直列腕の２つの弾性表面波共振器を用いた弾性表面波フィルタの構成について説明したが、弾性表面波共振器の数や配置についてはこれに限るものではなく、複数の弾性表面波共振器を用いた構成で、櫛型電極のメタライゼーションレシオとピッチとの関係が本実施の形態の関係を満足していればよい。例えば、図１３に示すような構成であってもかまわない。図１３は、本実施の形態における弾性表面波フィルタの他の構成を示す図である。図１３において、１３０１、１３０２、１３０３、１３０４は直列腕の弾性表面波共振器であり、１３０５、１３０６は並列腕の弾性表面波共振器である。弾性表面波共振器は圧電基板上に形成された櫛型電極、ＳｉＯ2薄膜を含む構成である。ここで、弾性表面波共振器１３０１、１３０２、１３０３、１３０４、１３０５、１３０６のピッチをそれぞれＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６とし、メタライゼーションレシオはそれぞれη１、η２、η３、η４、η５、η６とする。本発明においては、直列腕の弾性表面波共振器においても、例えばＰ１＞Ｐ２の関係であれば、η１＞η２とすれば直列腕の弾性表面波共振器の特性を改善することができる。また、直列腕の弾性表面波共振器においても、例えばＰ５＞Ｐ６の関係であれば、η５＞η６とすれば直列腕の弾性表面波共振器の特性を改善することができる。すなわち、本発明におけるメタライゼーションレシオとピッチの関係は並列腕と直列腕に限るものではなく、弾性表面波フィルタを構成する他の弾性表面波共振器に適用しても効果を得ることができる。
【００３９】
また、本発明におけるメタライゼーションレシオとピッチの関係は、アンテナ共用器に適用することも可能である。図１４に示すのは、本発明の実施の形態におけるアンテナ共用器の構成図である。図１４において、アンテナ共用器は送信フィルタ１４０１と受信フィルタ１４０２とを含む構成である。ここで、送信フィルタ１４０１、及び受信フィルタ１４０２は圧電基板上に形成された弾性表面波フィルタであり、ＳｉＯ2薄膜が形成されている。このとき、受信フィルタの通過帯域周波数が送信フィルタの通過帯域周波数よりも高い場合には、送信フィルタ１４０１を構成する少なくとも１つの弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが受信フィルタ１４０２を構成する少なくとも１つの弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きければ、本発明の効果はアンテナ共用器においても得ることができる。また、送信フィルタ１４０１と受信フィルタ１４０２の周波数関係が前述とは逆の場合には、メタライゼーションレシオの関係も前述の逆とすればよい。
【００４０】
また、本実施の形態においては、圧電基板として、ＬｉＮｂＯ3基板の回転Ｙ板のカット角が５度の基板であり、電極とＳｉＯ２薄膜の膜厚は、波長で規格化した値で、それぞれ８％、２０％であるとして説明したが、これらに限るものではなく、ＬｉＮｂＯ3基板の回転Ｙ板のカット角については、−１０から＋３０度程度の範囲であれば、本発明の構成を適用することにより、広帯域でかつ温度特性に優れ、通過特性の良い弾性表面波フィルタ、およびアンテナ共用器を実現することができる。
【００４１】
また、電極の材料に関しては、Ａｌを主成分とする材料としているが、これに限るものではなく、Ｃｕやその他の材料を用いてもかまわない。
【００４２】
また、誘電体薄膜としてのＳｉＯ2薄膜を用いた構成として説明したが、これは他の材料であってもかまわない。
【００４３】
また、櫛型電極の構成に関しても、これに限るものではなく、ダミー電極を設けてもよく、また、アポタイズ重み付けに関してもこの形状に限るものではない。
【００４４】
また、本発明は、同一基板上に形成される弾性表面波共振器を有する弾性表面波フィルタ、およびアンテナ共用器の製造方法に適用することもできる。圧電基板上に、複数の弾性表面波共振器の櫛型電極を形成する工程と、櫛型電極を覆うようにＳｉＯ２薄膜を形成する工程とを備えた弾性表面波フィルタ、およびアンテナ共用器の製造方法であって、ピッチの大きい弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオがピッチの小さい弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きい構成となるように製造する弾性表面波フィルタ、及びアンテナ共用器の製造方法である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明に係る弾性表面波フィルタ、およびアンテナ共用器は、リップルの少ない優れたフィルタ特性を有するという効果が実現できる。本発明に係る弾性表面波フィルタ、およびアンテナ共用器の製造方法は、スプリアスを抑えて、かつ、優れた特性を有するという弾性表面波フィルタ、およびアンテナ共用器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】ＳｉＯ2薄膜の構成図
【図２】弾性表面波共振器における特性図
【図３】櫛型電極におけるメタライゼーションレシオの説明図
【図４】Ｑ値とメタライゼーションレシオの関係図
【図５】η＝０．４５の弾性表面波共振器における特性図
【図６】η＝０．５０の弾性表面波共振器における特性図
【図７】η＝０．５５の弾性表面波共振器における特性図
【図８】スプリアスとメタライゼーションレシオの関係図
【図９】Ｐ＝０．９５の弾性表面波共振器における特性図
【図１０】Ｐ＝１．０５の弾性表面波共振器における特性図
【図１１】スプリアスとピッチの関係図
【図１２】本実施の形態における弾性表面波フィルタの構成図
【図１３】本実施の形態における弾性表面波フィルタの他の構成図
【図１４】本実施の形態におけるアンテナ共用器の構成図
【図１５】従来の弾性表面波共振器の構成図
【図１６】従来の弾性表面波共振器における特性図
【図１７】従来のアポタイズ重み付け弾性表面波共振器の構成図
【図１８】従来のアポタイズ重み付け弾性表面波共振器における特性図
【符号の説明】
【００４７】
１０１ 圧電基板
１０２ 電極
１０３ ＳｉＯ2薄膜
２０１ 通過特性のスプリアス
２０２ アドミッタンスのスプリアス
３０１ 櫛型電極
５０１ 通過特性のスプリアス
５０２ アドミッタンスのスプリアス
６０１ 通過特性のスプリアス
６０２ アドミッタンスのスプリアス
７０１ 通過特性のスプリアス
７０２ アドミッタンスのスプリアス
９０１ 通過特性のスプリアス
９０２ アドミッタンスのスプリアス
１００１ 通過特性のスプリアス
１００２ アドミッタンスのスプリアス
１２０１ 並列腕の弾性表面波共振器
１２０２ 直列腕の弾性表面波共振器
１３０１ 弾性表面波共振器
１３０２ 弾性表面波共振器
１３０３ 弾性表面波共振器
１３０４ 弾性表面波共振器
１３０５ 弾性表面波共振器
１３０６ 弾性表面波共振器
１４０１ 送信フィルタ
１４０２ 受信フィルタ
１５０１ 圧電基板
１５０２ 櫛型電極
１５０３ 反射器電極
１５０４ ＳｉＯ2薄膜
１７０１ アポタイズ重み付けされた櫛型電極
１８０１ 通過特性のスプリアス
１８０２ アドミッタンスのスプリアス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニオブ酸リチウムからなる基板と、前記基板の上面に設けられた櫛型電極と、前記櫛型電極を覆う誘電体薄膜とを備えた複数の弾性表面波共振器により構成される弾性表面波フィルタであって、
共振周波数の低い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、周波数の高い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きいことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項２】
前記基板の回転Ｙ板のカット角を−１０〜＋３０度としたことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項３】
前記誘電体薄膜がＳｉＯ2薄膜であることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項４】
前記誘電体薄膜が凹凸形状を有することを特徴とする請求項３に記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項５】
前記複数の弾性表面波共振器が同一基板上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項６】
直列腕の弾性表面波共振器と並列腕の弾性表面波共振器とを備えた弾性表面波フィルタであって、
直列腕の弾性表面波共振器の共振周波数が、並列腕の弾性表面波共振器の共振周波数よりも高く設定されており、
並列腕の弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、直列腕の弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項７】
直列腕の弾性表面波共振器と並列腕の弾性表面波共振器とを備えた弾性表面波フィルタであって、
並列腕の弾性表面波共振器の共振周波数が、直列腕の弾性表面波共振器の共振周波数よりも高く設定されており、
直列腕の弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、並列腕の弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項８】
少なくとも２つの直列腕の弾性表面波共振器を備えた弾性表面波フィルタであって、
前記直列腕の弾性表面波共振器のうち共振周波数の低い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、周波数の高い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項９】
少なくとも２つの並列腕の弾性表面波共振器を備えた弾性表面波フィルタであって、
前記並列腕の弾性表面波共振器のうち共振周波数の低い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、周波数の高い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項１０】
受信フィルタと送信フィルタとを含むアンテナ共用器であって、前記受信フィルタおよび前記送信フィルタは、ニオブ酸リチウムからなる基板と、前記基板の上面に設けられた櫛型電極と、前記櫛型電極を覆う誘電体薄膜とを備えた複数の弾性表面波共振器よりなる弾性表面波フィルタで構成され、
共振周波数の低い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、周波数の高い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きいことを特徴とするアンテナ共用器。
【請求項１１】
前記基板の回転Ｙ板のカット角を−１０〜＋３０度としたことを特徴とする請求項１０に記載のアンテナ共用器。
【請求項１２】
前記誘電体薄膜がＳｉＯ2薄膜であることを特徴とする請求項１１に記載のアンテナ共用器。
【請求項１３】
前記誘電体薄膜が凹凸形状を有することを特徴とする請求項１０に記載のアンテナ共用器。
【請求項１４】
前記複数の弾性表面波共振器が同一基板上に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載のアンテナ共用器。
【請求項１５】
受信フィルタの通過帯域が送信フィルタの通過帯域よりも高く設定されており、送信フィルタを構成する少なくとも一つの弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、受信フィルタを構成する少なくとも一つの弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きいことを特徴とする請求項１０に記載のアンテナ共用器。
【請求項１６】
送信フィルタの通過帯域が送信フィルタの通過帯域よりも高く設定されており、受信フィルタを構成する少なくとも一つの弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、送信フィルタを構成する少なくとも一つの弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きいことを特徴とする請求項１０に記載のアンテナ共用器。
【請求項１７】
ニオブ酸リチウムからなる基板上に、櫛型電極を形成する工程と、前記櫛型電極を覆うように誘電体薄膜を形成する工程とを備えた弾性表面波フィルタの製造方法であって、
前記弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波共振器において、共振周波数の低い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、周波数の高い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きくなるように櫛型電極を形成することを特徴とする弾性表面波フィルタの製造方法。
【請求項１８】
受信フィルタと送信フィルタとが複数の弾性表面波共振器より構成され、この弾性表面波共振器を構成するニオブ酸リチウムからなる基板上に、櫛型電極を形成する工程と、前記櫛型電極を覆うように誘電体薄膜を形成する工程とを備えたアンテナ共用器の製造方法であって、
前記アンテナ共用器を構成する弾性表面波共振器において、共振周波数の低い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、周波数の高い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きくなるように櫛型電極を形成することを特徴とするアンテナ共用器の製造方法。
【請求項１】
ニオブ酸リチウムからなる基板と、前記基板の上面に設けられた櫛型電極と、前記櫛型電極を覆う誘電体薄膜とを備えた複数の弾性表面波共振器により構成される弾性表面波フィルタであって、
共振周波数の低い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、周波数の高い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きいことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項２】
前記基板の回転Ｙ板のカット角を−１０〜＋３０度としたことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項３】
前記誘電体薄膜がＳｉＯ2薄膜であることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項４】
前記誘電体薄膜が凹凸形状を有することを特徴とする請求項３に記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項５】
前記複数の弾性表面波共振器が同一基板上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項６】
直列腕の弾性表面波共振器と並列腕の弾性表面波共振器とを備えた弾性表面波フィルタであって、
直列腕の弾性表面波共振器の共振周波数が、並列腕の弾性表面波共振器の共振周波数よりも高く設定されており、
並列腕の弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、直列腕の弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項７】
直列腕の弾性表面波共振器と並列腕の弾性表面波共振器とを備えた弾性表面波フィルタであって、
並列腕の弾性表面波共振器の共振周波数が、直列腕の弾性表面波共振器の共振周波数よりも高く設定されており、
直列腕の弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、並列腕の弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項８】
少なくとも２つの直列腕の弾性表面波共振器を備えた弾性表面波フィルタであって、
前記直列腕の弾性表面波共振器のうち共振周波数の低い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、周波数の高い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項９】
少なくとも２つの並列腕の弾性表面波共振器を備えた弾性表面波フィルタであって、
前記並列腕の弾性表面波共振器のうち共振周波数の低い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、周波数の高い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項１０】
受信フィルタと送信フィルタとを含むアンテナ共用器であって、前記受信フィルタおよび前記送信フィルタは、ニオブ酸リチウムからなる基板と、前記基板の上面に設けられた櫛型電極と、前記櫛型電極を覆う誘電体薄膜とを備えた複数の弾性表面波共振器よりなる弾性表面波フィルタで構成され、
共振周波数の低い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、周波数の高い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きいことを特徴とするアンテナ共用器。
【請求項１１】
前記基板の回転Ｙ板のカット角を−１０〜＋３０度としたことを特徴とする請求項１０に記載のアンテナ共用器。
【請求項１２】
前記誘電体薄膜がＳｉＯ2薄膜であることを特徴とする請求項１１に記載のアンテナ共用器。
【請求項１３】
前記誘電体薄膜が凹凸形状を有することを特徴とする請求項１０に記載のアンテナ共用器。
【請求項１４】
前記複数の弾性表面波共振器が同一基板上に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載のアンテナ共用器。
【請求項１５】
受信フィルタの通過帯域が送信フィルタの通過帯域よりも高く設定されており、送信フィルタを構成する少なくとも一つの弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、受信フィルタを構成する少なくとも一つの弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きいことを特徴とする請求項１０に記載のアンテナ共用器。
【請求項１６】
送信フィルタの通過帯域が送信フィルタの通過帯域よりも高く設定されており、受信フィルタを構成する少なくとも一つの弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、送信フィルタを構成する少なくとも一つの弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きいことを特徴とする請求項１０に記載のアンテナ共用器。
【請求項１７】
ニオブ酸リチウムからなる基板上に、櫛型電極を形成する工程と、前記櫛型電極を覆うように誘電体薄膜を形成する工程とを備えた弾性表面波フィルタの製造方法であって、
前記弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波共振器において、共振周波数の低い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、周波数の高い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きくなるように櫛型電極を形成することを特徴とする弾性表面波フィルタの製造方法。
【請求項１８】
受信フィルタと送信フィルタとが複数の弾性表面波共振器より構成され、この弾性表面波共振器を構成するニオブ酸リチウムからなる基板上に、櫛型電極を形成する工程と、前記櫛型電極を覆うように誘電体薄膜を形成する工程とを備えたアンテナ共用器の製造方法であって、
前記アンテナ共用器を構成する弾性表面波共振器において、共振周波数の低い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオが、周波数の高い弾性表面波共振器のメタライゼーションレシオよりも大きくなるように櫛型電極を形成することを特徴とするアンテナ共用器の製造方法。
【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】
【公開番号】特開２００８−１３１１２８（Ｐ２００８−１３１１２８Ａ）
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１１１７４（Ｐ２００６−３１１１７４）
【出願日】平成１８年１１月１７日（２００６．１１．１７）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１７日（２００６．１１．１７）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]