特許 7657515 ラダー型フィルタおよびマルチプレクサ

(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】2025-03-28

(45)【発行日】2025-04-07

(54)【発明の名称】ラダー型フィルタおよびマルチプレクサ

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/25 20060101AFI20250331BHJP

   H03H 9/64 20060101ALI20250331BHJP

   H03H 9/72 20060101ALI20250331BHJP

【ＦＩ】

H03H9/25 C

H03H9/64 Z

H03H9/72

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021106605

(22)【出願日】2021-06-28

(65)【公開番号】P2023004724

(43)【公開日】2023-01-17

【審査請求日】2024-05-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000204284

【氏名又は名称】太陽誘電株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004370

【氏名又は名称】弁理士法人片山特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】近藤 宏樹

(72)【発明者】

【氏名】下村 輝

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 雅人

【審査官】柳下 勝幸

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－０９３６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１８６６５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０９３４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０７２８０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｈ ９／２５

Ｈ０３Ｈ ９／６４

Ｈ０３Ｈ ９／７２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

支持基板と、前記支持基板上に設けられた圧電層と、前記圧電層上に設けられた一対の櫛型電極と、を備える複数の弾性波共振器と、
入力端子と出力端子との間に直列接続され、前記複数の弾性波共振器に含まれた１または複数の直列共振器と、
前記入力端子と前記出力端子との間の経路に一端が接続され、他端が接地され、前記複数の弾性波共振器に含まれ、少なくとも１つの並列共振器における前記圧電層の厚さは、前記少なくとも１つの並列共振器における前記一対の櫛型電極の電極指の平均ピッチ以下であり、かつ前記１または複数の直列共振器のうち少なくとも１つの直列共振器における前記圧電層の厚さより小さい１または複数の並列共振器と、
を備えるラダー型フィルタ。

【請求項2】

前記少なくとも１つの並列共振器における前記圧電層は、前記１または複数の直列共振器の全てにおける前記圧電層より薄い請求項１に記載のラダー型フィルタ。

【請求項3】

前記１または複数の直列共振器における前記圧電層の厚さは略等しい請求項２に記載のラダー型フィルタ。

【請求項4】

前記１または複数の並列共振器の全てにおける前記圧電層は、前記１または複数の直列共振器の全てにおける前記圧電層より薄い請求項１に記載のラダー型フィルタ。

【請求項5】

前記１または複数の直列共振器における前記圧電層の厚さは略等しく、
前記１または複数の並列共振器における前記圧電層の厚さは略等しい請求項４に記載のラダー型フィルタ。

【請求項6】

前記少なくとも１つの並列共振器における前記一対の櫛型電極の電極指の平均ピッチは、前記１または複数の並列共振器のうち他の並列共振器における前記一対の櫛型電極の電極指の平均ピッチより大きく、
前記少なくとも１つの並列共振器における前記圧電層は、前記他の並列共振器における前記圧電層より薄い請求項１に記載のラダー型フィルタ。

【請求項7】

前記少なくとも１つの並列共振器における前記圧電層の厚さは略等しく、
前記他の並列共振器および前記１または複数の直列共振器における前記圧電層の厚さは略等しい請求項６に記載のラダー型フィルタ。

【請求項8】

前記複数の弾性波共振器における前記圧電層の厚さは前記平均ピッチの１．４倍以下である請求項１から７のいずれか一項に記載のラダー型フィルタ。

【請求項9】

前記複数の弾性波共振器は、前記圧電層と前記支持基板の間に設けられた絶縁層を備える請求項１から８のいずれか一項に記載のラダー型フィルタ。

【請求項10】

前記複数の弾性波共振器は、前記圧電層と前記支持基板の間に設けられ、弾性定数の温度係数の符号が前記圧電層の弾性定数の温度係数の符号と反対である温度補償膜を備え、
前記少なくとも１つの並列共振器において、前記温度補償膜の前記支持基板側の面と前記圧電層の前記一対の櫛型電極側の面との距離は、前記平均ピッチの２倍以下である請求項１から９のいずれか一項に記載のラダー型フィルタ。

【請求項11】

前記圧電層は、３６°以上かつ４８°以下回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板である請求項１から１０のいずれか一項に記載のラダー型フィルタ。

【請求項12】

請求項１から１１のいずれか一項に記載のフィルタを備えるマルチプレクサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ラダー型フィルタおよびマルチプレクサに関し、例えば一対の櫛型電極を有するラダー型フィルタおよびマルチプレクサに関する。

【背景技術】

【0002】

スマートフォン等の通信機器に用いられる弾性波共振器として、一対の櫛型電極を有する弾性波共振器が知られている。弾性波共振器を形成する圧電層を支持基板に接合した場合に圧電層の厚さを弾性波の波長以下とすることが知られている。（例えば特許文献１）。圧電層と支持基板との間に設けられた温度補償膜の厚さと圧電層の厚さの合計を弾性波の波長の２倍以下とすることが知られている（例えば特許文献２）。弾性波の波長が大きい弾性波共振器の圧電層を、弾性波の波長が小さい弾性波共振器の圧電層より厚くすることが知られている（例えば特許文献３、４）。送信フィルタと受信フィルタとで支持基板上の圧電層の厚さを異ならせることが知られている（例えば特許文献５）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－３４３６３号公報

【文献】特開２０１９－２０１３４５号公報

【文献】特開２０１８－９３４８７号公報

【文献】特表２０１８－５０６９３０号公報

【文献】特開２０１９－１８６６５５号公報

【文献】特開２０１５－７３３３１号公報

【文献】特開２０１７－１５２８６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

圧電層の厚さを弾性波の波長以下とすることで、バルク波等の不要波に起因したスプリアス応答を抑制できる。しかしなから、ラダー型フィルタにおいて、通過帯域内にスプリアス応答が生じると通過特性が劣化する。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、通過特性を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、支持基板と、前記支持基板上に設けられた圧電層と、前記圧電層上に設けられた一対の櫛型電極と、を備える複数の弾性波共振器と、入力端子と出力端子との間に直列接続され、前記複数の弾性波共振器に含まれた１または複数の直列共振器と、前記入力端子と前記出力端子との間の経路に一端が接続され、他端が接地され、前記複数の弾性波共振器に含まれ、少なくとも１つの並列共振器における前記圧電層の厚さは、前記少なくとも１つの並列共振器における前記一対の櫛型電極の電極指の平均ピッチ以下であり、かつ前記１または複数の直列共振器のうち少なくとも１つの直列共振器における前記圧電層の厚さより小さい１または複数の並列共振器と、を備えるラダー型フィルタである。

【0007】

上記構成において、前記少なくとも１つの並列共振器における前記圧電層は、前記１または複数の直列共振器の全てにおける前記圧電層より薄い構成とすることができる。

【0008】

上記構成において、前記１または複数の直列共振器における前記圧電層の厚さは略等しい構成とすることができる。

【0009】

上記構成において、前記１または複数の並列共振器の全てにおける前記圧電層は、前記１または複数の直列共振器の全てにおける前記圧電層より薄い構成とすることができる。

【0010】

上記構成において、前記１または複数の直列共振器における前記圧電層の厚さは略等しく、前記１または複数の並列共振器における前記圧電層の厚さは略等しい構成とすることができる。

【0011】

上記構成において、前記少なくとも１つの並列共振器における前記一対の櫛型電極の電極指の平均ピッチは、前記１または複数の並列共振器のうち他の並列共振器における前記一対の櫛型電極の電極指の平均ピッチより大きく、前記少なくとも１つの並列共振器における前記圧電層は、前記他の並列共振器における前記圧電層より薄い構成とすることができる。

【0012】

上記構成において、前記少なくとも１つの並列共振器における前記圧電層の厚さは略等しく、前記他の並列共振器および前記１または複数の直列共振器における前記圧電層の厚さは略等しい構成とすることができる。

【0013】

上記構成において、前記複数の弾性波共振器における前記圧電層の厚さは前記平均ピッチの１．４倍以下である構成とすることができる。

【0014】

上記構成において、前記複数の弾性波共振器は、前記圧電層と前記支持基板の間に設けられた絶縁層を備える構成とすることができる。

【0015】

上記構成において、前記複数の弾性波共振器は、前記圧電層と前記支持基板の間に設けられ、弾性定数の温度係数の符号が前記圧電層の弾性定数の温度係数の符号と反対である温度補償膜を備え、前記少なくとも１つの並列共振器において、前記温度補償膜の前記支持基板側の面と前記圧電層の前記一対の櫛型電極側の面との距離は、前記平均ピッチの２倍以下である構成とすることができる。

【0016】

上記構成において、前記圧電層は、３６°以上かつ４８°以下回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板である構成とすることができる。

【0017】

本発明は、上記フィルタを備えるマルチプレクサである。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、通過特性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１（ａ）および図１（ｂ）は、実施例１における弾性波共振器の平面図および断面図である。

【図2】図２は、シミュレーション１におけるシャント接続された弾性波共振器の通過特性を示す図である。

【図3】図３は、シミュレーション１における厚さＴ４に対する（ｆｓ－ｆｒ）／ｆｒを示す図である。

【図4】図４（ａ）および図４（ｂ）は、シミュレーション１における厚さＴ４に対するそれぞれｋ２およびＱａを示す図である。

【図5】図５（ａ）は、実施例１に係るラダー型フィルタの回路図、図５（ｂ）は、直列共振器および並列共振器の断面図である。

【図6】図６は、シミュレーション２におけるラダー型フィルタの通過特性を示す図である。

【図7】図７は、実施例２における直列共振器および並列共振器の断面図である。

【図8】図８は、シミュレーション３におけるラダー型フィルタの通過特性を示す図である。

【図9】図９は、シミュレーション３におけるラダー型フィルタの通過特性を示す図である。

【図10】図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、実施例１および２における直列共振器および並列共振器の別の例を示す断面図である。

【図11】図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、実施例１および２における直列共振器および並列共振器の別の例を示す断面図である。

【図12】図１２は、実施例１および２における直列共振器および並列共振器の別の例を示す断面図である。

【図13】図１３は、実施例３に係るデュプレクサの回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照し本発明の実施例について説明する。

【実施例1】

【0021】

実施例１に係るラダー型フィルタに用いられる弾性波共振器について説明する。図１（ａ）および図１（ｂ）は、実施例１における弾性波共振器の平面図および断面図である。電極指の配列方向をＸ方向、電極指の延伸方向をＹ方向、支持基板および圧電層の積層方向をＺ方向とする。Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、圧電層の結晶方位のＸ軸方向およびＹ軸方向とは必ずしも対応しない。圧電層が回転ＹカットＸ伝搬基板の場合、Ｘ方向は結晶方位のＸ軸方向となる。

【0022】

図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、支持基板１０上に圧電層１４が設けられている。支持基板１０と圧電層１４との間に温度補償膜１２が設けられている。圧電層１４上に弾性波共振器２６が設けられている。弾性波共振器２６はＩＤＴ２２および反射器２４を有する。反射器２４はＩＤＴ２２のＸ方向の両側に設けられている。ＩＤＴ２２および反射器２４は、圧電層１４上の金属膜１６により形成される。

【0023】

ＩＤＴ２２は、対向する一対の櫛型電極２０を備える。櫛型電極２０は、複数の電極指１８と、複数の電極指１８が接続されたバスバー１９と、を備える。Ｘ方向からみて一対の櫛型電極２０の電極指１８が交差する領域が交差領域２５である。交差領域２５の長さが開口長である。一対の櫛型電極２０は、交差領域２５の少なくとも一部において電極指１８が交互に設けられている。交差領域２５において複数の電極指１８が主に励振する弾性波は、主にＸ方向に伝搬する。一対の櫛型電極２０のうち一方の櫛型電極２０の電極指１８のピッチがほぼ弾性波の波長λとなる。複数の電極指１８のピッチ（電極指１８の中心間のピッチ）をＤとすると、一方の櫛型電極２０の電極指１８のピッチは電極指１８の２本分のピッチＤとなる。反射器２４は、ＩＤＴ２２の電極指１８が励振した弾性波（弾性表面波）を反射する。これにより弾性波はＩＤＴ２２の交差領域２５内に閉じ込められる。

【0024】

圧電層１４は、例えば単結晶タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）層または単結晶ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）層であり、例えば回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム層または回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム層である。電極指が励振する弾性表面波がＳＨ（Shear Horizontal）波の場合、圧電層１４は３６°以上かつ４８°以下回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板である。

【0025】

支持基板１０は、例えばサファイア基板、アルミナ基板、シリコン基板、スピネル基板、水晶基板、石英基板または炭化シリコン基板である。サファイア基板は単結晶Ａｌ_２Ｏ_３基板であり、アルミナ基板は多結晶または非晶質Ａｌ_２Ｏ_３基板であり、シリコン基板は単結晶または多結晶のシリコン基板であり、スピネル基板は多結晶または非晶質ＭｇＡｌ_２Ｏ_４基板であり、水晶基板は単結晶ＳｉＯ_２基板であり、石英基板は多結晶または非晶質ＳｉＯ_２基板であり、炭化シリコン基板は多結晶または単結晶のＳｉＣ基板である。支持基板１０のＸ方向の線膨張係数は圧電層１４のＸ方向の線膨張係数より小さい。これにより、弾性波共振器の周波数温度依存性を小さくできる。

【0026】

温度補償膜１２は、圧電層１４の弾性定数の温度係数の符号と反対の符号の弾性定数の温度係数を有する。例えば圧電層１４の弾性定数の温度係数は負であり、温度補償膜１２の弾性定数の温度係数は正である。温度補償膜１２は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）を主成分とする絶縁膜であり、例えば無添加または弗素等の添加元素を含む酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜であり、例えば多結晶または非晶質である。これにより、弾性波共振器の周波数温度係数を小さくできる。温度補償膜１２が酸化シリコン膜の場合、温度補償膜１２を伝搬するバルク波の音速は圧電層１４を伝搬するバルクの音速より遅くなる。

【0027】

温度補償膜１２が温度補償の機能を有するためには主モードの弾性波のエネルギーが温度補償膜１２内にある程度存在することが求められる。弾性表面波のエネルギーが集中する範囲は弾性表面波の種類に依存するものの、典型的には弾性表面波のエネルギーは圧電層１４の上面から２λ（λは弾性波の波長）の範囲に集中し、特に圧電層１４の上面からλの範囲に集中する。そこで、温度補償膜１２の下面と圧電層１４の上面との距離は、好ましくは２λ以下であり、より好ましくは１λ以下であり、さらに好ましくは０．６λ以下である。

【0028】

金属膜１６は、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）またはモリブデン（Ｍｏ）を主成分とする膜である。電極指１８と圧電層１４との間にチタン（Ｔｉ）膜またはクロム（Ｃｒ）膜等の密着膜が設けられていてもよい。密着膜は電極指１８より薄い。電極指１８を覆うように絶縁膜が設けられていてもよい。絶縁膜は保護膜または温度補償膜として機能する。

【0029】

［シミュレーション１］
圧電層１４の厚さＴ４および温度補償膜１２の厚さＴ２を変えた弾性波共振器の特性をシミュレーションした。シミュレーション条件は以下である。
支持基板１０：サファイア基板
温度補償膜１２：酸化シリコン（ＳｉＯ_２）
圧電層１４：４２°ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板
ピッチ２×Ｄ（λ）：５．７μｍ

【0030】

図２は、シミュレーション１におけるシャント接続された弾性波共振器の通過特性を示す図である。温度補償膜１２の厚さＴ２は０．２λであり、Ｔ４は０．４λおよび０．２λである。シャント接続された弾性波共振器の通過特性はラダー型フィルタにおける並列共振器の通過特性に相当する。減衰量を拡大したグラフも図示している。図２に示すように、シャント接続された弾性波共振器では、共振周波数ｆｒにおいて挿入損失が最大となり、反共振周波数ｆａにおいて挿入損失が最小となる。７５０ＭＨｚ付近の周波数ｆｓにスプリアス応答が観察される。スプリアス応答によりリップルが観測される。圧電層１４の厚さＴ４が０．４λから０．２λとなると、周波数ｆｓが高くなる。

【0031】

圧電層１４の厚さＴ４と温度補償膜１２の厚さＴ２を変え、周波数ｆｓの変化をシミュレーションした。図３は、シミュレーション１における厚さＴ４に対する（ｆｓ－ｆｒ）／ｆｒを示す図である。ドットはシミュレーション点を示し、直線はドットをつなぐ線である。図３に示すように、圧電層１４の厚さＴ４が小さくなるとｆｓは高周波側にシフトする。厚さＴ４が０．５λ以上では、Ｔ４が変化してもｆｓはほとんど変化しない。厚さＴ４が０．５λ以下では厚さＴ４に対しｆｓが大きく変化する。温度補償膜１２の厚さＴ２が厚くなるとｆｓは低周波側にシフトする。厚さＴ４が０．５λにおける（ｆｓ－ｆｒ）／ｆｒと厚さＴ４が０．２λにおける（ｆｓ－ｆｒ）／ｆｒの差は、厚さＴ２が０．２λ～０．５λによらずほぼ同じである。

【0032】

このように、バルク波に起因したスプリアス応答が生じる周波数ｆｓが圧電層１４の厚さＴ４に依存する現象はこれまで知られていない。この現象は圧電層１４の厚さＴ４が弾性波の波長λ以下特有の現象と考えられ、厚さＴ４が０．５λ以下のとき顕著である。

【0033】

圧電層１４の厚さＴ４と温度補償膜１２の厚さＴ２を変え、電気機械結合係数ｋ^２および反共振周波数ｆａにおけるＱ値Ｑａをシミュレーションした。図４（ａ）および図４（ｂ）は、シミュレーション１における厚さＴ４に対するそれぞれｋ^２およびＱａを示す図である。温度補償膜１２の厚さＴ２は０．２λである。図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、圧電層１４の厚さＴ４が０．７λ以下となると、厚さＴ４が小さくなるにしたがいｋ^２が大きくなりＱａが低くなる。厚さＴ４が０．６λに対し、厚さＴ４が０．２λでは、ｋ^２が約１．３倍となり、Ｑａが０．６５倍となる。

【0034】

シミュレーション１に基づき、実施例１に係るラダー型フィルタについて説明する。図５（ａ）は、実施例１に係るラダー型フィルタの回路図、図５（ｂ）は、直列共振器および並列共振器の断面図である。図５（ａ）に示すように、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に、直列共振器Ｓ１～Ｓ４が直列接続されている。入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に、並列共振器Ｐ１～Ｐ４が並列接続されている。並列共振器Ｐ１～Ｐ４の一端は入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間の経路に接続され、他端はグランド端子Ｇｎｄに接続され接地されている。

【0035】

図５（ｂ）に示すように、支持基板１０上に温度補償膜１２が設けられ、温度補償膜１２上に圧電層１４が設けられている。領域４４に直列共振器Ｓが設けられ、領域４６に並列共振器Ｐが設けられている。領域４４における圧電層１４および温度補償膜１２の厚さはそれぞれＴ４ａおよびＴ２ａであり、領域４６における圧電層１４および温度補償膜１２の厚さはそれぞれＴ４ｂおよびＴ２ｂである。厚さＴ２ａとＴ２ｂとは製造誤差程度に略等しい。厚さＴ４ａは厚さＴ４ｂより大きい。直列共振器Ｓにおける電極指１８のピッチはＤａであり、並列共振器ＰにおけるピッチはＤｂである。ラダー型フィルタでは、直列共振器Ｓの反共振周波数ｆａを通過帯域より高くし、直列共振器Ｐの共振周波数ｆｒを通過帯域より低くする。このため、ピッチＤａはピッチＤｂより小さい。ピッチを大きくする以外に、デュティ比を小さくするまたは金属膜１６を薄くすることにより、共振周波数ｆｒおよび反共振周波数ｆａは高くなる。しかし、デュティ比および金属膜１６の厚さを変えてもピッチＤを変えるほど共振周波数ｆｒおよび反共振周波数ｆａは変化しない。よって、主にピッチＤを変えることで共振周波数ｆｒおよび反共振周波数ｆａを所望の周波数に設定する。

【0036】

［シミュレーション２］
実施例１および比較例１におけるラダー型フィルタの通過特性をシミュレーションした。シミュレーション条件は以下である。
圧電層１４：４２°回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板
温度補償膜１２：膜厚が１．１μｍの酸化シリコン膜
金属膜１６：膜厚が５５０ｎｍ（０．１λｂ）のアルミニウム膜
デュティ比：５０％
平均ピッチ
直列共振器Ｓ１～Ｓ４：２×Ｄａ（λａ）＝５．１μｍ
並列共振器Ｐ１～Ｐ４：２×Ｄｂ（λｂ）＝５．５μｍ
平均共振周波数ｆｒ
直列共振器Ｓ１～Ｓ４：７３０ＭＨｚ
並列共振器Ｐ１～Ｐ４：６９０ＭＨｚ
平均反共振周波数ｆａ
直列共振器Ｓ１～Ｓ４：７６０ＭＨｚ
並列共振器Ｐ１～Ｐ４：７１０ＭＨｚ
比較例１の圧電層１４の厚さ
直列共振器Ｓ１～Ｓ４および並列共振器Ｐ１～Ｐ４：２．２μｍ（０．４λｂ）
実施例１の圧電層１４の厚さ
直列共振器Ｓ１～Ｓ４：２．２μｍ（０．４λｂ）
並列共振器Ｐ１～Ｐ４：１．１μｍ（０．２λｂ）

【0037】

図６は、シミュレーション２におけるラダー型フィルタの通過特性を示す図である。減衰量を拡大したグラフも図示している。図６に示すように、通過帯域Ｐａｓｓは７０３ＭＨｚ～７４８ＭＨｚであり、ＬＴＥ（Long Term Evolution）バンド２８の送信帯域に対応する。大きい減衰量のレンジでは比較例１と実施例１とでは通過特性はほとんど変わらない。通過帯域Ｐａｓｓにおける減衰量を拡大すると、比較例１では、通過帯域Ｐａｓｓの高周波端において挿入損失が低下している。これは、並列共振器Ｐ１～Ｐ４における図２の厚さＴ４＝０．４λの周波数ｆｓ付近のスプリアス応答に対応する。実施例１では、通過帯域Ｐａｓｓの高周波端における挿入損失は比較例１より小さい。これは、図２のように、並列共振器Ｐ１～Ｐ４の圧電層１４の厚さＴ４を０．２λとすることで、スプリアス応答の周波数ｆｓが高周波数側に移動し、周波数ｆｓが通過帯域Ｐａｓｓの外に移動したためである。直列共振器Ｓ１～Ｓ４における圧電層１４の厚さＴ４を０．２λとすると、図４（ａ）のように、電気機械結合係数ｋ^２が高くなるため、通過帯域Ｐａｓｓの高周波端の急峻性が低くなる。また、図４（ｂ）のように、Ｑ値Ｑａが低くなるため通過帯域Ｐａｓｓにおける挿入損失が大きくなる。実施例１では圧電層１４の厚さＴ４を０．４λとすることで、高周波端における急峻性を高くし、かつ通過帯域Ｐａｓｓの挿入損失を小さくできる。

【実施例2】

【0038】

実施例１では、並列共振器Ｐ１～Ｐ４における圧電層１４の厚さＴ４ｂを直列共振器Ｓ１～Ｓ４における圧電層１４の厚さＴ４ａより小さくする。この場合、並列共振器Ｐ１～Ｐ４の電気機械結合係数ｋ^２が高くなるため通過帯域Ｐａｓｓの低周波端の急峻性が低くなる。また、並列共振器Ｐ１～Ｐ４のＱ値が低くなるため通過帯域Ｐａｓｓにおける挿入損失が大きくなる。そこで、実施例２では、並列共振器Ｐ１～Ｐ４の一部における圧電層１４を薄くすることを検討した。

【0039】

図７は、実施例２における直列共振器および並列共振器の断面図である。図７に示すように、並列共振器Ｐ１～Ｐ４のうち一部の並列共振器Ｐは圧電層１４の厚さがＴ４ｂである領域４６に設けられ、並列共振器Ｐ１～Ｐ４のうち残りの並列共振器Ｐ´は圧電層１４の厚さがＴ４ａである領域４４に設けられている。並列共振器Ｐにおける電極指１８のピッチＤｂは並列共振器Ｐ´における電極指１８のピッチＤｃより大きい。

【0040】

［シミュレーション３］
実施例２および比較例２におけるラダー型フィルタの通過特性をシミュレーションした。シミュレーション条件は以下である。
ピッチ２×Ｄ（λ）
Ｐ１：５．５６μｍ
Ｐ２：５．６６μｍ
Ｐ３：５．５１μｍ
Ｐ４：５．６０μｍ
共振周波数ｆｒ
Ｐ１：６９０ＭＨｚ
Ｐ２：６８０ＭＨｚ
Ｐ３：６９６ＭＨｚ
Ｐ４：６８６ＭＨｚ
反共振周波数ｆａ
Ｐ１：７１５ＭＨｚ
Ｐ２：７０５ＭＨｚ
Ｐ３：７２１ＭＨｚ
Ｐ４：７１１ＭＨｚ

【0041】

各並列共振器Ｐ１～Ｐ４の圧電層１４の厚さを以下とした。
比較例１
Ｐ１～Ｐ４：０．４λｂ
実施例１
Ｐ１～Ｐ４：０．２λｂ
実施例２ａ
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ４：０．２λｂ
Ｐ３：０．４λｂ
実施例２ｂ
Ｐ２、Ｐ４：０．２λｂ
Ｐ１、Ｐ３：０．４λｂ
実施例２ｃ
Ｐ２：０．２λｂ
Ｐ１、Ｐ３、Ｐ４：０．４λｂ
その他のシミュレーション条件はシミュレーション２と同じである。

【0042】

図８は、シミュレーション３におけるラダー型フィルタの通過特性を示す図である。図８に示すように、大きい減衰量のレンジでは実施例２ｂは比較例１および実施例１と通過特性がほとんど変わらない。通過帯域Ｐａｓｓにおける減衰量を拡大すると、実施例２ｂでは、比較例１のようなスプリアス応答に起因する通過帯域Ｐａｓｓの高周波端における挿入損失が低下は小さい。さらに、通過帯域Ｐａｓｓ内の挿入損失は実施例１より大きい。

【0043】

図９は、シミュレーション３におけるラダー型フィルタの通過特性を示す図である。図９では、図８より通過帯域Ｐａｓｓにおける減衰量を拡大している。図９に示すように、実施例１、実施例２ａ、２ｂおよび２ｃの順に通過帯域Ｐａｓｓにおける挿入損失が小さくなる。通過帯域Ｐａｓｓの低周波端（７０３ＭＨｚ）および高周波端（７４８ＭＨｚ）における挿入損失を以下に示す。
比較例１： ０．７４５ｄＢ、１．０８８ｄＢ
実施例１： ０．８４７ｄＢ、０．７６０ｄＢ
実施例２ａ：０．８２６ｄＢ、０．７５０ｄＢ
実施例２ｂ：０．７７８ｄＢ、０．７４１ｄＢ
実施例２ｃ：０．７６４ｄＢ、０．７４６ｄＢ

【0044】

通過帯域Ｐａｓｓの低周波端（７０３ＭＨｚ）では、挿入損失は、比較例１が最も小さく、実施例２ｃ、２ｂ、２ａおよび実施例１の順に大きくなる。これは、並列共振器Ｐ１～Ｐ４および直列共振器Ｓ１～Ｓ４のうちＱ値の高い（すなわち圧電層１４の厚い）共振器の個数が多くなると挿入損失が小さくなることに相当する。通過帯域Ｐａｓｓの高周波端（７４８ＭＨｚ）では、挿入損失は、比較例１が最も大きく、実施例１、２ａ、２ｃおよび２ｂの順に小さくなる。これは比較例１では、最も共振周波数ｆｒの低い並列共振器Ｐ２のスプリアス応答が通過帯域Ｐａｓｓ内に位置しており、並列共振器Ｐ２の圧電層１４を薄くすると、スプリアス応答が通過帯域Ｐａｓｓより高周波側に移動しているためと考えられる。共振周波数ｆｒの高い並列共振器Ｐ１およびＰ３のスプリアス応答は通過帯域Ｐａｓｓ内に位置しないため、並列共振器Ｐ１およびＰ３の圧電層１４を厚くしても高周波端における挿入損失は大きくならない。むしろＱ値が高くなるため挿入損失が小さくなる。２番目に共振周波数が低い並列共振器Ｐ４のスプリアス応答は通過帯域Ｐａｓｓに若干重なる。このため、実施例２ｂは実施例２ｃより低周波端における挿入損失が小さくなる。

【0045】

図１０（ａ）～図１２は、実施例１および２における直列共振器および並列共振器の別の例を示す断面図である。図１０（ａ）に示すように、支持基板１０と温度補償膜１２との間に境界層１１が設けられている。絶縁層１３は温度補償膜１２と境界層１１とを含む。領域４４および４６における境界層１１の厚さはそれぞれＴ１ａおよびＴ１ｂである。その他の構成は図５（ｂ）と同じである。

【0046】

境界層１１を伝搬するバルク波の音速は、温度補償膜１２を伝搬するバルク波の音速より速い。これにより、圧電層１４および温度補償膜１２内に主モードの弾性波が閉じ込められる。これにより、損失が小さくなる。さらに、境界層１１を伝搬するバルク波の音速は、支持基板１０を伝搬するバルク波の音速より遅い。境界層１１は、例えば多結晶または非晶質であり、酸化アルミニウム膜、窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜またシリコン膜等の絶縁層である。境界層１１は異なる材料からなる複数の層が積層されていてもよい。

【0047】

境界層１１を設けることで、温度補償膜１２から境界層１１に至る周波数の高い不要波が境界層１１を通過する間に減衰する。よって、支持基板１０との界面で反射しＩＤＴに至る不要波を抑制できる。境界層１１が薄くなると主モードの弾性波が圧電層１４および温度補償膜１２に閉じ込められにくくなる。この観点から、境界層１１の厚さＴ１ａおよびＴ１ｂは電極指１８の平均ピッチＤの２．２倍（１．１λ）以上が好ましく、３．０倍（１．５λ）以上がより好ましい。境界層１１を厚くすると、製造工程が増大および製造プロセスの難易度が上昇する。この観点から、境界層１１の厚さＴ１ａおよびＴ１ｂは電極指１８の平均ピッチＤの１０倍（５λ）以下が好ましく、８倍（４λ）以下がより好ましい。

【0048】

温度補償膜１２の厚さＴ２ａとＴ２ｂとが異なると、直列共振器Ｓと並列共振器Ｐの温度特性が異なってしまう。また、圧電層１４の上面に段差が形成されると、直列共振器Ｓと並列共振器Ｐとを接続する配線の形成が難しくなる。境界層１１の厚さＴ１ｂをＴ１ａより大きくすることで、温度補償膜１２の厚さＴ２ａおよびＴ２ｂを略等しくし、支持基板１０の上面および圧電層１４の上面に段差が形成されることを抑制できる。

【0049】

図１０（ｂ）に示すように、支持基板１０に圧電層１４が直接接続されていてよい。領域４４と４６の間において支持基板１０の上面に段差を形成することで、圧電層１４の上面に段差が形成されることを抑制できる。その他の構成は図５（ｂ）と同じである。

【0050】

図１１（ａ）に示すように、境界層１１の厚さＴ１ａとＴ１ｂとは略等しく、温度補償膜１２の厚さＴ２ａとＴ２ｂとは略等しい。領域４４と４６との間において圧電層１４の上面に段差が形成されている。その他の構成は図１０（ａ）と同じであり説明を省略する。

【0051】

図１１（ｂ）に示すように、温度補償膜１２の厚さＴ２ａとＴ２ｂとは略等しい。領域４４と４６との間において圧電層１４の上面に段差が形成されている。その他の構成は図５（ｂ）と同じであり説明を省略する。

【0052】

図１２に示すように、領域４４と４６との間において支持基板１０の上面には段差は形成されておらず、圧電層１４の上面に段差が形成されている。その他の構成は図１０（ｂ）と同じであり説明を省略する。

【0053】

図１１（ａ）～図１１（ｂ）のように、直列共振器Ｓと並列共振器Ｐとを接続する配線の形成ができれば、領域４４と４６との間における圧電層１４の上面に段差が形成されていてもよい。

【0054】

図１０（ａ）～図１２では、実施例１のように、領域４４に直列共振器Ｓが設けられ、領域４６に並列共振器Ｐが設けられている例を説明したが、実施例２のように、領域４４に直列共振器Ｓおよび並列共振器Ｐ´が設けられ、領域４６に並列共振器Ｐが設けられていてもよい。

【0055】

実施例１および２によれば、並列共振器Ｐ１～Ｐ４のうち少なくとも１つの並列共振器Ｐにおける圧電層１４の厚さＴ４ｂは、少なくとも１つの並列共振器Ｐにおける電極指１８の平均ピッチＤｂ（０．５λｂ）以下であり、直列共振器Ｓ１～Ｓ４のうち少なくとも１つの直列共振器Ｐにおける圧電層１４の厚さＴ４ａより薄い。これにより、並列共振器Ｐのスプリアス応答を通過帯域Ｐａｓｓより高周波側に移動できる。

【0056】

並列共振器Ｐのスプリアス応答をより高周波側に移動させるため、並列共振器Ｐにおける圧電層１４の厚さＴ４ｂは並列共振器Ｐにおける電極指１８の平均ピッチＤｂの０．８倍（０．４λｂ）以下が好ましく、０．６倍（０．３λｂ）以下が好ましい。また、厚さＴ４ｂは厚さＴ４ａより０．１Ｄｂ（０．０５λｂ）以上小さいことが好ましく、０．２Ｄｂ（０．１λｂ）以上小さいことがより好ましい。図４（ｂ）のように、厚さＴ４ｂが薄すぎるとＱ値が低下する。この観点から厚さＴ４ｂは０．１Ｄｂ（０．０５λｂ）以上が好ましく、０．２Ｄｂ（０．１λｂ）以上がより好ましい。直列共振器ＳのＱ値を高くするため、全ての共振器の圧電層１４の厚さＴ４ａおよびＴ４ｂは１．４Ｄｂ（０．７λｂ）以下が好ましく、１．２Ｄｂ（０．６λｂ）以下がより好ましく、１．０Ｄｂ（０．５λｂ）以下がさらに好ましい。

【0057】

一般的なラダー型フィルタでは、直列共振器Ｓ１～Ｓ４の共振周波数は並列共振器Ｐ１～Ｐ４の共振周波数より高い。よって、直列共振器Ｓ１～Ｓ４のスプリアス応答が通過帯域Ｐａｓｓに重なることはほとんどない。そこで、並列共振器Ｐにおける圧電層１４は、直列共振器Ｓ１～Ｓ４の全てにおける圧電層１４より薄くする。これにより、圧電層１４が薄くなることに起因する挿入損出の増加を抑制できる。直列共振器Ｓ１～Ｓ４における圧電層１４の厚さＴ４は製造誤差程度に略等しい。これにより、製造工程を削減できる。なお、厚さが製造誤差程度に略等しいとは、例えば１０％程度の誤差を許容する。例えば最も厚いおよび薄い厚さをそれぞれＴｍａｘおよびＴｍｉｎとすると、２×（Ｔｍａｘ－Ｔｍｉｎ）／（Ｔｍａｘ＋Ｔｍｉｎ）は０．１以下であり、０．０５以下である。

【0058】

並列共振器Ｐ１～Ｐ４の全てのスプリアス応答が通過帯域Ｐａｓｓに影響する場合、並列共振器Ｐ１～Ｐ４の全てにおける圧電層１４は、直列共振器Ｓ１～Ｓ４の全てにおける圧電層１４より薄くする。これにより、並列共振器Ｐ１～Ｐ４のスプリアス応答が通過帯域Ｐａｓｓに影響することを抑制できる。直列共振器Ｓ１～Ｓ４における圧電層１４の厚さＴ４ａは製造誤差程度に略等しく、並列共振器Ｐ１～Ｐ４における圧電層１４の厚さＴ４ｂ製造誤差程度に略等しい。これにより、製造工程を削減できる。

【0059】

実施例２のように、並列共振器Ｐにおける櫛型電極の電極指１８の平均ピッチＤｂは、並列共振器Ｐ１～Ｐ４のうち他の並列共振器Ｐ´における電極指１８の平均ピッチＤｃより大きい。これにより、並列共振器Ｐは並列共振器Ｐ´より共振周波数が低い。このため、並列共振器Ｐのスプリアス応答は並列共振器Ｐ´のスプリアス応答より通過帯域Ｐａｓｓに影響しやすい。並列共振器Ｐにおける圧電層１４を他の並列共振器Ｐ´における圧電層１４より薄くする。これより、並列共振器Ｐのスプリアス応答が通過帯域Ｐａｓｓに影響することを抑制できる。スプリアス応答が通過帯域Ｐａｓｓに影響し難い並列共振器Ｐ´のＱ値が向上するため、挿入損失を抑制できる。並列共振器Ｐにおける圧電層１４の厚さＴ４ｂは製造誤差程度に略等しく、並列共振器Ｐ´および直列共振器Ｓ１～Ｓ４の圧電層１４の厚さＴ４ａは略等しい。これにより、製造工程を削減できる。

【0060】

図１０（ａ）および図１１（ａ）のように、直列共振器Ｓ１～Ｓ４および並列共振器Ｐ１～Ｐ４は、圧電層１４と支持基板１０の間に設けられた絶縁層１３を備えてもよい。絶縁層１３は１層でもよいし、積層された複数の層でもよい。図５（ｂ）、図７、図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１１（ａ）および図１１（ｂ）のように、直列共振器Ｓ１～Ｓ４および並列共振器Ｐ１～Ｐ４は、弾性波共振器は、温度補償膜１２を備えてもよい。温度補償膜１２の支持基板１０側の面と圧電層１４の一対の櫛型電極２０側の面との距離は、ピッチＤｂの２倍（λｂ）以下であることが好ましい。これにより、主モードの弾性波のエネルギーを圧電層１４と温度補償膜１２内に存在させることができる。温度補償膜１２と圧電層１４との間に、温度補償膜１２と圧電層１４とを表面活性化法により接合するための接合層を設けられもよい。接合層は例えば厚さが１ｎｍ～２０ｎｍの酸化アルミニウム層または窒化酸化アルミニウム膜である。

【0061】

実施例１および２では、直列共振器の個数が４個であり、並列共振器の個数が４個の例を説明したが、直列共振器は１個または複数であればよく、並列共振器は１個または複数であればよい。

【実施例3】

【0062】

図１３は、実施例３に係るデュプレクサの回路図である。図１３に示すように、共通端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に送信フィルタ４０が接続されている。共通端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に受信フィルタ４２が接続されている。送信フィルタ４０は、送信端子Ｔｘから入力された高周波信号のうち送信帯域の信号を送信信号として共通端子Ａｎｔに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。受信フィルタ４２は、共通端子Ａｎｔから入力された高周波信号のうち受信帯域の信号を受信信号として受信端子Ｒｘに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。送信フィルタ４０および受信フィルタ４２の少なくとも一方を実施例１または２のフィルタとすることができる。

【0063】

マルチプレクサとしてデュプレクサを例に説明したがトリプレクサまたはクワッドプレクサでもよい。

【0064】

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0065】

１０ 支持基板
１１ 境界層
１２ 温度補償膜
１３ 絶縁層
１４ 圧電層
１６ 金属膜
１８ 電極指
２０ 櫛型電極
２２ ＩＤＴ
２５ 交差領域
２６ 弾性波共振器
４０ 送信フィルタ
４２ 受信フィルタ
４４、４６ 領域

【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】