JP4502779B2

JP4502779B2 - 弾性表面波素子および通信装置

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Publication number: JP4502779B2
Application number: JP2004312646A
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Inventors: 一弘大塚; 大輔巻渕; 淳弘飯岡
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Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2010-07-14
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Description

本発明は、圧電基板上に平衡入力または平衡出力を行う平衡信号電極と、不平衡出力または不平衡入力を行う不平衡信号電極とを備えて成る共振器型の弾性表面波フィルタや弾性表面波共振器などの弾性表面波素子およびこれを備えた通信装置に関するものである。

従来、携帯電話や自動車電話等の移動体通信機器のＲＦ（無線周波数）段に用いられる周波数選択フィルタとして、弾性表面波フィルタが広く用いられている。一般に、周波数選択フィルタに求められる特性としては、広通過帯域、低損失、通過帯域に対する非通過帯域の高減衰量などの諸特性が挙げられる。また、近年、移動体通信機器等の小型化、軽量化および低コスト化のため、使用部品の削減が進められ、弾性表面波フィルタに新たな機能の付加が要求されてきている。その１つに不平衡入力−平衡出力型または平衡入力−不平衡出力型に構成できるようにするといった要求がある。

ここで、平衡入力または平衡出力とは、信号が２つの信号線路間の電位差として入力または出力されるものをいい、各信号線路の信号は振幅が等しく、位相が逆相になっている。これに対して、不平衡入力または不平衡出力とは、信号がグランド電位に対する１本の線路の電位として入力または出力されるものをいう。

従来の弾性表面波フィルタは、一般的に不平衡入力−不平衡出力型弾性表面波フィルタ（以下、不平衡型弾性表面波フィルタともいう）であるため、不平衡型弾性表面波フィルタの後段に接続される回路や電子部品が平衡入力型となっている場合、不平衡型弾性表面波フィルタと後段との間に、不平衡−平衡変換器（以下、バランともいう）を挿入した回路構成を採っていた。同様に不平衡型弾性表面波フィルタの前段の回路や電子部品が平衡出力型となっている場合、前段と不平衡型弾性表面波フィルタとの間にバランを挿入した回路構成となっていた。

現在、バランを削除するために、不平衡型弾性表面波フィルタに不平衡−平衡変換機能または平衡−不平衡変換機能を持たせた、不平衡入力−平衡出力型弾性表面波フィルタまたは平衡入力−不平衡出力型弾性表面波フィルタ（以下、平衡型弾性表面波フィルタともいう）の実用化が進められている。不平衡−平衡変換機能の要求を満たすため、縦結合二重モードフィルタが多く用いられている。また、ＲＦ用フィルタとしては、接続端子の一方を不平衡接続で入出力インピーダンスが50Ω、他方を平衡接続で入出力インピーダンスが100〜200Ωに整合させるという要求が多い。

例えば、図９に示すように弾性表面波の伝搬方向に沿って３個のＩＤＴ（Inter Digital Transducer）電極を配置し、中央のＩＤＴ電極が不平衡入力端子に接続され、中央のＩＤＴ電極の両側のＩＤＴ電極が平衡出力端子に接続されてインピーダンスを高め、不平衡−平衡変換機能を実現している。圧電基板201上に配置させたＩＤＴ電極203は、一対の互いに対向させた櫛歯状電極に電界を加え、弾性表面波を励振させるものである。したがって、ＩＤＴ電極203に入力信号を加えることで、励振された弾性表面波がＩＤＴ電極203の両側に位置する、出力信号用のＩＤＴ電極202，204に伝搬される。ＩＤＴ電極202の一方の櫛状電極から出力信号端子212へ信号が伝わるとともに、ＩＤＴ電極204の一方の櫛状電極から出力信号端子213へ信号が伝わり、これらの信号が平衡出力される（例えば、特許文献１を参照）。

また、図10に示すように、弾性表面波の伝搬方向に沿って３個のＩＤＴ電極202，203，204を近接配置し、中央のＩＤＴ電極203を２分割し、音響的には縦続接続、電気的には直列接続となるように接続して平衡信号端子212，213に接続し、中央のＩＤＴ電極203の両側に極性を反転させたＩＤＴ電極202，204を配設し、不平衡信号端子211に接続している。このような構成により、不平衡−平衡変換機能を持たせることができ、さらに平衡信号端子212，213側のインピーダンスは、不平衡信号端子211側のインピーダンス（50Ω）の約４倍（200Ω）とすることができるものが提案されている（例えば、特許文献２を参照）。

また、従来の２重モード弾性表面波共振器フィルタにおいては、弾性表面波の伝搬方向に３個並んだＩＤＴ電極のうち、中央に配置されたＩＤＴ電極を偶数対にすることにより平衡度を改善する構成が提案されている（例えば、特許文献３を参照）。

また、図11に示すように、弾性表面波の伝搬方向に沿って３個のＩＤＴ電極202，203，204を近接配置し、中央のＩＤＴ電極203を２分割してそれぞれを平衡信号端子212，213に接続し、中央のＩＤＴ電極203の両側に極性を反転させたＩＤＴ電極202，204を配設し、不平衡信号211に接続し、さらに無電界領域を形成する一方の平衡信号端子212に、圧電基板201上またはパッケージの内部または外部にリアクタンス（キャパシタンス等）成分214を形成することにより平衡度を改善させる構成が提案されている（例えば、特許文献４を参照）。

図９〜図11に示すような、複数個並設したＩＤＴ電極の弾性表面波の伝搬路の両端に、弾性表面波を効率よく共振させるための反射器電極が設けられた共振器型の電極パターンにおいては、通過帯域内での振幅と位相の平衡度の向上が求められている。ここで、振幅と位相の平衡度とは、信号が２つの信号線路間の電位差として入力または出力されるものであり、各信号線路の信号の振幅の大きさが等しいほど振幅の平衡度が優れており、また、各信号の位相差が180°に近いほど位相の平衡度が優れているといえる。
特開平６−204781号公報特開平11−97966公報特開2002−84164号公報特開2004−96244号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている弾性表面波素子では、中央のＩＤＴ電極の両側に位置するＩＤＴ電極から出力される信号の位相を互いに逆相にするために、中央のＩＤＴ電極の両側に位置するＩＤＴ電極の電極指ピッチ等の構成を変えた構造や、中央のＩＤＴ電極とその両側のＩＤＴ電極との間の隣接する距離を変えた構造を採用しているので、平衡度が劣化し易いという問題があった。

また、特許文献２に開示されている弾性表面波素子では、中央のＩＤＴ電極の最外側電極指の極性と、隣接するＩＤＴ電極の最外側電極指の極性とが左右で異なるので、各平衡信号端子に生じる寄生容量が異なるため、平衡度が悪いという問題点があった。

また、特許文献３に開示されている弾性表面波素子では、例えば圧電基板としてＬｉＴａＯ_３単結晶の基板を用いた場合、振幅バランス度は１．２ｄＢ程度（平衡度がよいほど振幅が近似するため０ｄＢに近くなる）、位相バランスは１１度（平衡度がよいほど位相差は０度に近くなる）程度しか得られず、要求を満足するような充分な平衡度が得られていなかった。

さらに、特許文献４に開示されている弾性表面波素子について、効果の検証を行った。図４に図11の弾性表面波素子の周波数特性を線図（グラフ）で示す。図４において、横軸は周波数（単位：ＭＨｚ）を、縦軸は減衰量（単位：ｄＢ）を表し、実線の特性曲線は平衡信号端子に何も付加しない場合の結果を示し、破線はどちらか一方の平衡信号端子にリアクタンス成分として容量成分を並列接続した場合の結果を示している。一方の平衡信号端子にリアクタンス成分として容量成分を並列接続させたため、通過帯域内のリップルが増加している。

また、図５は、図11の弾性表面波素子におけるＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio：電圧定在波比）を示す線図である。図４と同様に実線の特性曲線は平衡信号端子に何も付加しない場合の結果を示し、破線はどちらか一方の平衡信号端子にリアクタンス成分として容量成分を並列接続した場合の結果を示している。一方の平衡信号端子にリアクタンス成分として容量成分を並列接続させた場合、ＶＳＷＲも劣化していることが分かる。

また、図11の弾性表面波素子における通過帯域近傍の位相平衡度を図６（ａ）に、振幅平衡度を図６（ｂ）に線図で示す。図４と同様に実線の特性曲線は平衡信号端子に何も付加しない場合の結果を示し、破線はどちらか一方の平衡信号端子にリアクタンス成分として容量成分を並列接続した場合の結果を示している。図６から明らかなように、一方の平衡信号端子にリアクタンス成分として容量成分を並列接続させても、位相平衡度、振幅平衡度に大きな改善は見られなかった。

従って、本発明は、上記従来の技術における問題点を解決すべく完成されたものであり、その目的は、弾性表面波フィルタの平衡度を改善させることができ、高品質な平衡型弾性表面波フィルタとして機能する弾性表面波素子およびそれを用いた通信装置を提供することにある。

本発明の弾性表面波素子は、圧電基板上に、弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に長い電極指を複数本有する第１のＩＤＴ電極の複数を互いに電気的に接続した２つのＩＤＴ電極群を配設してなるとともに、これらＩＤＴ電極群の前記弾性表面波の伝搬方向の外側の両方に、前記弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に長い電極指を複数本有する第１の反射器電極を配設し、前記ＩＤＴ電極群の少なくとも２つの前記第１のＩＤＴ電極の間に、前記第１のＩＤＴ電極に電気的に非接続の、第２のＩＤＴ電極および第２の反射器電極の内いずれか１種以上を第１の分離電極として１つ以上配設し、前記ＩＤＴ電極群と前記第１の反射器電極との間に、前記ＩＤＴ電極群とは電気的に非接続の第３のＩＤＴ電極を第２の分離電極として配設してなる弾性表面波素子部を備え、前記第３のＩＤＴ電極同士が接続されて不平衡入力部または不平衡出力部とされ、前記２つのＩＤＴ電極群のそれぞれが平衡出力部または平衡入力部とされていることを特徴とするものである。

また、本発明の弾性表面波素子は、上記構成において、前記ＩＤＴ電極群と前記第２の分離電極との間に、前記ＩＤＴ電極群とは電気的に非接続の、第４のＩＤＴ電極および第３の反射器電極の内いずれか１種以上を第３の分離電極として配設してなることを特徴とするものである。

また、本発明の弾性表面波素子は、上記各構成において、前記第３のＩＤＴ電極に対して直列または並列に、１つ以上のモード共振を発生させる、ＩＤＴ電極と該ＩＤＴ電極の弾性表面波の伝搬方向の外側の両方に配設された反射器電極とからなる弾性表面波共振子を接続したことを特徴とするものである。

本発明の通信装置は、上記構成のいずれかの本発明の弾性表面波素子を有する、受信回路および送信回路の少なくとも一方を備えたことを特徴とするものである。

本発明の弾性表面波素子によれば、第３のＩＤＴ電極同士が接続されて不平衡入力部または不平衡出力部とされ、２つのＩＤＴ電極群のそれぞれが平衡出力部または平衡入力部とされており、第１のＩＤＴ電極の間に分離電極として第２のＩＤＴ電極または第２の反射器電極を挿入していることにより、不平衡−平衡変換機能を有する弾性表面波素子を構成することができる。また、ＩＤＴ電極群の少なくとも２つの第１のＩＤＴ電極の間に、第１のＩＤＴ電極に電気的に非接続の、第２のＩＤＴ電極および第２の反射器電極の内いずれか１種以上を第１の分離電極として１つ以上配設することにより、２つのＩＤＴ電極群における電極の電気的な容量が等しくなるように調整することが可能となり、平衡度の劣化を抑制することができる。さらに、共振モードの選択の自由度が広がり、弾性表面波の振幅分布の制御の自由度が増し、結果として挿入損失およびリップルを低減しつつ広帯域化するといったフィルタ特性の制御を行なうことができる。

また、本発明の弾性表面波素子によれば、ＩＤＴ電極群と第２の分離電極との間に、ＩＤＴ電極群とは電気的に非接続の、第４のＩＤＴ電極および第３の反射器電極の内いずれか１種以上を第３の分離電極として配設した場合、上記と同様に不平衡−平衡信号の変換器の機能を有した弾性表面波素子を構成でき、通過帯域における平衡度を改善することができる。さらに共振モードの選択の自由度が広がり、弾性表面波の振幅分布の制御の自由度が増し、結果として挿入損失およびリップルを低減しつつ広帯域化するといったフィルタ特性の制御を行なうことができる。

また、本発明の弾性表面波素子によれば、第３のＩＤＴ電極に対して直列または並列に、１つ以上のモード共振を発生させる、ＩＤＴ電極とこのＩＤＴ電極の弾性表面波の伝搬方向の外側の両方に配設された反射器電極とからなる弾性表面波共振子を接続した場合、フィルタ特性の通過帯域幅を広帯域化でき、挿入損失の小さい品質的に優れた弾性表面波素子を実現することができる。また、例えば弾性表面波共振子の入力部／出力部と弾性表面波素子の出力部／入力部（平衡出力部／平衡入力部）との間のインピーダンスの整合が良好にとれるようになり、弾性表面波共振子を接続することで減衰極を形成することが可能となり、高減衰の帯域外減衰量が要求される仕様を満たすように特性を制御できる。

本発明の通信装置は、上記いずれかの本発明の弾性表面波素子を有する、受信回路および送信回路の少なくとも一方を備えたことにより、従来より要求されていた平衡度を満たすことができるものが得られ、かつバランを削除することが可能となり、本発明の弾性表面波素子による良好なフィルタ特性を利用しつつ他部品の実装面積を大きく取ることができ、部品の選択の幅が広がるため、高機能を有する通信装置を作製することができる。

本発明の弾性表面波素子の実施の形態について図面を参照にしつつ以下に詳細に説明する。また、本発明の弾性表面波素子について、簡単な構造の共振器型の弾性表面波フィルタを例にとり説明する。

なお、以下に説明する図において同一構成には同一符号を付している。また、各電極の大きさ、電極間の距離、電極指の本数や間隔等については、説明のために模式的に図示している。

図１は、本発明の弾性表面波素子について実施の形態の第１の例を示すものであり、弾性表面波素子の平面図である。図１に示すように、本発明の弾性表面波素子は、圧電基板１上に弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に長い電極指を複数本有する第１のＩＤＴ電極31〜34の複数を互いに電気的に接続した２つのＩＤＴ電極群21，22を配設し、これらＩＤＴ電極群21,22の弾性表面波の伝搬方向の外側の両方に、弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に長い電極指を複数本有する第１の反射器電極２，３を配設し、ＩＤＴ電極群21,22の少なくとも２つの第１のＩＤＴ電極31〜34の間に、第１のＩＤＴ電極31〜34に電気的に非接続の、第２のＩＤＴ電極および第２の反射器電極（反射器電極41，42）の内いずれか１種以上を第１の分離電極として１つ以上配設し、ＩＤＴ電極群21，22と第１の反射器電極２，３との間に、ＩＤＴ電極群21，22とは電気的に非接続の第３のＩＤＴ電極51，52を第２の分離電極として配設した弾性表面波素子部を備え、第３のＩＤＴ電極51，52同士が接続されて不平衡入力部または不平衡出力部（この例では、不平衡入力部４）とされ、２つのＩＤＴ電極群21,22のそれぞれが平衡出力部または平衡入力部（この例では、平衡出力部５，６）とされている。

２つのＩＤＴ電極群21，22の間に配置された電気的に非接続の反射器電極41，42の電極指ピッチおよび電極指本数を調整することにより、各平衡出力部５，６の位相差が180°に等しくなる。

これらの構成により、第３のＩＤＴ電極51，52同士が接続されて不平衡入力部または不平衡出力部とされ、２つのＩＤＴ電極群21，22のそれぞれが平衡出力部または平衡入力部とされており、第１のＩＤＴ電極31〜34の間に分離電極として第２のＩＤＴ電極または第２の反射器電極41,42を挿入していることにより、不平衡−平衡変換機能を有する弾性表面波素子を構成することができる。また、ＩＤＴ電極群21，22の少なくとも２つの第１のＩＤＴ電極31〜34の間に、第１のＩＤＴ電極31〜34に電気的に非接続の、第２のＩＤＴ電極および第２の反射器電極41，42の内いずれか１種以上を第１の分離電極として１つ以上配設することにより、２つのＩＤＴ電極群21，22における電極の電気的な容量が等しくなるように調整することが可能となり、平衡度を向上させることができる。さらに、共振モードの選択の自由度が広がり、弾性表面波の振幅分布の制御の自由度が増し、結果として挿入損失およびリップルを低減しつつ広帯域化するといったフィルタ特性の制御を行なうことができる。

なお、ＩＤＴ電極31〜34，51，52、反射器電極２，３，41，42の電極指の本数は数本〜数100本にも及ぶので、簡単のため、図においてはそれらの形状を簡略化して図示している。また、第１の分離電極となる第２のＩＤＴ電極または第２の反射器電極41，42は、接地された状態でも、電気的に浮いている状態でもかまわない。第２の反射器電極41，42が電気的に接続されておらず、浮いている状態の場合、配線の引き回しが容易になる利点がある。

また、弾性表面波素子用の圧電基板１としては、36°±３°ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム単結晶、42°±３°ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム単結晶、64°±３°ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム単結晶、41°±３°ＹカットＸ伝搬リチウム単結晶、45°±３°ＸカットＺ伝搬四ホウ酸リチウム単結晶は電気機械結合係数が大きく、かつ、周波数温度係数が小さいため圧電基板１として好ましい。また、これらの焦電性圧電単結晶のうち、酸素欠陥やＦｅ等の固溶により焦電性を著しく減少させた基板であれば、デバイスの信頼性上良好である。圧電基板１の厚みは0.1〜0.5ｍｍ程度がよく、0.1ｍｍ未満では圧電基板１がもろくなり、0.5ｍｍ超では材料コストと部品寸法が大きくなり使用に適さない。

また、ＩＤＴ電極および反射器電極は、ＡｌもしくはＡｌ合金（Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｔｉ系）からなり、蒸着法、スパッタリング法またはＣＶＤ法などの薄膜形成法により形成される。各電極の厚みは0.1〜0.5μｍ程度とすることが弾性表面波素子としての特性を得る上で好適である。

さらに、本発明の弾性表面波素子の各電極および圧電基板１上の弾性表面波の伝搬部にＳｉＯ_２，ＳｉＮ_ｘ，Ｓｉ，Ａｌ_２Ｏ_３等を保護膜として形成して、導電性異物による通電防止や耐電力向上を図ることもできる。

また、本発明の弾性表面波素子を通信装置に適用することができる。すなわち、少なくとも受信回路または送信回路の一方を備え、これらの回路に含まれるバンドパスフィルタとして用いる。例えば、送信回路から出力された送信信号をミキサでキャリア周波数にのせて、不要信号をバンドパスフィルタで減衰させ、その後、パワーアンプで送信信号を増幅して、デュプレクサを通ってアンテナより送信することができる送信回路を備えた通信装置、または、受信信号をアンテナで受信し、デュプレクサを通った受信信号をローノイズアンプで増幅し、その後、バンドパスフィルタで不要信号を減衰して、ミキサでキャリア周波数から信号を分離し、この信号を取り出す受信回路へ伝送するような受信回路を備えた通信装置に適用可能である。このように、通信装置に本発明の弾性表面波素子を採用すれば、平衡出力対応に必要なバランを削除することが可能となり、本発明の弾性表面波素子による良好なフィルタ特性を利用しつつ他部品の実装面積を大きく取ることができ、部品の選択の幅が広がるため、高機能を有する通信装置を提供できる。

図２は、本発明の弾性表面波素子について実施の形態の第２の例を示すものであり、弾性表面波素子の平面図である。図２に示すように、上述した第１の例の弾性表面波素子において、ＩＤＴ電極群21，22と第２の分離電極との間（ＩＤＴ電極群21とＩＤＴ電極51との間、ＩＤＴ電極群22とＩＤＴ電極52との間）に、ＩＤＴ電極群21，22とは電気的に非接続の、第４のＩＤＴ電極および第３の反射器電極61，62の内いずれか１種以上を第３の分離電極（この例では、第３の反射器電極61，62）として配設することにより、第１の例と同様に不平衡−平衡信号の変換器の機能を有した弾性表面波素子を実現でき、通過帯域における平衡度を改善することができる。さらに、共振モードの選択の自由度が広がり、弾性表面波の振幅分布の制御の自由度が増し、結果として挿入損失およびリップルを低減しつつ広帯域化するといったフィルタ特性の制御を行なうことができる。

図３は、本発明の弾性表面波素子について実施の形態の第３の例を示すものであり、弾性表面波素子の平面図である。上述した第２の例の弾性表面波素子において、第３のＩＤＴ電極51，52に対して直列または並列に、１つ以上のモード共振を発生させる、ＩＤＴ電極とこのＩＤＴ電極の弾性表面波の伝搬方向の外側の両方に配設された反射器電極とからなる弾性表面波共振子７を接続している。この例では、直列共振子のみを接続している。

このように、ＩＤＴ電極群21，22を構成する第３のＩＤＴ電極51，52に対して直列、並列または直並列に弾性表面波共振子７を接続して付加することにより、例えば弾性表面波共振子７の入力部／出力部と弾性表面波素子の出力部／入力部（平衡出力部／平衡入力部）との間のインピーダンスの整合が良好にとれるようになり、また弾性表面波共振子７を接続することで減衰極を形成することが可能となり、高減衰の帯域外減衰量が要求される仕様を満たすように特性を制御できる。

また、第２の例と同様に不平衡−平衡信号の変換器の機能を有するとともに、通過帯域における平衡度を改善することができる弾性表面波素子を提供できる。

以上より、優れた特性の弾性表面波素子を有する受信回路や送信回路を備え、それらの感度が格段に優れた通信装置を提供できる。

なお、上述した実施の形態の説明では、簡単のためＩＤＴ電極群の少なくとも２つのＩＤＴ電極の間に、ＩＤＴ電極群に電気的に非接続の、第２のＩＤＴ電極および弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に長い電極指を複数本有する第２の反射器電極の内のいずれかから成る第１の分離電極を１つ配設してなる例を示したが、これに限定されるものではなく、第２のＩＤＴ電極および第２の反射器電極の２種を複数配設するようにしてもよく、その他の構成においても、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更することは可能である。

本発明の弾性表面波素子の実施例について以下に説明する。

図１に示す弾性表面波素子を具体的に作製した実施例について説明する。38.7°ＹカットのＸ方向伝搬とするＬｉＴａＯ_３単結晶の圧電基板１上に、Ａｌ（99質量％）−Ｃｕ（１質量％）から成る微細な各電極のパターンを形成した。図１の本発明の弾性表面波素子を構成するＩＤＴ電極および反射器電極の平均電極指ピッチおよび電極指本数を示す。第１のＩＤＴ電極31，32，33，34の平均電極指ピッチは、それぞれ1.00μｍ，1.06μｍ，1.06μｍ，1.00μｍとした。第１のＩＤＴ電極31，32，33，34の電極指本数は、それぞれ８本，18本，18本，８本とした。また、分離電極となる第２の反射器電極41，42の平均電極指ピッチはともに0.92μｍとした。第２の反射器電極41，42の電極指本数はともに２本とした。

また、第２の分離電極を構成する第３のＩＤＴ電極51，52の平均電極指ピッチは、ともに1.03μｍとした。第３のＩＤＴ電極51，52の電極指本数は、ともに18本とした。また、弾性表面波共振子部の両側に配設した反射器電極２，３の平均電極指ピッチは、ともに1.03μｍとし、電極指本数は、ともに70本とした。

そして、本発明の実施例の弾性表面波素子は、圧電基板１上に弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に長い電極指を複数本有する第１のＩＤＴ電極31〜34の複数を互いに電気的に接続した２つのＩＤＴ電極群21，22を配設し、これらＩＤＴ電極群21，22の弾性表面波の伝搬方向の外側の両方に、弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に長い電極指を複数本有する第１の反射器電極２，３を配設し、ＩＤＴ電極群21，22の少なくとも２つの第１のＩＤＴ電極31〜34の間に、第１のＩＤＴ電極31〜34に電気的に非接続の、第２の反射器電極41，42を第１の分離電極として１つ以上配設し、ＩＤＴ電極群21，22と第１の反射器電極２，３との間に、ＩＤＴ電極群21，22とは電気的に非接続の第３のＩＤＴ電極51，52を第２の分離電極として配設した弾性表面波素子部を備え、第３のＩＤＴ電極51，52同士が接続されて不平衡入力部４とされ、２つのＩＤＴ電極群21，22のそれぞれが平衡出力部５，６とされている。

各電極のパターン作製は、スパッタリング装置、縮小投影露光機（ステッパー）およびＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置によりフォトリソグラフィを実施することによって行なった。

まず、個々の圧電基板１となる領域が多数形成された母基板をアセトン，ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等によって超音波洗浄し、有機成分を落とした。次に、クリーンオーブンによって充分に母基板の乾燥を行なった後、各電極となる金属膜の成膜を行なった。金属膜の成膜にはスパッタリング装置を使用し、金属膜の材料としてはＡｌ（99質量％）−Ｃｕ（１質量％）合金を用いた。このときの金属膜の厚みは約0.16μｍとした。

次に、金属膜上にフォトレジスト層を約0.5μｍの厚みにスピンコートし、縮小投影露光装置（ステッパー）により、所望形状にパターニングを行ない、現像装置にて不要部分のフォトレジスト層をアルカリ現像液で溶解させ、所望パターンを表出させた。その後、ＲＩＥ装置により金属膜のエッチングを行ない、パターニングを終了し、本発明の弾性表面波素子の各電極のパターンを得た。

次に、電極の所定領域上に保護膜を形成した。すなわち、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置により、各電極のパターンおよび圧電基板１上にＳｉＯ_２膜を約0.02μｍの厚みで形成した。

その後、上記母基板の下面（各電極のパターンが形成された上面と反対側の面）にフォトレジスト層を形成し、フォトリソグラフィによってそのフォトレジスト層にフリップチップ用の窓開け部を形成するためのパターニングを行ない、ＲＩＥ装置等で窓開け部をエッチングによって形成した。その後、スパッタリング装置を使用し、母基板の下面のフォトレジスト層上に、Ａｌを主成分とする金属膜を成膜した。このときの金属膜の厚みは約1.0μｍとした。その後、フォトレジスト層および不要箇所のＡｌの金属膜をリフトオフ法により同時に除去し、窓開け部に、弾性表面波素子を外部回路基板等にフリップチップ実装するための導体バンプを形成するための電極パッドを形成した。

次に、上記電極パッドにＡｕからなるフリップチップ用の導体バンプを、バンプボンディング装置を使用し形成した。導体バンプの直径は約80μｍ、その高さは約30μｍであった。

次に、母基板にその分割線に沿ってダイシング加工を施し、弾性表面波素子（チップ）ごとに分割した。その後、各チップをフリップチップ実装装置にて電極パッドの形成面を下面にしてパッケージ内に収容し接着した。その後、Ｎ_２雰囲気中でベーキングを行ない、弾性表面波装置を作製した。パッケージは、セラミック層を多層積層してなる2.5×2.0ｍｍ角の積層構造のものを用いた。

比較例のサンプルとして、図７に示すように、ＩＤＴ電極群21，22において分離電極として機能する第２の反射器電極がない、微細な各電極のパターンが形成された弾性表面波素子を、上記と同様の工程で作製した。

次に、本実施例における弾性表面波素子の特性測定を行なった。０ｄＢｍの信号を入力し、周波数1640〜2140ＭＨｚ（図８では1860〜2060ＭＨｚを抜き取って示す）、測定ポイントを801ポイントの条件にて測定した。サンプル数は30個、測定機器はマルチポートネットワークアナライザ（アジレントテクノロジー社製「E5071A」）である。

通過帯域（1930〜1990ＭＨｚ）における振幅平衡度と位相平衡度の線図（グラフ）を図８に示す。本発明の実施例品の平衡度は非常に良好であった。すなわち、図８（ａ）の実線に示すように、実施例の振幅平衡度は最も劣化した値で0.6ｄＢ（２つの平衡信号の振幅が近似するほど振幅平衡度がよく０ｄＢに近い値となる）であり、図８（ｂ）の実線に示すように、実施例の位相平衡度は最も劣化した値で３°（２つの平衡信号の位相差が180°に近似するほど位相平衡度がよく０°に近い値となる）であった。

一方、図８（ａ）の破線に示すように、比較例の振幅平衡度は最も劣化した値で1.0ｄＢであり、図８（ｂ）の破線に示すように、比較例の位相平衡度は最も劣化した値で15°であった。

このように本発明の実施例では、通過帯域において平衡度を大きく改善することができた。

本発明の弾性表面波素子について実施の形態の第１の例を示し、弾性表面波素子の電極構造を模式的に表した平面図である。本発明の弾性表面波素子について実施の形態の第２の例を示し、弾性表面波素子の電極構造を模式的に表した平面図である。本発明の弾性表面波素子について実施の形態の第３の例を示し、弾性表面波素子の電極構造を模式的に表した平面図である。従来の弾性表面波素子の通過帯域およびその近傍における挿入損失の周波数特性を示す線図である。従来の弾性表面波素子の通過帯域およびその近傍におけるＶＳＷＲの周波数特性を示す線図である。従来の弾性表面波素子の通過帯域およびその近傍における平衡度の周波数依存性を示す線図であり、（ａ）は振幅平衡度を示す線図、（ｂ）は位相平衡度を示す線図である。比較例の弾性表面波素子の電極構造を模式的に示す平面図である。本発明の実施例および比較例の弾性表面波素子について通過帯域およびその近傍における平衡度の周波数依存性を示す線図であり、（ａ）は振幅平衡度を示す線図、（ｂ）は位相平衡度を示す線図である。従来の弾性表面波素子の電極構造を模式的に示す平面図である。従来の弾性表面波素子の電極構造を模式的に示す平面図である。従来の弾性表面波素子の電極構造を模式的に示す平面図である。

符号の説明

１：圧電基板
２，３：第１の反射器電極
４：不平衡入（出）力部
５，６：平衡出（入）力部
21，22：ＩＤＴ電極群
31〜34：第１のＩＤＴ電極
41，42：第２の反射器電極
51，52：第３のＩＤＴ電極
61，62：第３の反射器電極

Claims

圧電基板上に、弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に長い電極指を複数本有する第１のＩＤＴ電極の複数を互いに電気的に接続した２つのＩＤＴ電極群を配設してなるとともに、これらＩＤＴ電極群の前記弾性表面波の伝搬方向の外側の両方に、前記弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に長い電極指を複数本有する第１の反射器電極を配設し、前記ＩＤＴ電極群の少なくとも２つの前記第１のＩＤＴ電極の間に、前記第１のＩＤＴ電極に電気的に非接続の、第２のＩＤＴ電極および第２の反射器電極の内いずれか１種以上を第１の分離電極として１つ以上配設し、前記ＩＤＴ電極群と前記第１の反射器電極との間に、前記ＩＤＴ電極群とは電気的に非接続の第３のＩＤＴ電極を第２の分離電極として配設してなる弾性表面波素子部を備え、前記第３のＩＤＴ電極同士が接続されて不平衡入力部または不平衡出力部とされ、前記２つのＩＤＴ電極群のそれぞれが平衡出力部または平衡入力部とされていることを特徴とする弾性表面波素子。
前記ＩＤＴ電極群と前記第２の分離電極との間に、前記ＩＤＴ電極群とは電気的に非接続の、第４のＩＤＴ電極および第３の反射器電極の内いずれか１種以上を第３の分離電極として配設してなることを特徴とする請求項１記載の弾性表面波素子。
前記第３のＩＤＴ電極に対して直列または並列に、１つ以上のモード共振を発生させる、ＩＤＴ電極と該ＩＤＴ電極の弾性表面波の伝搬方向の外側の両方に配設された反射器電極とからなる弾性表面波共振子を接続したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の弾性表面波素子。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の弾性表面波素子を有する、受信回路および送信回路の少なくとも一方を備えたことを特徴とする通信装置。