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CN118202573A - 滤波器装置 - Google Patents

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CN118202573A
CN118202573A CN202280074089.9A CN202280074089A CN118202573A CN 118202573 A CN118202573 A CN 118202573A CN 202280074089 A CN202280074089 A CN 202280074089A CN 118202573 A CN118202573 A CN 118202573A
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CN
China
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series
arm resonator
filter device
resonator
series arm
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Application number
CN202280074089.9A
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高田俊明
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

提供能够降低通带内的高频侧的损耗的滤波器装置。滤波器装置(1)具备压电性基板、以及构成在压电性基板上的多个串联臂谐振器和至少1个并联臂谐振器，在将多个串联臂谐振器(S1～S4)中的、氧化硅膜的膜厚相对厚的串联臂谐振器(S2～S4)设为第1串联臂谐振器且将氧化硅膜的膜厚相对薄的串联臂谐振器(S1)设为第2串联臂谐振器时，所述第1串联臂谐振器(S2～S4)中的反谐振频率比所述第2串联臂谐振器(S1)中的反谐振频率低，在将(IDT电极的电极指的交叉宽度÷IDT电极的电极指的根数)设为纵横比时，第1串联臂谐振器(S2～S4)中的纵横比大于第2串联臂谐振器(S1)中的纵横比。

Description

滤波器装置
技术领域
本发明涉及具有由弹性波谐振器构成的多个串联臂谐振器以及至少1个并联臂谐振器的滤波器装置。
背景技术
以往，使用了多个弹性波谐振器的梯型滤波器被广泛地用于带通型的滤波器。例如，在下述的专利文献1所记载的滤波器装置中公开了具有多个串联臂谐振器以及多个并联臂谐振器的滤波器装置。在该滤波器装置中，多个串联臂谐振器具有设置成覆盖IDT电极以及反射器的氧化硅膜。而且，反谐振频率低的串联臂谐振器中的氧化硅膜的膜厚比反谐振频率高的串联臂谐振器中的氧化硅膜的膜厚厚。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2017-526254号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1所记载的滤波器装置中，能够抑制频率温度特性的变动，并且能够扩大通带。然而，反谐振频率低的串联臂谐振器中的氧化硅膜的膜厚厚，因此存在通带内的高频侧的损耗变大这样的问题。
本发明的目的在于，提供能够降低通带内的高频侧的损耗的滤波器装置。
用于解决问题的技术方案
本发明所涉及的滤波器装置具备：由弹性波谐振器构成的多个串联臂谐振器和由弹性波谐振器构成的至少1个并联臂谐振器，所述弹性波谐振器具有：压电性基板；设置在所述压电性基板上的IDT电极和一对反射器；以及设置成覆盖所述IDT电极和所述一对反射器的氧化硅膜，在将所述多个串联臂谐振器中的、所述氧化硅膜的膜厚相对厚的串联臂谐振器设为第1串联臂谐振器且将所述氧化硅膜的膜厚相对薄的串联臂谐振器设为第2串联臂谐振器时，所述第1串联臂谐振器中的反谐振频率比所述第2串联臂谐振器中的反谐振频率低，在将(IDT电极的电极指的交叉宽度÷IDT电极的电极指的根数)设为纵横比时，所述第1串联臂谐振器中的纵横比大于所述第2串联臂谐振器的纵横比。
发明效果
根据本发明，能够提供通带内的高频侧的损耗小的滤波器装置。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式所涉及的滤波器装置的电路图。
图2是具有本发明的第1实施方式所涉及的滤波器装置的多工器的电路图。
图3是示出在本发明的第1实施方式所涉及的滤波器装置中使用的弹性波谐振器的构造的主视剖视图。
图4是示出图3所示的弹性波谐振器的电极构造的示意性俯视图。
图5是示出在反谐振频率为858MHz的声表面波谐振器中氧化硅膜的膜厚为1665nm或970nm的情况下的回波损耗特性的图。
图6是示出在反谐振频率为858MHz的声表面波谐振器中氧化硅膜的膜厚为1665nm或970nm的情况下的阻抗特性的图。
图7是示出在反谐振频率为878MHz的声表面波谐振器中氧化硅膜的膜厚为970nm或1665nm的情况下的回波损耗特性的图。
图8是示出在反谐振频率为878MHz的声表面波谐振器中氧化硅膜的膜厚为970nm或1665nm的情况下的阻抗特性的图。
图9是示出实施例以及比较例的滤波器装置的滤波器特性的图。
图10是示出实施例以及比较例的滤波器装置所使用的串联臂谐振器S3单体的回波损耗特性的图。
图11是示出实施例以及比较例的滤波器装置所使用的串联臂谐振器S1单体的回波损耗特性的图。
图12是示出反射器的电极指的根数为13根或7根的情况下的串联臂谐振器S3单体的回波损耗特性的图。
图13是示出反射器的电极指的根数为13根或7根的情况下的串联臂谐振器S1单体的回波损耗特性的图。
图14是示出本发明中使用的弹性波谐振器的构造的其它的例子的主视剖视图。
具体实施方式
以下，通过参照附图说明本发明的具体实施方式，来明确本发明。
另外，预先指出，本说明书所记载的各实施方式是例示性的，在不同的实施方式间，能够进行结构的部分置换或组合。
图1是本发明的第1实施方式所涉及的滤波器装置的电路图。滤波器装置1是Band26的发送滤波器。Band26的发送频带为814MHz～849MHz，接收频带为859MHz～894MHz。
滤波器装置1具有由声表面波谐振器构成的多个串联臂谐振器S1～S4和多个并联臂谐振器P1～P4。在滤波器装置1中，串联臂谐振器S1与发送端子2连接。此外，串联臂谐振器S4与天线端子3连接。并联臂谐振器P1连接在串联臂谐振器S1和发送端子2之间的连接点与接地电位之间。并联臂谐振器P2连接在串联臂谐振器S1和串联臂谐振器S2之间的连接点与接地电位之间。并联臂谐振器P3连接在串联臂谐振器S2和串联臂谐振器S3之间的连接点与接地电位之间。并联臂谐振器P4连接在串联臂谐振器S3和串联臂谐振器S4之间的连接点与接地电位之间。
上述串联臂谐振器S1～S4以及并联臂谐振器P1～P4均由声表面波谐振器构成。因而，滤波器装置1是使用了多个声表面波谐振器的梯型滤波器。
另外，并联臂谐振器的数量不限于多个，也可以是1个。
在图3中示出在滤波器装置1中用作上述串联臂谐振器S1～S4、并联臂谐振器P1～P4的声表面波谐振器的构造的一个例子。此外，图4是示出设置在压电性基板上的电极构造的示意性俯视图。如图3所示，弹性波谐振器11具有压电性基板12。压电性基板12例如包含LiNbO3、LiTaO3等压电单晶。在压电性基板12上设置有IDT电极16以及反射器17、18。使用了包含Y切割的LiNbO3的压电性基板12的弹性波谐振器11是使用了瑞利波的声表面波谐振器。
此外，设置有氧化硅膜19，使得覆盖声表面波谐振器的IDT电极16以及一对反射器17、18。由此，可谋求频率温度特性的改善。氧化硅膜19的膜厚t为压电性基板12的上表面至氧化硅膜19的上表面的尺寸。
另外，滤波器装置1用于图2所示的多工器。在图2所示的多工器中，滤波器装置1和其它的带通型滤波器4、5的一端彼此共同连接。即，一端彼此共同连接，并与天线端子3连接。另外，不限于多工器，也可以将本发明的滤波器装置应用于具有滤波器装置1和其它的1个带通型滤波器的双工器。
在滤波器装置1中，多个串联臂谐振器S1～S4中的、串联臂谐振器S2～S4是本发明中的第1串联臂谐振器，串联臂谐振器S1是本发明中的第2串联臂谐振器。串联臂谐振器S2～S4的反谐振频率比串联臂谐振器S1的反谐振频率低。串联臂谐振器S2～S4中的氧化硅膜的膜厚比串联臂谐振器S1中的氧化硅膜的膜厚厚。串联臂谐振器S2～S4中的纵横比大于串联臂谐振器S1的纵横比。在此，所谓纵横比，是(IDT电极的电极指的交叉宽度÷IDT电极的电极指的根数)。另外，电极指的交叉宽度是相邻的电极指彼此交叉的部分的、沿着电极指延伸的方向的尺寸。在滤波器装置1中，串联臂谐振器S2～S4的氧化硅膜的膜厚厚，频率温度特性得到了改善。进一步地，能够使通带内的高频侧的回波损耗小。因此，能够使通带内的高频侧的损耗小。
通过对实施例以及比较例进行说明来明确这一点。
作为串联臂谐振器S1～S4以及并联臂谐振器P1～P4，使用了在由Y切割的LiNbO3基板构成的压电性基板上构成了IDT电极以及一对反射器的构造。
在下述的表1中示出实施例的滤波器装置中的串联臂谐振器S1～S4的参数。
[表1]
表1
此外，在下述的表2中示出并联臂谐振器P1～P4的参数。
[表2]
表2
在表1中，将交叉宽度表示为波长λ的倍数。不过，交叉宽度也可以表示为将交叉宽度的尺寸用波长λ进行了归一化的值。另外，波长λ是由IDT电极的电极指间距决定的波长。如前述那样，纵横比为(IDT电极的电极指的交叉宽度÷IDT电极的电极指的根数)，纵横比越小，则表示IDT电极的电极指的根数越多、和/或、IDT电极的电极指的交叉宽度越小。
如表1所示，串联臂谐振器S2～S4中的氧化硅膜的膜厚比串联臂谐振器S1中的氧化硅膜的膜厚厚。
此外，如表2所示，并联臂谐振器P1～P4的氧化硅膜的膜厚与串联臂谐振器S1的氧化硅膜的膜厚相同，设为970nm。
另外，在比较例中，将串联臂谐振器S1的纵横比设为0.154，将串联臂谐振器S2～S4的纵横比设为0.065、0.054、或0.090。即，串联臂谐振器S1的纵横比大于串联臂谐振器S2～S4的纵横比。
在比较例中，仅上述纵横比与实施例不同。即，关于IDT电极的电极指的根数以及IDT电极的电极指的交叉宽度，在比较例中与实施例不同，但是将与(IDT电极的电极指的根数×IDT电极的电极指的交叉宽度)成比例的电容值设为相同。在比较例中，串联臂谐振器S1～S4的反谐振频率以及氧化硅膜的膜厚设为与实施例相同。
在图9中示出上述实施例以及比较例的滤波器装置的滤波器特性。另外，在图9以及后述的图5、图6等特性图中，M1表示Band26的通信频带的作为下端的814MHz的频率位置，M2表示作为上端的849MHz的频率位置。此外，M3表示Band26的接收频带的作为下端的859MHz的频率位置，M4表示Band26的接收频带的作为上端的894MHz。
如根据图9可明确那样，在作为通带内的高频侧的端部的849MHz附近，与比较例相比，根据实施例可使损耗小。即，能够使通带内的高频侧的损耗小。
这基于以下的理由。
图5是示出在反谐振频率被设为858MHz的上述声表面波谐振器中氧化硅膜的膜厚为1665nm或970nm的情况下的回波损耗特性的图。
图6是示出在反谐振频率被设为858MHz的上述声表面波谐振器中氧化硅膜的膜厚为1665nm或970nm的情况下的阻抗特性的图。
如根据图5以及图6可明确那样，在反谐振频率为858MHz的声表面波谐振器中，若将氧化硅膜的膜厚从1665nm变更为970nm，则在通带内的高频侧的端部处的849MHz处，回波损耗的绝对值大幅地变小、被改善。
另一方面，图7是示出在反谐振频率为878MHz的声表面波谐振器中将氧化硅膜的膜厚设为970nm或1665nm的情况下的回波损耗特性的图。图8是示出在反谐振频率为878MHz的声表面波谐振器中将氧化硅膜的膜厚设为970nm或1665nm的情况下的阻抗特性的图。
如根据图7以及图8可明确那样，在反谐振频率高达878MHz的声表面波谐振器中，谐振频率～反谐振频率的波数范围的大部分从Band26的发送频带偏离。因而，在反谐振频率高的情况下，即使使氧化硅膜的膜厚厚达1665nm，发送频带内的高频侧的回波损耗的劣化也非常小。
因此，可知，若为了改善温度特性而在反谐振频率低的一侧的串联臂谐振器中使氧化硅膜的膜厚变厚，则通带内的高频侧的损耗变大而劣化。
与此相对，图10是示出实施例以及比较例中的串联臂谐振器S3单体的回波损耗特性的图，图11是示出实施例以及比较例中的串联臂谐振器S1单体的回波损耗特性的图。
如图10所示，在作为第1串联臂谐振器的串联臂谐振器S3中，纵横比为0.104，大于比较例的情况下的0.054。因此，通带内的高频侧的回波损耗被改善。如根据图11可明确那样，在作为第2串联臂谐振器的串联臂谐振器S1中，在实施例中，纵横比为0.051，小于比较例的情况下的纵横比0.154。因此，在串联臂谐振器S1单体的回波损耗特性中，通带内的高频侧的回波损耗也被改善。
因此，如图9所示，在滤波器装置1中，可谋求通带内的高频侧的低损耗化。
若纵横比变大，则谐振频率附近的回波损耗劣化，但是反谐振频率附近的回波损耗特性被改善。在串联臂谐振器S3中，反谐振频率低，反谐振频率接近通带高频侧。因此，在实施例中，通过使纵横比大，从而改善了反谐振频率附近的回波损耗。因此，通带内的高频侧的回波损耗被改善。
另一方面，串联臂谐振器S1的反谐振频率高，谐振频率接近通带高频侧。因此，在实施例中，通过使纵横比小，从而改善了谐振频率附近的回波损耗特性。因此，通过串联臂谐振器S1，通带高频侧的849MHz处的回波损耗也被改善。
即，在本发明中，通过使反谐振频率低的串联臂谐振器S2～S4的纵横比大、且使反谐振频率高的串联臂谐振器S1的纵横比小，从而改善了在以各串联臂谐振器单体来观察时的通带内的高频侧的回波损耗。由此，可谋求滤波器装置1的通带内的高频侧的低损耗化。
另外，声表面波谐振器彼此的反谐振频率能够使用电极指间距和占空比来进行比较。例如，在声表面波谐振器彼此的电极指的厚度相同的情况下，电极指间距与占空比之积的倒数较大的一方的声表面波谐振器的反谐振频率比另一方的声表面波谐振器的反谐振频率高。
进一步地，在电极指的厚度也不同的情况下，电极指间距、占空比以及电极指厚度之积的倒数、即1/(电极指间距×占空比×电极指厚度)的值较大的一方的声表面波谐振器的反谐振频率比另一方的声表面波谐振器的反谐振频率高。
优选地，第2串联臂谐振器中的IDT电极的电极指的根数比第1串联臂谐振器中的IDT电极的电极指的根数多。由此，在第1串联臂谐振器中，能够更有效地改善谐振频率附近的回波损耗。因此，能够使滤波器装置的损耗更小。
此外，在本发明中，优选为，第1串联臂谐振器中的反射器的电极指的根数比第2串联臂谐振器中的反射器的电极指的根数多。反射器中的电极指的根数越多，则越能够改善回波损耗特性。因此，在滤波器装置中能够使插入损耗更小。另外，参照图12以及图13来对此进行说明。
图12是示出在作为第1串联臂谐振器的串联臂谐振器S3中反射器的电极指的根数为13根或7根的情况下的回波损耗特性的图。图13是示出在串联臂谐振器S1中反射器的电极指的根数为13根或7根的情况下的回波损耗特性的图。
如根据图12可明确那样，在串联臂谐振器S3中，反射器中的电极指的根数较多的一方的回波损耗得到了改善。
另外，在反谐振频率远离发送频带的串联臂谐振器S1中，谐振频率更接近发送频带。因此，反射器中的电极指的根数的大小几乎不影响849MHz处的回波损耗。因此，由于反射器的电极指的根数越少则IDT电极的面积越小，因此能够谋求第1串联臂谐振器的小型化。此外，能够使滤波器特性中的通带内的高频侧的损耗小。
另外，优选为，作为第2串联臂谐振器的串联臂谐振器S1的反谐振频率比构成通带的其它的串联臂谐振器S2～S4的反谐振频率高，并且，串联臂谐振器S1的谐振频率处于比通带靠高频侧。在此，所谓串联臂谐振器构成通带，表示谐振频率位于通带内。将谐振频率位于通带外的串联臂谐振器设为不构成通带的串联臂谐振器。
在使纵横比小时，存在反谐振频率附近的回波损耗劣化的担扰。然而，通过使谐振频率位于通带高频侧的端部的附近的通带外，能够使回波损耗的劣化区域移位到与通带相比靠高频侧。因此，能够使损耗更小。
另外，在滤波器装置的全部的串联臂谐振器之中，作为第2串联臂谐振器的串联臂谐振器S1的纵横比最小为宜。由此，能够更进一步地改善谐振频率附近的回波损耗，更进一步地使滤波器装置中的损耗小。
串联臂谐振器S2～S4的纵横比与串联臂谐振器S1相比大，但是交叉宽度为17λ以上为宜。关于反谐振频率附近的回波损耗，交叉宽度越大则越改善。然而，若交叉宽度超过17λ，则改善量逐渐地变小。另一方面，作为第2串联臂谐振器的串联臂谐振器S1的反谐振频率附近的回波损耗的劣化不位于通带内。因此，即使交叉宽度小于17λ也几乎不产生影响。
因此，串联臂谐振器S2～S4的交叉宽度为17λ以上，并且使串联臂谐振器S1的纵横比小，以使串联臂谐振器S1的交叉宽度小于17λ为宜。
此外，在本发明中，第2串联臂谐振器中的氧化硅膜的膜厚与并联臂谐振器中的氧化硅膜的膜厚相等为宜。在该情况下，能够通过同一工艺来形成氧化硅膜。因此，能够降低制造成本。此外，通过使并联臂谐振器中的氧化硅膜的膜厚薄，从而谐振频率与反谐振频率的间隔变宽。因此，能够提供更宽频带的滤波器装置。
另外，如图2所示，本发明的滤波器装置适合用于多工器，但是可以是单体的滤波器装置，也可以用于双工器。在用于双工器的情况下，能够抑制滤波器装置自身的通带中的温度特性的变动。此外，由于自身的通带中的特性变动变小，因此也能够抑制共同连接的其它的带通型滤波器的特性变动。
优选的是，第1串联臂谐振器配置于天线端子侧，第2串联臂谐振器配置于相反侧的信号端子侧为宜。即，反谐振频率低、氧化硅膜的膜厚厚的例如上述串联臂谐振器S4位于天线端子侧为宜。此外，如上述串联臂谐振器S1那样反谐振频率高、氧化硅膜的膜厚薄的串联臂谐振器位于信号端子侧为宜。通过使天线端子侧的串联臂谐振器的氧化硅膜的膜厚厚，能够抑制由从天线端子观察时的阻抗的温度引起的特性变动。因此，能够抑制共同连接的其它的带通型滤波器的特性变动。此外，通过在信号端子侧使氧化硅膜的膜厚薄，能够扩大谐振频率和反谐振频率之间的间隔。因此，电感性的区域扩大。因而，能够使在信号端子和被连接的放大器之间连接的电感元件的值小。因此，也能够抑制起因于电感元件的损耗的劣化。
另外，在信号端子为接收端子的情况下，能够使在接收端子和低噪声放大器(LNA)之间连接的电感元件的电感值小。在该情况下，也能够抑制起因于电感元件的损耗的劣化。
图14是示出本发明的滤波器装置所使用的弹性波谐振器的构造的其它的例子的主视剖视图。弹性波谐振器11A具有支承基板13。支承基板13包含Si。不过，支承基板13能够使用适当的绝缘体、半导体来构成。在支承基板13上，高声速构件14、低声速膜15以及压电体层12A按此顺序层叠。也可以使用具有这样的层叠构造的压电性基板。压电体层12A包含压电单晶。在本实施方式中，使用LiTaO3。不过，也可以使用LiNbO3等其它的压电单晶。在压电体层12A上，设置有IDT电极16以及反射器17、18。
高声速构件14包含高声速材料。所谓高声速材料，是指所传播的体波的声速比在压电体层12A传播的弹性波的声速高的材料。作为这样的高声速材料，能够使用氧化铝、碳化硅、氮化硅、氮氧化硅、硅、蓝宝石、钽酸锂、铌酸锂、石英、矾土、氧化锆、堇青石、莫来石、块滑石、镁橄榄石、氧化镁、DLC(类金刚石碳)膜或金刚石、以上述材料为主成分的介质、以上述材料的混合物为主成分的介质等各种各样的材料。在本实施方式中，高声速构件14包含氮化硅。
低声速膜15包含低声速材料。所谓低声速材料，是指所传播的体波的声速比在压电体层12A传播的体波的声速低的材料。作为这样的低声速材料，能够使用氧化硅、玻璃、氮氧化硅、氧化钽、此外对氧化硅添加了氟、碳、硼、氢或硅烷醇基的化合物、以上述材料为主成分的介质等各种各样的材料。在本实施方式中，低声速膜15包含氧化硅。
另外，在图14所示的弹性波谐振器11A中，高声速构件14以及低声速膜15进行了层叠，但是也可以使用将支承基板13和高声速构件14通过高声速材料进行了一体化的构造。即，压电性基板也可以是在包含高声速材料的支承基板和压电体层12A之间层叠了低声速膜15的构造。此外，低声速膜15也可以被省略。即，可以在压电体层12A直接层叠高声速构件14，也可以在前述的包含高声速材料的支承基板上直接层叠压电体层12A。
附图标记说明
1…滤波器装置；
2…发送端子；
3…天线端子；
4、5…带通型滤波器；
11…弹性波谐振器；
11A…弹性波谐振器；
12…压电性基板；
12A…压电体层；
13…支承基板；
14…高声速构件；
15…低声速膜；
16…IDT电极；
17、18…反射器；
19…氧化硅膜；
S1、S2、S3、S4…串联臂谐振器；
P1、P2、P3、P4…并联臂谐振器。

Claims (9)

1.一种滤波器装置，
具备：由弹性波谐振器构成的多个串联臂谐振器和由弹性波谐振器构成的至少1个并联臂谐振器，
所述弹性波谐振器具有：压电性基板；设置在所述压电性基板上的IDT电极和一对反射器；以及设置成覆盖所述IDT电极和所述一对反射器的氧化硅膜，
在将所述多个串联臂谐振器中的、所述氧化硅膜的膜厚相对厚的串联臂谐振器设为第1串联臂谐振器且将所述氧化硅膜的膜厚相对薄的串联臂谐振器设为第2串联臂谐振器时，所述第1串联臂谐振器中的反谐振频率比所述第2串联臂谐振器中的反谐振频率低，
在将(IDT电极的电极指的交叉宽度÷IDT电极的电极指的根数)设为纵横比时，所述第1串联臂谐振器中的纵横比大于所述第2串联臂谐振器的纵横比。
2.根据权利要求1所述的滤波器装置，其中，
所述第2串联臂谐振器中的所述IDT电极的电极指的根数比所述第1串联臂谐振器中的所述IDT电极的电极指的根数多。
3.根据权利要求1或2所述的滤波器装置，其中，
所述第1串联臂谐振器中的所述反射器的电极指的根数比所述第2串联臂谐振器中的所述反射器的电极指的根数多。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的滤波器装置，其中，
所述第2串联臂谐振器与构成通带的其它的所述串联臂谐振器相比，反谐振频率最高，并且谐振频率位于与通带相比靠高频侧。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的滤波器装置，其中，
在所述多个串联臂谐振器的所述纵横比之中，所述第2串联臂谐振器的所述纵横比最小。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的滤波器装置，其中，
所述第2串联臂谐振器的所述氧化硅膜的膜厚与所述并联臂谐振器中的所述氧化硅膜的膜厚相等。
7.一种多工器，
多个带通型滤波器的一端被共同连接，所述多个带通型滤波器中的至少1个由权利要求1～6中的任一项所述的滤波器装置构成。
8.根据权利要求7所述的多工器，其中，
所述多工器的所述一端与天线端子连接，所述第1串联臂谐振器是所述滤波器装置中最接近所述天线端子的串联臂谐振器。
9.根据权利要求7或8所述的多工器，其中，
所述第2串联臂谐振器是所述滤波器装置中最接近与所述一端侧相反的一侧的端部的串联臂谐振器。
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