特許 7165247 バルク波共振子および帯域通過フィルタ

(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】

(24)【登録日】2022-10-25

(45)【発行日】2022-11-02

(54)【発明の名称】バルク波共振子および帯域通過フィルタ

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/17 20060101AFI20221026BHJP

   H03H 9/25 20060101ALI20221026BHJP

   H03H 9/54 20060101ALI20221026BHJP

   H03H 9/64 20060101ALI20221026BHJP

【ＦＩ】

H03H9/17 F

H03H9/25 C

H03H9/54 Z

H03H9/64 Z

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021149423

(22)【出願日】2021-09-14

(62)【分割の表示】P 2020053005の分割

【原出願日】2020-03-24

(65)【公開番号】P2021192549

(43)【公開日】2021-12-16

【審査請求日】2021-09-14

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000108410

【氏名又は名称】デクセリアルズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】弁理士法人青海国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 洋

(72)【発明者】

【氏名】岩田 匡史

(72)【発明者】

【氏名】尾崎 卓美

(72)【発明者】

【氏名】中村 僖良

【審査官】▲高▼橋 徳浩

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２１／０６０５２２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１３－５２８９９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１６１６７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１３６３１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１０／００７８０５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－１２３１８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１９９９８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０３９８１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２４６０５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０７７６５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３３９２７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０２８５９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００７－５０７９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００８－５０２２４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５０２０６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｈ３／００７－Ｈ０３Ｈ３／１０

Ｈ０３Ｈ９／００－Ｈ０３Ｈ９／７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バルク波を用いたバルク波共振子であって、
支持基板と、
音響インピーダンスが異なる複数種類の誘電体が前記支持基板上に積層された音響多層膜と、
前記音響多層膜上に積層された圧電層と、
前記圧電層における前記音響多層膜とは反対側の面上に間隔を空けて対向配置され、前記バルク波を前記圧電層に発生させる電圧が印加される第１電極および第２電極と、
を備え、
前記圧電層の前記面に対して平行な方向のうち、前記第１電極と前記第２電極とが対向する方向を、第１方向としたとき、
前記第１電極および前記第２電極に対する電圧の印加により、前記圧電層の内部に前記第１方向の平行電界励振による厚みすべり振動を発生させ、前記厚みすべり振動による前記第１方向の前記バルク波をメインモードとして用い、
前記圧電層における前記音響多層膜側の面には電極が配置されておらず、
前記圧電層は、タンタル酸リチウムの単結晶のＹ軸に直交する面をＸ軸を中心軸として８０°～１６０°の範囲内で１回回転し、１回回転後の面をＺ軸を中心軸として－３５°～３５°の範囲内で２回回転した面に沿って切り出された回転Ｙカット板からなり、
電気機械結合係数が０．１以上であり、
前記圧電層における前記第１電極および前記第２電極が配置される面上に、前記第１電極と前記第２電極とが対向する前記第１方向に対して交差する第２方向に対向配置される第１抑制電極および第２抑制電極をさらに備え、
前記第１抑制電極および前記第２抑制電極は、前記第１電極と前記第２電極との隙間を挟みこむように前記第２方向に対向配置される、バルク波共振子。

【請求項2】

バルク波を用いたバルク波共振子であって、
支持基板と、
音響インピーダンスが異なる複数種類の誘電体が前記支持基板上に積層された音響多層膜と、
前記音響多層膜上に積層された圧電層と、
前記圧電層における前記音響多層膜とは反対側の面上に間隔を空けて対向配置され、前記バルク波を前記圧電層に発生させる電圧が印加される第１電極および第２電極と、
を備え、
前記圧電層の前記面に対して平行な方向のうち、前記第１電極と前記第２電極とが対向する方向を、第１方向としたとき、
前記第１電極および前記第２電極に対する電圧の印加により、前記圧電層の内部に前記第１方向の平行電界励振による厚みすべり振動を発生させ、前記厚みすべり振動による前記第１方向の前記バルク波をメインモードとして用い、
前記圧電層における前記音響多層膜側の面には電極が配置されておらず、
前記圧電層は、タンタル酸リチウムの単結晶のＹ軸に直交する面をＸ軸を中心軸として８０°～１６０°の範囲内で１回回転し、１回回転後の面をＺ軸を中心軸として－３５°～３５°の範囲内で２回回転した面に沿って切り出された回転Ｙカット板からなり、
電気機械結合係数が０．１以上であり、
前記圧電層は、焦電処理、Ｆｅドープ処理およびＭｇドープ処理のうち少なくともいずれかの処理がなされた前記タンタル酸リチウムの単結晶からなる、バルク波共振子。

【請求項3】

前記圧電層と前記支持基板との間に空間が形成されることなく、前記圧電層が前記音響多層膜を介して前記支持基板に支持されるＳＭＲ型のバルク波共振子である、請求項１または２に記載のバルク波共振子。

【請求項4】

前記第１電極上に配置される第１負荷と、
前記第２電極上に配置される第２負荷と、
をさらに備える、
請求項１～３のいずれか１項に記載のバルク波共振子。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載のバルク波共振子を複数備える、帯域通過フィルタ。

【請求項6】

複数の前記バルク波共振子がラダー型に接続された、請求項５に記載の帯域通過フィルタ。

【請求項7】

複数の前記バルク波共振子がラティス型に接続された、請求項５に記載の帯域通過フィルタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バルク波共振子および帯域通過フィルタに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、上下の電極間に圧電層が挟まれた構造のバルク波共振子（ＦＢＡＲ）が開示されている。かかるバルク波共振子では、下電極と支持基板との間にキャビティ（空間）が形成されることがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５１９０８４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

無線通信の周波数が高周波数になるに連れ、通過帯域が高周波である帯域通過フィルタの実現が望まれている。このような帯域通過フィルタを実現するために、共振周波数が比較的高いバルク波共振子の実現が望まれている。バルク波共振子において共振周波数を高くするには、圧電層の厚さを薄くする必要がある。

【0005】

しかし、上下の電極間に圧電層が挟まれた構造のバルク波共振子（ＦＢＡＲ）では、キャビティによって圧電層の少なくとも一部が支持基板から独立した薄い構造となるため、十分な機械的安定性が得られず、その結果、共振周波数を高くすることが難しかった。

【0006】

そこで、本発明は、高周波のバルク波共振子および帯域通過フィルタを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、
バルク波を用いたバルク波共振子であって、
支持基板と、
音響インピーダンスが異なる複数種類の誘電体が前記支持基板上に積層された音響多層膜と、
前記音響多層膜上に積層された圧電層と、
前記圧電層における前記音響多層膜とは反対側の面上に間隔を空けて対向配置され、前記バルク波を前記圧電層に発生させる電圧が印加される第１電極および第２電極と、
を備え、
前記圧電層の前記面に対して平行な方向のうち、前記第１電極と前記第２電極とが対向する方向を、第１方向としたとき、
前記第１電極および前記第２電極に対する電圧の印加により、前記圧電層の内部に前記第１方向の平行電界励振による厚みすべり振動を発生させ、前記厚みすべり振動による前記第１方向の前記バルク波をメインモードとして用い、
前記圧電層における前記音響多層膜側の面には電極が配置されておらず、
前記圧電層は、タンタル酸リチウムの単結晶のＹ軸に直交する面をＸ軸を中心軸として８０°～１６０°の範囲内で１回回転し、１回回転後の面をＺ軸を中心軸として－３５°～３５°の範囲内で２回回転した面に沿って切り出された回転Ｙカット板からなり、
電気機械結合係数が０．１以上であり、
前記圧電層における前記第１電極および前記第２電極が配置される面上に、前記第１電極と前記第２電極とが対向する前記第１方向に対して交差する第２方向に対向配置される第１抑制電極および第２抑制電極をさらに備え、
前記第１抑制電極および前記第２抑制電極は、前記第１電極と前記第２電極との隙間を挟みこむように前記第２方向に対向配置される、バルク波共振子が提供される。
また、上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、
バルク波を用いたバルク波共振子であって、
支持基板と、
音響インピーダンスが異なる複数種類の誘電体が前記支持基板上に積層された音響多層膜と、
前記音響多層膜上に積層された圧電層と、
前記圧電層における前記音響多層膜とは反対側の面上に間隔を空けて対向配置され、前記バルク波を前記圧電層に発生させる電圧が印加される第１電極および第２電極と、
を備え、
前記圧電層の前記面に対して平行な方向のうち、前記第１電極と前記第２電極とが対向する方向を、第１方向としたとき、
前記第１電極および前記第２電極に対する電圧の印加により、前記圧電層の内部に前記第１方向の平行電界励振による厚みすべり振動を発生させ、前記厚みすべり振動による前記第１方向の前記バルク波をメインモードとして用い、
前記圧電層における前記音響多層膜側の面には電極が配置されておらず、
前記圧電層は、タンタル酸リチウムの単結晶のＹ軸に直交する面をＸ軸を中心軸として８０°～１６０°の範囲内で１回回転し、１回回転後の面をＺ軸を中心軸として－３５°～３５°の範囲内で２回回転した面に沿って切り出された回転Ｙカット板からなり、
電気機械結合係数が０．１以上であり、
前記圧電層は、焦電処理、Ｆｅドープ処理およびＭｇドープ処理のうち少なくともいずれかの処理がなされた前記タンタル酸リチウムの単結晶からなる、バルク波共振子が提供される。

【0008】

前記圧電層と前記支持基板との間に空間が形成されることなく、前記圧電層が前記音響多層膜を介して前記支持基板に支持されるＳＭＲ型のバルク波共振子であるようにしてもよい。

【0009】

前記圧電層における前記音響多層膜側の面には電極が配置されていないようにしてもよい。

【0010】

前記第１電極上に配置される第１負荷と、
前記第２電極上に配置される第２負荷と、
をさらに備えるようにしてもよい。

【0011】

前記圧電層における前記第１電極および前記第２電極が配置される面上に、前記第１電極と前記第２電極とが対向する第１方向に対して交差する第２方向に対向配置される第１抑制電極および第２抑制電極をさらに備え、
前記第１抑制電極および前記第２抑制電極は、前記第１電極と前記第２電極との隙間を挟みこむように前記第２方向に対向配置されるようにしてもよい。

【0012】

前記圧電層は、タンタル酸リチウムの単結晶、または、焦電処理、Ｆｅドープ処理およびＭｇドープ処理のうち少なくともいずれかの処理がなされたタンタル酸リチウムの単結晶からなり、
前記単結晶のＹ軸に直交する面をＸ軸を中心軸として８０°～１６０°の範囲内で１回回転し、１回回転後の面をＺ軸を中心軸として－３５°～３５°の範囲内で２回回転した面に沿って切り出された回転Ｙカット板を前記圧電層に適用したとしてもよい。

【0013】

前記圧電層は、ニオブ酸リチウムの単結晶、または、焦電処理、Ｆｅドープ処理およびＭｇドープ処理のうち少なくともいずれかの処理がなされたニオブ酸リチウムの単結晶からなり、
前記単結晶のＹ軸に直交する面をＸ軸を中心軸として６０°～１７０°の範囲内で１回回転し、１回回転後の面をＺ軸を中心軸として－３５°～３５°の範囲内で２回回転した面に沿って切り出された回転Ｙカット板を前記圧電層に適用したとしてもよい。

【0014】

上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、
上記バルク波共振子を複数備える、帯域通過フィルタが提供される。

【0015】

複数の前記バルク波共振子がラダー型に接続されるようにしてもよい。

【0016】

複数の前記バルク波共振子がラティス型に接続されるようにしてもよい。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、高周波とすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施形態に係るバルク波共振子の構成を示す概略断面図である。

【図2】第１実施形態に係るバルク波共振子の概略平面図である。

【図3】第１実施形態に係るバルク波共振子の平行電界励振厚みすべり振動を説明する概略図である。

【図4】第１実施形態に係るバルク波共振子の共振周波数と圧電層の厚さとの関係を例示するグラフである。

【図5】回転Ｙカット板のカット角の定義を説明する図である。

【図6】圧電層にタンタル酸リチウムを適用する場合における回転Ｙカット板のカット角の設定範囲を説明する図である。

【図7】ＬＴにおける回転Ｙカット板の角度θと平行電界励振厚みすべり振動Ｘ方向伝搬の電気機械結合係数の関係を示す図である。

【図8】ＬＴにおける回転Ｙカット板の角度θと温度特性（ＴＣＦ）の関係を示す図である。

【図9】ＬＴにおける回転Ｙカット板の角度θが９６°のときの角度φと電気機械結合係数の関係の一例を示す図である。

【図10】ＬＴにおける回転Ｙカット板の角度θが９６°のときの角度φと温度特性（ＴＣＦ）の関係を示す図である。

【図11】圧電層にニオブ酸リチウムを適用する場合における回転Ｙカット板のカット角の設定範囲を説明する図である。

【図12】ＬＮにおける回転Ｙカット板の角度θと電気機械結合係数の関係を示す図である。

【図13】ＬＮにおける回転Ｙカット板の角度θと温度特性（ＴＣＦ）の関係を示す図である。

【図14】ＬＮにおける回転Ｙカット板の角度θが７５°のときの角度φと電気機械結合係数の関係の一例を示す図である。

【図15】ＬＮにおける回転Ｙカット板の角度θが７５°のときの角度φと温度特性（ＴＣＦ）の関係を示す図である。

【図16】本発明の第３実施形態に係るバルク波共振子の構成を示す概略断面図である。

【図17】第３実施形態に係るバルク波共振子の概略平面図である。

【図18】第１負荷および第２負荷を設けていない比較例（第１実施形態）のバルク波共振子におけるインピーダンスの周波数特性の一例を示す図である。

【図19】第１負荷および第２負荷を設けた第３実施形態のバルク波共振子におけるインピーダンスの周波数特性の一例を示す図である。

【図20】本発明の第４実施形態に係るバルク波共振子の構成を示す概略断面図である。

【図21】第４実施形態に係るバルク波共振子の概略平面図である。

【図22】第１抑制電極および第２抑制電極を設けていない比較例（第１実施形態）のバルク波共振子におけるインピーダンスの周波数特性の一例を示す図である。

【図23】第１抑制電極および第２抑制電極を設けた第４実施形態のバルク波共振子におけるインピーダンスの周波数特性の一例を示す図である。

【図24】第１実施形態のバルク波共振子を複数備える帯域通過フィルタの一例を示す回路図である。

【図25】第１バルク波共振子および第２バルク波共振子におけるインピーダンスの周波数特性の一例を示す図である。

【図26】帯域通過フィルタの信号の周波数特性の一例を示す図である。

【図27】図２６の破線で囲まれた部分の部分拡大図である。

【図28】第１実施形態のバルク波共振子を複数備える帯域通過フィルタの他の一例を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0020】

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るバルク波共振子１０の構成を示す概略断面図である。図２は、同実施形態に係るバルク波共振子１０の概略平面図である。バルク波共振子１０は、支持基板１２、音響多層膜１４、圧電層１６、第１電極１８および第２電極２０を含む。バルク波共振子１０は、支持基板１２上に音響多層膜１４が積層され、音響多層膜１４上に圧電層１６が積層され、圧電層１６上に第１電極１８および第２電極２０が設置されて構成されている。

【0021】

支持基板１２は、平板状に形成される。支持基板１２は、音響多層膜１４、圧電層１６、第１電極１８および第２電極２０を支持する。支持基板１２は、例えば、シリコン（ケイ素）の単結晶で形成される。なお、支持基板を形成する材料は、シリコンの単結晶に限らず、圧電層１６等を適切に支持できるものであればよい。

【0022】

音響多層膜１４は、支持基板１２上に積層される。音響多層膜１４は、音響インピーダンスが異なる複数種類の誘電体が交互に積層されたものである。

【0023】

音響多層膜１４は、第１誘電体層２２および第２誘電体層２４を含む。音響多層膜１４は、支持基板１２から圧電層１６に向かって、第１誘電体層２２、第２誘電体層２４の順に、交互に積層される。図１の例では、第１誘電体層２２および第２誘電体層２４は、例えば、４層ずつ交互に積層されている。なお、第１誘電体層２２および第２誘電体層２４の積層数は、４層ずつに限らず、少なくとも１層ずつあればよい。また、音響多層膜１４は、２種類の誘電体（第１誘電体層２２および第２誘電体層２４）が積層される態様に限らず、３種類以上の誘電体が積層されてもよい。

【0024】

音響多層膜１４の最下層の第１誘電体層２２の底面は、支持基板１２の上面に接触している。音響多層膜１４の最上層の第２誘電体層２４の上面は、圧電層１６に接触している。第２誘電体層２４の音響インピーダンスは、第１誘電体層２２の音響インピーダンスおよび圧電層１６の音響インピーダンスと異なる。

【0025】

圧電層１６は、音響多層膜１４における最上層の第２誘電体層２４上に積層される。圧電層１６は、薄膜状に形成された圧電体からなる。

【0026】

圧電層１６は、例えば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）の単結晶またはニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）の単結晶などで形成される。なお、圧電層１６は、焦電処理、Ｆｅドープ処理およびＭｇドープ処理のうち少なくともいずれかの処理がなされたタンタル酸リチウムの単結晶、または、上述の処理のうち少なくともいずれかの処理がなされたニオブ酸リチウムの単結晶であってもよい。また、圧電層１６は、タンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムに限らず、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、水晶、Ｃ軸が傾いた圧電体など、その他の圧電体で形成されてもよい。

【0027】

圧電層１６は、上面１６ａおよび下面１６ｂを有する。上面１６ａおよび下面１６ｂは、大凡、平面となっている。圧電層１６の２つの表面（上面１６ａおよび下面１６ｂ）のうち下面１６ｂは、音響多層膜１４（具体的には、第２誘電体層２４）と接触している。つまり、圧電層１６の下面１６ｂは、音響多層膜１４側の面であり、圧電層１６の上面１６ａは、音響多層膜１４とは反対側の面である。

【0028】

第１電極１８および第２電極２０は、圧電層１６の上面１６ａに配置される。換言すると、第１電極１８および第２電極２０は、圧電層１６における音響多層膜１４とは反対側の面（上面１６ａ）上に配置される。第１電極１８および第２電極２０は、それぞれ圧電層１６に接触している。第１電極１８および第２電極２０は、互いに間隔を空けて対向配置される。第１電極１８および第２電極２０は、例えば、長方形の平板状に形成され、第１電極１８の１辺と第２電極２０の１辺とが対向する。

【0029】

以後、バルク波共振子１０において、第１電極１８および第２電極２０の対向方向をＸ方向と呼ぶ場合がある。また、圧電層１６の厚さ方向をＹ方向と呼ぶ場合がある。また、Ｘ方向およびＹ方向にそれぞれ垂直に交差する方向をＺ方向と呼ぶ場合がある。

【0030】

第１電極１８および第２電極２０は、例えば、圧電層１６に接触する下層と、下層上に積層される上層とから形成されてもよい。第１電極１８および第２電極２０の上層は、例えば、導電率が比較的高い金（Ａｕ）で形成される。第１電極１８および第２電極２０の下層は、例えば、チタン（Ｔｉ）で形成され、上層を圧電層１６に適切に固定するバッファとして機能する。なお、第１電極１８および第２電極２０の材料は、金およびチタンに限らず、導電性を有する任意の材料を使用可能である。

【0031】

バルク波共振子１０では、圧電層１６における音響多層膜１４とは反対側の面（上面１６ａ）のみに第１電極１８および第２電極２０が配置されており、圧電層１６における音響多層膜１４側の面（下面１６ｂ）には電極が配置されていない。

【0032】

第１電極１８と第２電極２０との間には、電圧が印加される。第１電極１８と第２電極２０との間に電圧が印加されると、圧電層１６に電圧がかかり、圧電層１６に平行電界厚みすべり振動が発生する。

【0033】

図３は、第１実施形態に係るバルク波共振子１０の平行電界励振厚みすべり振動を説明する概略図である。図３では、圧電層１６付近の断面を示している。バルク波共振子１０では、上述のように、第１電極１８と第２電極２０とが共通の面に配置されている。第１電極１８と第２電極２０との間に電圧を印加すると、圧電層１６にかかる電界の方向は、概ねＸ方向と一致する。つまり、圧電層１６には、電界の励振方向が圧電層１６の上面（主面）に対して平行な平行電界励振が発生する。このＸ方向の平行電界励振により、圧電層１６には、Ｘ方向に振動する厚みすべり振動（平行電界励振厚みすべり振動）が発生する。

【0034】

厚みすべり振動が発生すると、圧電層１６内にバルク波（ＢＡＷ：Bulk Acoustic Wave）が発生する。バルク波共振子１０は、圧電層１６に発生するバルク波を用いた共振子である。

【0035】

図４は、第１実施形態に係るバルク波共振子１０の共振周波数と圧電層１６の厚さとの関係を例示するグラフである。バルク波共振子１０の共振周波数は、第１電極１８と第２電極２０との間のインピーダンスが急峻に低下するときの第１電極１８と第２電極２０との間の電圧の周波数に相当する。図４で示すように、バルク波共振子１０では、圧電層１６の厚さを薄くするに従って共振周波数を高くすることができる。

【0036】

図１に戻り、音響多層膜１４の第１誘電体層２２および第２誘電体層２４の具体例を示す。第１誘電体層２２は、音響インピーダンスが第２誘電体層２４に対して相対的に高くなっている。換言すると、第２誘電体層２４は、音響インピーダンスが第１誘電体層２２に対して相対的に低くなっている。また、第２誘電体層２４は、音響インピーダンスが圧電層１６に対して相対的に低くなっている。つまり、第１誘電体層２２と第２誘電体層２４とでは、音響インピーダンスの差が所定値以上となっている。また、第２誘電体層２４と圧電層１６とでは、音響インピーダンスの差が所定値以上となっている。

【0037】

音響多層膜１４は、第１誘電体層２２および第２誘電体層２４によって、音響インピーダンスの高低が１層毎に交互に変化する音響ブラッグ反射器を構成している。このため、圧電層１６のバルク波は、音響多層膜１４の各層の界面、および、圧電層１６と音響多層膜１４との界面において圧電層１６側に反射される。

【0038】

例えば、第１誘電体層２２は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）またはアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）で形成されてもよい。第２誘電体層２４は、シリカ（ＳｉＯ_２）で形成されてもよい。なお、第１誘電体層２２および第２誘電体層２４は、例示した物質に限らず、音響インピーダンスが適切な任意の物質で形成されてもよい。

【0039】

第１誘電体層２２の厚さ（層厚）は、第１誘電体層２２中（つまり、第１誘電体層２２を形成する物質中）でのバルク波（音波）の長さ（波長λ）の４分の１としてもよい。同様に、第２誘電体層２４の厚さ（層厚）は、第２誘電体層２４中（つまり、第２誘電体層２４を形成する物質中）でのバルク波（音波）の長さ（波長λ）の４分の１としてもよい。波長λは、バルク波共振子１０の共振周波数ｆ０に関連している。このため、第１誘電体層２２の厚さおよび第２誘電体層２４の厚さは、バルク波共振子１０の所望の共振周波数ｆ０に基づいて適宜設定されてもよい。

【0040】

以上のように、第１実施形態のバルク波共振子１０は、支持基板１２上に音響多層膜１４が積層され、音響多層膜１４上に圧電層１６が積層されている。つまり、第１実施形態のバルク波共振子１０は、圧電層１６と支持基板１２との間にキャビティ（空間）が形成されることなく、圧電層１６全体が音響多層膜１４を介して支持基板１２に支持されるＳＭＲ（Solidly Mounted Resonator）型のバルク波共振子である。このため、第１実施形態のバルク波共振子１０では、圧電層１６を音響多層膜１４および支持基板１２によって堅牢に支持することができる。その結果、第１実施形態のバルク波共振子１０では、上下の電極間に圧電層１６が挟まれる比較例のバルク波共振子（ＦＢＡＲ）に比べ、圧電層１６の厚さを薄くしても圧電層１６の破損を防止できる。

【0041】

そして、第１実施形態のバルク波共振子１０では、圧電層１６の破損を防止しつつ圧電層１６を薄くすることができるため、共振周波数を高周波とすることが可能となる。

【0042】

また、第１実施形態のバルク波共振子１０は、音響多層膜１４上に圧電層１６が積層されている。このため、第１実施形態のバルク波共振子１０では、圧電層１６を支持基板１２から音響的に分離することができ、エネルギー損失を抑制することができる。

【0043】

また、第１実施形態のバルク波共振子１０は、圧電層１６における音響多層膜１４とは反対側の面（上面１６ａ）上に２個の電極（第１電極１８および第２電極２０）が配置されている。つまり、第１実施形態のバルク波共振子１０は、圧電層１６における音響多層膜１４側の面（下面１６ｂ）には電極が配置されていない。このため、第１実施形態のバルク波共振子１０では、比較例のバルク波共振子に比べ、圧電層１６と支持基板１２との間に電極（所謂、下電極）を設ける工程を省略できるため、バルク波共振子１０の製作を簡略化することが可能となる。

【0044】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るバルク波共振子について説明する。第２実施形態では、第１実施形態のバルク波共振子１０の圧電層１６に適用される圧電体の結晶の回転Ｙカット板のカット角の範囲を詳細に設定する。

【0045】

図５は、回転Ｙカット板のカット角の定義を説明する図である。図５におけるＸ、ＹおよびＺは、結晶のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸に対応する。Ｘ軸およびＺ軸で形成される面は、Ｙ面Ａ１０と定義される。図５では、Ｙ面Ａ１０に沿った仮想の平板を、一点鎖線Ａ１２で示している。

【0046】

回転Ｙカット板のカット角は、Ｙ面Ａ１０の姿勢を回転させる角度を示す。回転Ｙカット板の角度θは、Ｘ軸周りの角度を示す。角度θは、Ｘ軸の正方向に右ネジが進むとした場合の右ネジの回転方向を正方向とする。また、回転Ｙカット板の角度φは、Ｚ軸周りの角度を示す。角度φは、Ｚ軸の正方向に右ネジが進むとした場合の右ネジの回転方向を正方向とする。

【0047】

図５では、一点鎖線Ａ１２の平板をＸ軸周りに任意のθ度だけ回転させた後の平板を、二点鎖線Ａ２２で例示している。つまり、二点鎖線Ａ２２で示される面Ａ２０は、Ｙ面Ａ１０をＸ軸周りに任意のθ度だけ回転させた後の面に相当する。なお、Ｙ面Ａ１０を一方向（θ方向）に回転させることを１回回転と呼ぶ。

【0048】

また、図５では、二点鎖線Ａ２２の平板をＺ軸周りに任意のφ度（例えば、φ＝４５°）だけ回転させた後の平板を、実線Ａ３２で例示している。つまり、実線Ａ３２で示される面Ａ３０は、二点鎖線Ａ２２で示される面をＺ軸周りに任意のφ度だけ回転させた後の面に相当する。換言すると、面Ａ３０は、Ｙ面Ａ１０をＸ軸周りにθ度回転し、かつ、Ｚ軸周りにφ度回転した後の面に相当する。なお、Ｙ面Ａ１０を二方向（θ方向およびφ方向）に回転させることを２回回転と呼ぶ。

【0049】

例えば、回転Ｙカット板における角度θおよび角度φを設定することで、Ｙ面Ａ１０に対応する面が面Ａ３０となったとする。この場合、結晶は、面Ａ３０に平行な面でカットされることを示す。つまり、面Ａ３０に平行な面でカットされた結晶が圧電層１６に適用されることとなるため、面Ａ３０に平行な面が圧電層１６の表面に対応する。

【0050】

図６は、圧電層１６にタンタル酸リチウムを適用する場合における回転Ｙカット板のカット角の設定範囲を説明する図である。以下、タンタル酸リチウムをＬＴと略す。

【0051】

圧電層１６にＬＴを適用する場合、ＬＴの単結晶の回転Ｙカット板におけるＸ軸周りの角度θは、８０°以上、１６０°以下の範囲内に設定される。また、ＬＴの単結晶の回転Ｙカット板におけるＺ軸周りの角度φは、－３５°以上、３５°以下の範囲内に設定される。つまり、ＬＴにおける回転Ｙカット板のカット角は、図６のクロスハッチングＢ１０で示す範囲内のいずれかの値に設定される。

【0052】

図７は、ＬＴにおける回転Ｙカット板の角度θと平行電界励振厚みすべり振動Ｘ方向伝搬の電気機械結合係数の関係を示す図である。図７では、角度φはゼロであるとする。電気機械結合係数は、圧電層１６に与えられる電気的エネルギーが機械的エネルギーに変換される効率を示す。

【0053】

図７に示すように、角度θを８０°以上、１６０°以下（８０°～１６０°）の範囲とすることで、電気機械結合係数を約０．３８以上とすることができる。

【0054】

図８は、ＬＴにおける回転Ｙカット板の角度θと温度特性（ＴＣＦ）の関係を示す図である。図８では、角度φはゼロであるとする。温度特性（ＴＣＦ）は、温度が１℃変化するときの共振周波数の変化率をｐｐｍ／℃で示すものであり、温度変化に対する周波数特性の変化率に相当する。温度特性（ＴＣＦ）については、絶対値が小さいほど特性がよいことを示す。

【0055】

図８に示すように、回転Ｙカット板の角度θを８０°以上、１６０°以下（８０°～１６０°）の範囲内とすることで、温度特性を、約－２０ｐｐｍ／℃以上、約２０ｐｐｍ／℃以下の範囲内とすることができる。

【0056】

すなわち、圧電層１６にＬＴを適用する場合、回転Ｙカット板の角度θを８０°以上、１６０°以下の範囲内とすることで、高い電気機械結合係数と、低い温度特性とを両立させることができる。

【0057】

図９は、ＬＴにおける回転Ｙカット板の角度θが９６°のときの角度φと電気機械結合係数の関係の一例を示す図である。図１０は、ＬＴにおける回転Ｙカット板の角度θが９６°のときの角度φと温度特性（ＴＣＦ）の関係を示す図である。

【0058】

図９に示すように、ＬＴでは、回転Ｙカット板の角度θを９６°としつつ、角度φを０°から変化させると、電気機械結合係数が低下する傾向にある。しかし、図１０に示すように、回転Ｙカット板の角度θを９６°としつつ、角度φを０°から変化させると、温度特性がゼロに近づく。

【0059】

つまり、ＬＴでは、回転Ｙカット板の角度φを－３５°以上、３５°以下（－３５°～３５°）の範囲内とすると、電気機械結合係数の減少を抑制しつつ（例えば、約０．１以上としつつ）、温度特性を向上させることができる（例えば、約ゼロとすることができる）。

【0060】

これにより、例えば、電気機械結合係数を重視する場合には、角度φをゼロ寄りに設定し、温度特性を重視する場合には、角度φを－３５°または３５°寄りに設定してもよい。また、例えば、電気機械結合係数および温度特性を均等に両立させる場合には、角度φを、－３５°と０°との中央付近、または、３５°と０°との中央付近に設定してもよい。

【0061】

なお、図９、図１０では、角度θを９６°としたときの例を挙げて説明していた。しかし、角度θが９６°の場合に限らず、８０°以上、１６０°以下の各々の場合も同様に、角度φを－３５°以上、３５°以下の範囲に設定してもよい。

【0062】

また、焦電処理、Ｆｅドープ処理およびＭｇドープ処理のうち少なくともいずれかの処理がなされたタンタル酸リチウムの単結晶を圧電層１６に適用する場合についても、角度θを８０°以上、１６０°以下、角度φを－３５°以上、３５°以下の範囲内に設定してもよい。

【0063】

このように、ＬＴでは、単結晶のＹ軸に直交する面をＸ軸を中心軸として８０°～１６０°の範囲内で１回回転し、１回回転後の面をＺ軸を中心軸として－３５°～３５°の範囲内で２回回転した面に沿って切り出された回転Ｙカット板を圧電層１６に適用してもよい。これにより、バルク波共振子１０の電気機械結合係数を向上させ、所要の電気機械結合係数を維持することができる。また、上記条件のＬＴを圧電層１６に適用することで、バルク波共振子１０の温度特性を向上させることもできる。

【0064】

また、後述するが、電気機械結合係数が高くなるほど、バルク波共振子の共振点と反共振点との間の周波数差が大きくなる傾向にある。共振点と反共振点との間の周波数差が大きくなると、バルク波共振子を用いた帯域通過フィルタにおいて、帯域幅を広くすることができる。すなわち、図６で示した条件の回転Ｙカット板を圧電層１６に適用すると電気機械結合係数を向上させることができるため、このバルク波共振子を用いることで、帯域幅が広い帯域通過フィルタを実現することができる。

【0065】

図１１は、圧電層１６にニオブ酸リチウムを適用する場合における回転Ｙカット板のカット角の設定範囲を説明する図である。以下、ニオブ酸リチウムをＬＮと略す。

【0066】

圧電層１６にＬＮを適用する場合、ＬＮの単結晶の回転Ｙカット板におけるＸ軸周りの角度θは、６０°以上、１７０°以下の範囲内に設定される。また、ＬＮの単結晶の回転Ｙカット板におけるＺ軸周りの角度φは、－３５°以上、３５°以下の範囲内に設定される。つまり、ＬＮにおける回転Ｙカット板のカット角は、図１１のクロスハッチングＣ１０で示す範囲内のいずれかの値に設定される。

【0067】

図１２は、ＬＮにおける回転Ｙカット板の角度θと電気機械結合係数の関係を示す図である。図１２では、角度φはゼロであるとする。

【0068】

図１２に示すように、角度θを６０°以上、１７０°以下（６０°～１７０°）の範囲とすることで、電気機械結合係数を約０．３５以上とすることができる。

【0069】

図１３は、ＬＮにおける回転Ｙカット板の角度θと温度特性（ＴＣＦ）の関係を示す図である。図１３では、角度φはゼロであるとする。

【0070】

図１３に示すように、ＬＮでは、温度特性よりも電気機械結合係数を考慮して、６０°以上、１７０°以下（６０°～１７０°）の範囲を設定している。

【0071】

図１４は、ＬＮにおける回転Ｙカット板の角度θが７５°のときの角度φと電気機械結合係数の関係の一例を示す図である。図１５は、ＬＮにおける回転Ｙカット板の角度θが６０°のときの角度φと温度特性（ＴＣＦ）の関係を示す図である。

【0072】

図１４に示すように、ＬＮでは、回転Ｙカット板の角度θを７５°としつつ、角度φを変化させると、電気機械結合係数を向上させることができる。また、図１５に示すように、ＬＮでは、回転Ｙカット板の角度θを７５°としつつ、角度φを変化させると、温度特性の絶対値が、少しではあるが減少する。

【0073】

つまり、ＬＮでは、回転Ｙカット板の角度φを－３５°以上、３５°以下（－３５°～３５°）の範囲内とすると、電気機械結合係数を最大で約０．７まで増加させることが可能となる。また、回転Ｙカット板の角度φを－３５°以上、３５°以下の範囲内とすると、温度特性の絶対値を１００ｐｐｍ／℃以下に減少させることができる。

【0074】

なお、図１４、図１５では、角度θを７５°としたときの例を挙げて説明していた。しかし、角度θが７５°の場合に限らず、６０°以上、１７０°以下の各々の場合も同様に、角度φを－３５°以上、３５°以下の範囲に設定してもよい。

【0075】

なお、焦電処理、Ｆｅドープ処理およびＭｇドープ処理のうち少なくともいずれかの処理がなされたニオブ酸リチウムの単結晶を圧電層１６に適用する場合についても、角度θを６０°以上、１７０°以下、角度φを－３５°以上、３５°以下の範囲内に設定してもよい。

【0076】

このように、ＬＮでは、単結晶のＹ軸に直交する面をＸ軸を中心軸として６０°～１７０°の範囲内で１回回転し、１回回転後の面をＺ軸を中心軸として－３５°～３５°の範囲内で２回回転した面に沿って切り出された回転Ｙカット板を圧電層１６に適用してもよい。これにより、バルク波共振子１０の電気機械結合係数を向上させ、所要の電気機械結合係数を維持することができる。また、上記条件のＬＮを圧電層１６に適用することで、バルク波共振子１０の温度特性を向上させることもできる。

【0077】

図１１で示した条件の回転Ｙカット板を圧電層１６に適用すると電気機械結合係数を向上させることができるため、このバルク波共振子を用いることで、帯域幅が広い帯域通過フィルタを実現することができる。また、ＬＮについての第２実施形態のバルク波共振子では、ＬＴについての第２実施形態のバルク波共振子よりも電気機械結合係数をより大きくすることができ、バルク波共振子を用いた帯域通過フィルタの帯域幅をより広帯域化することが可能となる。

【0078】

（第３実施形態）
図１６は、本発明の第３実施形態に係るバルク波共振子１１０の構成を示す概略断面図である。図１７は、第３実施形態に係るバルク波共振子１１０の概略平面図である。第３実施形態のバルク波共振子１１０は、第１負荷１３０および第２負荷１３２を有する点において第１実施形態のバルク波共振子１０と異なり、他の構成については、第１実施形態のバルク波共振子１０と共通している。以下では、第１実施形態と共通する構成については説明を省略し、異なる構成について詳述する。なお、圧電層１６については、第２実施形態の構成が適用されてもよい。

【0079】

図１６および図１７に示すように、第１負荷１３０は、第１電極１８上に配置される。第１負荷１３０は、例えば、第１電極１８よりも小さな長方形の平板状に形成される。第１負荷１３０は、第１負荷１３０における第２電極２０とは反対側の端面１３０ａが、第１電極１８における第２電極２０とは反対側の端面１８ａに合うように配置される。第１負荷１３０は、例えば、第１電極１８における幅方向（Ｚ方向）の一方側から幅方向の他方側に亘って延びている。なお、第１負荷１３０は、端面１３０ａが端面１８ａに合うように配置される態様に限らず、少なくとも第１電極１８上に配置されていればよい。

【0080】

第２負荷１３２は、第２電極２０上に配置される。第２負荷１３２は、例えば、第２電極２０よりも小さな長方形の平板状に形成される。第２負荷１３２は、第２負荷１３２における第１電極１８とは反対側の端面１３２ａが、第２電極２０における第１電極１８とは反対側の端面２０ａに合うように配置される。第２負荷１３２は、例えば、第２電極２０における幅方向（Ｚ方向）の一方側から幅方向の他方側に亘って延びている。なお、第２負荷１３２は、端面１３２ａが端面２０ａに合うように配置される態様に限らず、少なくとも第２電極２０上に配置されていればよい。

【0081】

第１負荷１３０および第２負荷１３２は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）で形成される。なお、第１負荷１３０および第２負荷１３２は、アルミニウムで形成される態様に限らず、他の金属で形成されてもよい。

【0082】

ここで、第１負荷１３０および第２負荷１３２を設けていない第１実施形態のバルク波共振子１０（図１、図２参照。）を比較例として挙げる。厚みすべり振動を用いたバルク波共振子１０では、バルク波の基本波（共振の１次モード）についての分散曲線（分散関係）が低域遮断特性を示す。なお、分散曲線は、波数と角周波数との関係を示す曲線である。しかし、厚みすべり振動を用いたバルク波共振子１０では、平行電界励振を行うため、Ｘ方向（第１電極１８と第２電極２０の対向方向）についてのバルク波の基本波のエネルギー閉じ込め条件が成立しない。

【0083】

このため、厚み滑り振動を用いたバルク波共振子１０では、圧電層１６における第１電極１８と第２電極２０との間で発生したバルク波（基本波）がＸ方向に伝搬する。第１電極１８の端面１８ａ側に向かって伝搬するバルク波の一部は、圧電層１６における第１電極１８の端面１８ａの位置で第２電極２０側に反射される。また、第２電極２０の端面２０ａ側に向かって伝搬するバルク波の一部は、圧電層１６における第２電極２０の端面２０ａの位置で第１電極１８側に反射される。これにより、Ｘ方向のバルク波は、圧電層１６における端面１８ａと端面２０ａとの間の領域で定在波を形成する。このような定在波が形成されると、基本波の周波数付近において、意図しないスプリアスが生じる場合がある。

【0084】

図１８は、第１負荷１３０および第２負荷１３２を設けていない比較例（第１実施形態）のバルク波共振子１０におけるインピーダンスの周波数特性の一例を示す図である。インピーダンスの周波数特性において、インピーダンスが急峻に低下する部分を共振点と呼ぶ場合がある。共振点の周波数は、共振周波数に相当する。また、インピーダンスの周波数特性において、インピーダンスが急峻に上昇する部分を反共振点と呼ぶ場合がある。

【0085】

図１８に示すように、共振点付近から反共振点付近までの間において、共振特性の乱れが生じている。この共振特性の乱れは、スプリアスが生じていることを示している。

【0086】

これに対し、図１９は、第１負荷１３０および第２負荷１３２を設けた第３実施形態のバルク波共振子１１０におけるインピーダンスの周波数特性の一例を示す図である。図１９では、図１８に比べ、共振点付近から反共振点付近までの間における共振特性の乱れが抑制されている。つまり、第３実施形態のバルク波共振子１１０では、第１負荷１３０および第２負荷１３２を設けることで、基本波の周波数付近において、意図しないスプリアスを抑制することができる。

【0087】

第１負荷１３０および第２負荷１３２を設けることでスプリアスを抑制できる理由は、以下のように推測される。第１負荷１３０は、圧電層１６における第１電極１８の端面１８ａの位置で反射されるバルク波のエネルギーを吸収する吸収材として機能すると推測される。これにより、圧電層１６における第１電極１８の端面１８ａの位置でのバルク波の反射が抑制される。また、第２負荷１３２は、圧電層１６における第２電極２０の端面２０ａの位置で反射されるバルク波のエネルギーを吸収する吸収材として機能すると推測される。これにより、圧電層１６における第２電極２０の端面２０ａの位置でのバルク波の反射が抑制される。これらより、圧電層１６における端面１８ａと端面２０ａとの間の領域で定在波が形成されることを抑制できると推測される。その結果、定在波に起因するスプリアスを抑制することができる。

【0088】

なお、第３実施形態のバルク波共振子１１０では、第１負荷１３０および第２負荷１３２の他は第１実施形態と共通であるため、第１実施形態と同様に、共振周波数を高周波とすることが可能となる。

【0089】

（第４実施形態）
図２０は、本発明の第４実施形態に係るバルク波共振子２１０の構成を示す概略断面図である。図２１は、第４実施形態に係るバルク波共振子２１０の概略平面図である。第４実施形態のバルク波共振子２１０は、第１抑制電極２４０および第２抑制電極２４２を有する点において第１実施形態のバルク波共振子１０と異なり、他の構成については、第１実施形態のバルク波共振子１０と共通している。以下では、第１実施形態と共通する構成については説明を省略し、異なる構成について詳述する。なお、圧電層１６については、第２実施形態の構成が適用されてもよい。

【0090】

図２０および図２１に示すように、第１抑制電極２４０および第２抑制電極２４２は、圧電層１６における第１電極１８および第２電極２０が配置される面（上面１６ａ）上に配置される。換言すると、第１抑制電極２４０および第２抑制電極２４２は、圧電層１６における音響多層膜１４とは反対側の面（上面１６ａ）に配置される。つまり、第４実施形態のバルク波共振子２１０は、第１実施形態と同様に、圧電層１６における音響多層膜１４側の面（下面１６ｂ）には電極が配置されていない。

【0091】

第１抑制電極２４０および第２抑制電極２４２は、圧電層１６に接触している。また、第１抑制電極２４０および第２抑制電極２４２は、例えば、不図示のリード線を通じて接地（グランド）される。

【0092】

第１抑制電極２４０および第２抑制電極２４２は、第１電極１８と第２電極２０とが対向する第１方向に対して交差する第２方向に対向配置される。具体的には、第１抑制電極２４０および第２抑制電極２４２は、Ｘ方向に垂直なＺ方向に対向配置される。

【0093】

なお、ここでは、Ｘ方向が第１方向に対応し、Ｚ方向が第２方向に対応する例を挙げて説明するが、第２方向は、第１方向に垂直に交差する方向に限らない。例えば、第２方向は、第１方向に対して傾斜する方向で第１方向に交差してもよい。

【0094】

図２１では、第１電極１８と第２電極２０との隙間を、破線で囲まれた領域２４４で示している。第１抑制電極２４０および第２抑制電極２４２は、第１電極１８と第２電極２０との隙間（領域２４４）を挟み込むように対向配置される。第１抑制電極２４０および第２抑制電極２４２は、第１電極１８および第２電極２０から間隔を空けて配置される。換言すると、第１抑制電極２４０および第２抑制電極２４２は、第１電極１８と第２電極２０との隙間（領域２４４）と重なることがないように配置される。

【0095】

第１抑制電極２４０および第２抑制電極２４２は、例えば、長方形の平板状に形成される。第１抑制電極２４０および第２抑制電極２４２のＸ方向の長さは、第１電極１８と第２電極２０との対向間隔（すなわち、領域２４４のＸ方向の長さ）より長い。

【0096】

第１抑制電極２４０におけるＸ方向の第１電極１８側の端面２４０ａは、第１電極１８における第２電極２０との対向面１８ｂよりも第１電極１８側に位置する。第１抑制電極２４０におけるＸ方向の第２電極２０側の端面２４０ｂは、第２電極２０における第１電極１８との対向面２０ｂよりも第２電極２０側に位置する。第２抑制電極２４２におけるＸ方向の第１電極１８側の端面２４２ａは、第１電極１８における対向面１８ｂよりも第１電極１８側に位置する。第２抑制電極２４２におけるＸ方向の第２電極２０側の端面２４２ｂは、第２電極２０における対向面２０ｂよりも第２電極２０側に位置する。

【0097】

ここで、第１抑制電極２４０および第２抑制電極２４２を設けていない第１実施形態のバルク波共振子１０を比較例として挙げる。第１電極１８と第２電極２０との間に高周波の交流電圧を印加すると、第１電極１８と第２電極２０との間からＺ方向に電磁波が漏洩する。このような電磁波がノイズとなり、意図しないスプリアスが生じる場合がある。

【0098】

図２２は、第１抑制電極２４０および第２抑制電極２４２を設けていない比較例（第１実施形態）のバルク波共振子１０におけるインピーダンスの周波数特性の一例を示す図である。図２２では、共振の３次高調波の周波数付近の特性を例示している。図２２に示すように、反共振点付近において共振特性の乱れが生じている。この共振特性の乱れはスプリアスが生じていることを示している。

【0099】

これに対し、図２３は、第１抑制電極２４０および第２抑制電極２４２を設けた第４実施形態のバルク波共振子２１０におけるインピーダンスの周波数特性の一例を示す図である。図２３では、共振の３次高調波の周波数付近の特性を例示している。図２３では、図２２に比べ、反共振点付近における共振特性の乱れが抑制されている。つまり、第４実施形態のバルク波共振子２１０では、第１抑制電極２４０および第２抑制電極２４２を設けることで、意図しないスプリアスを抑制することができる。

【0100】

第１抑制電極２４０および第２抑制電極２４２を設けることでスプリアスを抑制できる理由は、以下のように推測される。第１電極１８と第２電極２０との間から漏洩する電磁波の一部は、第１抑制電極２４０に向かう方向に伝搬する。第１抑制電極２４０は、接地されているため、第１抑制電極２４０に到達した電磁波のエネルギーを吸収する。また、第１電極１８と第２電極２０との間から漏洩する電磁波の一部は、第２抑制電極２４２に向かう方向にも伝搬する。第２抑制電極２４２は、接地されているため、第２抑制電極２４２に到達した電磁波のエネルギーを吸収する。このようにして、Ｚ方向の電磁波のエネルギーが減少されることで、Ｚ方向のノイズを抑制できると推測される。その結果、スプリアスを抑制することができる。

【0101】

また、図２３の例では、図２２の例と比べ、共振点の周波数と反共振点の周波数との周波数差が大きくなっている。

【0102】

共振点の周波数と反共振点の周波数との周波数差は、電気機械結合係数に比例する傾向がある。このため、図２３の例では、図２２の例と比べ、電気機械結合係数が大きいことが示される。つまり、第４実施形態のバルク波共振子２１０では、スプリアスの抑制に加え、電気機械結合係数を向上させることが可能となる。

【0103】

以上のように、第４実施形態のバルク波共振子２１０では、第１電極１８と第２電極２０との隙間を挟み込むように、第１抑制電極２４０および第２抑制電極２４２が対向配置される。このため、第４実施形態のバルク波共振子２１０では、第１電極１８および第２電極２０との間から漏洩する電磁波に起因するスプリアスの抑制、および、電気機械係数の向上が可能となる。

【0104】

なお、第４実施形態のバルク波共振子２１０では、第１抑制電極２４０および第２抑制電極２４２の他は第１実施形態と共通であるため、第１実施形態と同様に、共振周波数を高周波とすることが可能となる。

【0105】

また、第４実施形態では、第１抑制電極２４０および第２抑制電極２４２を設けることで、３次高調波におけるスプリアスを抑制できることを例示していた。しかし、基本波におけるスプリアスや５次高調波以上の高次高調波におけるスプリアスを抑制するために、第１抑制電極２４０および第２抑制電極２４２を設けてもよい。

【0106】

また、第４実施形態では、第１負荷１３０および第２負荷１３２を設けることなく、第１抑制電極２４０および第２抑制電極２４２を設ける例を挙げていた。しかし、第３実施形態と第４実施形態とを組み合わせて、第１負荷１３０および第２負荷１３２を設けつつ、第１抑制電極２４０および第２抑制電極２４２を設けてもよい。

【0107】

（第５実施形態）
次に、上記実施形態に係る複数のバルク波共振子で構成される帯域通過フィルタについて説明する。図２４は、第１実施形態のバルク波共振子１０を複数備える帯域通過フィルタ５００の一例を示す回路図である。図２４では、複数のバルク波共振子１０が、所謂、ラダー型（はしご型）に接続された帯域通過フィルタ５００を示している。

【0108】

図２４に示すように、帯域通過フィルタ５００は、第１バルク波共振子１０ａ、第２バルク波共振子１０ｂ、第１入力端子５５０ａ、第２入力端子５５０ｂ、第１出力端子５５２ａおよび第２出力端子５５２ｂを含む。帯域通過フィルタ５００は、例えば、第１バルク波共振子１０ａを３個含み、第２バルク波共振子１０ｂを２個含む。

【0109】

第１バルク波共振子１０ａおよび第２バルク波共振子１０ｂの基本的な構成は、第１実施形態のバルク波共振子１０と同様の構成となっている。このため、第１バルク波共振子１０ａおよび第２バルク波共振子１０ｂを総称して、バルク波共振子１０と呼ぶ場合がある。

【0110】

第１バルク波共振子１０ａは、共振周波数として所定の第１共振周波数を有する。一方、第２バルク波共振子１０ｂは、共振周波数として所定の第２共振周波数を有する。第２共振周波数は、第１共振周波数とは異なる。例えば、第２バルク波共振子１０ｂの圧電層１６の厚さを第１バルク波共振子１０ａの圧電層１６の厚さと異ならせることで、第２共振周波数を第１共振周波数からシフトさせてもよい。

【0111】

第１バルク波共振子１０ａは、第１入力端子５５０ａと第１出力端子５５２ａとの間に直列接続される。つまり、第１バルク波共振子１０ａは、帯域通過フィルタ５００における直列要素（直列共振器）として機能する。また、第２入力端子５５０ｂおよび第２出力端子５５２ｂは、接地される。以下、第１入力端子５５０ａおよび第２入力端子５５０ｂを総称して、入力端子５５０と呼ぶ場合がある。また、第１出力端子５５２ａおよび第２出力端子５５２ｂを総称して、出力端子５５２と呼ぶ場合がある。

【0112】

第２バルク波共振子１０ｂは、第１入力端子５５０ａと第１出力端子５５２ａとの間の線路および第２入力端子５５０ｂと第２出力端子５５２ｂとの間の線路に対して（入力端子５５０および出力端子５５２に）並列に接続される。つまり、第２バルク波共振子１０ｂは、帯域通過フィルタ５００における並列要素（並列共振器）として機能する。具体的には、第２バルク波共振子１０ｂの一端（第１電極１８および第２電極２０のうち一方の電極）は、第１バルク波共振子１０ａ同士の接続ノードに接続される。換言すると、第２バルク波共振子１０ｂの一端は、入力端子５５０のうち第１入力端子５５０ａ側、あるいは、出力端子５５２のうち第１出力端子５５２ａ側に接続される。第２バルク波共振子１０ｂの他端（第１電極１８および第２電極２０のうち他方の電極）は、第２入力端子５５０ｂおよび第２出力端子５５２ｂに接続される。つまり、第２バルク波共振子１０ｂの他端は、接地される。

【0113】

図２４における破線で示すように、１つの第１バルク波共振子１０ａおよび１つの第２バルク波共振子１０ｂは、１つのセクション５５４を構成する。帯域通過フィルタ５００は、少なくとも１のセクション５５４を有していればよい。つまり、第１バルク波共振子１０ａの数は、３個に限らず、１個、２個または４個以上であってもよい。第２バルク波共振子１０ｂの数は、２個に限らず、１個または３個以上であってもよい。

【0114】

帯域通過フィルタ５００では、入力端子５５０間に入力電圧が印加される。帯域通過フィルタ５００は、第１バルク波共振子１０ａおよび第２バルク波共振子１０ｂで決定される所定の周波数帯域の交流電圧を通過させ、その他の周波数帯域の交流電圧の通過を阻止する。そして、帯域通過フィルタ５００では、通過された所定の周波数帯域の交流電圧が、出力端子５５２間から出力される。

【0115】

なお、帯域通過フィルタ５００において、第２入力端子５５０ｂおよび第２出力端子５５２ｂは、省略されてもよい。この場合、第２バルク波共振子１０ｂの他端は、第２入力端子５５０ｂおよび第２出力端子５５２ｂを有する場合と同様に、接地される。また、この場合、交流電圧が第１入力端子５５０ａに入力され、所定の周波数帯域の交流電圧が第１出力端子５５２ａから出力される。

【0116】

図２５は、第１バルク波共振子１０ａおよび第２バルク波共振子１０ｂにおけるインピーダンスの周波数特性の一例を示す図である。図２５では、第１バルク波共振子１０ａの特性を実線５６０で示し、第２バルク波共振子１０ｂの特性を一点鎖線５７０で示している。

【0117】

帯域通過フィルタ５００における第１バルク波共振子１０ａは、直列要素として機能するため、共振点５６２の周波数の電圧を通過させ、反共振点５６４の周波数の電圧を阻止する。一方、帯域通過フィルタ５００における第２バルク波共振子１０ｂは、並列要素として機能するため、共振点５７２の周波数の電圧を阻止し、反共振点５７４の周波数の電圧を通過させる。

【0118】

また、バルク波共振子１０において、反共振点は、共振点より相対的に高周波数側に現れる。そこで、帯域通過フィルタ５００では、直列要素の第１バルク波共振子１０ａの共振周波数（共振点５６２の周波数）を並列要素の第２バルク波共振子１０ｂの共振周波数（共振点５７２の周波数）より相対的に高くしている。これにより、第１バルク波共振子１０ａの反共振点５６４と第２バルク波共振子１０ｂの共振点５７２との間の周波数領域に、第１バルク波共振子１０ａの共振点５６２と第２バルク波共振子１０ｂの反共振点５７４とを位置させることができる。つまり、電圧を通過させる周波数領域が、電圧の通過を阻止する第１バルク波共振子１０ａの反共振点５６４と第２バルク波共振子１０ｂの共振点５７２とによって区分される。

【0119】

図２６は、帯域通過フィルタ５００の信号の周波数特性の一例を示す図である。図２７は、図２６の破線で囲まれた部分の部分拡大図である。図２６および図２７では、信号をデシベル（ｄＢ）で表記し、入力信号に対する出力信号の減衰（以下、伝送量という。）を示している。

【0120】

図２６に示すように、第１バルク波共振子１０ａの反共振点５６４の周波数である約５．３ＧＨｚ、および、第２バルク波共振子１０ｂの共振点５７２の周波数である約４．３ＧＨｚでは、信号が大幅に減衰している。つまり、第１バルク波共振子１０ａの反共振点５６４および第２バルク波共振子１０ｂの共振点５７２の周波数において、信号の通過が阻止されることが示されている。

【0121】

また、第１バルク波共振子１０ａの共振点５６２の周波数である約４．９ＧＨｚ、および、第２バルク波共振子１０ｂの反共振点５７４の周波数である約４．７ＧＨｚでは、信号の減衰が比較的少ない。つまり、第１バルク波共振子１０ａの共振点５６２および第２バルク波共振子１０ｂの反共振点５７４の周波数付近において、信号が適切に通過されることが示されている。

【0122】

図２７に示すように、例えば、信号が－３ｄＢ以上となる周波数領域を、帯域通過フィルタ５００の帯域幅とする。つまり、帯域通過フィルタ５００は、帯域幅内の周波数の信号を適切に通過させ、帯域幅外の周波数の信号の通過を阻止する。図２７の例の帯域通過フィルタ５００では、約４．５ＧＨｚから約５．１ＧＨｚまでの約５８０ＭＨｚの帯域幅の信号を通過させることができる。なお、帯域幅は、図２７で示す値（約５８０ＭＨｚ）に限らず、第１バルク波共振子１０ａおよび第２バルク波共振子１０ｂの共振周波数に基づいて、適宜設計することが可能である。

【0123】

以上のように、第５実施形態の帯域通過フィルタ５００は、共振周波数を高くすることができる第１実施形態のバルク波共振子１０を用いて構成される。このため、帯域通過フィルタ５００では、通過帯域を高周波帯域に設定可能となる。

【0124】

また、帯域通過フィルタ５００では、第１バルク波共振子１０ａの共振点５６２の周波数および第２バルク波共振子１０ｂの反共振点５７４の周波数を適宜に設定することで、帯域幅を狭くすることもできるし、広くすることもできる。

【0125】

なお、第５実施形態では、第１実施形態のバルク波共振子１０を用いて帯域通過フィルタ５００を構成する例を挙げていた。しかし、第５実施形態の帯域通過フィルタ５００は、第１～第４実施形態のバルク波共振子１０、１１０、２１０、または、第１～第４実施形態を適宜組み合わせたバルク波共振子のいずれを用いて構成されてもよい。また、第５実施形態の帯域通過フィルタ５００は、第１～第４実施形態のバルク波共振子１０、１１０、２１０、または、第１～第４実施形態を適宜組み合わせたバルク波共振子が混在して構成されてもよい。

【0126】

（第６実施形態）
図２８は、第１実施形態のバルク波共振子１０を複数備える帯域通過フィルタ６００の他の一例を示す回路図である。図２８では、複数のバルク波共振子１０が、所謂、ラティス型に接続された帯域通過フィルタ６００を示している。

【0127】

図２８に示すように、帯域通過フィルタ６００は、第１バルク波共振子１０ｃ、１０ｄ、第２バルク波共振子１０ｅ、１０ｆ、第１入力端子５５０ａ、第２入力端子５５０ｂ、第１出力端子５５２ａおよび第２出力端子５５２ｂを含む。

【0128】

第１バルク波共振子１０ｃ、１０ｄ、第２バルク波共振子１０ｅ、１０ｆの基本構成は、第１実施形態のバルク波共振子１０と同様の構成となっている。このため、第１バルク波共振子１０ｃ、１０ｄ、第２バルク波共振子１０ｅ、１０ｆを総称して、バルク波共振子１０と呼ぶ場合がある。

【0129】

第１バルク波共振子１０ｃ、１０ｄは、第５実施形態の第１バルク波共振子１０ａと同様に、所定の第１共振周波数を有する。第２バルク波共振子１０ｅ、１０ｆは、第５実施形態の第２バルク波共振子１０ｂと同様に、第１共振周波数とは異なる所定の第２共振周波数を有する。

【0130】

第１バルク波共振子１０ｃは、第１入力端子５５０ａと第１出力端子５５２ａとの間に接続される。第１バルク波共振子１０ｄは、第２入力端子５５０ｂと第２出力端子５５２ｂとの間に接続される。つまり、第１バルク波共振子１０ｃ、１０ｄは、帯域通過フィルタ６００における直列要素（直列共振器）として機能する。

【0131】

第２バルク波共振子１０ｅは、第１入力端子５５０ａと第２出力端子５５２ｂとの間に接続される。第２バルク波共振子１０ｆは、第２入力端子５５０ｂと第１出力端子５５２ａとの間に接続される。つまり、第２バルク波共振子１０ｅ、１０ｆは、帯域通過フィルタ６００における並列要素（並列共振器）として機能する。

【0132】

帯域通過フィルタ６００では、帯域通過フィルタ５００と同様に、第１バルク波共振子１０ｃ、１０ｄの反共振点および第２バルク波共振子１０ｅ、１０ｆの共振点の周波数付近において、信号を阻止することができる。また、帯域通過フィルタ６００では、帯域通過フィルタ５００と同様に、第１バルク波共振子１０ｃ、１０ｄの共振点および第２バルク波共振子１０ｅ、１０ｆの反共振点の周波数付近において、信号を適切に通過させることができる。

【0133】

以上のように、第６実施形態の帯域通過フィルタ６００は、帯域通過フィルタ５００と同様に、通過帯域を高周波帯域に設定可能となる。

【0134】

また、帯域通過フィルタ６００では、第１バルク波共振子１０ｃ、１０ｄの共振点の周波数および第２バルク波共振子１０ｅ、１０ｆの反共振点の周波数を適宜に設定することで、帯域幅を狭くすることもできるし、広くすることもできる。

【0135】

なお、第６実施形態では、第１実施形態のバルク波共振子１０を用いて帯域通過フィルタ６００を構成する例を挙げていた。しかし、第６実施形態の帯域通過フィルタ６００は、第１～第４実施形態のバルク波共振子１０、１１０、２１０、または、第１～第４実施形態を適宜組み合わせたバルク波共振子のいずれを用いて構成されてもよい。また、第６実施形態の帯域通過フィルタ６００は、第１～第４実施形態のバルク波共振子１０、１１０、２１０、または、第１～第４実施形態を適宜組み合わせたバルク波共振子が混在して構成されてもよい。

【0136】

以上、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0137】

例えば、各実施形態および各変形例のバルク波共振子１０、１１０、２１０を用いた帯域通過フィルタの回路構成は、ラダー型（図２４参照。）またはラティス型（図２８参照。）の例に限らない。つまり、各実施形態および各変形例のバルク波共振子１０、１１０、２１０を他の回路に適用して帯域通過フィルタを構成してもよい。例えば、圧電板に複数の電極を近接して配列して隣り合う電極（共振子）を音響的に結合させた共振器結合型フィルタ（所謂、モノリシックフィルタ）を構成してもよい。

【符号の説明】

【0138】

１０、１１０、２１０ バルク波共振子
１２ 支持基板
１４ 音響多層膜
１６ 圧電層
１６ａ 上面
１６ｂ 下面
１８ 第１電極
１８ａ、２０ａ、１３０ａ、１３２ａ 端面
２０ 第２電極
１３０ 第１負荷
１３２ 第２負荷
２４０ 第１抑制電極
２４２ 第２抑制電極
５００、６００ 帯域通過フィルタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】