JP5121178B2

JP5121178B2 - 弾性表面波装置及び通信装置

Info

Publication number: JP5121178B2
Application number: JP2006200678A
Authority: JP
Inventors: 一弘大塚; 剛仲井
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2006-07-24
Filing date: 2006-07-24
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2026-07-24
Also published as: JP2008028825A

Description

本発明は、例えば携帯電話等の移動体通信機器に用いられる弾性表面波フィルタや弾性表面波共振器等の弾性表面波装置及びこれを備えた通信装置に関するものである。

従来、携帯電話や自動車電話等の移動体通信機器のＲＦ（無線周波数）段に用いられる周波数選択フィルタとして、弾性表面波フィルタが広く用いられている。一般に、周波数選択フィルタに求められる特性としては、広通過帯域、低損失、高減衰量等の諸特性が挙げられる。近年、特に移動体通信機器における受信感度の向上、低消費電力化のために、さらに弾性表面波フィルタに対する低損失化の要求が高まっている。また、近年、移動体通信機器において、小型化のためアンテナが従来のホイップアンテナから誘電体セラミックス等を用いた内蔵アンテナに移行してきている。そのため、アンテナのゲインを充分に得ることが難しくなり、弾性表面波フィルタに対してさらに挿入損失を改善させる要求が増大している。

このような広帯域化、低損失化を実現するために、例えば、圧電基板上に３つのＩＤＴ電極（Inter Digital Transducer）を設け、縦１次モードと縦３次モードを利用した２重モード弾性表面波共振器フィルタが提案されている。

特に、隣り合うＩＤＴ電極の端部に電極指の狭ピッチ部を設けることにより、ＩＤＴ電極間におけるバルク波の放射損を低減して、共振モードの状態を制御することにより広帯域化及び低損失化が図られている（例えば、特許文献１を参照。）。

また、近年、移動体通信機器等の小型化、軽量化のために、弾性表面波装置の小型化が要求され、実装形態も従来のワイヤボンディング方式を用いたパッケージ実装から、フリップチップ実装方式を用いたＣＳＰ（Chip Scale Package）タイプへと変遷してきている。そのため、実装形態のみならず弾性表面波装置自体の小型化をよりいっそう進める傾向にある。

図７は、従来の弾性表面波フィルタの電極構造を模式的に示す平面図である。圧電基板２０１上に並列接続させた前段の弾性表面波フィルタ２１２，２１３を形成しており、弾性表面波フィルタ２１２，２１３は、それぞれ３個のＩＤＴ電極２０２，２０３，２０４及び２０５，２０６，２０７と、その両側に配置された反射器電極２０８，２０９及び２１０，２１１とから構成されている。また、後段の弾性表面波フィルタ２１６，２１７を形成しており、弾性表面波フィルタ２１６，２１７は、それぞれ３個のＩＤＴ電極２１８，２１９，２２０及び２２１，２２２，２２３と、その両側に配置された反射器電極２２４，２２５及び２２６，２２７とから構成されている。そして、前段の弾性表面波フィルタ２１２，２１３と後段の弾性表面波フィルタ２１６，２１７の間に、それぞれ弾性表面波共振子２１４，２１５が設けられている。

不平衡信号端子２３１に接続された弾性表面波フィルタ２１２，２１３は、さらに、弾性表面波共振子２１４、２１５を介して、弾性表面波フィルタ２１６、２１７に接続されている。不平衡信号端子２３１に接続されたＩＤＴ電極２０３，２０６は、一対の互いに対向させた櫛歯状電極に電界を加えられ、弾性表面波を励振させる。励振された弾性表面波がＩＤＴ電極２０２，２０４及び２０５，２０７に伝搬される。また、中央のＩＤＴ電極２０３の位相は、もう一方の中央のＩＤＴ電極２０６の位相に対して１８０°異なった逆相となっており、最終的に後段の弾性表面波フィルタ２１６，２１７の中央のＩＤＴ電極２１９，２２２の一方の櫛状電極から平衡出力信号端子２３２，２３３へ信号が伝わり平衡出力される。このような構造により、平衡−不平衡変換機能を実現している。さらに、弾性表面波素子及び弾性表面波共振子間の配線の一部に、絶縁体２４１〜２４８を介した立体配線構造を採用することにより、弾性表面波素子自体の小型化を実現している（例えば、特許文献２を参照。）。

また、近年、移動体通信機器等の小型化、軽量化及び低コスト化のため、使用部品の削減が進められ、弾性表面波フィルタに新たな機能の付加が要求されてきている。その１つに不平衡入力−平衡出力型または平衡入力−不平衡出力型に構成できるようにするといった要求がある。ここで、平衡入力または平衡出力とは、信号が２つの信号線路間の電位差として入力または出力するものをいい、各信号線路の信号は振幅が等しく、位相が逆相になっている。これに対して、不平衡入力または不平衡出力とは、信号がグランド電位に対する１本の線路の電位として入力または出力するものをいう。

現在、弾性表面波フィルタに不平衡−平衡変換機能または平衡−不平衡変換機能を持たせた、不平衡入力−平衡出力型弾性表面波フィルタまたは平衡入力−不平衡出力型弾性表面波フィルタ（以下、平衡型弾性表面波フィルタという）の実用化が進められている。不平衡−平衡変換機能の要求を満たすため、縦結合二重モードフィルタが多く用いられている。また、ＲＦ用フィルタとしては、接続端子の一方を不平衡接続で入出力インピーダンスが５０Ω、他方を平衡接続で入出力インピーダンスが１００〜２００Ωに整合させるという要求が多い。
特開２００２−９５８７号公報特開２００４−２８２７０７号公報

図７に示すような特許文献２に開示されている従来の弾性表面波装置（弾性表面波フィルタ）を用いた場合、弾性表面波素子間や弾性表面波素子と弾性表面波共振子との間の配線の一部に立体配線を採用することにより、弾性表面波フィルタの小型化を実現することができる。しかしながら、平衡信号用配線または不平衡信号用配線の片側のみに立体配線構造を用いた場合、弾性表面波フィルタの通過帯域の周波数特性において、通過帯域内でのリップルが発生するため挿入損失が劣化するという問題があった。

また、特許文献１に開示されている弾性表面波装置では、ＩＤＴ電極の端部に狭ピッチ部を設けると、弾性表面波が結合した状態で電極指ピッチが異なる部分が存在するため、通過帯域におけるフィルタ特性のリップルが大きくなり、通過帯域の肩特性が劣化して通過帯域の平坦な特性が得られない。また、ＩＤＴ電極の端部に狭ピッチ部を設けるだけでは、弾性表面波の励振に利用できる基本的な共振モードの数が縦１次モードと縦３次モードに限定され、他の共振モードが利用できないので、設計の自由度が小さくなっていた。そのため、通過帯域におけるフィルタ特性の平坦性を向上させ、広帯域化しつつ、挿入損失を向上させるには不充分であった。

さらに、特許文献２に開示されている弾性表面波装置では、弾性表面波素子間の配線の一部にのみ立体配線を用いているので、引出し配線において配線抵抗及び配線容量が非対称となるため、振幅平衡度や位相平衡度が劣化してしまう問題点があった。

従って、本発明は上記従来の技術における問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、小型化を実現するとともに通過帯域における挿入損失を劣化させず、かつリップルの発生を抑制することができ、高品質な平衡型弾性表面波フィルタとしても機能できる弾性表面波装置、及びそれを用いた通信装置を提供することにある。

本発明の弾性表面波装置は、１）圧電基板上に、前記圧電基板上を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に沿って、前記伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた３個のＩＤＴ電極と、前記３個のＩＤＴ電極の両側にそれぞれ配置され、前記伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた反射器電極とを有する第１及び第２の弾性表面波素子と、前記第１及び第２の弾性表面波素子のそれぞれに電気的に接続された不平衡信号端子と、前記不平衡信号端子との間に前記第１の弾性表面波素子が介在する位置に配設され、前記第１の弾性表面波素子に電気的に接続された第１の平衡信号端子と、前記不平衡信号端子との間に前記第２の弾性表面波素子が介在する位置に配設され、前記第２の弾性表面波素子に電気的に接続された第２の平衡信号端子と、前記第１の弾性表面波素子の前記３個のＩＤＴ電極のうち中央に配設されたＩＤＴ電極の前記第１の平衡信号端子側のバスバー電極に接続された第１の接地用引き出し配線と、前記第１の弾性表面波素子の前記３個のＩＤＴ電極のうち中央に配設されたＩＤＴ電極の一方隣に配設されたＩＤＴ電極と前記第１の平衡信号端子とを電気的に接続するための第１の信号用引き出し配線と、前記第１の弾性表面波素子の前記３個のＩＤＴ電極のうち中央に配設されたＩＤＴ電極の他方隣に配設されたＩＤＴ電極と前記第１の平衡信号端子とを電気的に接続するための第２の信号用引き出し配線と、前記第１の接地用引き出し配線と前記第１の信号用引き出し配線とが、絶縁体を介して交差する部分である第１の交差配線部と、前記第１の接地用引き出し配線と前記第２の信号用引き出し配線とが、絶縁体を介して交差する部分である第２の交差配線部と、前記第２の弾性表面波素子の前記３個のＩＤＴ電極のうち中央に配設されたＩＤＴ電極の前記第２の平衡信号端子側のバスバー電極に接続された第２の接地用引き出し配線と、前記第２の弾性表面波素子の前記３個のＩＤＴ電極のうち中央に配設されたＩＤＴ電極の一方隣に配設されたＩＤＴ電極と前記第２の平衡信号端子とを電気的に接続するための第３の信号用引き出し配線と、前記第２の弾性表面波素子の前記３個のＩＤＴ電極のうち
中央に配設されたＩＤＴ電極の他方隣に配設されたＩＤＴ電極と前記第２の平衡信号端子とを電気的に接続するための第４の信号用引き出し配線と、前記第２の接地用引き出し配線と前記第３の信号用引き出し配線とが、絶縁体を介して交差する部分である第３の交差配線部と、前記第２の接地用引き出し配線と前記第４の信号用引き出し配線とが、絶縁体を介して交差する部分である第４の交差配線部と、を備えた弾性表面波装置であって、前記第１の交差配線部と前記第２の交差配線部とは、前記第１の弾性表面波素子の前記３個のＩＤＴ電極のうち中央に配設されたＩＤＴ電極を中心に対称的に形成されているとともに、前記第１の交差配線部と前記第２の交差配線部とによって生じる抵抗及び容量が略同じであり、前記第３の交差配線部と前記第４の交差配線部とは、前記第２の弾性表面波素子の前記３個のＩＤＴ電極のうち中央に配設されたＩＤＴ電極を中心に対称的に形成されているとともに、前記第３の交差配線部と前記第４の交差配線部とによって生じる抵抗及び容量が略同じであり、前記絶縁体は、ＳｉＯ _２膜と、該ＳｉＯ _２膜に積層されたポリイミド系の樹脂からなる樹脂層とからなることを特徴とするものである。

また、本発明の弾性表面波装置は、２）上記１）の構成において、前記第１の信号用引き出し配線及び前記第２の信号用引き出し配線は、第１の弾性表面波共振子を介して前記第１の平衡信号端子に接続され、前記第３の信号用引き出し配線及び前記第４の信号用引き出し配線は、第２の弾性表面波共振子を介して前記第２の平衡信号端子に接続されていることを特徴とするものである。

また、本発明の通信装置は、３）上記１）または２）の構成の弾性表面波装置を有する受信回路及び送信回路の少なくとも一方を備えたことを特徴とするものである。

本発明の弾性表面波装置によれば、圧電基板上に、圧電基板上を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に沿って、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた３個以上の奇数個のＩＤＴ電極と、奇数個のＩＤＴ電極の両側にそれぞれ配置され、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた反射器電極とを有する第１及び第２の弾性表面波素子が形成されており、第１及び第２の弾性表面波素子は、不平衡信号端子（不平衡入（出）力端子）に接続されているとともにそれぞれが平衡信号端子（平衡出（入）力端子）に接続された弾性表面波装置であって、第１及び第２の弾性表面波素子のＩＤＴ電極の平衡信号端子側のバスバー電極に接続された接地用引き出し配線と、第１及び第２の弾性表面波素子と平衡信号端子とを接続した全ての信号用引き出し配線とが、絶縁体を介して交差して配設された交差配線部をそれぞれ形成しており、交差配線部は、奇数個のＩＤＴ電極において中央に配設されたＩＤＴ電極を中心に対称的に形成されているとともに、各々の交差配線部によって生じる抵抗が略同じであることにより、各々の交差配線部において生じる抵抗、さらには容量を略同じとすることができ、その結果配線を流れる電流が実質的に同じになり、通過帯域内のリップルを大幅に低減することができる。そのため、通過帯域内における挿入損失を向上させることができる。

なお、交差配線部に生じる抵抗は、例えば、交差配線部の上側の配線が部分的に薄い部分が生じたり、上や下に曲がったり、段差が生じるといった細かな厚みや形状の変化によって生じるものであり、他の配線部よりも若干高い抵抗になり易い。このような他の配線部と変わった抵抗値を示す交差配線部について、各々の交差配線部の抵抗を略同じにすることによって上記のような効果（挿入損失向上等の効果）を得ることができる。また、各々の交差配線部の抵抗を略同じにするには、例えば、その形成方法、即ちスパッタリング法等による配線部の形成条件、ＣＶＤ法，フォトリソグラフィ法やビルドアップ法等の絶縁体の形成条件を同じにすることによって達成することができる。

また、本発明の弾性表面波装置によれば、圧電基板上に、圧電基板上を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に沿って、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた３個以上の奇数個のＩＤＴ電極と、奇数個のＩＤＴ電極の両側にそれぞれ配置され、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた反射器電極とを有する第１及び第２の弾性表面波素子が形成されており、第１及び第２の弾性表面波素子は、不平衡信号端子に接続されているとともに、第１及び第２の弾性表面波素子の各後段に平衡信号端子に接続された弾性表面波共振子が接続されている弾性表面波装置であって、第１及び第２の弾性表面波素子のＩＤＴ電極の弾性表面波共振子側のバスバー電極に接続された接地用引き出し配線と、第１及び第２の弾性表面波素子と弾性表面波共振子とを接続した全ての信号用引き出し配線とが、絶縁体を介して交差して配設された交差配線部をそれぞれ形成しており、交差配線部は、奇数個のＩＤＴ電極において中央に配設されたＩＤＴ電極を中心に対称的に形成されているとともに、各々の交差配線部によって生じる抵抗が略同じであることにより、上記と同様に、各々の交差配線部における抵抗、さらには容量を略同じとすることができ、その結果配線を流れる電流が実質的に同じになり、通過帯域内のリップルを大幅に低減することができる。そのため、通過帯域内における挿入損失を向上させることができる。さらに、交差配線部が、奇数個のＩＤＴ電極において中央に配設されたＩＤＴ電極を中心に対称的に形成されているので、弾性表面波装置の等価回路上導入される抵抗及び容量を、第１の弾性表面波素子及び第２の弾性表面波素子において、微妙かつ高精度に調整することが可能となり、振幅平衡度及び位相平衡度を向上させることができる。

さらに、上記の構成により、不平衡入力端子または不平衡出力端子と弾性表面波素子（縦結合共振器型弾性表面波フィルタ）との間等に接地用パッド電極等を配設する必要がなくなり、接地用パッド電極等のパターンを弾性表面波素子間や弾性表面波素子と弾性表面波共振子との間以外の外側の領域にレイアウトすることが可能となり、装置面積を極力低減して弾性表面波装置を小型化することが可能となる。

また、本発明の弾性表面波装置は好ましくは、弾性表面波共振子の後段に、さらに第３及び第４の弾性表面波素子が接続されており、第３及び第４の弾性表面波素子のＩＤＴ電極の弾性表面波共振子側のバスバー電極に接続された接地用引き出し配線と、弾性表面波共振子と第３及び第４の弾性表面波素子とを接続した全ての信号用引き出し配線とが、絶縁体を介して交差して配設された交差配線部をそれぞれ形成しており、交差配線部は、奇数個のＩＤＴ電極において中央に配設されたＩＤＴ電極を中心に対称的に形成されているとともに、各々の交差配線部によって生じる抵抗が略同じであることにより、上記と同様に、交差配線部における抵抗、さらには容量を略同じとすることができ、配線を流れる電流が実質的に同じになり、通過帯域内のリップルを大幅に低減することができる。そのため、通過帯域内における挿入損失を向上させることができる。さらに、通過帯域外減衰量を大幅に低減することができる。

また、本発明の弾性表面波装置は、圧電基板上に、圧電基板上を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に沿って、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた３個以上の奇数個のＩＤＴ電極と、奇数個のＩＤＴ電極の両側にそれぞれ配置され、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた反射器電極とを有する第１及び第２の弾性表面波素子が形成されており、第１及び第２の弾性表面波素子は、不平衡信号端子に接続されているとともに、第１及び第２の弾性表面波素子の各後段に、平衡信号端子にそれぞれ接続された第３及び第４の弾性表面波素子が接続されている弾性表面波装置であって、第１及び第２の弾性表面波素子のＩＤＴ電極の第３及び第４の弾性表面波共振子側のバスバー電極に接続された接地用引き出し配線、及び第３及び第４の弾性表面波素子のＩＤＴ電極の第１及び第２の弾性表面波共振子側のバスバー電極に接続された接地用引き出し配線と、第１及び第２の弾性表面波素子と第３及び第４の弾性表面波素子とを接続した全ての信号用引き出し配線とが、絶縁体を介して交差して配設された交差配線部をそれぞれ形成しており、交差配線部は、奇数個のＩＤＴ電極において中央に配設されたＩＤＴ電極を中心に対称的に形成されているとともに、各々の交差配線部によって生じる抵抗が略同じであることにより、上記と同様に、交差配線部における抵抗、さらには容量を略同じとすることができ、配線を流れる電流が実質的に同じになり、通過帯域内のリップルを大幅に低減することができる。そのため、通過帯域内における挿入損失を向上させることができる。さらに、２段の縦結合弾性表面波フィルタが縦続接続されていることにより、通過帯域外減衰量を大幅に低減することができる。

また、本発明の弾性表面波装置は好ましくは、第１及び第２の弾性表面波素子は、弾性表面波共振子を介して不平衡信号端子に接続されていることにより、第１及び第２の弾性表面波素子の代わりに１つの弾性表面波素子を用いた従来の弾性表面波装置に対して、ＩＤＴ電極の電気的な容量を同じとすれば、弾性表面波素子のＩＤＴ電極の交差幅を従来の弾性表面波共振子の半分にまで狭くすることができ、従来の弾性表面波素子と比べて抵抗損失を小さくすることができるので、弾性表面波装置の挿入損失を向上させることができる。また、弾性表面波共振子の両側に前記伝搬方向に直交する方向において並んで配置されているとともに、前記第１及び第２の弾性表面波共振子部の各ＩＤＴ電極のバスバー電極に並列接続されているので、従来の弾性表面波装置と比べて抵抗損失を小さくすることができるので、弾性表面波装置の挿入損失を向上させることができる。

また、弾性表面波共振子介して、不平衡信号端子に第１及び第２の弾性表面波素子が並列接続されているので、従来の弾性表面波装置と比べて抵抗損失を小さくすることができるので、
また、本発明の弾性表面波装置は、圧電基板上に、圧電基板上を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に沿って、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた５個以上の奇数個のＩＤＴ電極と、奇数個のＩＤＴ電極の両側にそれぞれ配置され、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた反射器電極とを有する弾性表面波素子が形成されており、弾性表面波素子は不平衡入力端子及び不平衡出力端子に接続されている弾性表面波装置であって、弾性表面波素子のＩＤＴ電極の不平衡入力端子側の接地用引き出し配線と、弾性表面波素子と不平衡入力端子とを接続した全ての信号用引き出し配線とが、絶縁体を介して交差して配設された交差配線部をそれぞれ形成しているとともに、弾性表面波素子のＩＤＴ電極の不平衡出力端子側の接地用引き出し配線と、弾性表面波素子と不平衡出力端子とを接続した全ての信号用引き出し配線とが、絶縁体を介して交差して配設された交差配線部をそれぞれ形成しており、交差配線部は、奇数個のＩＤＴ電極において中央に配設されたＩＤＴ電極を中心に対称的に形成されているとともに、各々の交差配線部によって生じる抵抗が略同じであることにより、上記と同様に、交差配線部における抵抗、さらには容量を略同じとすることができ、配線を流れる電流が実質的に同じになり、通過帯域内のリップルを大幅に低減することができる。そのため、通過帯域内における挿入損失を向上させることができる。また、５個以上のＩＤＴ電極により弾性表面波素子が構成されていることにより、通過帯域おける帯域幅を広帯域化することができる。さらに、この構成により、弾性表面波素子間等に接地パッド電極を配置する必要がなくなり、さらには接地電極を１つにまとめることが可能となり、装置面積を極力低減して弾性表面波装置を小型化することが可能となる。

本発明の通信装置は、上記本発明の弾性表面波装置を有する、受信回路及び送信回路の少なくとも一方を備えたことにより、従来より要求されていた厳しい挿入損失及び平衡度を満たすことができるものが得られ、消費電力が低減されかつ感度が格段に良好な通信装置を実現することができる。

以下、本発明の弾性表面波装置の実施の形態について図面を参照にしつつ詳細に説明する。また、本発明の弾性表面波装置について、共振器型の弾性表面波フィルタを例にとり説明する。なお、以下に説明する図面において同一構成には同一符号を付すものとする。また、各電極の大きさや電極間の距離等、電極指の本数や間隔等については、説明のために模式的に図示している。

図１に本発明の弾性表面波装置の電極構造について、実施の形態の１例の平面図を示す。図１に示すように、本発明の弾性表面波装置は、圧電基板上１に、圧電基板上１を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に沿って、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた３個以上の奇数個のＩＤＴ電極２〜４及び５〜７と、奇数個のＩＤＴ電極２〜４及び５〜７の両側にそれぞれ配置され、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた反射器電極８〜１１とを有する第１及び第２の弾性表面波素子３１，３２が形成されており、第１及び第２の弾性表面波素子３１，３２は、不平衡信号端子（不平衡入（出）力端子）１２に接続されているとともにそれぞれが平衡信号端子１３，１４に接続された弾性表面波装置であって、第１及び第２の弾性表面波素子３１，３２のＩＤＴ電極２〜７の平衡信号端子（平衡出（入）力端子）１３，１４側のバスバー電極に接続された接地用引き出し配線２７，２８と、第１及び第２の弾性表面波素子３１，３２と平衡信号端子１３，１４とを接続した全ての信号用引き出し配線１９〜２２とが、絶縁体１５〜１８を介して交差して配設された交差配線部２３〜２６をそれぞれ形成しており、交差配線部２３〜２６は、奇数個のＩＤＴ電極２〜４及び５〜７において中央に配設されたＩＤＴ電極３，６を中心に対称的に形成されているとともに、各々の交差配線部２３〜２６によって生じる抵抗が略同じである。

これにより、交差配線部２３〜２６における抵抗、さらには容量を略同じとすることができ、配線を流れる電流が実質的に同じになり、通過帯域内のリップルを大幅に低減することができる。そのため、通過帯域内における挿入損失を向上させることができる。

本発明において、交差配線部２３〜２６によって生じる抵抗は１．５Ω程度以下であり、１．５Ωを超えると、抵抗の増大によって信号の損失が大きくなる。また、交差配線部２３〜２６によって生じる抵抗は略同じであるが、交差配線部２３の抵抗と交差配線部２４の抵抗との差、及び交差配線部２５の抵抗と交差配線部２６の抵抗との差は、１０％以下であればよい。１０％を超えると、２つの平衡出（入）力信号の振幅の差が大きくなって振幅平衡度が劣化し易くなる。

また、交差配線部２３〜２６には電気的な容量も生じており、その値は０．１ｐＦ程度以下であり、交差配線部２３〜２６によって生じるそれぞれの容量も略同じである。交差配線部２３の容量と交差配線部２４の容量との差、及び交差配線部２５の容量と交差配線部２６の容量との差は、１０％以下であればよい。１０％を超えると、２つの平衡出（入）力信号の所定の位相差（位相差１８０°）からのずれが大きくなって位相平衡度が劣化し易くなる。

また、交差配線部２３，２４及び２５，２６は、奇数個のＩＤＴ電極２〜４及び５〜７において中央に配設されたＩＤＴ電極３，６を中心に対称的に形成されているが、例えば、ＩＤＴ電極３，６のそれぞれの弾性表面波の伝搬方向に直交する方向に平行な中心軸、換言すれば電極指の長手方向に平行な中心軸に関して、線対称に形成されている。

本発明の絶縁体１５〜１８としては、酸化シリコン，ポリイミド系樹脂，アクリル系レジスト等を用いることがよい。これにより、接地用引き出し配線２７と信号用引き出し配線１９，２０との間の絶縁性、及び接地用引き出し配線２８と信号用引き出し配線２１，２２との間の絶縁性を、良好に保つことができる。

絶縁体１５〜１８の厚みは１．０μｍ〜１０．０μｍ程度がよく、１．０μｍ未満では、配線間の絶縁性を確保することが難しくなり、１０．０μｍを超えると、配線の断線の発生を抑制することが難しくなって弾性表面波装置の信頼性が低下し易くなる。

また、絶縁体１５〜１８は、ビルドアップ法等の方法で形成される。絶縁体１５〜１８を形成する際に、複数の絶縁層を積層させた構成としてもよい。

また、絶縁体１５〜１８中にアルミナセラミックス等からなる絶縁体粒子や銀等からなる金属粒子を混入させることによって、あるいは絶縁体１５〜１８を多数の気泡が形成された多孔質体とすることによって、絶縁体１５〜１８の誘電率を所望のものに調整することができる。

なお、交差配線部２３〜２６は、例えば以下のようにして形成する。まず、圧電基板１の主面上に、ＩＤＴ電極２〜７や反射器電極８〜１１の各電極となる金属層の成膜を行う。金属層の成膜にはスパッタリング装置を使用し、金属層の材料としてＡｌ（９９質量％）−Ｃｕ（１質量％）合金等を用いる。次に、金属層上にフォトレジストを０．５μｍ程度の厚みにスピンコートし、縮小投影露光装置（ステッパー）により、所望形状にパターニングを行い、現像装置にて不要部分のフォトレジストをアルカリ現像液で溶解させ、所望パターンを表出させる。その後、ＲＩＥ装置により金属層のエッチングを行い、パターニングを終了し、弾性表面波装置を構成する各電極パターンを得る。この後、電極の所定領域上に保護膜及び絶縁体１５〜１８を形成する。即ち、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置により、各電極パターン及び圧電基板１上に保護膜及び絶縁体１５〜１８となるＳｉＯ_２膜を１．０μｍ程度の厚みで形成する。さらに、フォトリソグラフィによりパターニングを行い、ＲＩＥ装置等により絶縁体１５〜１８以外の箇所のＳｉＯ_２膜をエッチングして、膜厚を０．２μｍ程度までに調整加工する。その後、スパッタリング装置を使用し、Ａｌ−Ｃｕ合金にて信号用引き出し電極１９〜２２を成膜する。これにより、交差配線部２３〜２６を有する弾性表面波装置が作製される。

また、絶縁体１５〜１８としてポリイミド系樹脂等の樹脂を用いる場合、例えば、各電極パターン及び圧電基板１上に保護膜となるＳｉＯ_２膜を０．０１μｍ程度の厚みで形成し、そのＳｉＯ_２膜上に絶縁体１５〜１８となる樹脂層を２〜３μｍ程度の厚みにスピンコートし、フォトリソグラフィによりパターニングを行い、ＲＩＥ装置等により絶縁体１５〜１８以外の箇所の樹脂層を除去して、ＳｉＯ_２膜及び樹脂層が積層されて成る絶縁体１５〜１８を形成する。

また、図２に本発明の弾性表面波装置の電極構造について、実施の形態の他例の平面図を示す。図２に示すように、本発明の弾性表面波装置は、圧電基板上１に、圧電基板１上を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に沿って、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた３個以上の奇数個のＩＤＴ電極２〜４及び５〜７と、奇数個のＩＤＴ電極２〜４及び５〜７の両側にそれぞれ配置され、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた反射器電極８〜１１とを有する第１及び第２の弾性表面波素子３１，３２が形成されており、第１及び第２の弾性表面波素子３１，３２は、不平衡信号端子１２に接続されているとともに、第１及び第２の弾性表面波素子３１，３２の各後段に平衡信号端子１３，１４に接続された弾性表面波共振子３４，３５が接続されている弾性表面波装置であって、第１及び第２の弾性表面波素子３１，３２のＩＤＴ電極の弾性表面波共振子３４，３５側のバスバー電極に接続された接地用引き出し配線２７，２８と、第１及び第２の弾性表面波素子３１，３２と弾性表面波共振子３４，３５とを接続した全ての信号用引き出し配線２３〜２６とが、絶縁体１５〜１８を介して交差して配設された交差配線部１９〜２２をそれぞれ形成しており、交差配線部１９〜２２は、奇数個のＩＤＴ電極２〜４及び５〜７において中央に配設されたＩＤＴ電極３，６を中心に対称的に形成されているとともに、各々の交差配線部１９〜２２によって生じる抵抗が略同じである。

これにより、配線を流れる電流が実質的に同じになり、通過帯域内のリップルを大幅に低減することができる。そのため、通過帯域内における挿入損失を向上させることができる。さらに、交差配線部１９〜２２が、奇数個のＩＤＴ電極２〜４及び５〜７において中央に配設されたＩＤＴ電極３，６を中心に対称的に形成されているので、弾性表面波装置の等価回路上導入される抵抗及び容量を、第１の弾性表面波素子３１及び第２の弾性表面波素子３２において、微妙かつ高精度に調整することが可能となり、振幅平衡度及び位相平衡度を向上させることができる。

また、図３に本発明の弾性表面波装置の好適な電極構造について、実施の形態の他例の平面図を示す。図３に示すように、本発明の弾性表面波装置は、図２の構成において、弾性表面波共振子３４，３５の後段に、さらに第３及び第４の弾性表面波素子３６，３７が接続されており、第３及び第４の弾性表面波素子３６，３７のＩＤＴ電極の弾性表面波共振子３４，３５側のバスバー電極に接続された接地用引き出し配線２７ａ，２８ａと、弾性表面波共振子３４，３５と第３及び第４の弾性表面波素子３６，３７とを接続した全ての信号用引き出し配線２３ａ〜２６ａとが、絶縁体１５ａ〜１８ａを介して交差して配設された交差配線部１９ａ〜２２ａをそれぞれ形成しており、交差配線部１９ａ〜２２ａは、奇数個のＩＤＴ電極２ａ〜４ａ及び５ａ〜７ａにおいて中央に配設されたＩＤＴ電極３ａ，６ａを中心に対称的に形成されているとともに、各々の交差配線部１９ａ〜２２ａによって生じる抵抗が略同じであることにより、上記と同様に、交差配線部１９ａ〜２２ａにおける抵抗、さらには容量を略同じとすることができ、配線を流れる電流が実質的に同じになり、通過帯域内のリップルを大幅に低減することができる。そのため、通過帯域内における挿入損失を向上させることができる。さらに、通過帯域外減衰量を大幅に低減することができる。なお、第３及び第４の弾性表面波素子３６，３７において、８ａ〜１１ａは反射器電極である。

また、図４に本発明の弾性表面波装置の電極構造について、実施の形態の他例の平面図を示す。図４に示すように、本発明の弾性表面波装置は、圧電基板１上に、圧電基板１上を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に沿って、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた３個以上の奇数個のＩＤＴ電極２〜４及び５〜７と、奇数個のＩＤＴ電極２〜４及び５〜７の両側にそれぞれ配置され、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた反射器電極８〜１１とを有する第１及び第２の弾性表面波素子３１，３２が形成されており、第１及び第２の弾性表面波素子３１，３２は、不平衡信号端子１２に接続されているとともに、第１及び第２の弾性表面波素子３１，３２の各後段に、平衡信号端子１３，１４にそれぞれ接続された第３及び第４の弾性表面波素子３６，３７が接続されている弾性表面波装置であって、第１及び第２の弾性表面波素子３１，３２のＩＤＴ電極の第３及び第４の弾性表面波素子３６，３７側のバスバー電極に接続された接地用引き出し配線２７，２８、及び第３及び第４の弾性表面波素子３６，３７のＩＤＴ電極２ａ〜７ａの第１及び第２の弾性表面波素子３１，３２側のバスバー電極に接続された接地用引き出し配線２７ａ，２８ａと、第１及び第２の弾性表面波素子３１，３２と第３及び第４の弾性表面波素子３６，３７とを接続した全ての信号用引き出し配線２３〜２６とが、絶縁体１５〜１８，１５ａ〜１８ａを介して交差して配設された交差配線部１９〜２２，１９ａ〜２２ａをそれぞれ形成しており、交差配線部１９〜２２，１９ａ〜２２ａは、奇数個のＩＤＴ電極２〜４及び５〜７（２ａ〜４ａ及び５ａ〜７ａ）において中央に配設されたＩＤＴ電極３，６，３ａ，６ａを中心に対称的に形成されているとともに、各々の交差配線部１９〜２２，１９ａ〜２２ａによって生じる抵抗が略同じである。なお、第３及び第４の弾性表面波素子３６，３７において、８ａ〜１１ａは反射器電極である。

上記の構成により、上述したように、交差配線部１９〜２２，１９ａ〜２２ａにおける抵抗、さらには容量を略同じとすることができ、配線を流れる電流が実質的に同じになり、通過帯域内のリップルを大幅に低減することができる。そのため、通過帯域内における挿入損失を向上させることができる。さらに、２段の縦結合弾性表面波フィルタが縦続接続されていることにより、通過帯域外減衰量を大幅に低減することができる。

また、図５に本発明の弾性表面波装置の好適な電極構造について、実施の形態の他例の平面図を示す。図５に示すように、第１及び第２の弾性表面波素子３１，３２は、弾性表面波共振子３８を介して不平衡信号端子１２に接続されている。これにより、弾性表面波素子３８のＩＤＴ電極の交差幅を従来の弾性表面波素子の半分まで狭くすることができ、従来の弾性表面波素子と比べて抵抗損失を小さくすることができるので、弾性表面波装置の挿入損失を向上させることができる。また、弾性表面波共振子３８を介して、第１及び第２の弾性表面波素子３１，３２がそれらの各ＩＤＴ電極のバスバー電極において並列接続されているので、従来の弾性表面波装置と比べて抵抗損失を小さくすることができるので、弾性表面波装置の挿入損失を向上させることができる。

また、図６に本発明の弾性表面波装置の電極構造について、実施の形態の他例の平面図を示す。図６に示すように、圧電基板１上に、圧電基板１上を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に沿って、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた５個以上の奇数個のＩＤＴ電極５１〜５５と、奇数個のＩＤＴ電極５１〜５５の両側にそれぞれ配置され、伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた反射器電極６１，６２とを有する弾性表面波素子３９が形成されており、弾性表面波素子３９は不平衡入力端子１２及び不平衡出力端子１３に接続されている弾性表面波装置であって、弾性表面波素子３９のＩＤＴ電極の不平衡入力端子１２側の接地用引き出し配線７０と、弾性表面波素子３９と不平衡入力端子１２とを接続した全ての信号用引き出し配線４４〜４６とが、絶縁体４１〜４３を介して交差して配設された交差配線部４７〜４９をそれぞれ形成しているとともに、弾性表面波素子３９のＩＤＴ電極５１〜５５の不平衡出力端子１３側の接地用引き出し配線７１と、弾性表面波素子３９と不平衡出力端子１３とを接続した全ての信号用引き出し配線１９，２０とが、絶縁体１５，１６を介して交差して配設された交差配線部２３，２４をそれぞれ形成しており、交差配線部２３，２４は、奇数個のＩＤＴ電極５１〜５５において中央に配設されたＩＤＴ電極５３を中心に対称的に形成されているとともに、各々の交差配線部２３，２４，４７〜４９によって生じる抵抗が略同じである。

上記の構成により、上述したように、交差配線部２３，２４及び４７〜４９における抵抗、さらには容量を略同じとすることができ、配線を流れる電流が実質的に同じになり、通過帯域内のリップルを大幅に低減することができる。そのため、通過帯域内における挿入損失を向上させることができる。また、５個以上のＩＤＴ電極により弾性表面波素子が構成されていることにより、通過帯域おける帯域幅を広帯域化することができる。

さらに、この構成により、弾性表面波素子と端子との間に接地パッド電極を配置する必要がなくなり、さらには接地電極を１つにまとめることが可能となり、装置面積を極力低減して弾性表面波装置を小型化することが可能となる。

なお、各図において、ＩＤＴ電極、反射器電極、弾性表面波素子等の電極指の本数は数本〜数１００本にも及ぶので、簡単のため、図においてはそれら形状を簡略化して図示している。

また、弾性表面波装置用の圧電基板１としては、３６°±３°ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム単結晶、４２°±３°ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム単結晶、６４°±３°ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム単結晶、４１°±３°ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム単結晶、４５°±３°ＸカットＺ伝搬四ホウ酸リチウム単結晶が電気機械結合係数が大きく、かつ、周波数温度係数が小さいため圧電基板１として好ましい。また、これらの焦電性圧電単結晶のうち、酸素欠陥やＦｅ等の固溶により焦電性を著しく減少させた圧電基板１であれば、デバイスの信頼性上良好である。圧電基板１の厚みは０．１〜０．５ｍｍ程度がよく、０．１ｍｍ未満では圧電基板１が脆くなり、０．５ｍｍ超では材料コストと部品寸法が大きくなり使用に適さない。

また、ＩＤＴ電極２〜７及び反射器電極８〜１１等は、ＡｌもしくはＡｌ合金（Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｔｉ系）からなり、蒸着法、スパッタリング法またはＣＶＤ法等の薄膜形成法により形成する。電極厚みは０．１〜０．５μｍ程度とすることが弾性表面波装置（弾性表面波フィルタ）としての特性を得る上で好適である。

さらに、本発明に係る弾性表面波装置の各電極及び圧電基板１上の弾性表面波の伝搬部に、ＳｉＯ_２，ＳｉＮ_ｘ，Ｓｉ，Ａｌ_２Ｏ_３を保護膜として形成して、導電性異物による通電防止や耐電力向上を図ることもできる。

また、本発明の弾性表面波装置を通信装置に適用することができる。即ち、少なくとも受信回路及び送信回路の一方を備え、これらの回路に含まれるバンドパスフィルタとして用いる。例えば、送信回路から出力された送信信号をミキサでキャリア周波数にのせて、不要信号をバンドパスフィルタで減衰させ、その後、パワーアンプで送信信号を増幅して、デュプレクサを通ってアンテナより送信することができる送信回路を備えた通信装置、または、受信信号をアンテナで受信し、デュプレクサを通った受信信号をローノイズアンプで増幅し、その後、バンドパスフィルタで不要信号を減衰して、ミキサでキャリア周波数から信号を分離し、この信号を取り出す受信回路へ伝送するような受信回路を備えた通信装置に適用可能である。従って、本発明の弾性表面波装置を採用すれば、弾性表面波装置の挿入損失が改善されるため、消費電力が低減され感度が格段に良好な優れた通信装置を提供できる。

なお、上述した実施の形態の説明では、簡単のために圧電基板１上を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に沿って、この伝搬方向に対して直交する方向に長い電極指を多数本有する３つのＩＤＴ電極を配設した例を示したが、これに限定されるものではなく、ＩＤＴ電極を５つ以上の奇数個配設するようにしてもよく、その他の構成においても、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することは可能である。

本発明の弾性表面波装置について実施の形態の１例を示す平面図である。本発明の弾性表面波装置について実施の形態の他例を示す平面図である。本発明の弾性表面波装置について実施の形態の他例を示す平面図である。本発明の弾性表面波装置について実施の形態の他例を示す平面図である。本発明の弾性表面波装置について実施の形態の他例を示す平面図である。本発明の弾性表面波装置について実施の形態の他例を示す平面図である。従来の弾性表面波装置の電極構造例を模式的に示す平面図である。

符号の説明

１：圧電基板
２〜７：ＩＤＴ電極
８〜１１：反射器電極
１２：不平衡信号端子（不平衡入（出）力端子）
１３，１４：平衡信号端子（平衡出（入）力端子）
１５〜１８：絶縁体
１９〜２２：信号用引き出し配線
２７，２８：接地用引き出し配線
３１：第１の弾性表面波素子
３２：第２の弾性表面波素子
３６：第３の弾性表面波素子
３７：第４の弾性表面波素子
３４，３５，３８：弾性表面波共振子

Claims

圧電基板上に、前記圧電基板上を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に沿って、前記伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた３個のＩＤＴ電極と、前記３個のＩＤＴ電極の両側にそれぞれ配置され、前記伝搬方向に直交する方向に長い電極指を複数備えた反射器電極とを有する第１及び第２の弾性表面波素子と、
前記第１及び第２の弾性表面波素子のそれぞれに電気的に接続された不平衡信号端子と、
前記不平衡信号端子との間に前記第１の弾性表面波素子が介在する位置に配設され、前記第１の弾性表面波素子に電気的に接続された第１の平衡信号端子と、
前記不平衡信号端子との間に前記第２の弾性表面波素子が介在する位置に配設され、前記第２の弾性表面波素子に電気的に接続された第２の平衡信号端子と、
前記第１の弾性表面波素子の前記３個のＩＤＴ電極のうち中央に配設されたＩＤＴ電極の前記第１の平衡信号端子側のバスバー電極に接続された第１の接地用引き出し配線と、
前記第１の弾性表面波素子の前記３個のＩＤＴ電極のうち中央に配設されたＩＤＴ電極の一方隣に配設されたＩＤＴ電極と前記第１の平衡信号端子とを電気的に接続するための第１の信号用引き出し配線と、
前記第１の弾性表面波素子の前記３個のＩＤＴ電極のうち中央に配設されたＩＤＴ電極の他方隣に配設されたＩＤＴ電極と前記第１の平衡信号端子とを電気的に接続するための第２の信号用引き出し配線と、
前記第１の接地用引き出し配線と前記第１の信号用引き出し配線とが、絶縁体を介して交差する部分である第１の交差配線部と、
前記第１の接地用引き出し配線と前記第２の信号用引き出し配線とが、絶縁体を介して交差する部分である第２の交差配線部と、
前記第２の弾性表面波素子の前記３個のＩＤＴ電極のうち中央に配設されたＩＤＴ電極の前記第２の平衡信号端子側のバスバー電極に接続された第２の接地用引き出し配線と、
前記第２の弾性表面波素子の前記３個のＩＤＴ電極のうち中央に配設されたＩＤＴ電極の一方隣に配設されたＩＤＴ電極と前記第２の平衡信号端子とを電気的に接続するための第３の信号用引き出し配線と、
前記第２の弾性表面波素子の前記３個のＩＤＴ電極のうち中央に配設されたＩＤＴ電極の他方隣に配設されたＩＤＴ電極と前記第２の平衡信号端子とを電気的に接続するための第４の信号用引き出し配線と、
前記第２の接地用引き出し配線と前記第３の信号用引き出し配線とが、絶縁体を介して交差する部分である第３の交差配線部と、
前記第２の接地用引き出し配線と前記第４の信号用引き出し配線とが、絶縁体を介して
交差する部分である第４の交差配線部と、を備えた弾性表面波装置であって、
前記第１の交差配線部と前記第２の交差配線部とは、前記第１の弾性表面波素子の前記３個のＩＤＴ電極のうち中央に配設されたＩＤＴ電極を中心に対称的に形成されているとともに、前記第１の交差配線部と前記第２の交差配線部とによって生じる抵抗及び容量が略同じであり、
前記第３の交差配線部と前記第４の交差配線部とは、前記第２の弾性表面波素子の前記３個のＩＤＴ電極のうち中央に配設されたＩＤＴ電極を中心に対称的に形成されているとともに、前記第３の交差配線部と前記第４の交差配線部とによって生じる抵抗及び容量が略同じであり、
前記絶縁体は、ＳｉＯ_２膜と、該ＳｉＯ_２膜に積層されたポリイミド系の樹脂からなる樹脂層とからなることを特徴とする弾性表面波装置。
前記第１の信号用引き出し配線及び前記第２の信号用引き出し配線は、第１の弾性表面波共振子を介して前記第１の平衡信号端子に接続され、
前記第３の信号用引き出し配線及び前記第４の信号用引き出し配線は、第２の弾性表面波共振子を介して前記第２の平衡信号端子に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波装置。
請求項１または２に記載の弾性表面波装置を有する受信回路及び送信回路の少なくとも一方を備えたことを特徴とする通信装置。