WO2015198904A1 - 縦結合共振子型弾性表面波フィルタ - Google Patents

縦結合共振子型弾性表面波フィルタ Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter using SH waves.
  • Patent Document 1 discloses an elastic wave device using SH waves.
  • a high sound velocity layer, a low sound velocity film, a piezoelectric film, and an IDT electrode are laminated in this order on a support substrate. It is said that the Q value can be increased because the energy of the SH wave can be confined.
  • An object of the present invention is to provide a longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter capable of reducing the level of Rayleigh wave spurious.
  • a longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter according to the present invention is a longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter having a piezoelectric film, and has a bulk wave sound velocity propagating more than the acoustic velocity of an elastic wave propagating through the piezoelectric film.
  • a high-velocity member that is high-speed, a low-velocity film that is laminated on the high-speed member, and has a lower bulk-wave sound velocity than the bulk-wave sound velocity that propagates through the piezoelectric film, and the low-sonic film The piezoelectric film laminated on the surface, and a plurality of IDT electrodes formed on one surface of the piezoelectric film and constituting the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter, and using SH waves
  • the duty is adjusted over the entire length of the IDT electrode in the elastic wave propagation direction so as to suppress Rayleigh wave spurious.
  • the duty is not uniform over the entire length of the acoustic wave propagation direction in the at least one IDT electrode.
  • a duty ratio between a maximum duty portion and a minimum duty portion is 1. It is in the range of 04 or more and 2.5 or less.
  • the at least one IDT electrode is all of the plurality of IDT electrodes.
  • a support substrate laminated on a surface of the high-sonic member opposite to the low-sonic film is further provided.
  • the high-sonic member has a high acoustic velocity in which a propagating bulk wave velocity is higher than an acoustic velocity of an elastic wave propagating through the piezoelectric film. It consists of a support substrate.
  • the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter according to the present invention it is possible to effectively reduce the level of Rayleigh wave spurious when obtaining filter characteristics using SH waves. Therefore, good filter characteristics can be obtained.
  • FIGS. 1A and 1B are a schematic front sectional view showing a laminated structure of a longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter according to the first embodiment of the present invention and the first embodiment. It is an enlarged plan view of one IDT electrode currently used.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter used in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of a duplexer having a longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a change in duty along the surface acoustic wave propagation direction in each IDT electrode in the first embodiment.
  • FIG. 1A and 1B are a schematic front sectional view showing a laminated structure of a longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter according to the first embodiment of the present invention and the first embodiment. It is an enlarged plan view
  • FIG. 5 is a diagram showing attenuation-frequency characteristics of a longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter of a comparative example.
  • FIG. 6 is a diagram showing attenuation-frequency characteristics of the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the ratio between the maximum duty and the minimum duty and the Rayleigh wave spurious level.
  • FIG. 8 is a schematic front sectional view showing a laminated structure of a longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A is a schematic front sectional view showing a laminated structure of a longitudinally coupled resonator-type surface acoustic wave filter according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 1B is a first embodiment. It is an enlarged plan view of one IDT electrode used in the form.
  • the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 1 has a support substrate 2. On the support substrate 2, a high sound speed film 3, a low sound speed film 4 and a piezoelectric film 5 as high sound speed members are laminated in this order.
  • An electrode structure for forming a longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter is formed on the upper surface of the piezoelectric film 5. The electrode structure may be formed on the lower surface of the piezoelectric film 5.
  • the above electrode structure is shown in a schematic plan view in FIG. That is, the first to fifth IDT electrodes 6 to 10 are arranged in order in the surface acoustic wave propagation direction. Reflectors 11 and 12 are provided on both sides of the first to fifth IDT electrodes 6 to 10 in the surface acoustic wave propagation direction. Accordingly, the 5IDT type longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 1 is configured.
  • the IDT electrodes 6 to 10 and the reflectors 11 and 12 are schematically shown in a shape connecting diagonal lines of a rectangular block.
  • the support substrate 2 can be formed using an appropriate insulator or dielectric.
  • Such materials include piezoelectric materials such as sapphire, lithium tantalate, lithium niobate or quartz, alumina, magnesia, silicon nitride, aluminum nitride, silicon carbide, zirconia, cordierite, mullite, steatite or forsterite.
  • Various ceramics, dielectrics such as glass, semiconductors such as silicon or gallium nitride, or resins can be used.
  • the high acoustic velocity film refers to a membrane in which the acoustic velocity of the bulk wave in the high acoustic velocity film is higher than the acoustic wave of the surface wave and boundary wave propagating through the piezoelectric film 5.
  • the low sound velocity film is a film in which the sound velocity of the bulk wave in the low sound velocity film is lower than the bulk wave propagating through the piezoelectric film 5.
  • elastic waves of various modes with different sound speeds are excited from an IDT electrode having a certain structure.
  • the elastic wave propagating through the piezoelectric film 5 is used to obtain characteristics of a filter and a resonator.
  • the elastic wave of a specific mode is shown.
  • SH waves are used as elastic waves.
  • the high sound velocity film 3 functions so that the surface acoustic wave is confined in the portion where the piezoelectric film 5 and the low sound velocity film 4 are laminated, and does not leak into the structure below the high sound velocity film 3.
  • the high acoustic velocity film 3 is made of silicon nitride.
  • the surface acoustic wave can be confined, aluminum nitride, aluminum oxide, silicon carbide, silicon oxynitride, DLC film or diamond, a medium mainly composed of the material, a medium mainly composed of a mixture of the materials, etc.
  • Various high sound speed materials can be used.
  • the high acoustic velocity film 3 is thicker. More specifically, the film thickness of the high acoustic velocity film 3 is desirably 0.5 times or more, more preferably 1.5 times or more, the wavelength ⁇ of the surface acoustic wave.
  • an appropriate material having a bulk wave sound velocity lower than the bulk wave propagating through the piezoelectric film 5 can be used.
  • a medium mainly composed of the above materials such as silicon oxide, glass, silicon oxynitride, tantalum oxide, or a compound obtained by adding fluorine, carbon, or boron to silicon oxide can be used.
  • the surface acoustic wave excited in the piezoelectric film 5 as described later can be confined. That is, the energy of the surface acoustic wave hardly leaks to a portion below the high acoustic velocity film 3.
  • the duty of the IDT electrodes 6 to 10 is adjusted so that the response of the Rayleigh wave can be suppressed over the entire length in the surface acoustic wave propagation direction. This will be described with reference to FIG. 1B as a representative of the IDT electrode 6.
  • the first IDT electrode 6 includes a first bus bar 21 and a second bus bar 22 extending in parallel with the first bus bar 21.
  • One end of a plurality of first electrode fingers 23 a to 23 g is connected to the first bus bar 21.
  • one end of a plurality of second electrode fingers 24 a to 24 f is connected to the second bus bar 22.
  • the plurality of first electrode fingers 23a to 23g and the plurality of second electrode fingers 24a to 24f are interleaved.
  • the surface acoustic wave propagation direction is a direction orthogonal to the extending direction of the first electrode fingers 23a to 23g and the second electrode fingers 24a to 24f.
  • the duty is not uniform over the entire length in the surface acoustic wave propagation direction. That is, the first electrode fingers 23a to 23g are not uniform in the width direction, but are different. The second electrode fingers 24a to 24g are not uniform. In other words, the duty changes over the entire length of the IDT electrode 6 in the surface acoustic wave propagation direction.
  • the first IDT electrode 6 has been described.
  • the duty of the IDT electrode is extended over the entire surface acoustic wave propagation direction. Are not uniform.
  • FIG. 4 shows a change in the surface acoustic wave propagation direction of the duty of the IDT electrodes 6 to 10 in the above embodiment.
  • the duplexer 31 has a common connection terminal 33 connected to the antenna terminal 32.
  • An inductance L is connected between the antenna terminal 32 and the ground potential.
  • a ladder filter 35 is connected between the common connection terminal 33 and the transmission terminal 34.
  • the ladder filter 35 includes series arm resonators S1 to S5. Further, first to fourth parallel arms are formed so as to connect the series arm and the ground potential.
  • the first parallel arm is provided with a first parallel arm resonator P1.
  • the second to fourth parallel arms are provided with second to fourth parallel arm resonators P2 to P4, respectively.
  • the series arm resonators S1 to S5 and the parallel arm resonators P1 to P4 are all composed of surface acoustic wave resonators.
  • a reception filter is configured between the common connection terminal 33 and the reception terminal 36.
  • This reception filter has the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 1 of the above embodiment.
  • series arm resonators S11 and S12 made of surface acoustic wave resonators are connected.
  • a parallel arm resonator P11 is connected between a connection point 37 between the series arm resonators S11 and S12 and the ground potential.
  • a parallel arm resonator P12 is connected between the output terminal of the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 1 and the ground potential.
  • the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 1 of the above embodiment was produced with the following specifications.
  • a Si substrate was used, and its thickness was 200 ⁇ m.
  • a SiN film was used, and the thickness was 1345 nm.
  • a SiO 2 film was used, and its thickness was 670 nm.
  • a LiTaO 3 substrate having a cut angle of 50 ° was used, and the thickness thereof was 600 nm.
  • materials for the IDT electrodes 6 to 10 and the reflectors 11 and 12 a material in which a Ti layer having a thickness of 12 nm and an Al alloy layer containing 1% by weight of Cu having a thickness of 162 nm are stacked in this order from the bottom. Further, a SiO 2 film having a thickness of 25 nm was laminated on the electrode as a protective film.
  • Electrode finger crossing width in first to fifth IDT electrodes 6 to 10 40 ⁇ m
  • the first to fifth IDT electrodes 6 to 10 have narrow-pitch electrode finger portions where the IDT electrodes are adjacent to each other.
  • the duty was changed in the surface acoustic wave propagation direction so that the minimum duty was 0.45 and the maximum duty was 0.55. More specifically, as shown in FIG. 4, the duty of the IDT electrodes 6 to 10 is changed so as to change in the surface acoustic wave propagation direction.
  • the wavelength determined by the electrode finger pitch in the first to fifth IDT electrodes 6 to 10 is as shown in Table 1 below.
  • the number of pairs of electrode fingers in the first to fifth IDT electrodes 6 to 10 was as shown in Table 2 below.
  • the number of electrode fingers of the reflectors 11 and 12 was 75 each.
  • the duty of the reflector was 0.5 and the wavelength was 1.985 ⁇ m.
  • the first to fifth IDT electrodes are the same as those of the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 1 of the present embodiment except that the duty is constant at 0.5.
  • An example longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter was fabricated.
  • a duplexer for Band 25 was fabricated using the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter of the above embodiment and the comparative example.
  • the transmission band is 1850 to 1915 MHz
  • the reception band is 1930 to 1990 MHz.
  • FIG. 5 and FIG. 6 show the attenuation frequency characteristics of the reception filter in the duplexer using the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter of the comparative example and the embodiment.
  • a spurious due to the Rayleigh wave indicated by the arrow R appears at a frequency position 0.76 times the pass band.
  • the received waveform of the embodiment shown in FIG. 6 it can be seen that Rayleigh wave spurious is sufficiently suppressed. More specifically, according to the embodiment, the level of Rayleigh wave spurious is improved by about 4 dB compared to the comparative example. The reason is considered as follows.
  • the wavelength of the narrow-pitch electrode finger is about 0.76 times the wavelength of the electrode finger of the main part, it is considered that spurious is generated in the vicinity of 0.76 times the pass band.
  • the wavelength of the IDT electrode is made constant, so it is considered that the spurious is suppressed.
  • the use of the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 1 can effectively reduce the level of Rayleigh wave spurious.
  • the inventors of the present application measured the level of Rayleigh wave spurious in the same manner by varying the ratio of the maximum duty to the minimum duty in the first to fifth IDT electrodes 6 to 10 in various ways. The result is shown in FIG.
  • the Rayleigh wave spurious level (dB) on the vertical axis in FIG. 7 indicates the amount of attenuation (dB) where the Rayleigh wave spurious is generated, and the larger the value, the smaller the Rayleigh wave spurious.
  • the Rayleigh wave spurious can be effectively suppressed as the ratio between the maximum duty and the minimum duty increases.
  • the ratio of the maximum duty to the minimum duty should be 1.04 or more in order to improve the Rayleigh wave spurious level by 1 dB or more. Accordingly, in order to sufficiently suppress the Rayleigh wave spurious level, the ratio of the maximum duty to the minimum duty is preferably 1.04 or more. On the other hand, in order to more effectively suppress the level of Rayleigh wave spurious, it is preferable that the ratio between the maximum duty and the minimum duty is large. However, in producing the IDT electrode by changing the duty, if the ratio of the maximum duty to the minimum duty exceeds 2.5, the manufacture becomes difficult. Therefore, the ratio between the maximum duty and the minimum duty is preferably 1.04 or more and 2.5 or less.
  • FIG. 8 is a schematic front sectional view showing a laminated structure of the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter of the second embodiment.
  • the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 41 of the second embodiment has a high sound velocity support substrate 42.
  • the high-sonic support substrate 42 has a propagating bulk wave sound speed higher than the sound speed of the elastic wave propagating through the piezoelectric film 5. Therefore, the high sound speed support substrate 42 can be formed of the same material as that of the high sound speed film 3.
  • the support substrate 2 of the first embodiment may be omitted, and the high sound velocity support substrate 42 may be used instead of the high sound velocity film 3.
  • the present invention is a longitudinally coupled resonator type having more IDT electrodes than the 3IDT type and 5IDT type.
  • the present invention can also be applied to a surface acoustic wave filter.
  • SYMBOLS 1 Longitudinal coupled resonator type surface acoustic wave filter 2 ... Support substrate 3 ... High sound speed film 4 ... Low sound speed film 5 ... Piezoelectric films 6-10 ... 1st-5th IDT electrodes 11, 12 ... Reflectors 21, 22 ... first and second bus bars 23a to 23g ... first electrode fingers 24a to 24f ... second electrode fingers 31 ... duplexer 32 ... antenna terminal 33 ... common connection terminal 34 ... transmission terminal 35 ... ladder filter 36 ... reception Terminal 37... Connection point 41... Longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 42... High sound speed support substrate P 1 to P 4, P 11, P 12 ... parallel arm resonators S 1 to S 5, S 11, S 12.

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Abstract

　レイリー波スプリアスのレベルを小さくし得る、縦結合共振子型弾性表面波フィルタを得る。　縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１では、圧電膜５を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波音速が高速である高音速部材上に、低音速膜４及び圧電膜５が積層されている。圧電膜５の一方面に、複数のＩＤＴ電極６～１０が形成されている。ＳＨ波を利用しており、複数のＩＤＴ電極６～１０のうち少なくとも１つのＩＤＴ電極において、レイリー波スプリアスを抑圧するように、デューティが当該ＩＤＴ電極６～１０の弾性波伝搬方向全長にわたり調整されている。

Description

縦結合共振子型弾性表面波フィルタ
　本発明は、ＳＨ波を利用した縦結合共振子型弾性表面波フィルタに関する。
　従来、共振子や帯域フィルタなどに弾性表面波装置が広く用いられている。下記の特許文献１には、ＳＨ波を利用した弾性波装置が開示されている。この弾性波装置では、支持基板上に、高音速層、低音速膜、圧電膜及びＩＤＴ電極がこの順序で積層されている。ＳＨ波のエネルギーを閉じ込めることができるので、Ｑ値を高めることができるとされている。
ＷＯ２０１２／０８６６３９
　特許文献１に記載の弾性波装置では、ＳＨ波が閉じ込められるだけでなく、レイリー波（Ｐ＋ＳＶ波）も閉じ込められることになる。そのため、特許文献１に記載の積層構造を利用して、縦結合共振子型弾性表面波フィルタを作製すると、レイリー波に起因するスプリアスが大きく現れるという問題があった。
　本発明の目的は、レイリー波スプリアスのレベルを小さくし得る、縦結合共振子型弾性表面波フィルタを提供することにある。
　本発明に係る縦結合共振子型弾性表面波フィルタは、圧電膜を有する縦結合共振子型弾性表面波フィルタであって、前記圧電膜を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波音速が高速である高音速部材と、前記高音速部材上に積層されており、前記圧電膜を伝搬するバルク波の音速よりも、伝搬するバルク波音速が低速である低音速膜と、前記低音速膜上に積層された前記圧電膜と、前記圧電膜の一方面に形成されており、前記縦結合共振子型弾性表面波フィルタを構成するための複数のＩＤＴ電極とを備え、ＳＨ波を利用しており、前記複数のＩＤＴ電極のうち少なくとも１つのＩＤＴ電極において、レイリー波スプリアスを抑圧するようにデューティが当該ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向全長にわたり調整されている。
　本発明に係る縦結合共振子型弾性表面波フィルタのある特定の局面では、前記少なくとも１つのＩＤＴ電極において、デューティが前記弾性波伝搬方向全長にわたり一様ではない。
　本発明に係る縦結合共振子型弾性表面波フィルタの他の特定の局面では、前記少なくとも１つのＩＤＴ電極において、デューティが最大の部分と、デューティが最小の部分とのデューティの比率が、１．０４以上、２．５以下の範囲にある。
　本発明に係る縦結合共振子型弾性表面波フィルタの別の特定の局面では、前記少なくとも１つのＩＤＴ電極が、前記複数のＩＤＴ電極の全てである。
　本発明に係る縦結合共振子型弾性表面波フィルタの他の特定の局面では、前記高音速部材の前記低音速膜とは反対側の面に積層された支持基板がさらに備えられている。
　本発明に係る縦結合共振子型弾性表面波フィルタのさらに他の特定の局面では、前記高音速部材が、伝搬するバルク波音速が前記圧電膜を伝搬する弾性波の音速よりも速い、高音速支持基板からなる。
　本発明に係る縦結合共振子型弾性表面波フィルタによれば、ＳＨ波を利用してフィルタ特性を得るにあたり、レイリー波スプリアスのレベルを効果的に小さくすることが可能となる。従って、良好なフィルタ特性を得ることができる。
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る縦結合共振子型弾性表面波フィルタの積層構造を示す略図的正面断面図及び第１の実施形態で用いられている１つのＩＤＴ電極の拡大平面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態で用いられている縦結合共振子型弾性表面波フィルタの略図的平面図である。 図３は、本発明の第１の実施形態の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを有するデュプレクサの回路図である。 図４は、第１の実施形態における各ＩＤＴ電極における弾性表面波伝搬方向に沿ったデューティの変化を示す図である。 図５は、比較例の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの減衰量－周波数特性を示す図である。 図６は、本発明の第１の実施形態に係る縦結合共振子型弾性表面波フィルタの減衰量－周波数特性を示す図である。 図７は、最大デューティと最小デューティとの比率と、レイリー波スプリアスレベルとの関係を示す図である。 図８は、本発明の第２の実施形態に係る縦結合共振子型弾性表面波フィルタの積層構造を示す略図的正面断面図である。
　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。
　図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る縦結合共振子型弾性表面波フィルタの積層構造を示す略図的正面断面図であり、図１（ｂ）は、第１の実施形態で用いられている１つのＩＤＴ電極の拡大平面図である。
　図１（ａ）に示すように、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１は、支持基板２を有する。支持基板２上に、高音速部材としての高音速膜３、低音速膜４及び圧電膜５がこの順序で積層されている。圧電膜５の上面には、縦結合共振子型弾性表面波フィルタを形成するための電極構造が形成されている。上記電極構造は圧電膜５の下面に形成されていてもよい。
　上記電極構造を、図２に略図的平面図で示す。すなわち、第１～第５のＩＤＴ電極６～１０が弾性表面波伝搬方向に順に並べられている。第１～第５のＩＤＴ電極６～１０の弾性表面波伝搬方向両側に、反射器１１，１２が設けられている。従って、５ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１が構成されている。
　なお、図２では、各ＩＤＴ電極６～１０及び反射器１１，１２を、矩形のブロックの対角線同士を結んだ形状で略図的に示している。
　上記支持基板２は、適宜の絶縁体または誘電体を用いて形成することができる。このような材料としては、サファイア、リチウムタンタレート、リチウムニオベイトもしくは水晶等の圧電体、アルミナ、マグネシア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイトもしくはフォルステライト等の各種セラミック、ガラス等の誘電体、シリコン、もしくは窒化ガリウム等の半導体、または樹脂等を用いることができる。
　なお、本明細書において、高音速膜とは、圧電膜５を伝搬する表面波や境界波の弾性波よりも、該高音速膜中のバルク波の音速が高速となる膜を言うものとする。また、低音速膜とは、圧電膜５を伝搬するバルク波よりも、該低音速膜中のバルク波の音速が低速となる膜を言うものとする。また、ある構造上のＩＤＴ電極からは様々な音速の異なるモードの弾性波が励振されることになるが、圧電膜５を伝搬する弾性波とは、フィルタや共振子の特性を得るために利用する特定のモードの弾性波を示す。本実施形態では、弾性波としてＳＨ波を利用している。
　上記高音速膜３は、弾性表面波を圧電膜５及び低音速膜４が積層されている部分に閉じ込め、高音速膜３より下の構造に漏れないように機能する。本実施形態では、高音速膜３は、窒化ケイ素からなる。もっとも、上記弾性表面波を閉じ込め得る限り、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、酸窒化ケイ素、ＤＬＣ膜またはダイヤモンド、前記材料を主成分とする媒質、前記材料の混合物を主成分とする媒質等のさまざまな高音速材料を用いることができる。弾性表面波を圧電膜５及び低音速膜４が積層されている部分に閉じ込めるには、高音速膜３の膜厚は厚いほど望ましい。より具体的には、高音速膜３の膜厚は、弾性表面波の波長λの０．５倍以上、さらには１．５倍以上であることが望ましい。
　上記低音速膜４を構成する材料としては圧電膜５を伝搬するバルク波よりも低音速のバルク波音速を有する適宜の材料を用いることができる。このような材料としては、酸化ケイ素、ガラス、酸窒化ケイ素、酸化タンタル、また、酸化ケイ素にフッ素や炭素やホウ素を加えた化合物など、前記材料を主成分とした媒質を用いることができる。
　本実施形態では、圧電膜５の下方に、低音速膜４及び高音速膜３が積層されているので、圧電膜５において後述のように励振された弾性表面波を閉じ込めることができる。すなわち弾性表面波のエネルギーが、高音速膜３より下の部分に漏洩し難い。
　他方、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１では、ＩＤＴ電極６～１０において、デューティが、弾性表面波伝搬方向全長にわたり、レイリー波の応答を抑圧し得るように調整されている。これを、ＩＤＴ電極６を代表して図１（ｂ）を参照して説明する。
　第１のＩＤＴ電極６は、第１のバスバー２１と、第１のバスバー２１と平行に延ばされた第２のバスバー２２とを有する。第１のバスバー２１には、複数本の第１の電極指２３ａ～２３ｇの一端が接続されている。また、第２のバスバー２２には、複数本の第２の電極指２４ａ～２４ｆの一端が接続されている。複数本の第１の電極指２３ａ～２３ｇ及び複数本の第２の電極指２４ａ～２４ｆは間挿し合っている。弾性表面波伝搬方向は、第１の電極指２３ａ～２３ｇ及び第２の電極指２４ａ～２４ｆの延びる方向と直交する方向である。
　上記ＩＤＴ電極６では、弾性表面波伝搬方向において、デューティが全長にわたり一様ではない。すなわち、第１の電極指２３ａ～２３ｇは、その幅方向寸法が一様ではなく、異ならされている。第２の電極指２４ａ～２４ｇについても一様ではない。言い換えれば、ＩＤＴ電極６の弾性表面波伝搬方向全長にわたり、デューティが変化している。
　なお、ＩＤＴ電極の電極指の構成としては、第１のＩＤＴ電極６について説明したが、第２～第５のＩＤＴ電極７～１０においても、各ＩＤＴ電極の弾性表面波伝搬方向全長にわたり、デューティが一様ではないように構成されている。
　図４は、上記実施形態におけるＩＤＴ電極６～１０のデューティの弾性表面波伝搬方向の変化を示す。
　上記効果を確かめるために、図３に示すデュプレクサ３１を作製した。デュプレクサ３１は、アンテナ端子３２に接続された共通接続端子３３を有する。アンテナ端子３２とグラウンド電位との間にインダクタンスＬが接続されている。共通接続端子３３と送信端子３４との間に、ラダー型フィルタ３５が接続されている。ラダー型フィルタ３５は、直列腕共振子Ｓ１～Ｓ５を有する。また、直列腕とグラウンド電位とを結ぶように第１～第４の並列腕が形成されている。第１の並列腕には、第１の並列腕共振子Ｐ１が設けられている。第２～第４の並列腕には、それぞれ、第２～第４の並列腕共振子Ｐ２～Ｐ４が設けられている。
　上記直列腕共振子Ｓ１～Ｓ５及び並列腕共振子Ｐ１～Ｐ４は、いずれも弾性表面波共振子からなる。
　他方、共通接続端子３３と受信端子３６との間には、受信フィルタが構成されている。この受信フィルタは、上記実施形態の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１を有する。縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１と共通接続端子３３との間に弾性表面波共振子からなる直列腕共振子Ｓ１１，Ｓ１２が接続されている。直列腕共振子Ｓ１１，Ｓ１２との間の接続点３７とグラウンド電位との間に、並列腕共振子Ｐ１１が接続されている。また、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１の出力端とグラウンド電位との間に並列腕共振子Ｐ１２が接続されている。
　上記実施形態の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１を以下の仕様で作製した。
　支持基板２としては、Ｓｉ基板を用い、その厚みは２００μｍとした。高音速膜３としては、ＳｉＮ膜を用い、厚みは１３４５ｎｍとした。低音速膜４としては、ＳｉＯ２膜を用い、その厚みは６７０ｎｍとした。圧電膜５としては、カット角５０°のＬｉＴａＯ３基板を用い、その厚みは６００ｎｍとした。ＩＤＴ電極６～１０及び反射器１１，１２の材料としては、下から順に、１２ｎｍの厚みのＴｉ層、１６２ｎｍの厚みのＣｕを１重量％含有するＡｌ合金層を積層したものを用いた。また、電極上に、保護膜として、２５ｎｍの厚みのＳｉＯ２膜を積層した。
　第１～第５のＩＤＴ電極６～１０における電極指交叉幅＝４０μｍ
　第１～第５のＩＤＴ電極６～１０においては、ＩＤＴ電極同士が隣り合う部分に狭ピッチ電極指部を有する。そして、デューティは、最小デューティが０．４５、最大デューティが０．５５となるように、弾性表面波伝搬方向において変化させた。より具体的には、図４に示すようにＩＤＴ電極６～１０のデューティを弾性表面波伝搬方向において変化するように、デューティを変化させた。実施形態においては、第１～第５のＩＤＴ電極６～１０における電極指ピッチで定まる波長は下記の表１に示す通りとした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　第１～第５のＩＤＴ電極６～１０における電極指の対数は下記の表２に示す通りとした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　反射器１１，１２の電極指の本数は各７５本とした。また、反射器におけるデューティは０．５、波長は１．９８５μｍとした。
　比較のために、第１～第５のＩＤＴ電極において、デューティが０．５と一定であることを除いては、本実施形態の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１と同様とした、比較例の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを作製した。
　上記実施形態及び比較例の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを用いて、Ｂａｎｄ２５用のデュプレクサを作製した。Ｂａｎｄ２５における送信帯域は１８５０～１９１５ＭＨｚであり、受信帯域は１９３０～１９９０ＭＨｚである。
　上記比較例及び実施形態の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを用いたデュプレクサにおける受信フィルタの減衰量周波数特性を図５及び図６に示す。図５に示す比較例の受信波形では、通過帯域の０．７６倍の周波数位置に、矢印Ｒで示すレイリー波によるスプリアスが大きく現れていることがわかる。これに対して、図６に示す実施形態の受信波形では、レイリー波スプリアスが十分に抑圧されていることがわかる。より具体的には、実施形態によれば、レイリー波スプリアスのレベルが比較例に比べ４ｄＢ程度改善されている。この理由は以下の通りであると考えられる。狭ピッチ電極指の波長がメインの部分の電極指の波長の約０．７６倍であるために、通過帯域の０．７６倍付近にスプリアスが生じていると考えられる。これに対して、上記実施形態では第１～第５のＩＤＴ電極６～１０においてデューティを変化させているため、ＩＤＴ電極の波長を一定としたため、上記スプリアスが抑圧されていると考えられる。
　上記のように、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１を用いることにより、レイリー波スプリアスのレベルを効果的に小さくし得ることがわかる。
　また、本願発明者は、上記第１～第５のＩＤＴ電極６～１０における最大デューティと最小デューティとの比を種々変化させ、同様にしてレイリー波スプリアスのレベルを測定した。その結果を図７に示す。
　なお、図７の縦軸のレイリー波スプリアスレベル（ｄＢ）とは、レイリー波スプリアスが生じている部分の減衰量（ｄＢ）を示し、値が大きいほどレイリー波スプリアスが小さいことを意味する。
　図７から明らかなように、最大デューティと最小デューティとの比が大きくなるほどレイリー波スプリアスを効果的に抑圧することができる。上記実施形態では、最大デューティと最小デューティとの比は、０．５５／０．４５＝１．２２である。
　また、上記レイリー波スプリアスレベルを１ｄＢ以上改善するには、最大デューティと最小デューティとの比を１．０４以上とすればよいことがわかる。従って、十分にレイリー波スプリアスのレベルを抑圧するには、上記最大デューティと最小デューティとの比は１．０４以上であることが望ましい。他方、レイリー波スプリアスのレベルをより効果的に抑圧するには、最大デューティと最小デューティとの比は大きい方が好ましい。しかしながら、デューティを変化させてＩＤＴ電極を作製するうえでは、最大デューティと最小デューティとの比が２．５を超えると製造が困難となる。従って、最大デューティと最小デューティとの比は１．０４以上、２．５以下であることが好ましい。
　図８は、第２の実施形態の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの積層構造を示す略図的正面断面図である。第２の実施形態の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ４１は、高音速支持基板４２を有する。高音速支持基板４２は、伝搬するバルク波音速が、圧電膜５を伝搬する弾性波の音速よりも高音速である。よって、高音速支持基板４２は、高音速膜３と同様の材料で形成することができる。このように、第１の実施形態の支持基板２を省略し、高音速膜３に代えて高音速支持基板４２を用いてもよい。
　なお、上記実施形態では、５ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１，４１を説明したが、本発明は、３ＩＤＴ型や、５ＩＤＴ型よりも多くのＩＤＴ電極を有する縦結合共振子型弾性表面波フィルタにも適用することができる。
１…縦結合共振子型弾性表面波フィルタ
２…支持基板
３…高音速膜
４…低音速膜
５…圧電膜
６～１０…第１～第５のＩＤＴ電極
１１，１２…反射器
２１，２２…第１，第２のバスバー
２３ａ～２３ｇ…第１の電極指
２４ａ～２４ｆ…第２の電極指
３１…デュプレクサ
３２…アンテナ端子
３３…共通接続端子
３４…送信端子
３５…ラダー型フィルタ
３６…受信端子
３７…接続点
４１…縦結合共振子型弾性表面波フィルタ
４２…高音速支持基板
Ｐ１～Ｐ４，Ｐ１１，Ｐ１２…並列腕共振子
Ｓ１～Ｓ５，Ｓ１１，Ｓ１２…直列腕共振子

Claims (6)

  1. 　圧電膜を有する縦結合共振子型弾性表面波フィルタであって、
    　前記圧電膜を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波音速が高速である高音速部材と、
    　前記高音速部材上に積層されており、前記圧電膜を伝搬するバルク波の音速よりも、伝搬するバルク波音速が低速である低音速膜と、
    　前記低音速膜上に積層された前記圧電膜と、
    　前記圧電膜の一方面に形成されており、前記縦結合共振子型弾性表面波フィルタを構成するための複数のＩＤＴ電極とを備え、ＳＨ波を利用しており、
    　前記複数のＩＤＴ電極のうち少なくとも１つのＩＤＴ電極において、レイリー波スプリアスを抑圧するようにデューティが当該ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向全長にわたり調整されている、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ。
  2. 　前記少なくとも１つのＩＤＴ電極において、デューティが前記弾性波伝搬方向全長にわたり一様ではない、請求項１に記載の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ。
  3. 　前記少なくとも１つのＩＤＴ電極において、デューティが最大の部分と、デューティが最小の部分とのデューティの比率が、１．０４以上、２．５以下の範囲にある、請求項１または２に記載の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ。
  4. 　前記少なくとも１つのＩＤＴ電極が、前記複数のＩＤＴ電極の全てである、請求項１～３のいずれか１項に記載の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ。
  5. 　前記高音速部材の前記低音速膜とは反対側の面に積層された支持基板をさらに備える、請求項１～４のいずれか１項に記載の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ。
  6. 　前記高音速部材が、伝搬するバルク波音速が前記圧電膜を伝搬する弾性波の音速よりも速い、高音速支持基板からなる、請求項１～４のいずれか１項に記載の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ。
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