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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6620908
(24)【登録日】2019年11月29日
(45)【発行日】2019年12月18日
(54)【発明の名称】マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路及び通信装置
(51)【国際特許分類】
H03H 9/145 20060101AFI20191209BHJP
H03H 9/25 20060101ALI20191209BHJP
H03H 9/72 20060101ALI20191209BHJP
【ＦＩ】
H03H9/145 C
H03H9/25 C
H03H9/72
【請求項の数】21
【全頁数】43
(21)【出願番号】特願2019-504657(P2019-504657)
(86)(22)【出願日】2018年3月8日
(86)【国際出願番号】JP2018008914
(87)【国際公開番号】WO2018164211
(87)【国際公開日】20180913
【審査請求日】2019年8月30日
(31)【優先権主張番号】特願2017-44688(P2017-44688)
(32)【優先日】2017年3月9日
(33)【優先権主張国】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000006231
【氏名又は名称】株式会社村田製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110001232
【氏名又は名称】特許業務法人 宮▲崎▼・目次特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】中川 亮
(72)【発明者】
【氏名】岩本 英樹
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼井 努
【審査官】
橋本 和志
(56)【参考文献】
【文献】
国際公開第２０１６／１１１２６２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
国際公開第２０１５／０８００４５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
国際公開第２０１２／０８６６３９（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０３Ｈ９／００−９／７６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
一端が共通接続されており、通過帯域が異なるＮ個の（但し、Ｎは２以上の整数）弾性波フィルタを備え、
前記Ｎ個の弾性波フィルタのうち最も通過帯域が高域にある弾性波フィルタを除く、少なくとも１つの弾性波フィルタが、
オイラー角（φＬＴ＝０°±５°の範囲内，θＬＴ，ψＬＴ＝０°±１５°の範囲内）のタンタル酸リチウムからなる圧電体と、
オイラー角(φＳｉ、θＳｉ、ψＳｉ)のシリコンからなる支持基板と、
前記圧電体と前記支持基板との間に積層されている酸化ケイ素膜と、
前記圧電体の一面に設けられたＩＤＴ電極とを有する複数の弾性波共振子と、
を有し、
下記の式（１）及び式（２）で決定される第１、第２及び第３の高次モード周波数ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）（但し、ｓは１，２または３であり、ｓが１，２または３のとき、それぞれ、第１，第２または第３の高次モードである。）の内の少なくとも１つが、ｍ＞ｎである全てのｍについて、前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長λにより規格化した厚みを波長規格化膜厚としたとき、前記複数の弾性波共振子のうち少なくとも１つの弾性波共振子において、前記圧電体の波長規格化厚みＴＬＴ、前記圧電体のオイラー角のθＬＴ、前記酸化ケイ素膜の波長規格化厚みＴＳ、アルミニウムの厚みに換算した前記ＩＤＴ電極の波長規格化厚みＴＥ、前記支持基板内における伝搬方位ψＳｉ、及び前記支持基板の波長規格化厚みＴＳｉの値が、下記の式（３）または下記の式（４）を満たす値とされている、マルチプレクサ。
ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）＞ｆｕ（ｍ） 式（３）
ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）＜ｆｌ（ｍ） 式（４）
前記式（１）〜式（４）におけるｈは高次モードであることを示し、ｔはフィルタのｎにおけるｔ番目の素子（共振子）を表し、ｍはｍ（ｍ＞ｎ）番目のフィルタを表し、ｎはｎ番目のフィルタを表し、ｆｕ（ｍ）はｍ番目のフィルタにおける通過帯域の高域側端部の周波数であり、ｆｌ（ｍ）はｍ番目のフィルタにおける通過帯域の低域側端部の周波数である。
なお、前記式（１）における各係数は、ｓ＝１、２、または３のとき、前記支持基板の結晶方位毎に下記の表１、表２または表３に示すそれぞれの値である。
前記Ｎ個の弾性波フィルタのうち最も通過帯域が高域にある弾性波フィルタを除く、少なくとも１つの弾性波フィルタが、
オイラー角（φＬＴ＝０°±５°の範囲内，θＬＴ，ψＬＴ＝０°±１５°の範囲内）のタンタル酸リチウムからなる圧電体と、
オイラー角(φＳｉ、θＳｉ、ψＳｉ)のシリコンからなる支持基板と、
前記圧電体と前記支持基板との間に積層されている酸化ケイ素膜と、
前記圧電体の一面に設けられたＩＤＴ電極とを有する複数の弾性波共振子と、
を有し、
下記の式（１）及び式（２）で決定される第１、第２及び第３の高次モード周波数ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）（但し、ｓは１，２または３であり、ｓが１，２または３のとき、それぞれ、第１，第２または第３の高次モードである。）の内の少なくとも１つが、ｍ＞ｎである全てのｍについて、前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長λにより規格化した厚みを波長規格化膜厚としたとき、前記複数の弾性波共振子のうち少なくとも１つの弾性波共振子において、前記圧電体の波長規格化厚みＴＬＴ、前記圧電体のオイラー角のθＬＴ、前記酸化ケイ素膜の波長規格化厚みＴＳ、アルミニウムの厚みに換算した前記ＩＤＴ電極の波長規格化厚みＴＥ、前記支持基板内における伝搬方位ψＳｉ、及び前記支持基板の波長規格化厚みＴＳｉの値が、下記の式（３）または下記の式（４）を満たす値とされている、マルチプレクサ。
【数1】
【数2】
ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）＞ｆｕ（ｍ） 式（３）
ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）＜ｆｌ（ｍ） 式（４）
前記式（１）〜式（４）におけるｈは高次モードであることを示し、ｔはフィルタのｎにおけるｔ番目の素子（共振子）を表し、ｍはｍ（ｍ＞ｎ）番目のフィルタを表し、ｎはｎ番目のフィルタを表し、ｆｕ（ｍ）はｍ番目のフィルタにおける通過帯域の高域側端部の周波数であり、ｆｌ（ｍ）はｍ番目のフィルタにおける通過帯域の低域側端部の周波数である。
なお、前記式（１）における各係数は、ｓ＝１、２、または３のとき、前記支持基板の結晶方位毎に下記の表１、表２または表３に示すそれぞれの値である。
【表1】
【表2】
【表3】
【請求項2】
一端が共通接続されており、通過帯域が異なるＮ個の（但し、Ｎは２以上の整数）弾性波フィルタを備え、
前記Ｎ個の弾性波フィルタを、通過帯域が低い方から順番に弾性波フィルタ（１）、弾性波フィルタ（２）、、、弾性波フィルタ（Ｎ）としたときに、
前記Ｎ個の弾性波フィルタのうち最も通過帯域が高域にある弾性波フィルタを除く、少なくとも１つの弾性波フィルタ（ｎ）（１≦ｎ＜Ｎ）が、少なくとも１つの弾性波共振子を有し、
前記弾性波共振子は、
オイラー角（φＬＴ＝０°±５°の範囲内，θＬＴ，ψＬＴ＝０°±１５°の範囲内）のタンタル酸リチウムからなる圧電体と、
オイラー角(φＳｉ，θＳｉ，ψＳｉ)のシリコンからなる支持基板と、
前記圧電体と、前記支持基板との間に積層された酸化ケイ素膜と、
前記圧電体の一面に設けられたＩＤＴ電極と、を有し、
前記弾性波共振子において、前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長λにより規格化した厚みを波長規格化膜厚とし、前記圧電体の波長規格化厚みをＴＬＴ、前記圧電体のオイラー角をθＬＴ、前記酸化ケイ素膜の波長規格化厚みをＴＳ、アルミニウムの厚みに換算した前記ＩＤＴ電極の波長規格化厚みをＴＥ、前記支持基板内における伝搬方位をψＳｉ、前記支持基板の波長規格化厚みをＴＳｉとした場合に、前記ＴＬＴ、前記θＬＴ、前記ＴＳ、前記ＴＥ、前記ψＳｉ、前記ＴＳｉで定まる下記の式（５）及び式（２）で決定される第１、第２及び第３の高次モード周波数ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）（但し、ｓは１、２または３であり、ｓが１、２または３のとき、それぞれ、第１、第２または第３の高次モードである。）の内の少なくとも１つが、前記少なくとも１つの弾性波フィルタ（ｎ）よりも通過帯域が高いすべての弾性波フィルタ（ｍ）（ｎ＜ｍ≦Ｎ）において、下記の式（３）または下記の式（４）を満たす値とされている、マルチプレクサ。
ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）＞ｆｕ（ｍ） 式（３）
ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）＜ｆｌ（ｍ） 式（４）
前記式（２）〜式（４）及び式（５）におけるｈは高次モードであることを示し、ｆｕ（ｍ）は弾性波フィルタ（ｍ）における通過帯域の高域側端部の周波数であり、ｆｌ（ｍ）は弾性波フィルタ（ｍ）における通過帯域の低域側端部の周波数である。
なお、前記式（２）における各係数は、ｓ＝１、２、または３のとき、前記支持基板の結晶方位毎に下記の表４、表５または表６に示すそれぞれの値である。
前記Ｎ個の弾性波フィルタを、通過帯域が低い方から順番に弾性波フィルタ（１）、弾性波フィルタ（２）、、、弾性波フィルタ（Ｎ）としたときに、
前記Ｎ個の弾性波フィルタのうち最も通過帯域が高域にある弾性波フィルタを除く、少なくとも１つの弾性波フィルタ（ｎ）（１≦ｎ＜Ｎ）が、少なくとも１つの弾性波共振子を有し、
前記弾性波共振子は、
オイラー角（φＬＴ＝０°±５°の範囲内，θＬＴ，ψＬＴ＝０°±１５°の範囲内）のタンタル酸リチウムからなる圧電体と、
オイラー角(φＳｉ，θＳｉ，ψＳｉ)のシリコンからなる支持基板と、
前記圧電体と、前記支持基板との間に積層された酸化ケイ素膜と、
前記圧電体の一面に設けられたＩＤＴ電極と、を有し、
前記弾性波共振子において、前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長λにより規格化した厚みを波長規格化膜厚とし、前記圧電体の波長規格化厚みをＴＬＴ、前記圧電体のオイラー角をθＬＴ、前記酸化ケイ素膜の波長規格化厚みをＴＳ、アルミニウムの厚みに換算した前記ＩＤＴ電極の波長規格化厚みをＴＥ、前記支持基板内における伝搬方位をψＳｉ、前記支持基板の波長規格化厚みをＴＳｉとした場合に、前記ＴＬＴ、前記θＬＴ、前記ＴＳ、前記ＴＥ、前記ψＳｉ、前記ＴＳｉで定まる下記の式（５）及び式（２）で決定される第１、第２及び第３の高次モード周波数ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）（但し、ｓは１、２または３であり、ｓが１、２または３のとき、それぞれ、第１、第２または第３の高次モードである。）の内の少なくとも１つが、前記少なくとも１つの弾性波フィルタ（ｎ）よりも通過帯域が高いすべての弾性波フィルタ（ｍ）（ｎ＜ｍ≦Ｎ）において、下記の式（３）または下記の式（４）を満たす値とされている、マルチプレクサ。
【数3】
【数4】
ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）＞ｆｕ（ｍ） 式（３）
ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）＜ｆｌ（ｍ） 式（４）
前記式（２）〜式（４）及び式（５）におけるｈは高次モードであることを示し、ｆｕ（ｍ）は弾性波フィルタ（ｍ）における通過帯域の高域側端部の周波数であり、ｆｌ（ｍ）は弾性波フィルタ（ｍ）における通過帯域の低域側端部の周波数である。
なお、前記式（２）における各係数は、ｓ＝１、２、または３のとき、前記支持基板の結晶方位毎に下記の表４、表５または表６に示すそれぞれの値である。
【表4】
【表5】
【表6】
【請求項3】
前記第１及び第２の高次モード周波数ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）が、前記式（３）または前記式（４）を満たすように、前記ＴＬＴ、前記θＬＴ、前記ＴＳ、前記ＴＥ、前記ψＳｉ及び前記ＴＳｉの値が選択されている、請求項１または２に記載のマルチプレクサ。
【請求項4】
前記第１及び第３の高次モード周波数ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）が、前記式（３）または前記式（４）を満たすように、前記ＴＬＴ、前記θＬＴ、前記ＴＳ、前記ＴＥ、前記ψＳｉ及び前記ＴＳｉの値が選択されている、請求項１または２に記載のマルチプレクサ。
【請求項5】
前記第２及び第３の高次モード周波数ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）が、前記式（３）または前記式（４）を満たすように、前記ＴＬＴ、前記θＬＴ、前記ＴＳ、前記ＴＥ、前記ψＳｉ及び前記ＴＳｉの値が選択されている、請求項１または２に記載のマルチプレクサ。
【請求項6】
前記第１、第２及び第３の高次モード周波数ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）の全てが、前記式（３）または前記式（４）を満たすように、前記ＴＬＴ、前記θＬＴ、前記ＴＳ、前記ＴＥ、前記ψＳｉ及び前記ＴＳｉの値が選択されている、請求項１または２に記載のマルチプレクサ。
【請求項7】
前記支持基板の波長規格化厚みＴＳｉが、ＴＳｉ＞４である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
【請求項8】
ＴＳｉ＞１０である、請求項７に記載のマルチプレクサ。
【請求項9】
ＴＳｉ＞２０である、請求項８に記載のマルチプレクサ。
【請求項10】
前記圧電体の波長規格化厚みが、３．５λ以下である、請求項１〜９のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
【請求項11】
前記圧電体の波長規格化厚みが、２．５λ以下である、請求項１０に記載のマルチプレクサ。
【請求項12】
前記圧電体の波長規格化厚みが、１．５λ以下である、請求項１０に記載のマルチプレクサ。
【請求項13】
前記圧電体の波長規格化厚みが、０．５λ以下である、請求項１０に記載のマルチプレクサ。
【請求項14】
複数の弾性波フィルタの一端が共通接続されているアンテナ端子がさらに備えられており、
前記式（３）または前記式（４）を満たす前記弾性波共振子が、前記アンテナ端子に最も近い、弾性波共振子である、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
前記式（３）または前記式（４）を満たす前記弾性波共振子が、前記アンテナ端子に最も近い、弾性波共振子である、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
【請求項15】
前記式（３）または前記式（４）を満たす前記弾性波共振子が、複数の弾性波共振子の全てである、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
【請求項16】
デュプレクサである、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
【請求項17】
３個以上の弾性波フィルタが前記アンテナ端子側で共通接続されている複合フィルタである、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
【請求項18】
キャリアアグリゲーション用複合フィルタ装置である、請求項１７に記載のマルチプレクサ。
【請求項19】
前記複数の弾性波共振子を有する前記弾性波フィルタが、複数の直列腕共振子と複数の並列腕共振子とを有するラダー型フィルタである、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
【請求項20】
請求項１〜１９のいずれか１項に記載のマルチプレクサと、
パワーアンプと、
を備える、高周波フロントエンド回路。
パワーアンプと、
を備える、高周波フロントエンド回路。
【請求項21】
請求項１〜１９のいずれか１項に記載のマルチプレクサ及びパワーアンプを有する高周波フロントエンド回路と、
ＲＦ信号処理回路と、
を備える、通信装置。
ＲＦ信号処理回路と、
を備える、通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、２以上の弾性波フィルタを有するマルチプレクサ、並びに該マルチプレクサを有する高周波フロントエンド回路及び通信装置に関する。【背景技術】
【0002】
従来、携帯電話やスマートフォンの高周波フロントエンド回路に、マルチプレクサが広く用いられている。例えば、下記の特許文献１に記載の分波器としてのマルチプレクサは、周波数が異なる２以上の帯域通過型フィルタを有している。そして、各帯域通過型フィルタは、それぞれ、弾性表面波フィルタチップで構成されている。各弾性表面波フィルタチップは、複数の弾性表面波共振子を有している。【0003】
下記の特許文献２では、シリコン製の支持基板上に、二酸化珪素からなる絶縁膜と、タンタル酸リチウムからなる圧電基板とを積層してなる弾性波装置が開示されている。そして、該弾性波装置は、圧電基板に支持基板をシリコンの（１１１）面で接合させることにより耐熱性を高めている。【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１４−６８１２３号公報
【特許文献2】特開２０１０−１８７３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に記載のようなマルチプレクサでは、アンテナ端側において、周波数が異なる複数の弾性波フィルタが共通接続されている。【0006】
ところで、本願の発明者らは、シリコンからなる支持基板上に、直接または間接に、タンタル酸リチウムからなる圧電体が積層されている構造を有する場合、利用するメインモードよりも高周波数側に、複数の高次モードが現れることを見出した。このような弾性波共振子を、マルチプレクサにおける低い方の周波数をもつ弾性波フィルタに用いた場合、該弾性波フィルタの高次モードによるリップルが、マルチプレクサにおける高い方の周波数をもつ他の弾性波フィルタの通過帯域に現れるおそれがある。すなわち、マルチプレクサにおける低い方の周波数をもつ弾性波フィルタの高次モードが、マルチプレクサにおける高い方の周波数をもつ他の弾性波フィルタの通過帯域内に位置すると、通過帯域にリップルが生じる。よって、他の弾性波フィルタのフィルタ特性が劣化するおそれがある。【0007】
本発明の目的は、他の帯域通過型フィルタにおいて、上記高次モードによるリップルが生じ難い、マルチプレクサ、該マルチプレクサを有する高周波フロントエンド回路及び通信装置を提供することにある。【課題を解決するための手段】
【0008】
本願発明者らは、後述するように、シリコンからなる支持基板上に直接または間接に、タンタル酸リチウムからなる圧電体が積層されている弾性波共振子では、後述の第１〜第３の高次モードがメインモードよりも高周波数側に現れることを見出した。【0009】
本願の第１〜第３の発明に係るマルチプレクサは、それぞれ、第１、第２及び第３の高次モードの内の少なくとも１つの高次モードが他のフィルタの通過帯域で発生することを回避するものである。【0010】
本発明のある広い局面により提供されるマルチプレクサは、一端が共通接続されており、通過帯域が異なるＮ個の（但し、Ｎは２以上の整数）弾性波フィルタを備え、前記Ｎ個の弾性波フィルタのうち最も通過帯域が高域にある弾性波フィルタを除く、少なくとも１つの弾性波フィルタが、オイラー角（φＬＴ＝０°±５°の範囲内，θＬＴ，ψＬＴ＝０°±１５°の範囲内）のタンタル酸リチウムからなる圧電体と、オイラー角(φＳｉ、θＳｉ、ψＳｉ)のシリコンからなる支持基板と、前記圧電体と前記支持基板との間に積層されている酸化ケイ素膜と、前記圧電体の一面に設けられたＩＤＴ電極とを有する複数の弾性波共振子と、を有し、下記の式（１）及び式（２）で決定される第１、第２及び第３の高次モード周波数ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）（但し、ｓは１，２または３であり、ｓが１，２または３のとき、それぞれ、第１，第２または第３の高次モードである。）の内の少なくとも１つが、ｍ＞ｎである全てのｍについて、前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長λにより規格化した厚みを波長規格化膜厚としたとき、前記複数の弾性波共振子のうち少なくとも１つの弾性波共振子において、前記圧電体の波長規格化厚みＴＬＴ、前記圧電体のオイラー角のθＬＴ、前記酸化ケイ素膜の波長規格化厚みＴＳ、アルミニウムの厚みに換算した前記ＩＤＴ電極の波長規格化厚みＴＥ、前記支持基板内における伝搬方位ψＳｉ、及び前記支持基板の波長規格化厚みＴＳｉの値が、下記の式（３）または下記の式（４）を満たす値とされている。
【0011】
【数1】
【0012】
【数2】
【0013】
ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）＞ｆｕ（ｍ） 式（３）ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）＜ｆｌ（ｍ） 式（４）
前記式（１）〜式（４）におけるｈは高次モードであることを示し、ｔはフィルタのｎにおけるｔ番目の素子（共振子）を表し、ｍはｍ（ｍ＞ｎ）番目のフィルタを表し、ｎはｎ番目のフィルタを表し、ｆｕ（ｍ）はｍ番目のフィルタにおける通過帯域の高域側端部の周波数であり、ｆｌ（ｍ）はｍ番目のフィルタにおける通過帯域の低域側端部の周波数である。
【0014】
なお、前記式（１）における各係数は、ｓ＝１、２、または３のとき、前記支持基板の結晶方位毎に下記の表１、表２または表３に示すそれぞれの値である。【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】
【表3】
【0018】
本発明の他の広い局面により提供されるマルチプレクサは、一端が共通接続されており、通過帯域が異なるＮ個の（但し、Ｎは２以上の整数）弾性波フィルタを備え、前記Ｎ個の弾性波フィルタを、通過帯域が低い方から順番に弾性波フィルタ（１）、弾性波フィルタ（２）、、、弾性波フィルタ（Ｎ）としたときに、前記Ｎ個の弾性波フィルタのうち最も通過帯域が高域にある弾性波フィルタを除く、少なくとも１つの弾性波フィルタ（ｎ）（１≦ｎ＜Ｎ）が、少なくとも１つの弾性波共振子を有し、前記弾性波共振子は、オイラー角（φＬＴ＝０°±５°の範囲内，θＬＴ，ψＬＴ＝０°±１５°の範囲内）のタンタル酸リチウムからなる圧電体と、オイラー角(φＳｉ，θＳｉ，ψＳｉ)のシリコンからなる支持基板と、前記圧電体の一面に設けられたＩＤＴ電極と、を有し、前記弾性波共振子において、前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長λにより規格化した厚みを波長規格化膜厚とし、前記圧電体の波長規格化厚みをＴＬＴ、前記圧電体のオイラー角をθＬＴ、前記酸化ケイ素膜の波長規格化厚みをＴＳ、アルミニウムの厚みに換算した前記ＩＤＴ電極の波長規格化厚みをＴＥ、前記支持基板内における伝搬方位をψＳｉ、前記支持基板の波長規格化厚みをＴＳｉとした場合に、前記ＴＬＴ、前記θＬＴ、前記ＴＳ、前記ＴＥ、前記ψＳｉ、前記ＴＳｉで定まる下記の式（５）及び式（２）で決定される第１、第２及び第３の高次モード周波数ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）（但し、ｓは１、２または３であり、ｓが１，２または３のとき、それぞれ、第１、第２または第３の高次モードである。）の内の少なくとも１つが、前記少なくとも１つの弾性波フィルタ（ｎ）よりも通過帯域が高いすべての弾性波フィルタ（ｍ）（ｎ＜ｍ≦Ｎ）において、下記の式（３）または下記の式（４）を満たす値とされている。
【0019】
【数3】
【0020】
【数4】
【0021】
ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）＞ｆｕ（ｍ） 式（３）ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）＜ｆｌ（ｍ） 式（４）
前記式（２）〜式（４）及び式（５）におけるｈは高次モードであることを示し、ｆｕ（ｍ）は弾性波フィルタ（ｍ）における通過帯域の高域側端部の周波数であり、ｆｌ（ｍ）は弾性波フィルタ（ｍ）における通過帯域の低域側端部の周波数である。
【0022】
なお、前記式（５）における各係数は、ｓ＝１、２、または３のとき、前記支持基板の結晶方位毎に下記の表４、表５または表６に示すそれぞれの値である。【0023】
【表4】
【0024】
【表5】
【0025】
【表6】
【0026】
式（５）を用い、本発明のマルチプレクサでは、式（１）で考慮されていないθＬＴをも考慮しているため、複数の高次モードのうち少なくとも１つの高次モードが、通過帯域が高い他の弾性波フィルタの通過帯域内により一層生じ難い。【0027】
本発明に係るマルチプレクサのある特定の局面では、前記第１及び第２の高次モード周波数ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）が、前記式（３）または前記式（４）を満たすように、前記ＴＬＴ、前記θＬＴ、前記ＴＳ、前記ＴＥ、前記ψＳｉ及び前記ＴＳｉの値が選択されている。
【0028】
本発明に係るマルチプレクサのさらに他の特定の局面では、前記第１及び第３の高次モード周波数ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）が、前記式（３）または前記式（４）を満たすように、前記ＴＬＴ、前記θＬＴ、前記ＴＳ、前記ＴＥ、前記ψＳｉ及び前記ＴＳｉの値が選択されている。
【0029】
本発明に係るマルチプレクサのさらに他の特定の局面では、前記第２及び第３の高次モード周波数ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）が、前記式（３）または前記式（４）を満たすように、前記ＴＬＴ、前記θＬＴ、前記ＴＳ、前記ＴＥ、前記ψＳｉ及び前記ＴＳｉの値が選択されている。
【0030】
本発明に係るマルチプレクサのさらに他の特定の局面では、前記第１、第２及び第３の高次モード周波数ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）の全てが、前記式（３）または前記式（４）を満たすように、前記ＴＬＴ、前記θＬＴ、前記ＴＳ、前記ＴＥ、前記ψＳｉ及び前記ＴＳｉの値が選択されている。この場合には、第１の高次モード、第２の高次モード及び第３の高次モードのいずれの応答によるリップルも上記他の弾性波フィルタの通過帯域に現れない。
【0031】
本発明に係るマルチプレクサの他の特定の局面では、前記支持基板の波長規格化厚みＴＳｉが、ＴＳｉ＞４である。【0032】
本発明に係るマルチプレクサのさらに他の特定の局面では、ＴＳｉ＞１０である。【0033】
本発明に係るマルチプレクサのさらに他の特定の局面では、ＴＳｉ＞２０である。【0034】
本発明に係るマルチプレクサのさらに他の特定の局面では、前記圧電体の波長規格化厚みが、３．５λ以下である。【0035】
本発明に係るマルチプレクサのさらに他の特定の局面では、前記圧電体の波長規格化厚みが、２．５λ以下である。【0036】
本発明に係るマルチプレクサのさらに他の特定の局面では、前記圧電体の波長規格化厚みが、１．５λ以下である。【0037】
本発明に係るマルチプレクサのさらに他の特定の局面では、前記圧電体の波長規格化厚みが、０．５λ以下である。【0038】
本発明に係るマルチプレクサのさらに他の特定の局面では、複数の弾性波フィルタの一端が共通接続されているアンテナ端子がさらに備えられており、前記式（３）及び前記式（４）を満たす前記弾性波共振子が、前記アンテナ端子に最も近い、弾性波共振子である。この場合には、第１、第２及び第３の高次モードによるリップルが、他の弾性波フィルタの通過帯域においてより一層生じ難い。【0039】
本発明に係るマルチプレクサのさらに他の特定の局面では、前記式（３）及び前記式（４）を満たす前記弾性波共振子が、複数の弾性波共振子の全てである。この場合には、他の弾性波フィルタにおける第１、第２及び第３の高次モードの内の少なくとも１つの高次モードによるリップルをより一層効果的に抑制することができる。【0040】
本発明に係るマルチプレクサは、デュプレクサであってもよい。【0041】
また、本発明に係るマルチプレクサは、３個以上の弾性波フィルタが前記アンテナ端子側で共通接続されている複合フィルタであってもよい。【0042】
本発明に係るマルチプレクサのある特定の局面では、該マルチプレクサは、キャリアアグリゲーション用複合フィルタ装置である。【0043】
本発明に係るマルチプレクサにおける前記複数の弾性波共振子を有する弾性波フィルタは、複数の直列腕共振子と、複数の並列腕共振子とを有するラダー型フィルタであることが好ましい。その場合には、高次モードの影響を本発明に従ってより効果的に抑制することができる。【0044】
本発明に係る高周波フロントエンド回路は、本発明に従って構成されているマルチプレクサと、パワーアンプと、を備える。【0045】
本発明に係る通信装置は、本発明に従って構成されているマルチプレクサ及びパワーアンプを有する高周波フロントエンド回路と、ＲＦ信号処理回路と、を備える。【発明の効果】
【0046】
本発明に係るマルチプレクサによれば、通過帯域が低い方の弾性波フィルタを構成する少なくとも１つの弾性波共振子によって発生する、複数の高次モードのうち少なくとも１つの高次モードが、通過帯域が高い他の弾性波フィルタの通過帯域内に生じ難い。従って、上記他の弾性波フィルタのフィルタ特性の劣化が生じ難い。よって、フィルタ特性に優れたマルチプレクサを有する高周波フロントエンド回路及び通信装置を提供することができる。【図面の簡単な説明】
【0047】
【発明を実施するための形態】
【0048】
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。【0049】
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。【0050】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るマルチプレクサの回路図である。マルチプレクサ１は、アンテナ端子２を有する。アンテナ端子２は、例えばスマートフォンのアンテナに接続される端子である。【0051】
マルチプレクサ１では、アンテナ端子２に、第１〜第４の弾性波フィルタ３〜６が共通接続されている。第１〜第４の弾性波フィルタ３〜６は、いずれも、帯域通過型フィルタである。【0052】
図４は、第１〜第４の弾性波フィルタ３〜６の通過帯域の関係を示す模式図である。図４に示すように、第１〜第４の弾性波フィルタの通過帯域は異なっている。第１〜第４の弾性波フィルタの通過帯域を、それぞれ、第１〜第４の通過帯域とする。【0053】
周波数位置は、第１の通過帯域＜第２の通過帯域＜第３の通過帯域＜第４の通過帯域である。第２〜第４の通過帯域において、低域側端部をｆｌ（ｍ）、高域側端部をｆｕ（ｍ）とする。なお、低域側端部は、通過帯域の低域側端部である。また、高域側端部は、通過帯域の高域側端部である。通過帯域の低域側端部及び高域側端部としては、例えば、３ＧＰＰなどで標準化されている各バンドの周波数帯域の端部を用いることができる。【0054】
ここで、（ｍ）は、第２〜第４の通過帯域に応じて、それぞれ、２、３または４である。【0055】
第１〜第４の弾性波フィルタ３〜６は、それぞれ、複数の弾性波共振子を有する。図２は、第１の弾性波フィルタ３の回路図である。第１の弾性波フィルタ３は、それぞれが弾性波共振子からなる直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３及び並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２を有する。すなわち、第１の弾性波フィルタ３は、ラダー型フィルタである。もっとも、ラダー型フィルタにおける直列腕共振子の数及び並列腕共振子の数はこれに限定されるものではない。【0056】
また、第２〜第４の弾性波フィルタ４〜６についても、本実施形態では、同様にラダー型フィルタからなり、複数の直列腕共振子及び複数の並列腕共振子を有する。【0057】
なお、第１〜第４の弾性波フィルタ３〜６は、複数の弾性波共振子を有する限り、ラダー型フィルタ以外の回路構成を有していてもよい。例えば、縦結合共振子型弾性波フィルタに、直列に弾性波共振子が接続されている弾性波フィルタであってもよい。また、縦結合共振子型弾性波フィルタにラダー型フィルタが接続されている弾性波フィルタでもよい。【0058】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１の弾性波フィルタ３の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３または、並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２を構成している弾性波共振子の模式的正面断面図であり、図３（ｂ）は、その電極構造を示す模式的平面図である。【0059】
弾性波共振子１１は、支持基板１２と、支持基板１２上に積層された酸化ケイ素膜１３と、酸化ケイ素膜１３上に積層された、圧電体１４とを有する。【0060】
支持基板１２は、シリコンで構成されている。支持基板１２は、単結晶シリコンであるが、完全な単結晶でなくても結晶方位を有していればよい。酸化ケイ素膜１３は、酸化ケイ素膜である。酸化ケイ素膜１３は、酸化ケイ素であれば、例えば、酸化ケイ素にフッ素等をドープしたものも含んでいてもよい。圧電体１４は、タンタル酸リチウムで構成されている。圧電体１４は、単結晶タンタル酸リチウムであるが、完全な単結晶でなくても結晶方位を有していればよい。また、圧電体１４は、タンタル酸リチウムであれば、ＬｉＴａＯ３以外の材料であってもよい。【0061】
なお、酸化ケイ素膜１３の厚みは、０であってもよい。すなわち酸化ケイ素膜１３が設けられずともよい。【0062】
上記圧電体１４の上面に、ＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極１５が設けられている。より具体的には、ＩＤＴ電極１５の弾性波伝搬方向両側に反射器１６，１７が設けられており、それによって１ポート型の弾性表面波共振子が構成されている。【0063】
本願発明者らは、上記支持基板１２上に直接または間接に、タンタル酸リチウムからなる圧電体１４が積層されている弾性波フィルタ装置において、弾性波を励振させると、利用しようとするメインモードの応答以外に、メインモードよりも高周波数側に複数の高次モードの応答が現れることを見出した。図５を参照して、この複数の高次モードを説明する。【0064】
図５は、支持基板上に酸化ケイ素膜及び圧電体が積層されている弾性波共振子の一例のアドミタンス特性を示す図である。図５から明らかなように、３．９ＧＨｚ付近に現れるメインモードの応答よりも高い周波数位置に、第１〜第３の高次モードの応答が現れている。第１の高次モードの応答は、矢印で示すように、４．７ＧＨｚ付近に現れている。第２の高次モードの応答は、それよりも高く、５．２ＧＨｚ付近に現れている。第３の高次モードの応答は、５．７ＧＨｚ付近に現れている。すなわち、第１の高次モードの応答の周波数をｆ１、第２の高次モードの応答の周波数をｆ２、第３の高次モードの応答の周波数をｆ３とした場合、ｆ１＜ｆ２＜ｆ３である。なお、上記高次モードの応答の周波数は、高次モードのインピーダンス位相特性のピーク位置である。ただし、図５は一例であり、電極厚みなどの条件によっては各高次モードの周波数位置関係が入れ替わることもあり得る。【0065】
前述したように、周波数が異なる複数の弾性波フィルタがアンテナ端子側で共通接続されているマルチプレクサでは、マルチプレクサにおける低い方の周波数をもつ弾性波フィルタによる高次モードが、マルチプレクサにおける高い方の周波数をもつ他の弾性波フィルタの通過帯域に現れると、リップルとなる。従って、第１の高次モード、第２の高次モード及び第３の高次モードのうち少なくとも１つの高次モードが、第２〜第４の弾性波フィルタ４〜６の通過帯域に現れないことが望ましい。好ましくは、第１の高次モード、第２の高次モード及び第３の高次モードのうち２つの高次モードが第２〜第４の弾性波フィルタ４〜６の通過帯域に現れないことが望ましい。例えば、第１の高次モード及び第２の高次モードの応答、第１の高次モード及び第３の高次モードの応答、または第２の高次モード及び第３の高次モードの応答が第２〜第４の弾性波フィルタ４〜６の通過帯域に現れないことが好ましい。さらに、好ましくは、第１の高次モード、第２の高次モード及び第３の高次モードの全てが、第２〜第４の弾性波フィルタ４〜６の通過帯域に現れないことが望ましい。【0066】
本実施形態のマルチプレクサ１の特徴は、第１の弾性波フィルタ３を構成している少なくとも１つの弾性波共振子において、上記第１の高次モードの応答が、図４に示した第２〜第４の通過帯域に現れていないことにある。そのため、第２〜第４の弾性波フィルタ４〜６におけるフィルタ特性の劣化が生じ難い。【0067】
本実施形態の特徴は、以下のi）及びii）にある。【0068】
i）タンタル酸リチウムからなる圧電体１４の波長規格化厚みＴＬＴ、タンタル酸リチウムからなる圧電体１４のオイラー角のθＬＴ、酸化ケイ素膜１３の波長規格化厚みＴＳ、アルミニウムの厚みに換算したＩＤＴ電極１５の波長規格化厚みＴＥ、シリコンからなる支持基板１２における伝搬方位ψＳｉ及び支持基板１２の波長規格化厚みＴＳｉの値により、下記の式（１）及び式（２）が決定され、かつ周波数ｆｈ１＿ｔ（ｎ）が第１の高次モード周波数のｆｈ１＿ｔ（ｎ）が、ｍ＞ｎである全てのｍについて、下記の式（３）または下記の式（４）を満たす値とされていること、並びにii）ＴＳｉ＞２０とされていることにある。【0069】
それによって、第１の高次モードによる応答が第２〜第４の弾性波フィルタ４〜６の通過帯域外に位置することとなる。従って、第１の高次モードによる第２〜第４の弾性波フィルタ４〜６のフィルタ特性の劣化が生じ難い。上記条件を満たすことにより、第１の高次モード周波数が第２〜第４の通過帯域外に位置することを、以下においてより詳細に説明する。【0070】
【数5】
【0071】
【数6】
【0072】
より好ましくは、式（１）で示される音速Ｖｈに代えて、下記の式（５）で示される音速Ｖｈを用いることが好ましい。その場合には、他の帯域通過型フィルタにおける、高次モードによるリップルがより一層生じ難い。【0073】
【数7】
【0074】
この場合においても、式（５）及び前述した式（２）で決定される第１、第２及び第３の高次モード周波数ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）（但し、ｓは１、２または３であり、ｓが１、２または３のとき、それぞれ、第１、第２または第３の高次モードである。）の内の少なくとも１つが、前記少なくとも１つの弾性波フィルタ（ｎ）よりも通過帯域が高いすべての弾性波フィルタ（ｍ）（ｎ＜ｍ≦Ｎ）において、上述した式（３）または上述した式（４）を満たす値とされている。
【0075】
ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）＞ｆｕ（ｍ） 式（３）ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）＜ｆｌ（ｍ） 式（４）
【0076】
なお、式（１）〜式（４）及び式（５）において、ｈは高次モードであることを示す。また、本明細書において、波長規格化厚みとは、厚みを、ＩＤＴ電極の波長で規格化した厚みである。ここで、波長とはＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長λをいうものとする。従って、波長規格化厚みとは、λを１として実際の厚みを規格化した厚みであり、実際の厚みをλで除算した値となる。なお、ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長λとは、電極指ピッチの平均値で定めてもよい。なお、本明細書においては、波長規格化厚みを単に膜厚と記載することがある。【0077】
本願発明者らは、第１の高次モードの周波数位置が、上述した各パラメータに影響されることを見出した。【0078】
図６に示すように、シリコンからなる支持基板の伝搬方位ψＳｉによって、メインモードの音速はほとんど変化しないが、第１の高次モードの音速は大きく変化する。図７に示すように、第１の高次モードの音速は、タンタル酸リチウムからなる圧電体の波長規格化厚みＴＬＴによって変化する。図８に示すように、タンタル酸リチウムからなる圧電体のカット角すなわち（９０°＋θＬＴ）によっても、第１の高次モードの音速が変化する。図９に示すように、酸化ケイ素膜の波長規格化厚みＴＳによっても、第１の高次モードの音速が、若干変化する。また、図１０に示すように、ＩＤＴ電極の波長規格化厚みＴＥによっても、第１の高次モードの音速が若干変化する。本願発明者らは、これらのパラメータを自由に変化させ、第１の高次モードの音速を求めた。その結果、第１の高次モードの音速は、式（１）で表されることを見出した。そして、式（１）における係数は、シリコンからなる支持基板の結晶方位毎に、下記の表７に示す値であればよいことを確かめた。また、式（５）における係数は、シリコンからなる支持基板の結晶方位毎に、下記の表８に示す値であればよいことを確かめた。【0079】
【表7】
【0080】
【表8】
【0081】
そして、第１の高次モードの音速をＶｈ１＿ｔとすると、第１の高次モードの周波数は、式（２）により、ｆｈ１＿ｔ（ｎ）＝Ｖｈ１＿ｔ／λｔ（ｎ）で表される。ここで、ｆｈ１は、第１の高次モードの周波数であることを意味し、ｔは、ｎ番目のフィルタを構成している共振子などの素子の番号である。【0082】
本実施形態では、式（３）及び式（４）に示すように、ｆｈ１＿ｔがｆｕ（ｍ）より高く、またはｆｌ（ｍ）よりも低い。すなわち、ｆｈ１＿ｔは、図４に示した第２の通過帯域、第３の通過帯域及び第４の通過帯域の各低域側端部よりも低く、または各高域側端部よりも高い。従って、第２〜第４の通過帯域内に、第１の高次モードの周波数ｆｈ１＿ｔ（ｎ）が位置しないことがわかる。【0083】
なお、上記式（１）において、ａ）Ｓｉ（１００）（オイラー角(φＳｉ＝０±５°,θＳｉ＝０±５°,ψＳｉ)とする)を使用する場合、ψＳｉの範囲は０°≦ψＳｉ≦４５°とする。もっとも、Ｓｉ（１００）の結晶構造の対称性から、ψＳｉとψＳｉ ±（ｎ×９０°)とは同義である（但し、ｎ＝１，２，３・・・）。同様に、ψＳｉと−ψＳｉとは同義である。
【0084】
ｂ）Ｓｉ（１１０）（オイラー角（φＳｉ＝−４５±５°,θＳｉ＝−９０±５°, ψＳｉ)とする）を使用する場合、ψｓｉの範囲は０°≦ψＳｉ≦９０°とする。もっとも、Ｓｉ（１１０）の結晶構造の対称性から、ψＳｉとψＳｉ ±（ｎ×１８０°）とは同義である（但し、ｎ＝１，２，３・・・）。同様に、ψＳｉと−ψＳｉと は同義である。【0085】
ｃ）Ｓｉ（１１１）（オイラー角(φＳｉ＝−４５±５°,θＳｉ＝−５４．７３５６１±５°, ψＳｉ)とする）を使用する場合、ψＳｉの範囲は０°≦ ψＳｉ ≦６０°とする。もっとも、Ｓｉ（１１１）の結晶構造の対称性から、ψＳｉとψＳｉ ±（ｎ×１２０°）とは同義である（但し、ｎ＝１，２，３・・・）。同様に、ψＳｉと−ψＳｉと は同義である。【0086】
また、 θＬＴの範囲は−１８０°＜θＬＴ ≦０°とするが、θＬＴ とθＬＴ ＋１８０°とは同義であるとして扱えばよい。【0087】
なお、本明細書において、オイラー角（０°±５°の範囲内，θ，０°±１５°の範囲内）における０°±５°の範囲内とは、−５°以上、+５°以下の範囲内を意味し、０°±１５°の範囲内とは、−１５°以上、＋１５°以下の範囲内を意味する。【0088】
ＩＤＴ電極１５の波長規格化厚みＴＥは、アルミニウムからなるＩＤＴ電極の膜厚に換算した厚みである。もっとも、電極材料はＡｌに限らない。Ｔｉ、ＮｉＣｒ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗなどの様々な金属を用いることができる。また、これらの金属を主体とする合金を用いてもよい。また、これらの金属や合金からなる金属膜を複数積層してなる積層金属膜を用いてもよい。【0089】
図１１（ａ）は、上記弾性波共振子が、式（３）及び式（４）を満たしていない比較例のマルチプレクサのフィルタ特性を示す図であり、図１１（ｂ）は、第１の実施形態のマルチプレクサのフィルタ特性を示す図である。【0090】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）では、いずれにおいても、第１の弾性波フィルタ及び第２の弾性波フィルタのフィルタ特性が示されている。実線が第１の弾性波フィルタのフィルタ特性である。図１１（ａ）において破線で示すように、第２の弾性波フィルタのフィルタ特性において、通過帯域にリップルが現れている。このリップルは、第１の弾性波フィルタ中の弾性波共振子の高次モードの応答による。これに対して、図１１（ｂ）に示すように、第１の実施形態のマルチプレクサでは、第２の弾性波フィルタの通過帯域にこのようなリップルが現れていない。すなわち、式（３）または式（４）を満たすように、弾性波共振子が構成されているため、上記リップルが、第２の弾性波フィルタの第２の通過帯域に現れていない。
【0091】
図１２は、シリコンからなる支持基板の波長規格化厚みと、第１の高次モード、第２の高次モード及び第３の高次モードの位相最大値との関係を示す図である。図１２から明らかなように、シリコンからなる支持基板の波長規格化厚みが４λより大きければ、第１の高次モードの応答の大きさは、ほぼ一定となり、十分小さくなることがわかる。なお、支持基板の波長規格化厚みが、１０λより大きければ、第２及び第３の高次モードの応答も小さくなり、２０λより大きければ、第１〜第３の高次モードのいずれもが、十分小さくなる。よって、支持基板の波長規格化厚みＴＳｉは、ＴＳｉ＞４であることが好ましい。より好ましくは、支持基板の波長規格化厚みＴＳｉが、ＴＳｉ＞１０である。さらに好ましくは、支持基板の波長規格化厚みＴＳｉは、ＴＳｉ＞２０である。【0092】
本実施形態では、第１の弾性波フィルタ３を構成している複数の弾性波共振子の内少なくとも１つの弾性波共振子において、第１の高次モードの周波数は、式（３）または式（４）を満たしていた。より好ましくは、アンテナ端子に最も近い弾性波共振子において、高次モードの応答の周波数が、式（３）または式（４）を満たしていることが望ましい。アンテナ端子に最も近い弾性波共振子における高次モードの影響が、他の弾性波共振子に比べて、他の第２〜第４の弾性波フィルタ４〜６の通過帯域に大きく現れがちであることによる。【0093】
さらに好ましくは、全ての弾性波共振子において、第１の高次モードの周波数位置が、式（３）または式（４）を満たしていることが望ましい。それによって、第１の高次モードの応答によるリップルが、第２〜第４の弾性波フィルタ４〜６の通過帯域により一層生じ難い。【0094】
本願発明の構造を適用する場合には、上述したように、酸化ケイ素膜１３と、圧電体１４とが積層されている部分に高次モードが閉じこもる傾向があるが、上記圧電体１４の厚みを３．５λ以下とすることによって、酸化ケイ素膜１３と圧電体１４との積層部分が薄くなるため、高次モードが閉じこもりにくくなる。【0095】
より好ましくは、タンタル酸リチウムからなる圧電体１４の膜厚は、２．５λ以下であり、その場合には周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を小さくし得る。さらに、好ましくは、タンタル酸リチウムからなる圧電体１４の膜厚は、１．５λ以下である。この場合には、電気機械結合係数を容易に調整することができる。さらに、より好ましくは、タンタル酸リチウムからなる圧電体１４の膜厚は、０．５λ以下である。この場合には、広い範囲で電気機械結合係数を容易に調整できる。【0096】
（第２の実施形態）第２の実施形態では、第１の高次モードではなく、第２の高次モードのリップルが、第２〜第４のフィルタ４〜６の通過帯域に位置していない。これを図１３〜図１７を参照しつつ説明する。
【0097】
図１３に示すように、第２の高次モードの音速は、伝搬方位ψＳｉにより変化する。同様に、図１４に示すように、タンタル酸リチウムからなる圧電体の波長規格化厚みＴＬＴによっても、第２の高次モードの音速は変化する。図１５に示すように、タンタル酸リチウムからなる圧電体のカット角（９０°＋θＬＴ）によっても、第２の高次モードの音速は変化する。図１６に示すように、酸化ケイ素膜の波長規格化厚みＴＳによっても、第２の高次モードの音速は変化する。図１７に示すように、ＩＤＴ電極の波長規格化厚みＴＥによっても、第２の高次モードの音速は変化する。そして、図１３〜図１７に示す結果から、第１の実施形態の場合と同様にして、第２の高次モードの音速も式（１）または式（５）で表されることを見出した。もっとも、式（１）の係数については、第２の高次モードの場合には、シリコンからなる支持基板の結晶方位毎に、下記の表９に示す値とする必要がある。また、式（５）の係数については、第２の高次モードの場合には、シリコンからなる支持基板の結晶方位毎に、下記の表１０に示す値とする必要がある。【0098】
【表9】
【0099】
【表10】
【0100】
そして、上記のようにして、求められた第２の高次モードの音速Ｖｈ２＿ｔから、式（２）により、第２の高次モードの応答の周波数位置ｆｈ２＿ｔ（ｎ）＝Ｖｈ２＿ｔ／λｔ（ｎ）が求められる。そして、第２の実施形態では、下記の式（３Ａ）または式（４Ａ）を満たすように、第２の高次モードの周波数位置ｆｈ２＿ｔ（ｎ）が設定されている。従って、第２の実施形態においては、第２の高次モードの応答が、第２〜第４の弾性波フィルタ４〜６の第２〜第４の通過帯域外に位置することとなる。よって、第２の高次モードの応答による第２〜第４の弾性波フィルタ４〜６のフィルタ特性のリップルが生じ難い。【0101】
ｆｈ２＿ｔ（ｎ）＞ｆｕ（ｍ） 式（３Ａ）ｆｈ２＿ｔ（ｎ）＜ｆｌ（ｍ） 式（４Ａ）
【0102】
より好ましくは、全ての弾性波共振子において、第２の高次モードの応答の周波数位置が、式（３Ａ）または式（４Ａ）を満たしていることが望ましい。それによって、第２の高次モードの応答によるリップルが、第２〜第４の弾性波フィルタ４〜６の通過帯域においてより一層生じ難い。【0103】
（第３の実施形態）第３の実施形態では、第１の高次モードではなく、第３の高次モードのリップルが、第２〜第４のフィルタ４〜６の通過帯域に位置していない。これを図１８〜図２２を参照しつつ説明する。
【0104】
図１８に示すように、第３の高次モードの音速は、伝搬方位ψＳｉにより変化する。同様に、図１９に示すように、タンタル酸リチウムからなる圧電体の波長規格化厚みＴＬＴによっても、第３の高次モードの音速は変化する。図２０に示すように、タンタル酸リチウムからなる圧電体のカット角（９０°＋θＬＴ）によっても、第３の高次モードの音速は変化する。図２１に示すように、酸化ケイ素膜の波長規格化厚みＴＳによっても、第３の高次モードの音速は変化する。図２２に示すように、ＩＤＴ電極の波長規格化厚みＴＥによっても、第３の高次モードの音速は変化する。そして、図１８〜図２２に示す結果から、第１の実施形態の場合と同様にして、第３の高次モードの音速も式（１）または式（５）で表されることを見出した。もっとも、式（１）の係数については、第３の高次モードの場合には、シリコンからなる支持基板の結晶方位毎に、下記の表１１に示す値とする必要がある。また、式（５）の係数については、第３の高次モードの場合には、シリコンからなる支持基板の結晶方位毎に、下記の表１２に示す値とする必要がある。【0105】
【表11】
【0106】
【表12】
【0107】
そして、上記のようにして、求められた第３の高次モードの音速Ｖｈ３＿ｔから、式（２）により、第３の高次モードの周波数位置ｆｈ３＿ｔ（ｎ）＝Ｖｈ３＿ｔ／λｔ（ｎ）により第３の高次モードの応答の周波数位置が求められる。そして、第３の実施形態では、下記の式（３Ｂ）または式（４Ｂ）を満たすように、第３の高次モードの周波数位置が設定されている。従って、第３の実施形態においては、第３の高次モードの応答が、第２〜第４の弾性波フィルタ４〜６の第２〜第４の通過帯域外に位置することとなる。よって、第３の高次モードの応答による第２〜第４の弾性波フィルタ４〜６のフィルタ特性のリップルが生じ難い。
【0108】
ｆｈ３＿ｔ（ｎ）＞ｆｕ（ｍ） 式（３Ｂ）ｆｈ３＿ｔ（ｎ）＜ｆｌ（ｍ） 式（４Ｂ）
【0109】
より好ましくは、全ての弾性波共振子において、第３の高次モードの応答の周波数位置が、式（３Ｂ）または式（４Ｂ）を満たしていることが望ましい。それによって、第３の高次モードの応答によるリップルが、第２〜第４の弾性波フィルタ４〜６の通過帯域においてより一層生じ難い。【0110】
（第４の実施形態）第４の実施形態は、第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態の全てを満たすものである。第４の実施形態のマルチプレクサの具体的な構造は、第１〜第３の実施形態と同様である。
【0111】
第４の実施形態では、各第１、第２及び第３の高次モードの音速を、Ｖｈ１＿ｔ、Ｖｈ２＿ｔ、Ｖｈ３＿ｔとした場合、式（２）で示される第１〜第３の高次モードの応答の周波数位置は、ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）＝Ｖｈｓ＿ｔ／λｔ（ｎ）で表される。ここで、ｓは、１、２、または３である。そして、第４の実施形態では、第１の高次モードの応答の周波数ｆｈ１＿ｔ（ｎ）、第２の高次モードの応答の周波数ｆｈ２＿ｔ（ｎ）及び第３の高次モードの応答の周波数ｆｈ３＿ｔ（ｎ）のいずれもが、ｆｕ（ｍ）よりも高く、またはｆｌ（ｍ）よりも低い。従って、第２〜第４の弾性波フィルタ４〜６の第２〜第４の通過帯域外に、第１〜第３の高次モードの応答が位置することとなる。従って、第２〜第４の弾性波フィルタのフィルタ特性の劣化がより一層生じ難い。【0112】
よって、上記第４の実施形態の条件をまとめると、ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）（但し、ｓは１、２または３）がｓが１、２及び３のいずれの場合においても、ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）＞ｆｕ（ｍ）または、ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）＜ｆｌ（ｍ）を満たすこととなる。第４の実施形態においても、好ましくは、ＴＳｉ＞２０であることが望ましく、それによって、第１〜第３の高次モードの応答の大きさ自体を小さくすることができる。【0113】
第４の実施形態では、第１の高次モード、第２の高次モード及び第３の高次モードの応答が、他の弾性波フィルタである第２〜第４の弾性波フィルタの通過帯域に存在していなかったが、第１の高次モード及び第２の高次モード、第１の高次モード及び第３の高次モードまたは第２の高次モード及び第３の高次モードのように、第１〜第３の高次モードの内の２種の高次モードが第２〜第４の弾性波フィルタの通過帯域外に位置していてもよい。すなわち、前記第１及び第２の高次モード周波数ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）が、前記式（３）または前記式（４）を満たすように、前記ＴＬＴ、前記θＬＴ、前記ＴＳ、前記ＴＥ、前記ψＳｉ及び前記ＴＳｉの値が選択されていてもよく、前記第１及び第３の高次モード周波数ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）が、前記式（３）または前記式（４）を満たすように、前記ＴＬＴ、前記θＬＴ、前記ＴＳ、前記ＴＥ、前記ψＳｉ及び前記ＴＳｉの値が選択されていてもよく、あるいは、前記第２及び第３の高次モード周波数ｆｈｓ＿ｔ（ｎ）が、前記式（３）または前記式（４）を満たすように、前記ＴＬＴ、前記θＬＴ、前記ＴＳ、前記ＴＥ、前記ψＳｉ及び前記ＴＳｉの値が選択されていてもよい。その場合においても、第１〜第３の実施形態よりも高次モードの影響をより一層小さくすることができる。
【0114】
図２３は、シリコンからなる高音速支持基板上に、膜厚０．３５λの酸化ケイ素膜からなる低音速膜及びオイラー角（０°，−４０°，０°）のタンタル酸リチウムからなる圧電膜を積層した弾性波装置におけるタンタル酸リチウムの膜厚と、Ｑ値との関係を示す図である。この図２３における縦軸は、共振子のＱ特性と比帯域（Δｆ）との積である。なお、高音速支持基板とは、伝搬するバルク波の音速が圧電体を伝搬する弾性波の音速よりも高い支持基板である。低音速膜とは、伝搬するバルク波の音速が圧電体を伝搬する弾性波の音速よりも低い膜である。また、図２４は、タンタル酸リチウム膜の膜厚と、周波数温度係数ＴＣＦとの関係を示す図である。図２５は、タンタル酸リチウム膜の膜厚と音速との関係を示す図である。図２３より、タンタル酸リチウム膜の膜厚が、３．５λ以下が好ましい。その場合には、３．５λ超えた場合に比べて、Ｑ値が高くなる。より好ましくは、Ｑ値をより高めるには、タンタル酸リチウム膜の膜厚は、２．５λ以下であることが望ましい。【0115】
また、図２４より、タンタル酸リチウム膜の膜厚が、２．５λ以下の場合、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を、上記膜厚が２．５λを超えた場合に比べて小さくすることができる。より好ましくは、タンタル酸リチウム膜の膜厚を２λ以下とすることが望ましく、その場合には、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値が、１０ｐｐｍ／℃以下とされ得る。周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を小さくするには、タンタル酸リチウム膜の膜厚を１．５λ以下とすることがさらに好ましい。【0116】
図２５より、タンタル酸リチウム膜の膜厚が１．５λを超えると、音速の変化が極めて小さい。【0117】
もっとも、図２６に示すように、タンタル酸リチウム膜の膜厚が、０．０５λ以上、０．５λ以下の範囲では、比帯域が大きく変化する。従って、電気機械結合係数をより広い範囲で調整することができる。よって、電気機械結合係数及び比帯域の調整範囲を広げるためには、タンタル酸リチウム膜の膜厚が、０．０５λ以上、０．５λ以下の範囲であることが望ましい。【0118】
図２７及び図２８は、酸化ケイ素膜の膜厚（λ）と、音速及び電気機械結合係数との関係をそれぞれ示す図である。ここでは、酸化ケイ素からなる低音速膜の下方に、高音速膜として、窒化ケイ素膜、酸化アルミニウム膜及びダイヤモンドをそれぞれ用いた。なお、高音速膜とは、伝搬するバルク波の音速が圧電体を伝搬する弾性波の音速よりも高い膜である。高音速膜の膜厚は、１．５λとした。窒化ケイ素のバルク波の音速は６０００ｍ／秒であり、酸化アルミニウムにおけるバルク波の音速は６０００ｍ／秒であり、ダイヤモンドにおけるバルク波の音速は１２８００ｍ／秒である。図２７及び図２８に示すように、高音速膜の材質及び酸化ケイ素膜の膜厚を変更したとしても、電気機械結合係数及び音速はほとんど変化しない。特に、図２８より酸化ケイ素膜の膜厚が、０．１λ以上、０．５λ以下では、高音速膜の材質の如何に関わらず、電気機械結合係数はほとんど変わらない。また、図２７より酸化ケイ素膜の膜厚が、０．３λ以上、２λ以下であれば、高音速膜の材質の如何に関わらず、音速が変わらないことがわかる。従って、好ましくは、酸化ケイ素からなる低音速膜の膜厚は、２λ以下、より望ましくは０．５λ以下であることが好ましい。【0119】
図２９は、本発明で用いられる弾性波共振子の変形例の正面断面図である。弾性波共振子６１では、支持基板１２上にタンタル酸リチウムからなる圧電体１４が積層されている。弾性波共振子６１のその他の構造は、弾性波共振子１１と同様である。【0120】
図３０は、本発明で用いられる弾性波共振子の他の変形例の正面断面図である。弾性波共振子６３では、酸化ケイ素膜１３と、支持基板１２との間に高音速膜６４が積層されている。高音速膜６４は、伝搬するバルク波の音速が、圧電体１４を伝搬する弾性波の音速よりも高い高音速材料からなる。高音速膜６４は、好ましくは窒化ケイ素、酸化アルミニウムまたはＤＬＣなどからなる。弾性波共振子６３のその他の構造は、弾性波共振子１１と同様である。
【0121】
上記各実施形態における上記弾性波装置は、高周波フロントエンド回路のデュプレクサなどの部品として用いることができる。このような高周波フロントエンド回路の例を下記において説明する。【0122】
図３１は、高周波フロントエンド回路を有する通信装置の概略構成図である。通信装置２４０は、アンテナ２０２と、高周波フロントエンド回路２３０と、ＲＦ信号処理回路２０３とを有する。高周波フロントエンド回路２３０は、アンテナ２０２に接続される回路部分である。高周波フロントエンド回路２３０は、マルチプレクサ２１０と、本発明におけるパワーアンプとしての増幅器２２１〜２２４とを有する。マルチプレクサ２１０は、第１〜第４のフィルタ２１１〜２１４を有する。このマルチプレクサ２１０として、上述した本発明のマルチプレクサを用いることができる。マルチプレクサ２１０は、アンテナ２０２に接続されるアンテナ共通端子２２５を有する。アンテナ共通端子２２５に受信フィルタとしての第１〜第３のフィルタ２１１〜２１３の一端と、送信フィルタとしての第４のフィルタの２１４の一端とが共通接続されている。第１〜第３のフィルタ２１１〜２１３の出力端が、増幅器２２１〜２２３にそれぞれ接続されている。また、第４のフィルタ２１４の入力端に、増幅器２２４が接続されている。【0123】
増幅器２２１〜２２３の出力端がＲＦ信号処理回路２０３に接続されている。増幅器２２４の入力端がＲＦ信号処理回路２０３に接続されている。【0124】
本発明に係るマルチプレクサは、このような通信装置２４０におけるマルチプレクサ２１０として好適に用いることができる。【0125】
なお、本発明におけるマルチプレクサは、複数の送信フィルタのみを有するものであってもよく、複数の受信フィルタを有するものであってもよい。なお、マルチプレクサは、ｎ個の帯域通過型フィルタを備えるものであり、ｎは２以上である。従って、デュプレクサも本発明におけるマルチプレクサである。【0126】
本発明は、フィルタ、マルチバンドシステムに適用できるマルチプレクサ、フロントエンド回路及び通信装置として、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。【符号の説明】
【0127】
１…マルチプレクサ２…アンテナ端子
３〜６…第１〜第４の弾性波フィルタ
１１…弾性波共振子
１２…支持基板
１３…酸化ケイ素膜
１４…圧電体
１５…ＩＤＴ電極
１６，１７…反射器
２０２…アンテナ
２０３…ＲＦ信号処理回路
２１０…マルチプレクサ
２１１〜２１４…第１〜第４のフィルタ
２２１〜２２４…増幅器
２２５…アンテナ共通端子
２３０…高周波フロントエンド回路
２４０…通信装置
Ｐ１，Ｐ２…並列腕共振子
Ｓ１〜Ｓ３…直列腕共振子