CN106416068B

CN106416068B - 弹性波装置

Info

Publication number: CN106416068B
Application number: CN201580028523.XA
Authority: CN
Inventors: 宫本幸治
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2014-06-10
Filing date: 2015-04-23
Publication date: 2019-03-29
Anticipated expiration: 2035-04-23
Also published as: US10177738B2; US20170085248A1; JPWO2015190178A1; CN106416068A; JP5850209B1; WO2015190178A1

Abstract

提供即使电极指的线宽有偏差也难以出现衰减特性的偏差的弹性波装置。弹性波装置(1)具备：具有第1～第3IDT(11～13)的纵耦合谐振器型声表面波滤波器(4)、和由声表面波谐振器(5)构成的并联陷波器。相对于在压电基板上在与声表面波传播方向正交的方向上延伸的第2IDT(12)的中心轴让纵耦合谐振器型声表面波滤波器(4)的两侧为非对称，在将声表面波谐振器(5)的IDT(16)的占空比设为D0、将第1～第3IDT(11～13)的占空比设为D1～D3时，占空比D0是占空比D1～D3当中最大的占空比与最小的占空比之间的大小。

Description

弹性波装置

技术领域

本发明涉及具有纵耦合谐振器型声表面波滤波器和并联陷波器的弹性波装置。

背景技术

过去，在便携通信终端的RF频段的滤波器等中使用纵耦合谐振器型的弹性波滤波器装置。在下述的专利文献1中公开了一种弹性波滤波器装置，其具有：有窄间距部的纵耦合谐振器型声表面波滤波器部和并联陷波器。通过在多个窄间距部中使电极指的条数不同来调整一阶的谐振模的频率位置，从而提高滤波器特性的陡度。另外，使并联陷波器的谐振频率位于衰减域来进一步提高滤波器特性的陡度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP专利第4525861号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1记载的弹性波滤波器装置中，若电极指的线宽有偏差，一阶的谐振模、并联陷波器的谐振频率往往偏离。

本发明的目的在于，提供即使电极指的线宽有偏差也难以出现衰减特性的偏差的弹性波装置。

用于解决课题的手段

本发明所涉及的弹性波装置具备：压电基板；纵耦合谐振器型声表面波滤波器，其具有沿着弹性波传播方向依次配置在所述压电基板上的第1～第3IDT；和并联陷波器，其连接在所述纵耦合谐振器型声表面波滤波器的一端与接地电位之间，且由声表面波谐振器构成，相对于在所述压电基板上在与所述弹性波传播方向正交的方向上延伸的所述第2IDT的中心轴，所述纵耦合谐振器型声表面波滤波器的两侧的部分构成为非对称，在将构成所述并联陷波器的声表面波谐振器的占空比设为D0、将所述纵耦合谐振器型声表面波滤波器的第1～第3IDT的占空比设为D1～D3时，占空比D0被设为占空比D1～D3当中最大的占空比与最小的占空比之间的大小。

在本发明所涉及的弹性波装置的某特定的局面下，所述占空比D2小于所述占空比D1以及所述占空比D3。

在本发明所涉及的弹性波装置的其他特定的局面下，所述占空比D0处于所述占空比D1～D3的合成占空比±0.02的范围。

在本发明所涉及的弹性波装置的进一步其他特定的局面下，所述合成占空比是对所述占空比D1与所述占空比D3的平均和所述占空比D2取平均的平均值。

在本发明所涉及的弹性波装置的再另外特定的局面下，所述合成占空比是所述第1～第3IDT的占空比D1～D3的算数平均。

在本发明所涉及的弹性波装置的进一步其他特定的局面下，所述合成占空比是{(D1+D3)/2+D2}/2。

在本发明所涉及的弹性波装置的另外特定的局面下，还具备封装件，其接合在所述压电基板上从而形成所述第1～第3IDT以及所述声表面波谐振器的IDT所面对的中空部。

在本发明所涉及的弹性波装置的其他特定的局面下，所述封装件具有：支承构件，其层叠在所述压电基板上，具有用于形成所述中空部的开口部；和封盖构件，其层叠在所述支承构件上。

发明的效果

根据本发明所涉及的弹性波装置，由于构成并联陷波器的声表面波谐振器的占空比以及纵耦合谐振器型声表面波滤波器的第1～第3IDT的占空比被设为上述特定的范围，因此即使电极指的线宽有偏差，也难以出现衰减特性的偏差。

附图说明

图1是用于说明本发明的第1实施方式所涉及的弹性波装置的示意电路图。

图2表示在比较例的弹性波装置中，电极指的线宽为设计值的情况、线宽比设计值窄-0.03μm的情况以及线宽比设计值宽+0.03μm的情况的衰减量频率特性。

图3表示在本发明的1个实施方式中纵耦合谐振器型声表面波滤波器的合成占空比为0.65、并联陷波器中的占空比为0.65的情况下，电极指的线宽为设计值的情况、线宽比设计值窄-0.03μm的情况以及线宽比设计值宽+0.03μm的情况的衰减量频率特性。

图4表示在本发明的1个实施方式中纵耦合谐振器型声表面波滤波器的合成占空比为0.61、并联陷波器中的占空比为0.65的情况下，电极指的线宽为设计值的情况、线宽比设计值窄-0.03μm的情况以及线宽比设计值宽+0.03μm的情况的衰减量频率特性。

图5表示在本发明的1个实施方式中纵耦合谐振器型声表面波滤波器的合成占空比为0.69、并联陷波器中的占空比为0.65的情况下，电极指的线宽为设计值的情况、线宽比设计值窄-0.03μm的情况以及线宽比设计值宽+0.03μm的情况的衰减量频率特性。

图6表示在本发明的1个实施方式中纵耦合谐振器型声表面波滤波器的合成占空比为0.63、并联陷波器中的占空比为0.65的情况下，电极指的线宽为设计值的情况、线宽比设计值窄-0.03μm的情况以及线宽比设计值宽+0.03μm的情况的衰减量频率特性。

图7表示在本发明的1个实施方式中纵耦合谐振器型声表面波滤波器的合成占空比为0.67、并联陷波器中的占空比为0.65的情况下，电极指的线宽为设计值的情况、线宽比设计值窄-0.03μm的情况以及线宽比设计值宽+0.03μm的情况的衰减量频率特性。

图8是表示纵耦合谐振器型声表面波滤波器的合成占空比与衰减量劣化程度的关系的图。

图9是使WLP结构与本发明的弹性波装置适应的示意图。

具体实施方式

下面参考附图来说明本发明的具体的实施方式，由此使本发明变得明了。

图1是本发明的第1实施方式所涉及的弹性波装置的示意电路图。

弹性波装置1通过在压电基板上形成图示的电极结构而构成。在弹性波装置1中，在输入端子2与输出端子3之间连接纵耦合谐振器型声表面波滤波器4。纵耦合谐振器型声表面波滤波器4具有沿着声表面波传播方向依次配置在压电基板上的第1～第3IDT11～13。在设有第1～第3IDT11～13的区域的声表面波传播方向两侧设置反射器14、15。第1～第3IDT11～13包含具有在交叉宽度方向上相互间插的第1以及第2梳齿电极的IDT电极。第1以及第2梳齿电极包含接合第1以及第2汇流条各自互不相同的端部的第1以及第2电极指。

纵耦合谐振器型声表面波滤波器4虽然并没有特别限定，但具有不平衡-不平衡的输入输出端子。在输入端子2连接第1、第3IDT11、13的一端。第1IDT11以及第3IDT13的另一端与接地电位连接。第2IDT12的一端与接地电位连接。第2IDT12的另一端与输出端子3连接。

在第1～第3IDT11～13中，在IDT彼此相邻的部分设置窄间距部。所谓窄间距部，是指相比于IDT的剩余的电极指部分即主体部分而电极指间距更窄的部分。

在图1中，分别在第1IDT11与第2IDT12相邻的部分、第2IDT12与第3IDT13相邻的部分设置窄间距部。详细地，在第1～第3IDT11～13相互相邻的部分的任意一侧也设置窄间距部。

在纵耦合谐振器型声表面波滤波器4中，第2IDT12的中心轴在与声表面波传播方向正交的方向上沿着压电基板的表面延伸，相对于第2IDT12的中心轴而存在于两侧的部分构成为非对称。更具体地，相对于第2IDT12的中心轴在一方侧即第1IDT11侧的部分、和另一方侧即第3IDT13侧的部分，电极指间距、电极指的条数等不同。由此两侧的部分被做成非对称。通过做成非对称，能调整一阶的谐振模的频率。即，能如专利文献1记载的那样，使一阶的谐振模的谐振频率位于通过频带近旁的衰减域。由此能提高滤波器特性的陡度。该一阶的谐振模的频率通过电极指的构成来调整。

另外，为了在第2IDT12的输出端与接地电位之间形成并联陷波器而连接声表面波谐振器5。

声表面波谐振器5具有IDT16、和设于IDT16的声表面波传播方向两侧的反射器17、18。

弹性波装置1的输入端子2以及输出端子3的阻抗都是50Ω。弹性波装置1用作UMTS的Band2的接收用滤波器。UMTS-Band2的送信频率带是1850～1910MHz，接收频率带是1930～1990MHz。

在本实施方式中，40°±5°Y切割X传播的LiTaO₃基板用作压电基板。在该压电基板上用Al形成上述的电极结构。

声表面波谐振器5为了提高纵耦合谐振器型声表面波滤波器4的通过频带外的衰减量而设。声表面波谐振器5的谐振频率位于比通过频带低频率侧的频段外的频率位置，反谐振频率配置在通过频带内。

本实施方式的弹性波装置1的特征在于，纵耦合谐振器型声表面波滤波器4的第1～第3IDT11～13的占空比、与构成并联陷波器的声表面波谐振器5中的IDT电极的占空比处于以下的关系。所谓电极指的宽度，是指沿着弹性波传播方向的方向上的电极指的尺寸。另外，占空比(金属化比)是将电极指的宽度除以沿着弹性波传播方向的方向上的电极指的宽度与相邻的电极指间的间隙之和而得到的比率。

将上述声表面波谐振器5的IDT的占空比设为D0。将第1～第3IDT11～13的占空比分别设为D1、D2以及D3。在本实施方式中，占空比D0被设为占空比D1～D3当中最大的占空比与最小的占空比之间的大小。为此如从后述的实验例所明确的那样，即使电极指的宽度方向尺寸即线宽有偏差，也难以出现衰减特性的劣化。

优选地，所述占空比D2小于所述占空比D1以及所述占空比D3。通过这样的构成，即使电极指的线宽有偏差，也能有效果地抑制一阶的谐振模的频率的变动所引起的衰减特性的劣化。更优选地，期望占空比D0处于占空比D1～D3的合成占空比±0.02的范围。在该情况下，能更进一步有效果地抑制线宽的偏差所引起的衰减特性的劣化。

另外，所谓合成占空比，可以是第1IDT的占空比D1与第3IDT的占空比D3的平均、和第2IDT的占空比D2的平均值，也可以是D1～D3的算数平均。更优选地，合成占空比是以{(D1+D3)/2+D2}/2求得的值。

纵耦合谐振器型声表面波滤波器4，可以是具有不平衡-平衡功能的构成。即，可以是在声表面波传播方向上并排3个IDT、在其两侧包含反射器的纵耦合谐振器型声表面波滤波器。

参考图2～图8，通过本实施方式来说明即使电极指的线宽有偏差也难以出现衰减特性的劣化这一情况。图2如后述那样表示比较例的弹性波装置的衰减量频率特性，图3～图7是表示上述实施方式的弹性波装置的衰减量频率特性的图。

另外，用以下的规格制作上述实施方式的弹性波装置。

(纵耦合谐振器型声表面波滤波器4)

将以除了窄间距部以外的第1～第3IDT11～13的主体部的电极指间距确定的波长设为λI。

交叉宽度：33.2λI

电极膜厚：0.092λI

第1～第3IDT的电极指的条数：第1IDT11的电极指的条数＝44条、第2IDT12的电极指的条数＝52条、第3IDT13的电极指的条数＝44条

反射器14、15的电极指的条数：各61条

窄间距部的电极指的条数：第1IDT11的窄间距部的电极指的条数＝8条、第2IDT12的第1IDT11侧的窄间距部的电极指的条数＝9条、第2IDT12的第3IDT13侧的窄间距部的电极指的条数＝7条、第3IDT13的窄间距部的电极指的条数＝6条

第1～第3IDT11～13的占空比：第1IDT11的占空比D1＝0.68、第2IDT12的占空比D2＝0.62、第3IDT13的占空比D3＝0.68

窄间距部的占空比：在全部窄间距部中占空比都设为0.62

反射器14、15中的占空比：0.68

(声表面波谐振器5)

用于形成一端与信号布线连接且另一端与接地电位连接、谐振频率配置在纵耦合谐振器型声表面波滤波器的通过频带外的低频侧近旁的声表面波谐振器即并联陷波器的声表面波谐振器5，如以下那样。

将以IDT的电极指的间距确定的波长设为λI2。

交叉宽度：20.9λI2

IDT电极的电极指的条数＝155条

反射器的电极指的条数＝各30条

占空比＝0.65

电极膜厚＝0.093λI2

第1～第3IDT11～13的占空比，使用除了窄间距部以外的主体部的占空比。因此，该声表面波装置中的、并联陷波器以及第1～3的IDT的占空比，分别为D0＝0.65、D1、D3＝0.68、D2＝0.62。因此D0是D1～D3当中最大值0.68与最小值0.62之间的值。

通常在声表面波谐振器中，为了提高谐振特性，多是采用0.50～0.60的占空比的构成。另外，在纵耦合谐振器型弹性波滤波器中，为了减低布线电阻，多是以0.6以上的占空比构成声表面波谐振器的各IDT。但在具有3个IDT的纵耦合谐振器型弹性波滤波器相对于中央的IDT的中心轴有非对称结构、具有并联陷波器的构成中，通过在本实施方式的范围内确定占空比的关系，能抑制电极指的线宽的变动所引起的一阶的谐振模的频率与并联陷波器的谐振频率的位置关系变动导致的衰减特性的劣化。

为了进行比较，除了如下述那样设定占空比D0、D1、D2以及D3以外，还与上述实施方式同样地制作弹性波装置作为比较例。

(比较例)

D0＝0.60、D1＝0.68、D2＝0.68、D3＝0.68。

图2表示在比较例的弹性波装置中，IDT电极的电极指的线宽为设计值Wd的情况、为设计值Wd-0.03μm的情况和为设计值Wd+0.03μm的情况的衰减量频率特性。实线表示按照设计值Wd的情况的结果，虚线以及一点划线表示设计值Wd-0.03μm的情况以及设计值Wd+0.03μm的情况的结果。如从图2所明确的那样，在比较例中，若IDT电极的电极指的线宽有±0.03μm的偏差，则1850～1910MHz的频段、即送信频率的通过频带中的衰减量大幅劣化。

图3表示在上述实施方式中，IDT电极的电极指的线宽为按照设计值Wd的情况、为设计值Wd-0.03μm的情况和为设计值Wd+0.03μm的情况的衰减量频率特性。实线表示按照设计值Wd的情况的结果，虚线表示设计值Wd-0.03μm的情况的结果，一点划线表示设计值Wd+0.03μm的情况的结果。

如对比图3和图2所明确的那样明，根据本实施方式，即使电极指的线宽有偏差，也能有效果地抑制1850～1910MHz的频段中的衰减量的劣化。更具体可知，针对±0.03μm的线宽偏差，衰减量的偏差量在上述频率域成为1dB以下。因此即使线宽有偏差，也能有效果地抑制衰减量的劣化。

本申请发明者发现，若如上述那样选择纵耦合谐振器型声表面波滤波器4中的第1～第3IDT11～13的占空比的大小、构成并联陷波器的声表面波谐振器5中的IDT的占空比的大小，则能抑制线宽偏差所引起的衰减特性的劣化。然后，将上述占空比各种变更来调查特性。在图4以及图5中，将声表面波谐振器5的占空比设为0.65，将占空比D1～D3的合成占空比设为0.61或0.69。在此，合成占空比以{(D1+D3)/2+D2}/2求取。

更具体地，在图4中，设为占空比D1＝0.62、占空比D2＝0.60、占空比D3＝0.62，将合成占空比设为0.61。

另外，在图5中，将占空比D1、D2以及D3分别设为0.70、0.68、0.70，将合成占空比设为0.69。

在图4以及图5中也是，实线表示按照设计值Wd的线宽的情况的结果，虚线表示设计值Wd-0.03μm的情况的结果，一点划线表示设计值Wd+0.03μm的情况的结果。如将图4以及图5与图3对比所明确的那样，在图4以及图5中，1850～1910MHz中的衰减特性由于线宽的偏差而有比较大的偏差。

即，如从图4以及图5所示的衰减量频率特性所所明确的那样，可知，若相对于声表面波谐振器的占空比D0，合成占空比相差0.04以上，则衰减特性少许劣化。

在图6中，将合成占空比设为0.63，将声表面波谐振器5的占空比D0设为0.65。另外，在图7中，将合成占空比设为0.67，将声表面波谐振器的占空比设为0.65。

在图6以及图7中也是，实线表示电极的线宽为按照设计值Wd的情况的结果。另外虚线以及一点划线分别表示线宽为设计值Wd-0.03μm的情况的结果以及为设计值Wd+0.03μm的情况的结果。

在图6的衰减量频率特性中可知，即使线宽有偏差，1850～1910MHz中的衰减特性也几乎没有偏差。另外，在图7中也可知，1850～1910MHz的频段中的衰减特性的偏差比图4以及图5的情况小。即，在合成占空比与声表面波谐振器5的占空比之差为0.02的情况下，线宽的偏差所引起的一阶的谐振模的频率的特性的偏差非常小，更加进一步优选。

为此如上述那样使合成占空比种种变化，测定上述1850～1910MHz的频段中的衰减量劣化度。在此所谓衰减量劣化度，表示1850～1910MHz频带中的衰减量的劣化的大小(dB)。将结果在图8示出。

如从图8所明确的那样可知，在合成占空比为0.65的情况下，衰减量劣化度最小，随着合成占空比从0.65远离而衰减量劣化度变大。即，可知由于声表面波谐振器5的占空比为0.65，因此优选使合成占空比接近于0.65。并且可知，为了使上述衰减量劣化度为1dB以下，将合成占空比设为0.63～0.67的范围即可。因此优选如上述那样，将合成占空比设为D0±0.02的范围。由此，能进一步更有效果地抑制线宽的偏差所引起的衰减特性的偏差，且能进一步抑制衰减特性的劣化。

另外，在上述实验例中，以{(D1+D3)/2+D2}/2求取合成占空比。但在第1～第3IDT11～13的合成占空比中也可以使用第1～第3IDT11～13的占空比的平均值。作为该情况下的平均值，并没有特别限定。既可以使用对D1与D3的平均值和D2取平均的平均值，也可以使用D1、D2以及D3的算数平均。

另外，本发明的弹性波装置的物理结构并没有特别的限定。例如能如图9所示那样在WLP结构的弹性波装置适合地运用本发明。在图9所示的弹性波装置31中，在压电基板32上形成IDT电极33等电极。在压电基板32上层叠具有开口部34a的支承构件34。开口部34a使IDT电极33露出。将封盖构件35层叠在支承构件34上，以密封该开口部来形成成为密封空间的中空部。如此，由封盖构件35以及支承构件34构成的封装件被设置在压电基板32上。这样的结构作为晶片级封装结构(WLP结构)而已知。

本发明的弹性波装置可以是具有上述那样的WLP结构的弹性波装置。另外，并不限于WLP结构，在声表面波芯片通过倒装键合搭载在安装基板上的结构的弹性波装置中也能使用本发明。

标号的说明

1 弹性波装置

2 输入端子

3 输出端子

4 纵耦合谐振器型声表面波滤波器

5 声表面波谐振器

11～13 第1～第3IDT

14、15 反射器

16 IDT

17、18 反射器

31 弹性波装置

32 压电基板

33 IDT电极

34 支承构件

34a 开口部

35 封盖构件

Claims

1.一种弹性波装置，具备：

压电基板；

纵耦合谐振器型声表面波滤波器，其具有沿着弹性波传播方向依次配置在所述压电基板上的第1～第3IDT；和

并联陷波器，其连接在所述纵耦合谐振器型声表面波滤波器的一端与接地电位之间，且由声表面波谐振器构成，

相对于在所述压电基板上在与所述弹性波传播方向正交的方向上延伸的所述第2IDT的中心轴，所述纵耦合谐振器型声表面波滤波器的两侧的部分构成为非对称，

在将构成所述并联陷波器的声表面波谐振器的占空比设为D0、将所述纵耦合谐振器型声表面波滤波器的第1～第3IDT的占空比设为D1～D3时，占空比D0是占空比D1～D3当中最大的占空比与最小的占空比之间的大小。

2.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，

所述占空比D2小于所述占空比D1以及所述占空比D3。

3.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，其中，

所述占空比D0处于所述占空比D1～D3的合成占空比±0.02的范围。

4.根据权利要求3所述的弹性波装置，其中，

所述合成占空比是对所述占空比D1与所述占空比D3的平均和所述占空比D2取平均的平均值。

5.根据权利要求3所述的弹性波装置，其中，

所述合成占空比是所述第1～第3IDT的占空比D1～D3的算数平均。

6.根据权利要求3所述的弹性波装置，其中，

所述合成占空比是{(D1+D3)/2+D2}/2。

7.根据权利要求1、2、4～6中任一项所述的弹性波装置，其中，

所述弹性波装置还具备：

封装件，其接合在所述压电基板上从而形成所述第1～第3IDT以及所述声表面波谐振器的IDT所面对的中空部。

8.根据权利要求3所述的弹性波装置，其中，

所述弹性波装置还具备：

9.根据权利要求7所述的弹性波装置，其中，

所述封装件具有：

支承构件，其层叠在所述压电基板上，具有用于形成所述中空部的开口部；和

封盖构件，其层叠在所述支承构件上。

10.根据权利要求8所述的弹性波装置，其中，

所述封装件具有：

封盖构件，其层叠在所述支承构件上。