JP7401649B2 - 弾性波共振子、弾性波フィルタ、分波器、通信装置 - Google Patents
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Description
以下、本開示に係る実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において用いられる図は模式図であり、図面上の各部材の寸法比率を厳密に示すものではない。
本実施形態に係る弾性波フィルタは、少なくとも一つの弾性波共振子を備える。例えば、弾性波フィルタは、複数の弾性波共振子がラダー型に接続されることにより、ラダー型フィルタを構成する。本実施形態に係る弾性波フィルタは、複数の弾性波共振子を、各弾性波共振子における弾性波の伝搬方向と直交する方向に、並列して備えていてもよい。
IDT電極8は、一対の櫛歯電極10を含む。なお、本明細書において、図1を含む弾性波共振子4の平面図においては、視認性の改善のために、一方の櫛歯電極10にハッチングを施している。櫛歯電極10は、例えば、バスバー12と、該バスバー12から互いに延びる複数の電極指14と、複数の電極指14のそれぞれの間において、バスバー12から突出する、複数のダミー電極16を含む。一対の櫛歯電極10は、複数の電極指14が、互いに噛み合うように配置されている。
本実施形態に係る弾性波共振子4において、図1および図2に示すように、IDT電極8の複数の電極指14は、平面視において、電極指配置領域24内に位置する。また、本実施形態において、電極指配置領域24は、第1領域24Aと、第2領域24Bとを、少なくとも一つずつ含む。また、電極指14は、第1領域24Aに位置する第1電極指群14Aと、第2領域24Bに位置する第2電極指群14Bとを含む。
ここで、本実施形態に係る弾性波共振子4は、第1ピッチPAと第2ピッチPBとの大小関係によってもたらされる、共振周波数の高低への作用を打ち消す方向に働く共振周波数作用特性を有する。換言すれば、本実施形態に係る弾性波共振子4は、第1領域24Aおよび第2領域24Bにおける、共振周波数の差が、第1ピッチPAと第2ピッチPBとの差から、従来の弾性波共振子において想定される共振周波数の差よりも小さい。なお、本明細書においては、共振周波数作用特性を、単に周波数作用特性と呼称する場合がある。
弾性波共振子4の各構成の説明に戻ると、図2に示すように、弾性波共振子4は、さらに、圧電体6よりも、IDT電極8と反対の側に支持基板26を備える。本実施形態において、支持基板26が、圧電体6を伝搬する弾性波の特性に与える影響は、十分に小さい。このため、支持基板26の材料および寸法は適宜設計されてもよい。例えば、支持基板26は、絶縁材料を含み、樹脂またはセラミックを含んでいてもよい。支持基板26の厚みは、例えば、圧電体6の厚みD6よりも厚い。温度変化に伴う、弾性波の特性に与える影響をより低減するために、支持基板26の材料の線膨張係数は、圧電体6の線膨張係数よりも低いことが好ましい。
本実施形態において、例えば、第1領域24Aにおける圧電体6を伝搬する弾性波の主共振の共振周波数と、第2領域24Bにおける圧電体6を伝搬する弾性波の主共振の共振周波数とは、同一である。これにより、圧電体6において励振される弾性波の周波数が、第1領域24Aと第2領域24Bとにおいて均一化し、弾性波共振子4の特性が改善する。
図4は、本実施形態に係る弾性波共振子4と同一の構成を備えた弾性波共振子において、励振する弾性波の特性を示すグラフであり、弾性波共振子におけるインピーダンスの位相を、周波数毎に示すグラフである。換言すれば、図4のグラフは、弾性波共振子において発振する弾性波の強度を、周波数毎に示すグラフである。図4のグラフにおいて、縦軸を位相(単位:deg)、横軸を周波数(単位:MHz)とした。
本実施形態に係る弾性波共振子4は、同一の共振子内において、互いにピッチの異なる、第1電極指群14Aと第2電極指群14Bとを備える。一方、弾性波共振子4は、第1電極指群14Aと第2電極指群14Bとのピッチの差異によって生じる共振周波数の高低への作用を打ち消す方向に作用する、共振周波数特性を有する。本実施形態においては、共振周波数特性は、第1電極指群14Aと第2電極指群14Bとのデューティ比の差である。換言すれば、第1電極指群14Aと第2電極指群14Bとのピッチの差異によって生じる共振周波数の差は、第1電極指群14Aと第2電極指群14Bとのデューティ比の差により低減されている。
<中間領域>
図6は、本実施形態に係る弾性波共振子4Aの概略平面図である。図7は、本実施形態に係る弾性波共振子4Aの概略断面図であり、図6のB-B線矢視断面図である。なお、本明細書において、同一の機能を有する各部材には、同一の名称および参照符号を付し、構成の差異がない限り、同じ説明は繰り返さない。
本実施形態に係る弾性波共振子4Aは、同一の共振子内において、第1電極指群14Aおよび第2電極指群14Bの双方とピッチの異なる、中間電極指群14Cをさらに備える。また、中間電極指群14Cが位置する中間領域24Cにおける弾性波の主共振の共振周波数は、第1領域24Aおよび第2領域24Bにおける弾性波の主共振の共振周波数の間の値を有する。
本実施形態に係る弾性波共振子4Aと対応する構成を備えた、実施例1、実施例2および実施例3のそれぞれに係る弾性波共振子についての特性を、シミュレーションによって計算した。
本実施形態に係る弾性波共振子4Aにおいて、電極指14のデューティ比の最大値および最小値を変更した場合における、各弾性波共振子4Aの特性を、シミュレーションによって計算し、図10のグラフに示した。なお、図10のグラフに特性を示す各弾性波共振子4Aは、電極指14のデューティ比の最大値および最小値を除き、実施例1に対応する構成を備えているとして、シミュレーションを行った。
図11は、本実施形態に係る弾性波共振子4Aの電極指14について、伝搬方向TDにおける弾性波共振子4A上の位置と、デューティ比との関係を示すグラフである。図11のグラフにおいて、横軸は、電極指14が形成される、伝搬方向TDにおける弾性波共振子4A上の位置を示し、縦軸は、当該位置における電極指14のデューティ比を示す。横軸に示す、24A、24B、24Cとは、それぞれ、第1領域24A、第2領域24B、中間領域24Cが形成される位置に対応する。
<第1中間領域および第2中間領域>
図12は、本実施形態の変形例に係る弾性波共振子4Fの概略平面図である。図12に示すように、弾性波共振子4Fの中間領域24Cは、第1中間領域24Dと第2中間領域24Eとを備える。また、中間電極指群14Cは、第1中間領域24Dに形成された第1中間電極指群14Dと、第2中間領域24Eに形成された第2中間電極指群14Eとを含む。
一般に、弾性波共振子の電極指のデューティ比、ピッチ、あるいは、圧電体の厚み等によって、当該弾性波共振子に生じるスプリアスの強度および周波数は変化する。弾性波共振子に生じるスプリアスの強度および周波数の依存性の例を、図14から図17に示すバブルチャートを参照して説明する。
図18は、本実施形態に係る弾性波共振子4A、あるいは、本変形例に係る弾性波共振子4Fと同一の構成を備えた弾性波共振子において、励振する弾性波の特性を示すグラフであり、弾性波共振子におけるインピーダンスの位相を、周波数毎に示すグラフである。換言すれば、図18のグラフは、弾性波共振子において発振する弾性波の強度を、周波数毎に示すグラフである。図18のグラフにおいて、縦軸を位相(単位:deg)、横軸を周波数(単位:MHz)とした。
<電極指の厚みの差異>
図19は、図2に示す弾性波共振子4の断面と対応する位置における、本実施形態に係る弾性波共振子4Bの概略断面図である。本実施形態に係る弾性波共振子4Bは、実施形態1に係る弾性波共振子4と比較して、第1領域24Aと第2領域24Bとの間において、電極指14のデューティ比の代わりに、電極指14の厚みが異なる点についてのみ、構成が異なる。
<圧電体の厚みの差異>
図21は、図2に示す弾性波共振子4の断面と対応する位置における、本実施形態に係る弾性波共振子4Cの概略断面図である。本実施形態に係る弾性波共振子4Cは、実施形態1に係る弾性波共振子4と比較して、第1領域24Aと第2領域24Bとの間において、電極指14のデューティ比の代わりに、圧電体6の厚みが異なる点についてのみ、構成が異なる。
<反射多層膜の厚みの差異>
図23は、図2に示す弾性波共振子4の断面と対応する位置における、本実施形態に係る弾性波共振子4Dの概略断面図である。本実施形態に係る弾性波共振子4Dは、実施形態1に係る弾性波共振子4と比較して、第1領域24Aと第2領域24Bとの間において、電極指14のデューティ比の代わりに、反射多層膜30の厚みが異なる点についてのみ、構成が異なる。
<保護膜>
図25は、図2に示す弾性波共振子4の断面と対応する位置における、本実施形態に係る弾性波共振子4Eの概略断面図である。本実施形態に係る弾性波共振子4Eは、実施形態1に係る弾性波共振子4と比較して、図25に示すように、弾性波共振子4Eの最上面を覆う位置に、保護膜38を備える。換言すれば、本実施形態に係る弾性波共振子4Eは、圧電体6の上面と、IDT電極8および反射器18のそれぞれの上面および側面とを覆う位置に、保護膜38を備える。
<反射器のストリップ電極のピッチ>
図27は、本実施形態に係る弾性波共振子4Gの、反射器18の周辺について拡大して示す概略平面図である。本実施形態に係る弾性波共振子4Gは、例えば、反射器18の構成を除いて、上述した各実施形態に係る弾性波共振子と、同一の構成を備えていてもよい。なお、図27に示す反射器18は、図1等に示す反射器18と、ストリップ電極22の本数が異なる。しかしながら、上述した各実施形態に係る弾性波共振子についても、図27に示す反射器18と同じ本数のストリップ電極22を備えた反射器18を備えていてもよい。
上述の各実施形態においては、何れも、電極指のピッチに対して、電極指のデューティ比、電極指の厚み,圧電体6の厚み,反射多層膜30の厚み、保護膜38の厚み等を、単独にて変化させた場合を例に説明した。しかしながら、本開示においてはこの限りではなく、弾性波共振子4、4A~4Gの構成は、それぞれ組み合わせることもできる。
図28は、本発明の実施形態に係る通信装置40の要部を示すブロック図である。通信装置40は、電波を利用した無線通信を行なうものである。分波器42は、通信装置40において送信周波数の信号と受信周波数の信号とを分波する機能を有している。
Claims (20)
- 圧電体と、
前記圧電体上に位置し、弾性波の伝搬方向に配列された、複数の電極指とを備え、
前記複数の電極指が位置する領域は、平面視において、第1領域と第2領域とを含み、
前記複数の電極指は、前記第1領域に位置する第1電極指群と、前記第2領域に位置する第2電極指群とを含み、
前記第1電極指群のピッチは、前記第2電極指群のピッチと異なり、
前記第1領域および前記第2領域は、それぞれの電極指群のピッチの大小関係によってもたらされる共振周波数または***振周波数の高低への作用を打ち消す方向に働く周波数作用特性を有し、
前記第1領域における前記弾性波の主共振の共振周波数と、前記第2領域における前記弾性波の主共振の共振周波数とが、同一である弾性波共振子。 - 圧電体と、
前記圧電体上に位置し、弾性波の伝搬方向に配列された、複数の電極指とを備え、
前記複数の電極指が位置する領域は、平面視において、第1領域と第2領域とを含み、
前記複数の電極指は、前記第1領域に位置する第1電極指群と、前記第2領域に位置する第2電極指群とを含み、
前記第1電極指群のピッチは、前記第2電極指群のピッチと異なり、
前記第1領域および前記第2領域は、それぞれの電極指群のピッチの大小関係によってもたらされる共振周波数または***振周波数の高低への作用を打ち消す方向に働く周波数作用特性を有し、
前記周波数作用特性は、前記第1領域および前記第2領域における、前記圧電体の厚みの差を含む弾性波共振子。 - 圧電体と、
前記圧電体上に位置し、弾性波の伝搬方向に配列された、複数の電極指とを備え、
前記複数の電極指が位置する領域は、平面視において、第1領域と第2領域とを含み、
前記複数の電極指は、前記第1領域に位置する第1電極指群と、前記第2領域に位置する第2電極指群とを含み、
前記第1電極指群のピッチは、前記第2電極指群のピッチと異なり、
前記第1領域および前記第2領域は、それぞれの電極指群のピッチの大小関係によってもたらされる共振周波数または***振周波数の高低への作用を打ち消す方向に働く周波数作用特性を有し、
さらに、
前記圧電体よりも前記電極指と反対の側の支持基板と、
前記圧電体と前記支持基板との間の反射多層膜とを備え、
前記周波数作用特性は、前記第1領域および前記第2領域における、前記反射多層膜の厚みの差を含む弾性波共振子。 - 前記周波数作用特性は、前記第1領域および前記第2領域における、前記電極指のデューティ比の差を含む請求項1から3の何れか1項に記載の弾性波共振子。
- 前記周波数作用特性は、前記第1領域および前記第2領域における、前記電極指の厚みの差を含む請求項1から4の何れか1項に記載の弾性波共振子。
- 前記複数の電極指上に位置する、絶縁性材料からなる保護膜を備え、
前記周波数作用特性は、前記第1領域および前記第2領域における、前記保護膜の厚みの差を含む請求項1から5の何れか1項に記載の弾性波共振子。 - 前記第1領域における前記弾性波の主共振の共振周波数と、前記第2領域における前記弾性波の主共振の共振周波数とが、同一である請求項2または3に記載の弾性波共振子。
- 前記複数の電極指が位置する領域は、平面視において、前記第1領域および前記第2領域と異なる中間領域をさらに含み、
前記複数の電極指は、前記中間領域に位置する中間電極指群をさらに含み、
前記中間電極指群のピッチは、前記第1電極指群のピッチと前記第2電極指群のピッチとの間の値を有し、
前記中間領域における前記弾性波の主共振の共振周波数が、前記第1領域における前記弾性波の主共振の共振周波数と、前記第2領域における前記弾性波の主共振の共振周波数との間の値を有する請求項1から7の何れか1項に記載の弾性波共振子。 - 平面視において、前記中間領域を、前記第1領域と前記第2領域との間に備え、
前記中間電極指群のピッチが、前記第1領域から前記第2領域にかけて次第に変化する請求項8に記載の弾性波共振子。 - 前記中間領域は、前記中間電極指群のピッチが、第1の変化量に基づいて、前記第1領域から前記第2領域にかけて次第に変化する第1中間領域と、前記中間電極指群のピッチが、前記第1の変化量と異なる第2の変化量に基づいて、前記第1領域から前記第2領域にかけて次第に変化する第2中間領域とを備えた請求項9に記載の弾性波共振子。
- 前記中間電極指群のピッチの変化量が、前記第1領域から前記第2領域にかけて次第に変化する請求項9に記載の弾性波共振子。
- 前記第1領域と前記第2領域との少なくとも一方を複数備え、
前記伝搬方向において、前記第1領域と前記第2領域との一方に対し、前記第1領域と前記第2領域との他方を対称に備えた請求項1から11の何れか1項に記載の弾性波共振子。 - 前記圧電体上に、前記複数の電極指の少なくとも一部を含むIDT電極を備えた請求項1から12の何れか1項に記載の弾性波共振子。
- 前記圧電体上に、前記複数の電極指の一部を含むIDT電極と、前記IDT電極に対して前記伝搬方向の両端に位置し、前記複数の電極指の他の一部をそれぞれ含む一対の反射器とを備えた請求項1から12の何れか1項に記載の弾性波共振子。
- 前記複数の電極指が位置する領域の80%以上の領域における共振周波数が、前記第1領域における前記弾性波の共振周波数と同一である請求項1から14の何れか1項に記載の弾性波共振子。
- 前記圧電体の厚みは、前記第1電極指群または前記第2電極指群におけるピッチ以下の厚みである請求項1から15の何れか1項に記載の弾性波共振子。
- 前記複数の電極指のうち、前記第1領域に位置する第1電極指群のピッチは、前記第2領域に位置する第2電極指群よりも小さく、前記第1電極指群のデューティ比は、前記第2電極指群のデューティ比よりも大きい請求項1から16の何れか1項に記載の弾性波共振子。
- 請求項1から17の何れか1項に記載の弾性波共振子を少なくとも一つ以上備えた弾性波フィルタ。
- アンテナ端子と、
送信信号をフィルタリングして前記アンテナ端子に出力する送信フィルタと、
前記アンテナ端子からの受信信号をフィルタリングする受信フィルタと、
を有しており、
前記送信フィルタおよび前記受信フィルタの少なくとも一方が請求項18に記載の弾性波フィルタを含む分波器。 - アンテナと、
前記アンテナに前記アンテナ端子が接続された請求項19に記載の分波器と、
前記送信フィルタおよび前記受信フィルタに接続されたICと、
を有した通信装置。
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