JP4550549B2 - 弾性表面波素子および通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば携帯電話等の移動体通信機器に用いられる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。

近年、小形化、無調整化を図ることができる弾性表面波フィルタが各種通信装置に使用されるようになり、通信装置の高周波化、高機能化の進展にともない、弾性表面波フィルタを広帯域化する要求が益々増大してきている。例えば、1.9ＧＨｚ帯の携帯電話用フィルタとしては、実効通過帯域幅が80ＭＨｚ以上（比帯域幅約４％以上）もある高性能な広帯域フィルタが望まれている。

このような広帯域化を実現するために、例えば、圧電基板上に３つのＩＤＴ電極（Inter Digital Transducer）を設け、縦１次モードと縦３次モードを利用した２重モード弾性表面波共振器フィルタが提案されている。

図６（ｂ）に従来の共振器型弾性表面波フィルタの電極構造についての平面図を示す。また、図６（ａ）は（ｂ）の共振器型弾性表面波フィルタの各電極の位置（横軸）と電極指のピッチ（縦軸）との関係を示すグラフである。圧電基板202上に配設された複数の電極指を有するＩＤＴ電極204は、互いに対向させるとともに噛み合わせた状態の一対の櫛歯状電極からなり、この一対の櫛歯状電極に電界を印加し弾性表面波を生じさせるものである。ＩＤＴ電極204の一方の櫛歯状電極に接続された入力端子215から電気信号を入力することにより、励振された弾性表面波がＩＤＴ電極204の両側に配置されたＩＤＴ電極203，205に伝搬する。また、ＩＤＴ電極203，205のそれぞれを構成する一方の櫛歯状電極からＩＤＴ電極206，209を通じて出力端子216，217へ電気信号が出力される。

なお、図６中の210，211，212，213はそれぞれ反射器電極である。このように、共振器電極パターンを２段縦続接続させることにより、１段目と２段目の定在波の相互干渉により、帯域外減衰量を高減衰化し、フィルタ特性の帯域外減衰量を向上させることができる。すなわち、同様の特性をもつ弾性表面波フィルタを２段縦続接続の構成とすることで、１段目で減衰された信号が２段目でさらに減衰され，帯域外減衰量を約２倍に向上させることができる。

ここで、ＩＤＴ電極204に接続された入力端子215に電気信号を入力することにより、弾性表面波を励振させ、この弾性表面波がＩＤＴ電極204の両側に位置するＩＤＴ電極203，205に伝搬され、ＩＤＴ電極207，208に接続された出力端子216，217から電気信号が出力される。また、両端に位置する反射器電極210，211，212，213により弾性表面波が反射され、両端の反射器電極210，211，212，213間で定在波となる。

この定在波のモードには、３つのＩＤＴ電極（例えばＩＤＴ電極203,204,205）により１次モードとその高次（３次）モードが含まれる。これらのモードで発生する共振により通過特性が得られるため、これらのモードで発生する共振周波数の間隔を制御することにより通過帯域を広くすることができる。従来、共振周波数の間隔を制御するために、ＩＤＴ電極の端部に狭ピッチ部を設けることにより、表面波がバルク波に変換されるときのバルク波の放射損失を低減させて広帯域化を図っていた。また、他の方法としてＩＤＴ電極間の間隔ｄの制御により、共振周波数の間隔を制御していた。また、さらに他の手段として出力用のＩＤＴ電極に容量を付加させて共振周波数の間隔を制御していた。

以上により、従来の２重モード弾性表面波共振器フィルタでは、圧電基板としてよく使用されるＬｉＴａＯ_３基板を用いて２段縦続した場合、比帯域幅（中心周波数に対する通過帯域幅の値）は約0.40％（例えば、特許文献１を参照）、また、容量の付加を行なった場合でも高々２％程度しか得られないものであった（例えば、特許文献２を参照）。また、ＩＤＴ電極間の間隔ｄを制御した場合、最大の帯域幅3.7％が得られているが（例えば、特許文献３を参照）、フィルタとしては温度変動を考慮しなければならず、また製造された電極形状のばらつきにより周波数が変動することから、広い通過帯域幅が必要な携帯電話等の通信装置器への適用には無理があった。

そこで、隣り合うＩＤＴ電極の端部に電極指の狭ピッチ部を設けることにより、ＩＤＴ電極間におけるバルク波の放射損を低減して、共振モードの状態を制御することにより広帯域化および挿入損失の改善が図られていた（例えば、特許文献４，５を参照）。

また、広帯域、低損失で高域側の帯域外減衰量の大きな弾性表面波フィルタを提供するために、ＩＤＴ電極間に反射器電極を挿入する構成も提案されている（例えば、特許文献６を参照）。
特開平１−231417号公報 特開平４−40705号公報 特開平７−58581号公報 特開2002−9587号公報 特表2002−528987号公報 特開平８−250969号公報

しかし、特許文献４，５に開示されている弾性表面波素子では、ＩＤＴ電極の端部に狭ピッチ部を設けると、弾性表面波が結合した状態で電極指ピッチが異なる部分が存在するため、通過帯域におけるフィルタ特性のリップルが大きくなり、肩特性が劣化して通過帯域の平坦な特性が得られない。また、ＩＤＴ電極の端部に狭ピッチ部を設けるだけでは、弾性表面波の励振に利用できる基本的な共振モードの数が縦１次モードと縦３次モードに限定され、他の共振モードが利用できないので、設計の自由度が小さくなっていた。そのため、広帯域化するには限界があった。

また、特許文献６に開示されているような弾性表面波素子では、ＩＤＴ電極間に反射器電極を挿入しただけでは伝搬路長が長くなるため、伝搬損失が大きくなり、フィルタ特性においては挿入損失が増大し、通過帯域幅が減少して好ましくない。

なお、充分な帯域幅を確保するために３つのＩＤＴ電極に代えて５つのＩＤＴ電極を用いることも考えられるが、やはり同様に伝搬路長が長くなるため、伝搬損失が大きくなり、フィルタ特性においては挿入損失が増大し、さらには弾性表面波フィルタのサイズが大きくなり好ましくない。

このように、従来、広帯域化するため用いられてきた手段としては、隣接するＩＤＴ電極間の距離を短くするか、またはＩＤＴ電極の端部に狭ピッチ部を設けていたが、弾性表面波が結合した状態で電極指ピッチが異なる部分が存在するためリップルが大きくなっていた。

また、従来用いられているＩＤＴ電極は、電極指１本おきにバスバーを介して接続されているが、ＩＤＴ電極の電極指本数が多くなると、共振器内である程度の割合を占有することとなり、発生が許容される共振モードが制約される。しかし、弾性表面波フィルタの設計において、通過帯域を形成するのに用いることができる共振モードの選択には自由度があることが望ましい。

一般に共振器型の弾性表面波フィルタは、弾性表面波の振幅の分布が共振モードの現れる周波数を決めており、弾性表面波の振幅分布は、ＩＤＴ電極の配置およびＩＤＴ電極の接続形態により制御が可能である。特に、弾性表面波の伝搬方向に並ぶ複数のＩＤＴ電極を互いに接続した場合、特定の弾性表面波の振幅分布の出現を抑制したり、増加させたりすることができる。

従って、本発明は、上述した従来の諸問題に鑑みて完成されたものであり、その目的は、挿入損失の劣化（挿入損失の増大）を生じず、通過帯域幅の広い優れたフィルタ特性を有し、高品質な平衡型弾性表面波フィルタとしても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、圧電基板と、前記圧電基板上に配設される第１の弾性表面波素子部と、前記圧電基板上に配設される第２の弾性表面波素子部と、を備えた弾性表面波素子であって、前記第１の弾性表面波素子部は、弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に延びる電極指を複数本有する第１の弾性表面波素子部側の第１のＩＤＴ電極の複数を互いに電気的に接続してなる第１のＩＤＴ電極群を３つと、これら３つの第１のＩＤＴ電極群の前記弾性表面波の伝搬方向の外側の両方に配設され、前記弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に延びる電極指を複数本有する第１の弾性表面波素子部側の第１の反射器電極と、前記第１のＩＤＴ電極群の少なくとも２つの前記第１の弾性表面波素子部側の第１のＩＤＴ電極の間に配設され、前記第１の弾性表面波素子部側の第１のＩＤＴ電極に電気的に非接続とされた第２のＩＤＴ電極および第２の反射器電極の内いずれか１種以上からなる第１の弾性表面波素子部側の第１の分離電極と、を含み、前記第２の弾性表面波素子部は、弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に延びる電極指を複数本有する第２の弾性表面波素子部側の第１のＩＤＴ電極の複数を互いに電気的に接続してなる第２のＩＤＴ電極群を２つと、これら２つの第２のＩＤＴ電極群の前記弾性表面波の伝搬方向の外側の両方に配設され、前記弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に延びる電極指を複数本有する第２の弾性表面波素子部側の第１の反射器電極と、前記第２のＩＤＴ電極群の少なくとも２つの前記第２の弾性表面波素子部側の第１のＩＤＴ電極の間に配設され、前記第２の弾性表面波素子部側の第１のＩＤＴ電極に電気的に非接続とされた第２の弾性表面波素子部側の第１の分離電極と、前記第２のＩＤＴ電極群と前記第２の弾性表面波素子部側の第１の反射器電極との間に配設され、且つ前記第２のＩＤＴ電極群とは電気的に非接続とされた第３のＩＤＴ電極および第３の反射器電極の内いずれか１種以上からなる第２の分離電極と、を含み、前記第１の弾性表面波素子部の前記３つの第１のＩＤＴ電極群は、前記弾性表面波の伝搬方向に沿って並んで配設されるとともに、これら３つの第１のＩＤＴ電極群のうち両側に配置された２つの第１のＩＤＴ電極群がそれぞれ前記第２の弾性表面波素子部の前記第２の分離電極を構成する前記第３のＩＤＴ電極と縦続接続され、これら３つの第１のＩＤＴ電極群のうち中央に配置された第１のＩＤＴ電極群が入出力端子と接続され、前記第１の弾性表面波素子部における前記第１の分離電極の電極指ピッチが隣り合う前記第１の弾性表面波素子部側の第１のＩＤＴ電極の電極指ピッチより広く、前記第２の弾性表面波素子部における前記第２の分離電極と隣り合う前記第２
の弾性表面波素子部側の第１のＩＤＴ電極の電極指ピッチが前記第２の分離電極の電極指ピッチより広い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、前記第１の弾性表面波素子部における前記第１のＩＤＴ電極群において１つ以上の前記第１の弾性表面波素子部側の第１のＩＤＴ電極の電極指ピッチがそれぞれ一定であり、前記第１のＩＤＴ電極群の少なくとも片方の端に位置する前記第１の弾性表面波素子部側の第１のＩＤＴ電極の平均電極指ピッチが、前記第１のＩＤＴ電極群と前記第１の弾性表面波素子部側の第１の分離電極とからなる電極群の他の全ての電極の平均電極指ピッチより狭い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１のＩＤＴ電極群と前記第１の弾性表面波素子部側の第１の分離電極とからなる電極群は、隣り合う２つの前記第１の弾性表面波素子部側の第１のＩＤＴ電極と前記第１の弾性表面波素子部側の第１の分離電極とが、互いに平均電極指ピッチが異なることを特徴とするものである。

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１の弾性表面波素子部および第２の弾性表面波素子部のＩＤＴ電極群において、第２のＩＤＴ電極および第２の反射器電極のいずれか１種以上からなる第１の分離電極を設けることにより、第１の分離電極によって元からある共振モードに加えて新たな共振モードを発生させることができるため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、第２の弾性表面波素子部において、第３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２の分離電極として１つ以上設けることにより、同様に共振モードの選択の自由度が広がり、弾性表面波振幅分布の制御の自由度が増し、結果として広帯域化しつつ挿入損失およびリップルを低減したフィルタ特性の制御を行なうことができる。

また、広帯域化しようとして無理に共振モードの間の間隔を広げようとすると、共振ピークと共振ピークの間の伝送特性であるＳ_２１が低下する傾向がある。上述したように、可能な共振モードの選択の自由度が大きい方が、ある程度以上の周波数の間隔をあけて共振周波数を配置することが可能となり、すなわち広帯域特性に適した共振周波数の配置が容易となり、結果として広帯域化するのに有利となる。

また、第１の弾性表面波素子部における第１の分離電極を設けた２つのＩＤＴ電極群が、それぞれ第２の弾性表面波素子部の第２の分離電極と縦続接続されており、これにより、例えば１段目から２段目につながる経路を増やすことができ、通過帯域の設計の自由度が増し、より効果的に広い通過帯域幅を保ったまま挿入損失およびリップルを低減させることができる。

また、第１の弾性表面波素子部における第１の分離電極の電極指ピッチが隣り合う第１のＩＤＴ電極の電極指ピッチより広く、第２の弾性表面波素子部における第２の分離電極と隣り合う第１のＩＤＴ電極の電極指ピッチが第２の分離電極の電極指ピッチより広くなるようにすることにより、通過帯域における共振ピーク位置を調整して最適な位置に配置することが可能となり、結果としてフィルタ特性の通過帯域幅を広帯域に保ったまま挿入損失およびリップルを低減することができる。さらに、上記の構成にすることにより、インピーダンスの集中度が改善されて、結果としてフィルタ特性のＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio：電圧定在波比）を低減させることができる。

また、本発明の弾性表面波素子によれば、上記構成において、第１の弾性表面波素子部におけるＩＤＴ電極群において１つ以上の第１のＩＤＴ電極の電極指ピッチがそれぞれ一定であり、ＩＤＴ電極群の少なくとも片方の端に位置する第１のＩＤＴ電極の平均電極指ピッチが、ＩＤＴ電極群と第１の分離電極とからなる電極群の他の全ての電極の平均電極指ピッチより狭くなるようにすることにより、弾性表面波のバルク波への変換時の放射損を防ぐことが可能となり、結果としてフィルタ特性の挿入損失を低減できる。

また、本発明の弾性表面波素子によれば、上記各構成において、ＩＤＴ電極群と第１の分離電極とからなる電極群は、隣り合う２つの第１のＩＤＴ電極と第１の分離電極とが、互いに平均電極指ピッチが異なることにより、共振モードの選択の自由度が大きくなり、弾性表面波の結合はそのままで電気的な結合が切り離されていることにより、挿入損失およびリップルを低減し、特にフィルタ特性の通過帯域における肩特性を向上させることができる。

また、例えば、ＩＤＴ電極群を構成するＩＤＴ電極に対して直列、並列または直並列に弾性表面波共振子を接続して付加することにより、インピーダンス整合がとれるようになり、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、帯域外減衰量が高減衰において要求される仕様を満たすように特性を制御できる。

また、例えば、第２の弾性表面波素子部の２つのＩＤＴ電極群のそれぞれを、それらの出力が平衡信号となる電極とすることにより、不平衡−平衡信号の変換器の機能を有する弾性表面波素子を提供できる。

そして、本発明の通信装置によれば、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厳しい挿入損失を満たすことができるものが得られ、感度が格段に良好な通信装置を実現することができる。

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、以下に説明する図面において同一構成には同一符号を付している。また、各電極の大きさや電極間の距離等、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の（ｃ）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延びる電極指を複数本有する第１のＩＤＴ電極31〜42の複数を互いに電気的に接続した３つのＩＤＴ電極群21，22，23を配設してなるとともに、これらＩＤＴ電極群21，22，23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延びる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21，22，23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（この例では、反射器電極61〜64）の内いずれか１種以上を第１の分離電極として１つ以上配設してなる第１の弾性表面波素子部Ａと、２つのＩＤＴ電極群24，25およびその弾性表面波の伝搬方向の外側の両方に配設された第１の反射器電極４，５ならびに第１の分離電極（この例では、反射器電極65，66）を配設してなるとともに、ＩＤＴ電極群24，25の間およびＩＤＴ電極群24，25と第１の反射器電極４，５との間の少なくとも一つに、ＩＤＴ電極群24，25とは電気的に非接続の、第３のＩＤＴ電極71，72および第３の反射器電極73，74の内いずれか１種以上を第２の分離電極として１つ以上配設してなる第２の弾性表面波素子部Ｂとを備えている。

また、第１の弾性表面波素子部Ａの２つのＩＤＴ電極群21，23がそれぞれ、第２の弾性表面波素子部Ｂの第２の分離電極（ＩＤＴ電極71，72）と縦続接続されている。

また、図１の（ａ）（横軸は、第１の弾性表面波素子部Ａの各部の符号を示す）に示すように、第１の弾性表面波素子部Ａにおいて、第１の分離電極（反射器電極61，62，63，64）の電極指ピッチが、隣り合う第１のＩＤＴ電極（反射器電極61に対するＩＤＴ電極31，32、反射器電極64に対するＩＤＴ電極37，38、反射器電極62に対するＩＤＴ電極33，34、反射器電極63に対するＩＤＴ電極35，36）の電極指ピッチより広い。

また、図１の（ｂ）（横軸は、第１の弾性表面波素子部Ｂの各部の符号を示す）に示すように、第２の弾性表面波素子部Ｂにおける第２の分離電極（反射器電極73，74）と隣り合う第１のＩＤＴ電極（この例では、反射器電極73に対するＩＤＴ電極39，71、反射器電極74に対するＩＤＴ電極42,72）の電極指ピッチが、第２の分離電極（反射器電極73，74）の電極指ピッチより広い。

本発明における第１の弾性表面波素子部Ａは、第１のＩＤＴ電極からなるＩＤＴ電極群および第１の分離電極から構成されることにより、共振モード選択の自由度が大きくなり、そのため弾性表面波の振幅分布の制御の自由度が増し、フィルタ特性の制御に利用することが可能となる。共振モード選択の自由度が大きいと、ある程度以上の周波数の間隔をあけて共振周波数を配置することが可能となり、結果として通過帯域を広帯域に保持したまま挿入損失およびリップルを低減するのに有利となる。

また、第１の弾性表面波素子部Ａの２つのＩＤＴ電極群21，23がそれぞれ第２の弾性表面波素子部Ｂの第２の分離電極（ＩＤＴ電極71，72）と縦続接続されていることにより、ＩＤＴ電極群21，23と第２の分離電極の段間の縦続接続により、共振モード選択の自由度が大きくなり、そのため弾性表面波の振幅分布の制御の自由度が増し、フィルタ特性の制御に利用することが可能となる。共振モード選択の自由度が大きいと、ある程度以上の周波数の間隔をあけて共振周波数を配置することが可能となる。つまり、１段目から２段目につながる経路を増やすことができ、通過帯域の設計の自由度が増し、より効果的に通過帯域幅を広く保ったままで挿入損失およびリップルを低減することができる。

さらに、第１の弾性表面波素子部Ａにおける第１の分離電極（反射器電極61，64）の電極指ピッチが、隣り合う第１のＩＤＴ電極（反射器電極61に対するＩＤＴ電極31，32、反射器電極64に対するＩＤＴ電極37，38）の電極指ピッチより広く、第２の弾性表面波素子部Ｂにおける第２の分離電極（反射器電極73，74）と隣り合う第１のＩＤＴ電極（反射器電極73に対するＩＤＴ電極39,71、反射器電極74に対するＩＤＴ電極42,72）の電極指ピッチが、第２の分離電極（反射器電極73，74）の電極指ピッチより広いことにより、通過帯域における共振ピークを最適な位置に配置することが可能となり、結果としてフィルタ特性の通過帯域幅を広帯域に保ったまま挿入損失およびリップルを低減することができる。さらに、上記の構成にすることにより、インピーダンスの集中度が改善されて、結果としてフィルタ特性のＶＳＷＲを低減させることができる。

さらに、第１の弾性表面波素子部ＡにおけるＩＤＴ電極群21，22，23において１つ以上の第１のＩＤＴ電極の電極指ピッチがそれぞれ一定であり、ＩＤＴ電極群21，22，23の少なくとも片方の端に位置する第１のＩＤＴ電極（ＩＤＴ電極群21におけるＩＤＴ電極32、ＩＤＴ電極群22におけるＩＤＴ電極33またはＩＤＴ電極36）の平均電極指ピッチが、ＩＤＴ電極群と第１の分離電極とからなる電極群の他の全ての電極の平均電極指ピッチより狭い。このことにより、弾性表面波のバルク波への変換時の放射損を防ぐことが可能となり、結果としてフィルタ特性の挿入損失を低減できる。

また、ＩＤＴ電極群21〜25と第１の分離電極（反射器電極61〜66）とからなる電極群は、隣り合う２つの第１のＩＤＴ電極と第１の分離電極とが、互いに平均電極指ピッチが異なることにより、共振モードの選択の自由度が大きくなり、弾性表面波の結合はそのままで電気的な結合が切り離されていることにより、挿入損失およびリップルを低減し、特にフィルタ特性の通過帯域における肩特性を向上させることができる。

なお、ＩＤＴ電極31〜42，71，72、反射器電極２〜５，61〜66，73，74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形状を簡略化して図示している。また、電極群を構成する分離電極となる第１のＩＤＴ電極または第２の反射器電極は、接地された状態でも、電気的に浮いている状態でも、段間接続に用いられてもかまわない。第２の反射器電極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。なお、６は入力端子であり、７，８は出力端子である。

また、弾性表面波フィルタ用の圧電基板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。圧電基板の厚みは0.1〜0.5ｍｍ程度がよく、0.1ｍｍ未満では圧電基板が脆くなり、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する。電極厚みは0.1〜0.5μｍ程度とすることが弾性表面波フィルタとしての特性を得る上で好適である。

さらに、本発明に係る弾性表面波フィルタの電極および圧電基板上の弾性表面波伝搬部に、ＳｉＯ_２，ＳｉＮ_ｘ，Ｓｉ，Ａｌ_２Ｏ_３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フィルタ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。したがって、本発明の弾性表面波素子を採用すれば、感度が向上した優れた通信装置を提供できる。

また、ＩＤＴ電極群を構成するＩＤＴ電極に対して直列、並列または直並列に弾性表面波共振子を接続して付加することにより、インピーダンス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、帯域外減衰量が高減衰において要求される仕様を満たすように特性を制御できる。

また、例えば、第２の弾性表面波素子部Ｂの２つのＩＤＴ電極群24,25のそれぞれを、それらの出力が平衡信号となる電極とすることにより、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提供できる。

以上により、優れた弾性表面波素子を有する受信回路や送信回路を備え、それら感度が格段に良好な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延びる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つ配設した例を示したが、これに限定されるものではなく、第１の分離電極として第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で適宜変更することは可能である。

本発明の実施例について以下に説明する。

図１（ｃ）に示す弾性表面波素子を具体的に作成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単結晶の圧電基板上に、Ａｌ（99質量％）−Ｃｕ（１質量％）による微細電極パターンを形成した。そして、図１（ａ）に、本発明の第１の弾性表面波素子部Ａ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を示す。１段目の第１のＩＤＴ電極31，32，33，35，36，37，38の平均電極指ピッチは、それぞれ2.10μｍ，2.01μｍ，1.96μｍ，2.11μｍ，1.96μｍ，2.01μｍ，2.10μｍとした。また、分離電極となる第２の反射器電極61，62，63，64の平均電極指ピッチは、ともに2.15μｍとした。

同様に、図１（ｂ）に、本発明の第２の弾性表面波素子部Ｂ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を示す。２段目の第１のＩＤＴ電極39，40，41，42の平均電極指ピッチは、それぞれ2.00μｍ，2.12μｍ，2.12μｍ，2.00μｍとした。また、分離電極となる第２の反射器電極65，66の平均電極指ピッチは、ともに1.84μｍとした。

また、第２の分離電極を構成する第３のＩＤＴ電極71，72の平均電極指ピッチは、ともに2.07μｍとし、第３の反射器電極73，74の平均電極指ピッチは、ともに1.79μｍとした。また、各弾性表面波素子部Ａ，Ｂの両側に配設した反射器電極２，３，４，５の平均電極指ピッチは、ともに2.13μｍとした。

そして、第２の弾性表面波素子部Ｂは、ＩＤＴ電極群24,25の間およびＩＤＴ電極群24,25と第１の反射器電極４，５との間の少なくとも一つに、ＩＤＴ電極群24,25とは電気的に非接続の、第３のＩＤＴ電極（ＩＤＴ電極71，72）および第３の反射器電極（反射器電極73，74）の内いずれか１種以上を第２の分離電極として１つ以上配設されて成り、第１の弾性表面波素子部Ａの２つのＩＤＴ電極群21，23がそれぞれ第２の弾性表面波素子部Ｂの第２の分離電極（ＩＤＴ電極71，72）と縦続接続されている。

また、第１の弾性表面波素子部Ａにおける第１の分離電極（反射器電極61，62，63，64）の電極指ピッチが、隣り合う第１のＩＤＴ電極の電極指ピッチより広く（ＩＤＴ電極31，32に対する反射器電極61、ＩＤＴ電極33，34に対する反射器電極62、ＩＤＴ電極35，36に対する反射器電極63、ＩＤＴ電極37，38に対する反射器電極64）、第２の弾性表面波素子部Ｂにおける第２の分離電極（反射器電極73，74）と隣り合う第１のＩＤＴ電極の電極指ピッチが、第２の分離電極の電極指ピッチより広くなっている（反射器電極73に対するＩＤＴ電極39，71、反射器電極74に対するＩＤＴ電極42，72）。

また、各電極のパターン作製には、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施すことにより行なった。

まず、圧電基板１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圧電基板１の乾燥を行なった後、各電極となる金属層の成膜を行なった。金属層の成膜にはスパッタリング装置を使用し、金属層の材料としてＡｌ（99質量％）−Ｃｕ（１質量％）合金を用いた。このときの金属層の膜みは約0.34μｍとした。

次に、金属層上にフォトレジストを約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装置により金属層のエッチングを行ない、パターニングを終了し、弾性表面波素子を構成する各電極のパターンを得た。

この後、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を約0.02μｍの厚みで形成した。

その後、、フォトリソグラフィによるパターニングを行ない、ＲＩＥ装置等でフリップチップ用窓開け部のエッチングを行なった。その後、スパッタリング装置を使用し、Ａｌを主体とする電極を成膜した。このときの電極の膜厚は約1.0μｍとした。その後、フォトレジストおよび不要箇所のＡｌをリフトオフ法により同時に除去し、弾性表面波素子を外部回路基板等にフリップチップするための導体バンプを形成するための電極パッドを作製した。

次に、上記電極パッド上に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て形成した。導体バンプの直径は約80μｍ、その高さは約30μｍであった。

次に、圧電基板１に分割線に沿ってダイシング加工を施し、各弾性表面波素子（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、パッケージ化された弾性表面波装置を完成した。パッケージは、セラミック層を多層積層して成る2.5×2.0ｍｍ角の積層構造のものを用いた。

また、比較用サンプルとして、図２（ｃ）に示すような微細電極パターンを有する弾性表面波素子を上記と同様の工程で作製した。図２（ａ）に示すように、１段目の第１のＩＤＴ電極31，32，33，35，36，37，38の平均電極指ピッチは、それぞれ2.10μｍ，2.01μｍ，1.96μｍ，2.11μｍ，1.96μｍ，2.01μｍ，2.10μｍとした。また、分離電極となる反射器電極61，62，63，64の平均電極指ピッチは、それぞれ2.05μｍ，2.04μｍ，2.04μｍ，2.05μｍとした。

同様に、図２（ｂ）に示すように、２段目の第１のＩＤＴ電極39，40，41，42の平均電極指ピッチは、それぞれ1.91μｍ，2.12μｍ，2.12μｍ，1.91μｍとした。また、分離電極となる反射器電極65，66の平均電極指ピッチは、ともに2.02μｍとした。また、第３のＩＤＴ電極71，72の平均電極指ピッチは、ともに2.07μｍとした。また、第３の反射器電極73，74の平均電極指ピッチは、ともに1.99μｍとした。各弾性表面波素子部Ａ，Ｂの両側に配設した反射器電極２，３，４，５の平均電極指ピッチは、2.13μｍとした。

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780〜960ＭＨｚ、測定ポイントを800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」）を用いた。

通過帯域近傍の周波数特性のグラフを図３に示す。図３は、フィルタの伝送特性を表す挿入損失の周波数依存性を示すグラフである。本実施例品のフィルタ特性は非常に良好であった。すなわち、図３の実線に示すように、本実施例品の挿入損失は2.2ｄＢ、リップルは0.20ｄＢ、比帯域幅は4.9％であった。

一方、図３の破線に示すように、比較例品の挿入損失は4.8ｄＢ、リップルは1.80ｄＢ、比帯域幅は3.8％であった。

このように本実施例では、通過帯域を広帯域に保ちながら挿入損失およびリップルを低減した弾性表面波素子を実現することができた。

また、図４は、図３の実施例と比較例の第１の弾性表面波素子部Ａの入力端子６から見たインピーダンス特性を示すスミスチャートである。図４からわかるように、比較例より実施例の方がインピーダンス整合が改善されている。その結果、図５の実線に示すように、実施例における通過帯域中のＶＳＷＲは、最も劣化した値で1.7であった。

一方、図５の破線に示すように、比較例における通過帯域中のＶＳＷＲは、最も劣化した値で3.9であった。

このように本実施例では、ＶＳＷＲを低減した弾性表面波素子を実現することができた。

本発明の弾性表面波素子について実施の形態の例を示し、（ａ）および（ｂ）は第１および第２の弾性表面波素子部における各電極の位置と電極指ピッチとの関係を示すグラフ、（ｃ）は各電極のパターンを示す弾性表面波素子の平面図である。 比較例の弾性表面波素子を示し、（ａ）および（ｂ）は第１および第２の弾性表面波素子部における各電極の位置と電極指ピッチとの関係を示すグラフ、（ｃ）は各電極のパターンを示す弾性表面波素子の平面図である。 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それぞれ示すグラフである。 本発明の実施例および比較例の弾性表面波素子の入力端子に対するインピーダンス特性をそれぞれ示すスミスチャートである。 本発明の実施例および比較例の弾性表面波素子の通過帯域およびその近傍におけＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。 （ａ）は従来の共振器型弾性表面波フィルタの各電極の位置と電極指のピッチとの関係を示すグラフ、（ｂ）は従来の共振器型弾性表面波フィルタの電極構造について示す平面図である。

符号の説明

１，202：圧電基板
21〜25：ＩＤＴ電極群
31〜42：第１のＩＤＴ電極
71，72：第３のＩＤＴ電極
61〜66：第２の反射器電極
73，74：第３の反射器電極
２〜５：第１の反射器電極
６，215：入力端子
７，８，216，217：出力端子

Claims (4)

1. 圧電基板と、前記圧電基板上に配設される第１の弾性表面波素子部と、前記圧電基板上に配設される第２の弾性表面波素子部と、を備えた弾性表面波素子であって、
   前記第１の弾性表面波素子部は、弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に延びる電極指を複数本有する第１の弾性表面波素子部側の第１のＩＤＴ電極の複数を互いに電気的に接続してなる第１のＩＤＴ電極群を３つと、これら３つの第１のＩＤＴ電極群の前記弾性表面波の伝搬方向の外側の両方に配設され、前記弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に延びる電極指を複数本有する第１の弾性表面波素子部側の第１の反射器電極と、前記第１のＩＤＴ電極群の少なくとも２つの前記第１の弾性表面波素子部側の第１のＩＤＴ電極の間に配設され、前記第１の弾性表面波素子部側の第１のＩＤＴ電極に電気的に非接続とされた第２のＩＤＴ電極および第２の反射器電極の内いずれか１種以上からなる第１の弾性表面波素子部側の第１の分離電極と、を含み、
   前記第２の弾性表面波素子部は、弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に延びる電極指を複数本有する第２の弾性表面波素子部側の第１のＩＤＴ電極の複数を互いに電気的に接続してなる第２のＩＤＴ電極群を２つと、これら２つの第２のＩＤＴ電極群の前記弾性表面波の伝搬方向の外側の両方に配設され、前記弾性表面波の伝搬方向に対して直交する方向に延びる電極指を複数本有する第２の弾性表面波素子部側の第１の反射器電極と、前記第２のＩＤＴ電極群の少なくとも２つの前記第２の弾性表面波素子部側の第１のＩＤＴ電極の間に配設され、前記第２の弾性表面波素子部側の第１のＩＤＴ電極に電気的に非接続とされた第２の弾性表面波素子部側の第１の分離電極と、前記第２のＩＤＴ電極群と前記第２の弾性表面波素子部側の第１の反射器電極との間に配設され、且つ前記第２のＩＤＴ電極群とは電気的に非接続とされた第３のＩＤＴ電極および第３の反射器電極の内いずれか１種以上からなる第２の分離電極と、を含み、
   前記第１の弾性表面波素子部の前記３つの第１のＩＤＴ電極群は、前記弾性表面波の伝搬方向に沿って並んで配設されるとともに、これら３つの第１のＩＤＴ電極群のうち両側に配置された２つの第１のＩＤＴ電極群がそれぞれ前記第２の弾性表面波素子部の前記第２の分離電極を構成する前記第３のＩＤＴ電極と縦続接続され、これら３つの第１のＩＤＴ電極群のうち中央に配置された第１のＩＤＴ電極群が入出力端子と接続され、
   前記第１の弾性表面波素子部における前記第１の分離電極の電極指ピッチが隣り合う前記第１の弾性表面波素子部側の第１のＩＤＴ電極の電極指ピッチより広く、前記第２の弾性表面波素子部における前記第２の分離電極と隣り合う前記第２の弾性表面波素子部側の第１のＩＤＴ電極の電極指ピッチが前記第２の分離電極の電極指ピッチより広いことを特徴とする弾性表面波素子。
2. 前記第１の弾性表面波素子部における前記第１のＩＤＴ電極群において１つ以上の前記第１の弾性表面波素子部側の第１のＩＤＴ電極の電極指ピッチがそれぞれ一定であり、前記第１のＩＤＴ電極群の少なくとも片方の端に位置する前記第１の弾性表面波素子部側の第１のＩＤＴ電極の平均電極指ピッチが、前記第１のＩＤＴ電極群と前記第１の弾性表面波素子部側の第１の分離電極とからなる電極群の他の全ての電極の平均電極指ピッチより狭いことを特徴とする請求項１記載の弾性表面波素子。
3. 前記第１のＩＤＴ電極群と前記第１の弾性表面波素子部側の第１の分離電極とからなる電極群は、隣り合う２つの前記第１の弾性表面波素子部側の第１のＩＤＴ電極と前記第１の弾性表面波素子部側の第１の分離電極とが、互いに平均電極指ピッチが異なる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。
4. 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。

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