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WO2017154260A1 - 弾性波装置及びデュプレクサ - Google Patents

弾性波装置及びデュプレクサ Download PDF

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WO2017154260A1
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acoustic wave
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resonator
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Murata Manufacturing Co Ltd
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    • H03H9/02543—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
    • H03H9/02574—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of combined substrates, multilayered substrates, piezoelectrical layers on not-piezoelectrical substrate

Definitions

  • the present invention relates to an elastic wave device and a duplexer using the same.
  • an elastic wave device has been used for a band-pass filter or a duplexer of a cellular phone.
  • Patent Document 1 discloses an example of an acoustic wave device.
  • This elastic wave device has an IDT electrode and a capacitive electrode.
  • the IDT electrode and the capacitor electrode are formed in the same metal layer. Thereby, it is supposed that the capacity
  • an insulating film is provided between the IDT electrode and the piezoelectric substrate in order to adjust the electromechanical coupling coefficient and optimally adjust the pass bandwidth. ing.
  • Patent Document 1 When the configuration of Patent Document 1 is applied to the configuration of the elastic wave device of Patent Document 2 capable of adjusting the pass bandwidth, the capacitance of the capacitor electrode changes depending on the thickness of the insulating film. For this reason, the filter characteristics vary greatly. In particular, when the capacitor electrode is used as a bridging capacitor, the influence on the filter characteristics may be increased. Therefore, sufficient steepness and attenuation characteristics may not be obtained.
  • the acoustic wave device includes a piezoelectric substrate, a first dielectric film provided on the piezoelectric substrate, an IDT electrode provided on the first dielectric film, and the piezoelectric substrate.
  • An acoustic wave resonator including the IDT electrode is configured by including a capacitor that is composed of a pair of comb-shaped electrodes directly provided on the capacitor and is electrically connected to the IDT electrode.
  • a second dielectric film provided on the piezoelectric substrate so as to cover the acoustic wave resonator and the capacitor is further provided,
  • the density of the material constituting the IDT electrode is higher than the density of the material constituting the second dielectric film. In this case, the steepness and the out-of-band attenuation near the end of the pass band can be particularly effectively improved.
  • the elastic wave propagation direction of the elastic wave resonator intersects with the elastic wave propagation direction of the capacitor. In this case, the influence on each elastic wave resonator by the elastic wave excited in the capacitor can be suppressed.
  • the elastic wave propagation direction of the elastic wave resonator is orthogonal to the elastic wave propagation direction of the capacitor. In this case, the influence on each elastic wave resonator by the elastic wave excited in the capacitor can be further suppressed.
  • the capacitor is made of a laminated metal film, and the capacitor has a diffusion prevention layer or an adhesion layer.
  • the piezoelectric substrate is made of LiNbO 3 .
  • a love wave is used.
  • the ladder-type filter includes a series arm resonator and a parallel arm resonator, and includes a plurality of the acoustic wave resonators.
  • the parallel arm resonator includes the plurality of acoustic wave resonators, and the capacitor is connected in parallel to at least one of the series arm resonators. In this case, it is possible to particularly effectively improve the steepness and the out-of-band attenuation in the vicinity of the high band side end of the passband.
  • the ladder-type filter includes a series arm resonator and a parallel arm resonator, and includes a plurality of the acoustic wave resonators.
  • the parallel arm resonator includes the plurality of elastic wave resonators, and the capacitor is connected in parallel to at least one of the parallel arm resonators.
  • a duplexer includes a first band-pass filter that is an elastic wave device configured according to the present invention, and a second band-pass filter that has a different pass band from the first band-pass filter. Prepare.
  • the acoustic wave device can effectively improve the steepness and the out-of-band attenuation near the end of the passband. Further, according to the duplexer of the present invention, it is possible to effectively improve the steepness and isolation characteristics in the vicinity of the end of the passband.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing an electrode configuration of a duplexer according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line II in FIG.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of the duplexer according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a duplexer of a second comparative example.
  • FIG. 5 is a diagram showing the attenuation frequency characteristics of the first band-pass filter in the first embodiment and the first comparative example of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing the isolation characteristics of the duplexers of the first embodiment and the first comparative example of the present invention.
  • FIG. 7A is a diagram showing attenuation frequency characteristics of the first band-pass filters of the second to fourth comparative examples
  • FIG. 7B is an enlarged view of FIG. 7A. is there.
  • FIG. 8A is a diagram showing the isolation characteristics of the duplexers in the second to fourth comparative examples
  • FIG. 8B is an enlarged view of FIG. 8A.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing an electrode configuration of a duplexer according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line II in FIG. 1 and 2 and FIG. 4 to be described later, each acoustic wave resonator is shown by a schematic diagram in which two diagonal lines are drawn in a rectangle.
  • FIG. 1 the configuration of a second band-pass filter described later is omitted.
  • the duplexer 10 has a piezoelectric substrate 2.
  • the piezoelectric substrate 2 is made of LiNbO 3 .
  • the piezoelectric substrate 2, other than the LiNbO 3, may be made of a piezoelectric single crystal such as LiTaO 3, or may be made of piezoelectric ceramics.
  • a first dielectric film 3 is provided on the piezoelectric substrate 2.
  • the first dielectric film 3 is made of SiO 2.
  • the first dielectric film 3, such as tantalum pentoxide, may be made of a dielectric material other than SiO 2.
  • a plurality of IDT electrodes are provided on the first dielectric film 3.
  • an AC voltage is applied to each IDT electrode, an elastic wave is excited.
  • Reflectors are provided on both sides of each IDT electrode in the elastic wave propagation direction. Thereby, a plurality of elastic wave resonators are configured. Since each IDT electrode is provided on the first dielectric film 3, the electromechanical coupling coefficient of each acoustic wave resonator can be reduced.
  • the IDT electrode is not particularly limited, but includes any metal of Pt, Mo, and Cu.
  • the IDT electrode may be made of a single layer metal film or may be made of a laminated metal film.
  • the thickness of an IDT electrode and a reflector is not specifically limited, It is 250 nm or more and 350 nm or less.
  • the duplexer 10 has first and second band-pass filters 1A and 1B made of the plurality of acoustic wave resonators.
  • the first band-pass filter 1A and the second band-pass filter 1B have different pass bands.
  • the first band-pass filter 1A is a transmission filter
  • the second band-pass filter 1B is a reception filter.
  • the first band-pass filter 1A is an acoustic wave device according to an embodiment of the present invention.
  • the duplexer 10 of the present embodiment uses a love wave. Note that the duplexer 10 may use elastic waves other than Love waves.
  • the duplexer 10 is provided directly on the piezoelectric substrate 2 and has a capacitor 4 made of a pair of comb-shaped electrodes.
  • being provided directly on the piezoelectric substrate 2 means providing on the piezoelectric substrate 2 without the first dielectric film 3 interposed therebetween.
  • the capacitor 4 may be provided on the piezoelectric substrate 2 via a layer other than the first dielectric film 3, for example.
  • Each comb electrode has a plurality of electrode fingers and a bus bar to which one ends of the plurality of electrode fingers are connected.
  • the plurality of electrode fingers of the pair of comb-shaped electrodes are interleaved with each other.
  • the thickness of the capacitor 4 is not particularly limited, but is preferably 250 nm or more and 350 nm or less.
  • the capacitance of the capacitor 4 is 2.1 pF.
  • the capacity of the capacitor 4 is not particularly limited.
  • the capacitor 4 may be made of a single-layer metal film or may be made of a laminated metal film.
  • the capacitor 4 may include, for example, a diffusion prevention layer or an adhesion layer.
  • the first dielectric film 3 shown in FIG. 2 has an inclined portion that becomes thinner as the capacitor 4 is approached.
  • the first dielectric film 3 is not provided on the portion of the piezoelectric substrate 2 where the capacitor 4 is disposed. Note that the first dielectric film 3 may not have an inclined portion.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of the duplexer according to the first embodiment.
  • the configuration of the second bandpass filter is omitted.
  • the first band-pass filter 1A is a ladder type filter having series arm resonators S1, S2a, S2b, S3a, S3b, S4 and parallel arm resonators P1 to P3 composed of the plurality of elastic wave resonators.
  • the duplexer 10 has an antenna terminal 5 connected to the antenna and an input terminal 6. Between the antenna terminal 5 and the input terminal 6, series arm resonators S1, S2a, S2b, S3a, S3b, and S4 are connected in series with each other.
  • a parallel arm resonator P1 is connected between the connection point between the series arm resonator S1 and the series arm resonator S2a and the ground potential.
  • a parallel arm resonator P2 is connected between a connection point between the series arm resonator S2b and the series arm resonator S3a and the ground potential.
  • a parallel arm resonator P3 is connected between a connection point between the series arm resonator S3b and the series arm resonator S4 and the ground potential.
  • An inductor L1 is connected between the parallel arm resonator P1 and the ground potential.
  • the parallel arm resonators P2 and P3 are commonly connected to the ground potential.
  • An inductor L2 is connected between the parallel arm resonators P2 and P3 and the ground potential.
  • An inductor L3 is connected between the antenna terminal 5 and the ground potential.
  • the inductor L3 is an inductor for adjusting characteristics.
  • a capacitor 4 is connected in parallel with the series arm resonators S3a and S3b.
  • the capacitor 4 has a bridging capacitance.
  • the first band-pass filter 1A only needs to include the capacitor 4 and the acoustic wave resonator, and the circuit configuration is not particularly limited.
  • the capacitor 4 may be connected in parallel to at least one series arm resonator.
  • the capacitor 4 may be connected in parallel to at least one parallel arm resonator.
  • the circuit configuration of the second bandpass filter 1B is not particularly limited.
  • a plurality of ground terminals 7 are provided on the piezoelectric substrate 2.
  • the plurality of ground terminals 7 are each connected to a ground potential.
  • a second dielectric film 8 is provided on the piezoelectric substrate 2 so as to cover the plurality of acoustic wave resonators and the capacitor 4.
  • the second dielectric film 8 is a temperature characteristic compensation film. By having the second dielectric film 8, the absolute value of the frequency temperature characteristic can be reduced.
  • the second dielectric film 8 is made of SiO 2.
  • the second dielectric film 8, such as tantalum pentoxide, may be made of a dielectric material other than SiO 2.
  • a third dielectric film 9 is provided on the second dielectric film 8. By having the third dielectric film 9, moisture resistance can be enhanced.
  • the third dielectric film 9 is made of SiN.
  • the third dielectric film 9 may be made of an appropriate dielectric other than SiN. Further, the duplexer 10 does not necessarily have the second and third dielectric films 8 and 9.
  • the specifications of the series arm resonators S1, S2a, S2b, S3a, S3b, S4 and the parallel arm resonators P1 to P3 of the first bandpass filter 1A shown in FIG. 1 are as shown in Table 1 below, for example. is there.
  • the capacitor 4 has, for example, 57 pairs of electrode fingers, an electrode finger pitch of 1.4 ⁇ m, and a crossing width of 116.24 ⁇ m.
  • the dimension of the crossing width is a length dimension of a portion where adjacent electrode fingers cross each other when viewed from the elastic wave propagation direction.
  • the feature of this embodiment is that it has an acoustic wave resonator provided on the first dielectric film 3 and a capacitor 4 provided directly on the piezoelectric substrate 2. Thereby, the steepness in the vicinity of the end of the passband can be increased, and the isolation characteristic can be improved. This will be described below by comparing this embodiment with the first to fourth comparative examples.
  • high steepness means that the amount of change in frequency is smaller than the amount of change in a certain amount of attenuation near the end of the passband.
  • the duplexer of the first comparative example is different from the present embodiment in that it does not have a capacitor.
  • the duplexer of the second comparative example shown in FIG. 4 is different from the present embodiment in that the capacitor 4 is provided on the first dielectric film 23.
  • the duplexers of the third and fourth comparative examples have the first dielectric film.
  • the duplexers of the second to fourth comparative examples have the same configuration except that the thickness of the first dielectric film is different.
  • the duplexers having the configurations of the first embodiment and the first to fourth comparative examples were respectively produced, and the attenuation frequency characteristics and isolation characteristics of the first band-pass filters in each duplexer were compared.
  • the film thickness of the first dielectric film in the duplexer of the second comparative example was 16.3 nm.
  • the thickness of the first dielectric film in the duplexer of the third comparative example was 17.9 nm.
  • the film thickness of the first dielectric film in the duplexer of the fourth comparative example was 19.5 nm. That is, in the second to fourth comparative examples, the thickness of the first dielectric film has a relationship of 17.9 nm ⁇ 1.6 nm.
  • FIG. 5 is a diagram showing attenuation frequency characteristics of the first band-pass filter in the first embodiment and the first comparative example.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the isolation characteristics of the duplexers of the first embodiment and the first comparative example. 5 and 6, the solid line indicates the result of the first embodiment, and the broken line indicates the result of the first comparative example.
  • the steepness is low at both ends of the passband.
  • the steepness can be improved at both ends of the passband as compared with the first comparative example.
  • the amount of attenuation outside the band in the vicinity of the passband can be increased in the first embodiment than in the first comparative example. Since the duplexer according to the first embodiment includes the capacitor, the steepness can be effectively increased, and the out-of-band attenuation of the first bandpass filter can be increased.
  • the isolation characteristic is degraded in the first comparative example.
  • the isolation characteristic can be improved in the first embodiment.
  • FIG. 7A is a diagram showing the attenuation frequency characteristics of the first band-pass filters in the second to fourth comparative examples.
  • FIG. 7B is an enlarged view of FIG.
  • FIG. 8A is a diagram illustrating the isolation characteristics of the duplexers of the second to fourth comparative examples.
  • FIG. 8B is an enlarged view of FIG.
  • the broken line indicates the second comparative example in which the thickness of the first dielectric film is 16.3 nm. The results are shown.
  • the solid line shows the result of the third comparative example in which the thickness of the first dielectric film is 17.9 nm.
  • the alternate long and short dash line indicates the result of the fourth comparative example in which the thickness of the first dielectric film is 19.5 nm.
  • the steepness of the second to fourth comparative examples varies greatly in the vicinity of the end portion on the high band side of the passband.
  • the steepness in the isolation characteristics varies greatly in the second to fourth comparative examples.
  • the amount of attenuation around 860 MHz also varies greatly. This is because the capacitors provided on the first dielectric film have different capacities due to the different film thicknesses of the first dielectric film.
  • the film thickness of the first dielectric film can be controlled with a high accuracy of, for example, 17.9 nm ⁇ 1.6 nm, the steepness and isolation characteristics in the vicinity of the high band side end of the pass band Vary widely.
  • the capacitor 4 is directly provided on the piezoelectric substrate 2. Therefore, the capacitance of the capacitor 4 does not depend on the variation in the film thickness of the first dielectric film 3. Therefore, variation in steepness and isolation characteristics in the vicinity of the high band end of the passband can be reliably suppressed, and the steepness and isolation characteristics can be effectively improved. Similarly, it is possible to effectively improve the steepness and the out-of-band attenuation in the vicinity of the high band end of the passband of the first bandpass filter.
  • the degree of freedom of the target value of the film thickness of the first dielectric film 3 can be increased. it can. Thereby, filter characteristics such as insertion loss can be further enhanced.
  • each elastic wave resonator and the elastic wave propagation direction of the capacitor 4 intersect each other. Thereby, it is possible to suppress the influence of the elastic wave excited in the capacitor 4 on each elastic wave resonator. More preferably, it is desirable that the acoustic wave propagation direction of each acoustic wave resonator and the acoustic wave propagation direction of the capacitor 4 are orthogonal to each other. Thereby, it is possible to further suppress the influence of the elastic wave excited in the capacitor 4 on each elastic wave resonator.
  • the density of the material constituting the IDT electrode is higher than the density of the material constituting the second dielectric film 8.
  • the present invention can be applied particularly preferably.
  • a love wave as in the first embodiment. Also in this case, the present invention can be applied particularly preferably.
  • the circuit configuration of the first bandpass filter 1A shown in FIG. 3 is not particularly limited.
  • the capacitor 4 is a bridging capacitance connected in parallel to at least one series arm resonator as in the first embodiment, the steepness in the vicinity of the end on the high band side of the pass band is high.
  • the out-of-band attenuation can be improved particularly effectively.
  • the present invention is not limited to an elastic wave device such as a band-pass filter or a duplexer, but can be suitably applied to a multiplexer that requires a higher out-of-band attenuation. Furthermore, the present invention can be suitably applied to a module in which a band-pass filter, a duplexer, and a multiplexer are mounted on a mounting board.

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Abstract

通過帯域の端部付近における急峻性及び帯域外減衰量を効果的に改善することができる、弾性波装置を提供する。　本発明に係る弾性波装置は、圧電基板２と、圧電基板２上に設けられている第１の誘電体膜３と、第１の誘電体膜３上に設けられているＩＤＴ電極と、圧電基板２上に直接設けられた１対の櫛歯型電極からなり、ＩＤＴ電極に電気的に接続されているコンデンサ４とを備える。ＩＤＴ電極を含む弾性波共振子が構成されている。

Description

弾性波装置及びデュプレクサ
　本発明は、弾性波装置及び、これを用いたデュプレクサに関する。
　従来、弾性波装置が、携帯電話機の帯域通過型フィルタやデュプレクサなどに用いられている。
　下記の特許文献１には、弾性波装置の一例が開示されている。この弾性波装置は、ＩＤＴ電極及び容量電極を有する。ＩＤＴ電極及び容量電極は、同一の金属層において形成されている。これにより、容量電極の容量を容易に調整し得るとされている。
　一方で、下記の特許文献２に記載の弾性波装置においては、電気機械結合係数を調整し、通過帯域幅を最適に調整するために、ＩＤＴ電極と圧電基板との間に絶縁膜が設けられている。
特開２０１２－０４９７５８号公報 特開２００５－２６０９０９号公報
　通過帯域幅を調整し得る特許文献２の弾性波装置の構成に、特許文献１の構成を適用した場合、上記絶縁膜の膜厚の厚みにより容量電極の容量が変化する。そのため、フィルタ特性に大きなばらつきが生じる。特に、容量電極を橋絡容量として用いた場合には、フィルタ特性への影響が大きくなるおそれがあった。そのため、十分な急峻性及び減衰特性を得られないことがあった。
　本発明の目的は、通過帯域の端部付近における急峻性及び帯域外減衰量を効果的に改善することができる、弾性波装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、通過帯域の端部付近における急峻性及びアイソレーション特性を効果的に改善することができる、デュプレクサを提供することにある。
　本発明に係る弾性波装置は、圧電基板と、前記圧電基板上に設けられている第１の誘電体膜と、前記第１の誘電体膜上に設けられているＩＤＴ電極と、前記圧電基板上に直接設けられた１対の櫛歯型電極からなり、前記ＩＤＴ電極に電気的に接続されているコンデンサとを備え、前記ＩＤＴ電極を含む弾性波共振子が構成されている。
　本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、前記圧電基板上に、前記弾性波共振子及び前記コンデンサを覆うように設けられている第２の誘電体膜がさらに備えられており、前記第２の誘電体膜を構成している材料の密度よりも、前記ＩＤＴ電極を構成している材料の密度が高い。この場合には、通過帯域の端部付近における急峻性及び帯域外減衰量を特に効果的に改善することができる。
　本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記弾性波共振子の弾性波伝搬方向と、前記コンデンサの弾性波伝搬方向とが交叉している。この場合には、コンデンサにおいて励振された弾性波による各弾性波共振子への影響を抑制することができる。
　本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記弾性波共振子の弾性波伝搬方向と、前記コンデンサの弾性波伝搬方向とが直交している。この場合には、コンデンサにおいて励振された弾性波による各弾性波共振子への影響をより一層抑制することができる。
　本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記コンデンサが積層金属膜からなり、前記コンデンサが拡散防止層または密着層を有する。
　本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記圧電基板がＬｉＮｂＯ３からなる。
　本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、ラブ波を利用している。この場合には、通過帯域の高域側の端部付近における急峻性及び帯域外減衰量を特に効果的に改善することができる。
　本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、直列腕共振子及び並列腕共振子を有するラダー型フィルタであって、前記弾性波共振子を複数有し、前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子が前記複数の弾性波共振子からなり、前記コンデンサが、少なくとも１個の前記直列腕共振子に並列に接続されている。この場合には、通過帯域の高域側の端部付近における急峻性及び帯域外減衰量を特に効果的に改善することができる。
　本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、直列腕共振子及び並列腕共振子を有するラダー型フィルタであって、前記弾性波共振子を複数有し、前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子が前記複数の弾性波共振子からなり、前記コンデンサが、少なくとも１個の前記並列腕共振子に並列に接続されている。
　本発明に係るデュプレクサは、本発明に従って構成された弾性波装置である第１の帯域通過型フィルタと、前記第１の帯域通過型フィルタとは通過帯域が異なる第２の帯域通過型フィルタとを備える。
　本発明に係る弾性波装置によれば、通過帯域の端部付近における急峻性及び帯域外減衰量を効果的に改善することができる。また、本発明のデュプレクサによれば、通過帯域の端部付近における急峻性及びアイソレーション特性を効果的に改善することができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るデュプレクサの電極構成を示す略図的平面図である。 図２は、図１中のＩ－Ｉ線に沿う略図的断面図である。 図３は、本発明の第１の実施形態に係るデュプレクサの回路図である。 図４は、第２の比較例のデュプレクサの略図的断面図である。 図５は、本発明の第１の実施形態及び第１の比較例における第１の帯域通過型フィルタの減衰量周波数特性を示す図である。 図６は、本発明の第１の実施形態及び第１の比較例のデュプレクサのアイソレーション特性を示す図である。 図７（ａ）は、第２～第４の比較例の第１の帯域通過型フィルタの減衰量周波数特性を示す図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の拡大図である。 図８（ａ）は、第２～第４の比較例におけるデュプレクサのアイソレーション特性を示す図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）の拡大図である。
　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。
　なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。
　図１は、本発明の第１の実施形態に係るデュプレクサの電極構成を示す略図的平面図である。図２は、図１中のＩ－Ｉ線に沿う略図的断面図である。なお、図１及び図２並びに後述する図４においては、矩形に２本の対角線を引いた略図により各弾性波共振子を示す。図１においては、後述する第２の帯域通過型フィルタの構成は省略して示す。
　図１に示すように、デュプレクサ１０は圧電基板２を有する。圧電基板２は、ＬｉＮｂＯ３からなる。なお、圧電基板２は、ＬｉＮｂＯ３以外の、ＬｉＴａＯ３などの圧電単結晶からなっていてもよく、あるいは、圧電セラミックスからなっていてもよい。
　図２に示すように、圧電基板２上には、第１の誘電体膜３が設けられている。第１の誘電体膜３は、ＳｉＯ２からなる。なお、第１の誘電体膜３は、五酸化タンタルなどの、ＳｉＯ２以外の誘電体からなっていてもよい。
　第１の誘電体膜３上には、複数のＩＤＴ電極が設けられている。各ＩＤＴ電極に交流電圧を印加すると、弾性波が励振される。各ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向両側には反射器が設けられている。これにより、複数の弾性波共振子が構成されている。第１の誘電体膜３上に各ＩＤＴ電極が設けられていることにより、各弾性波共振子の電気機械結合係数を小さくすることができる。
　ＩＤＴ電極は、特に限定されないが、Ｐｔ、Ｍｏ及びＣｕのうちいずれかの金属を含む。ＩＤＴ電極は単層の金属膜からなっていてもよく、あるいは、積層金属膜からなっていてもよい。ＩＤＴ電極及び反射器の厚みは、特に限定されないが、２５０ｎｍ以上、３５０ｎｍ以下である。
　図１に示すように、デュプレクサ１０は、上記複数の弾性波共振子からなる第１，第２の帯域通過型フィルタ１Ａ，１Ｂを有する。第１の帯域通過型フィルタ１Ａと第２の帯域通過型フィルタ１Ｂとは、互いに通過帯域が異なる。第１の帯域通過型フィルタ１Ａは送信フィルタであり、第２の帯域通過型フィルタ１Ｂは受信フィルタである。第１の帯域通過型フィルタ１Ａは、本発明の一実施形態に係る弾性波装置である。
　本実施形態のデュプレクサ１０は、ラブ波を利用している。なお、デュプレクサ１０は、ラブ波以外の弾性波を利用していてもよい。
　デュプレクサ１０は、圧電基板２上に直接設けられており、１対の櫛歯型電極からなる、コンデンサ４を有する。なお、本明細書において、圧電基板２上に直接設けられているとは、第１の誘電体膜３を介さずに圧電基板２上に設けられていることを意味する。コンデンサ４は、例えば、圧電基板２上に、第１の誘電体膜３以外の層を介して設けられていてもよい。各櫛歯型電極は、複数本の電極指と、複数本の電極指の一端が接続されているバスバーとを有する。１対の櫛歯型電極の複数本の電極指同士は、互いに間挿し合っている。コンデンサ４の厚みは、特に限定されないが、２５０ｎｍ以上、３５０ｎｍ以下であることが好ましい。本実施形態においては、コンデンサ４の容量は２．１ｐＦである。なお、コンデンサ４の容量は特に限定されない。
　コンデンサ４は単層の金属膜からなっていてもよく、あるいは、積層金属膜からなっていてもよい。コンデンサ４が積層金属膜からなる場合、コンデンサ４は、例えば、拡散防止層や密着層を含んでいてもよい。
　本実施形態では、図２に示す第１の誘電体膜３は、コンデンサ４に近づくにつれて膜厚が薄くなっている、傾斜部を有する。第１の誘電体膜３は、圧電基板２において、コンデンサ４が配置されている部分には設けられていない。なお、第１の誘電体膜３は、傾斜部を有していなくともよい。
図３は、第１の実施形態に係るデュプレクサの回路図である。なお、図３においては、第２の帯域通過型フィルタの構成は省略して示す。
　第１の帯域通過型フィルタ１Ａは、上記複数の弾性波共振子からなる直列腕共振子Ｓ１，Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ，Ｓ３ａ，Ｓ３ｂ，Ｓ４及び並列腕共振子Ｐ１～Ｐ３を有するラダー型フィルタである。
　デュプレクサ１０は、アンテナに接続されるアンテナ端子５と、入力端子６とを有する。アンテナ端子５と入力端子６との間には、直列腕共振子Ｓ１，Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ，Ｓ３ａ，Ｓ３ｂ，Ｓ４が互いに直列に接続されている。直列腕共振子Ｓ１と直列腕共振子Ｓ２ａとの間の接続点とグラウンド電位との間には、並列腕共振子Ｐ１が接続されている。直列腕共振子Ｓ２ｂと直列腕共振子Ｓ３ａとの間の接続点とグラウンド電位との間には、並列腕共振子Ｐ２が接続されている。直列腕共振子Ｓ３ｂと直列腕共振子Ｓ４との間の接続点とグラウンド電位との間には、並列腕共振子Ｐ３が接続されている。
　並列腕共振子Ｐ１とグラウンド電位との間には、インダクタＬ１が接続されている。並列腕共振子Ｐ２，Ｐ３は、グラウンド電位に共通接続される。並列腕共振子Ｐ２，Ｐ３とグラウンド電位との間には、インダクタＬ２が接続されている。アンテナ端子５とグラウンド電位との間には、インダクタＬ３が接続されている。インダクタＬ３は特性調整用のインダクタである。
　直列腕共振子Ｓ３ａ，Ｓ３ｂに並列に、コンデンサ４が接続されている。このように、本実施形態では、コンデンサ４は橋絡容量である。なお、第１の帯域通過型フィルタ１Ａは、コンデンサ４及び上記弾性波共振子を有していればよく、回路構成は特に限定されない。例えば、少なくとも１個の直列腕共振子にコンデンサ４が並列に接続されていてもよい。あるいは、少なくとも１個の並列腕共振子にコンデンサ４が並列に接続されていてもよい。また、第２の帯域通過型フィルタ１Ｂの回路構成も特に限定されない。
　図１に戻り、圧電基板２上には、複数のグラウンド端子７が設けられている。複数のグラウンド端子７は、それぞれグラウンド電位に接続される。
　図２に示すように、圧電基板２上には、複数の弾性波共振子及びコンデンサ４を覆うように、第２の誘電体膜８が設けられている。第２の誘電体膜８は温度特性補償膜である。第２の誘電体膜８を有することにより、周波数温度特性の絶対値を小さくすることができる。第２の誘電体膜８はＳｉＯ２からなる。なお、第２の誘電体膜８は五酸化タンタルなどの、ＳｉＯ２以外の誘電体からなっていてもよい。
　第２の誘電体膜８上には、第３の誘電体膜９が設けられている。第３の誘電体膜９を有することにより、耐湿性を高めることができる。第３の誘電体膜９はＳｉＮからなる。なお、第３の誘電体膜９は、ＳｉＮ以外の適宜の誘電体からなっていてもよい。また、デュプレクサ１０は、第２，第３の誘電体膜８，９を必ずしも有していなくともよい。
　図１に示す第１の帯域通過型フィルタ１Ａの直列腕共振子Ｓ１，Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ，Ｓ３ａ，Ｓ３ｂ，Ｓ４及び並列腕共振子Ｐ１～Ｐ３の仕様は、例えば、下記の表１に示す通りである。また、コンデンサ４は、例えば、電極指の対数は５７対、電極指ピッチは１．４μｍ、交叉幅は１１６．２４μｍである。なお、交叉幅の寸法は、隣り合う電極指が弾性波伝搬方向から見て交叉している部分の長さ寸法である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　本実施形態の特徴は、第１の誘電体膜３上に設けられている弾性波共振子と、圧電基板２上に直接設けられているコンデンサ４とを有することにある。それによって、通過帯域の端部付近における急峻性を高めることができ、アイソレーション特性を改善することができる。これを、本実施形態と第１～第４の比較例とを比較することにより、以下において説明する。
　なお、本明細書において急峻性が高いとは、通過帯域の端部付近において、ある一定の減衰量の変化量に対して、周波数の変化量が小さいことをいう。
　第１の比較例のデュプレクサは、コンデンサを有しない点で、本実施形態と異なる。図４に示す第２の比較例のデュプレクサは、コンデンサ４が第１の誘電体膜２３上に設けられている点で、本実施形態と異なる。第３，第４の比較例のデュプレクサは、第２の比較例のデュプレクサと同様に第１の誘電体膜を有する。第２～第４の比較例のデュプレクサは、第１の誘電体膜の膜厚が異なる点以外においては、それぞれ同様の構成を有する。
　第１の実施形態及び第１～第４の比較例の構成を有するデュプレクサをそれぞれ作製し、各デュプレクサにおける各第１の帯域通過型フィルタの減衰量周波数特性及びアイソレーション特性を比較した。なお、第２の比較例のデュプレクサにおける第１の誘電体膜の膜厚は１６．３ｎｍとした。第３の比較例のデュプレクサにおける第１の誘電体膜の膜厚は１７．９ｎｍとした。第４の比較例のデュプレクサにおける第１の誘電体膜の膜厚は１９．５ｎｍとした。すなわち、第２～第４の比較例においては、第１の誘電体膜の膜厚は１７．９ｎｍ±１．６ｎｍの関係となっている。
　図５は、第１の実施形態及び第１の比較例における第１の帯域通過型フィルタの減衰量周波数特性を示す図である。図６は、第１の実施形態及び第１の比較例のデュプレクサのアイソレーション特性を示す図である。図５及び図６において、実線は第１の実施形態の結果を示し、破線は第１の比較例の結果を示す。
　図５に示すように、第１の比較例においては、通過帯域の両端部において、急峻性が低いことがわかる。これに対して、第１の実施形態では、通過帯域の両端部において、第１の比較例よりも急峻性を高めることができていることがわかる。加えて、第１の比較例よりも、第１の実施形態の方が、通過帯域付近における帯域外減衰量を大きくすることができている。第１の実施形態に係るデュプレクサは、上記コンデンサを有するため、急峻性を効果的に高めることができ、かつ第１の帯域通過型フィルタの帯域外減衰量を大きくすることができる。
　図６に示すように、第１の比較例においては、アイソレーション特性が劣化していることがわかる。これに対して、第１の実施形態においてはアイソレーション特性を改善することができている。
　図７（ａ）は、第２～第４の比較例における第１の帯域通過型フィルタの減衰量周波数特性を示す図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）の拡大図である。図８（ａ）は、第２～第４の比較例のデュプレクサのアイソレーション特性を示す図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）の拡大図である。なお、図７（ａ）及び図７（ｂ）並びに図８（ａ）及び図８（ｂ）において、破線は、第１の誘電体膜の膜厚が１６．３ｎｍである第２の比較例の結果を示す。実線は、第１の誘電体膜の膜厚が１７．９ｎｍである第３の比較例の結果を示す。一点鎖線は、第１の誘電体膜の膜厚が１９．５ｎｍである第４の比較例の結果を示す。
　図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、通過帯域の高域側の端部付近において、第２～第４の比較例の急峻性が大きくばらついていることがわかる。図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、第２～第４の比較例においては、アイソレーション特性における急峻性も大きくばらついている。さらに、例えば、８６０ＭＨｚ付近の減衰量も大きくばらついている。これは、第１の誘電体膜の膜厚が異なることにより、第１の誘電体膜上に設けられているコンデンサの容量が異なることによる。
　すなわち、第１の誘電体膜の膜厚を、例えば、１７．９ｎｍ±１．６ｎｍという高精度に制御し得たとしても、通過帯域の高域側の端部付近における急峻性及びアイソレーション特性は大きくばらつく。このように、第２～第４の比較例においては、上記急峻性やアイソレーション特性を充分に、かつ確実に高めることは困難である。
　これに対して、図２に示すように、第１の実施形態においては、コンデンサ４は圧電基板２上に直接設けられている。そのため、コンデンサ４の容量は、第１の誘電体膜３の膜厚のばらつきに依存しない。従って、通過帯域の高域側の端部付近における急峻性及びアイソレーション特性のばらつきを確実に抑制することができ、上記急峻性及びアイソレーション特性を効果的に改善することができる。同様に、第１の帯域通過型フィルタの通過帯域の高域側の端部付近における急峻性及び帯域外減衰量を効果的に改善することができる。
　さらに、コンデンサ４の容量の調整のために第１の誘電体膜３の膜厚を調整することを要しないため、第１の誘電体膜３の膜厚の狙い値の自由度を高めることができる。それによって、挿入損失などのフィルタ特性をより一層高めることができる。
　各弾性波共振子の弾性波伝搬方向とコンデンサ４の弾性波伝搬方向とは、交叉していることが好ましい。それによって、コンデンサ４において励振された弾性波による各弾性波共振子への影響を抑制することができる。より好ましくは、各弾性波共振子の弾性波伝搬方向とコンデンサ４の弾性波伝搬方向とは、直交していることが望ましい。それによって、コンデンサ４において励振された弾性波による各弾性波共振子への影響をより一層抑制することができる。
　第２の誘電体膜８を構成している材料の密度よりも、ＩＤＴ電極を構成している材料の密度が高いことが好ましい。この場合には、本発明を特に好適に適用することができる。
　第１の実施形態のように、ラブ波を利用していることが好ましい。この場合にも、本発明を特に好適に適用することができる。
上述したように、図３に示した第１の帯域通過型フィルタ１Ａの回路構成は特に限定されない。もっとも、第１の実施形態のように、コンデンサ４を、少なくとも１個の直列腕共振子に並列に接続された橋絡容量とする構成において、通過帯域の高域側の端部付近における急峻性及び帯域外減衰量を特に効果的に改善することができる。
　本発明は、帯域通過型フィルタなどの弾性波装置やデュプレクサに限定されず、より高い帯域外減衰量が要求されるマルチプレクサなどにも好適に適用することができる。さらに、帯域通過型フィルタ、デュプレクサやマルチプレクサが実装基板に実装されたモジュールにも、本発明を好適に適用することができる。
１Ａ，１Ｂ…第１，第２の帯域通過型フィルタ
２…圧電基板
３…第１の誘電体膜
４…コンデンサ
５…アンテナ端子
６…入力端子
７…グラウンド端子
８…第２の誘電体膜
９…第３の誘電体膜
１０…デュプレクサ
２３…第１の誘電体膜
Ｌ１～Ｌ３…インダクタ
Ｓ１，Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ，Ｓ３ａ，Ｓ３ｂ，Ｓ４…直列腕共振子
Ｐ１～Ｐ３…並列腕共振子

Claims (10)

  1. 　圧電基板と、
    　前記圧電基板上に設けられている第１の誘電体膜と、
    　前記第１の誘電体膜上に設けられているＩＤＴ電極と、
    　前記圧電基板上に直接設けられた１対の櫛歯型電極からなり、前記ＩＤＴ電極に電気的に接続されているコンデンサと、
    を備え、
    　前記ＩＤＴ電極を含む弾性波共振子が構成されている、弾性波装置。
  2. 　前記圧電基板上に、前記弾性波共振子及び前記コンデンサを覆うように設けられている第２の誘電体膜をさらに備え、
    　前記第２の誘電体膜を構成している材料の密度よりも、前記ＩＤＴ電極を構成している材料の密度が高い、請求項１に記載の弾性波装置。
  3. 　前記弾性波共振子の弾性波伝搬方向と、前記コンデンサの弾性波伝搬方向とが交叉している、請求項１または２に記載の弾性波装置。
  4. 　前記弾性波共振子の弾性波伝搬方向と、前記コンデンサの弾性波伝搬方向とが直交している、請求項３に記載の弾性波装置。
  5. 　前記コンデンサが積層金属膜からなり、前記コンデンサが拡散防止層または密着層を有する、請求項１～４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  6. 　前記圧電基板がＬｉＮｂＯ３からなる、請求項１～５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  7. 　ラブ波を利用している、請求項６に記載の弾性波装置。
  8. 　直列腕共振子及び並列腕共振子を有するラダー型フィルタであって、
    　前記弾性波共振子を複数有し、前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子が前記複数の弾性波共振子からなり、
    　前記コンデンサが、少なくとも１個の前記直列腕共振子に並列に接続されている、請求項１～７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  9. 　直列腕共振子及び並列腕共振子を有するラダー型フィルタであって、
    　前記弾性波共振子を複数有し、前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子が前記複数の弾性波共振子からなり、
    　前記コンデンサが、少なくとも１個の前記並列腕共振子に並列に接続されている、請求項１～７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  10. 　請求項８または９に記載の弾性波装置である第１の帯域通過型フィルタと、
    　前記第１の帯域通過型フィルタとは通過帯域が異なる第２の帯域通過型フィルタと、
    を備える、デュプレクサ。
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