DE112015000642T5

DE112015000642T5 - Vorrichtung für elastische Wellen

Info

Publication number: DE112015000642T5
Application number: DE112015000642.7T
Authority: DE
Inventors: Yasumasa TANIGUCHI
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2014-02-04
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2016-10-13
Anticipated expiration: 2035-01-30
Also published as: JPWO2015119025A1; US20160336919A1; KR20160104715A; JP6299774B2; CN105940605B; KR101924025B1; WO2015119025A1; CN105940605A; US9998092B2; DE112015000642B4

Abstract

Bereitstellen einer Vorrichtung für elastische Wellen, die einen Kolbenmodus verwendet und verkleinert werden kann.
Eine Vorrichtung für elastische Wellen 1 ist eine Vorrichtung, bei der eine erste Resonatoreinheit für elastische Wellen, die eine erste IDT-Elektrode 11 enthält, und eine zweite Resonatoreinheit für elastische Wellen, die eine zweite IDT-Elektrode 12 enthält, durch Reihenteilen ausgebildet werden und die Bedingung Wc < (Wa + Wb) erfüllt, wobei Wa eine Abmessung einer Region mit hoher Schallgeschwindigkeit ist, die auf einer Seite der ersten Sammelschiene 11a in einer Richtung ausgebildet ist, entlang der sich Elektrodenfinger in der ersten IDT-Elektrode 11 erstrecken, Wb eine Abmessung einer Region mit hoher Schallgeschwindigkeit ist, die auf einer Seite der vierten Sammelschiene 12a in der Richtung ausgebildet ist, entlang der sich Elektrodenfinger in der zweiten IDT-Elektrode 12 erstrecken, und Wc eine Abmessung eines Zwischenstufenverbindungsabschnitts 17 ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen für elastische Wellen zur Verwendung in Resonatoren, Bandpassfiltern und dergleichen, und betrifft insbesondere Vorrichtungen für elastische Wellen, die Kolbenmodi verwenden.
STAND DER TECHNIK
Das folgende Patentdokument 1 offenbart eine Vorrichtung für elastische Wellen, die einen sogenannten Kolbenmodus verwendet. In Patentdokument 1 wird die Schallgeschwindigkeit auf einem oberseitigen Abschnitt von Elektrodenfingern in einer IDT-Elektrode im Vergleich zur Schallgeschwindigkeit in einem Kreuzungsabschnitt von Elektrodenfingern verringert. Dies ermöglicht einen Kolbenmodus und kann infolge dessen Welligkeiten durch einen Transversalmodus unterdrücken.
Das folgende Patentdokument 2 offenbart ebenfalls eine Vorrichtung für elastische Wellen, die einen Kolbenmodus verwendet.
Zitierungsliste
Patentdokumente

Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungspublikation Nr. 2011-101350
Patentdokument 2: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungspublikation (Übersetzung der PCT-Anmeldung) Nr. 2013-518455

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
In Übertragungsfiltern von Mobiltelefonen und dergleichen besteht die Notwendigkeit einer Steigerung der Fähigkeit zur Verarbeitung elektrischer Leistungen, einer Verbesserung der IMD und dergleichen. Um diese Forderung zu erfüllen, wird ein Resonator oft in mehreren Stufen reihengeteilt.
In dem Fall, dass ein in Patentdokument 1 beschriebener Resonator für elastische Wellen reihengeteilt ist, besteht das Problem einer Zunahme der Größe in einer Richtung orthogonal zu einer Ausbreitungsrichtung der elastischen Wellen. Im Folgenden wird dieses Problem anhand von 6 beschrieben.
6 ist eine schematische Grundrissansicht, die eine Elektrodenkonfiguration zeigt, wenn die in Patentdokument 1 beschriebene Vorrichtung für elastische Wellen reihengeteilt ist. Eine Vorrichtung für elastische Wellen 1000 ist in eine erste Resonatoreinheit für elastische Wellen, die eine erste IDT-Elektrode 1001 enthält, und eine Resonatoreinheit für elastische Wellen, die eine zweite IDT-Elektrode 1002 enthält, geteilt. In 6 veranschaulicht der rechte Teil der Elektrodenkonfiguration schematisch Schallgeschwindigkeiten von elastischen Wellen in jeweiligen Regionen. Zum Beispiel ist die Schallgeschwindigkeit in einer mittleren Region der ersten IDT-Elektrode 1001 V1, und die Schallgeschwindigkeiten in Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit auf beiden Seiten der mittleren Region sind V2A und V2B. Die Schallgeschwindigkeit ist umso höher, je weiter sich die Position ihres Indikators nach rechts bewegt.
Eine Zwischenstufensammelschiene 1007 ist zwischen der ersten IDT-Elektrode 1001 und der zweiten IDT-Elektrode 1002 angeordnet, und diese Zwischenstufensammelschiene 1007 verbindet die erste IDT-Elektrode 1001 und die zweite IDT-Elektrode 1002 in Reihe.
Die Regionen der Schallgeschwindigkeiten V2A und V2B, die auf beiden Seiten der mittleren Region ausgebildet sind, sind die Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit. In den Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit ist ein Schallgeschwindigkeitsverringerungsfilm 1005 auf Elektrodenfingern 1003 und 1004 angeordnet. Dies verringert die Schallgeschwindigkeit. Die zweite IDT-Elektrode 1002 hat eine Konfiguration ähnlich der oben beschriebenen.
Wie aus 6 zu erkennen ist, werden eine Region mit hoher Schallgeschwindigkeit, deren Schallgeschwindigkeit V3B ist, die Zwischenstufensammelschiene 1007 und eine Region mit hoher Schallgeschwindigkeit, deren Schallgeschwindigkeit V13A ist, in einem Abschnitt benötigt, der die erste IDT-Elektrode 1001 und die zweite IDT-Elektrode 1002 verbindet. Oder anders ausgedrückt: Die Länge einer Abmessung Wc in 6 muss länger ausgelegt werden als ein bestimmter Wert. Dadurch wird in der Vorrichtung für elastische Wellen 1000 die Abmessung in einer Richtung, entlang der sich der Elektrodenfinger erstreckt, länger, wodurch eine Verkleinerung erschwert wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Vorrichtung für elastische Wellen, die einen Kolbenmodus verwendet und verkleinert werden kann.
Lösung der Aufgabe
Eine Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung enthält mehrere Resonatoreinheiten für elastische Wellen, die durch Reihenteilen eines Resonators für elastische Wellen in mehrere Stufen gebildet werden. Die Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung enthält: ein piezoelektrisches Substrat, eine erste IDT-Elektrode, die auf dem piezoelektrischen Substrat ausgebildet ist und eine erste Resonatoreinheit für elastische Wellen bildet, eine zweite IDT-Elektrode, die auf dem piezoelektrischen Substrat ausgebildet ist und eine zweite Resonatoreinheit für elastische Wellen bildet, die mit der ersten Resonatoreinheit für elastische Wellen in Reihe geschaltet ist, und einen Zwischenstufenverbindungsabschnitt, der die erste Resonatoreinheit für elastische Wellen und die zweite Resonatoreinheit für elastische Wellen verbindet.
Bei der vorliegenden Erfindung enthält die erste IDT-Elektrode eine erste Sammelschiene und eine zweite Sammelschiene, die so angeordnet ist, dass sie von der ersten Sammelschiene getrennt ist.
Die erste IDT-Elektrode enthält des Weiteren mehrere erste Elektrodenfinger, die elektrisch mit der ersten Sammelschiene an deren Basis-Endabschnitten verbunden sind und sich in Richtung einer Seite der zweiten Sammelschiene erstrecken, und mehrere zweite Elektrodenfinger, die mit der zweiten Sammelschiene an deren Basis-Endabschnitten verbunden sind und sich in Richtung einer Seite der ersten Sammelschiene erstrecken.
Die zweite IDT-Elektrode enthält eine dritte Sammelschiene und eine vierte Sammelschiene, die so angeordnet ist, dass sie von der dritten Sammelschiene getrennt ist. Die zweite IDT-Elektrode enthält des Weiteren mehrere dritte Elektrodenfinger, die elektrisch mit der dritten Sammelschiene an deren Basis-Endabschnitten verbunden sind und sich in Richtung einer Seite der vierten Sammelschiene erstrecken, und mehrere vierte Elektrodenfinger, die mit der vierten Sammelschiene an deren Basis-Endabschnitten verbunden sind und sich in Richtung einer Seite der dritten Sammelschiene erstrecken.
Die erste IDT-Elektrode und die zweite IDT-Elektrode sind in einer Richtung aneinandergereiht, entlang der sich die Elektrodenfinger – mit dem Zwischenstufenverbindungsabschnitt dazwischen angeordnet – erstrecken.
Bei der vorliegenden Erfindung ist in jeder der ersten IDT-Elektrode und der zweiten IDT-Elektrode eine mittlere Region in einer Mitte in der Richtung ausgebildet, entlang der sich der Elektrodenfinger erstreckt, Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit, deren Ausbreitungsgeschwindigkeiten von elastischen Wellen niedriger sind als die der mittleren Region, sind an beiden Außenseiten der mittleren Region in der Richtung ausgebildet, entlang der sich der Elektrodenfinger erstreckt, und Regionen mit hoher Schallgeschwindigkeit, deren Ausbreitungsgeschwindigkeiten von elastischen Wellen höher sind als die der mittleren Region, sind auf beiden Außenseiten der Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit in der Richtung ausgebildet, entlang der sich der Elektrodenfinger erstreckt. Des Weiteren gilt Wc < (Wa + Wb), wobei Wa eine Abmessung der Region mit hoher Schallgeschwindigkeit ist, die in der ersten IDT-Elektrode auf der Seite der ersten Sammelschiene in der Richtung ausgebildet ist, entlang der sich der Elektrodenfinger erstreckt, Wb eine Abmessung der Region mit hoher Schallgeschwindigkeit ist, die in der zweiten IDT-Elektrode auf der Seite der vierten Sammelschiene in der Richtung ausgebildet ist, entlang der sich der Elektrodenfinger erstreckt, und Wc eine Abmessung des Zwischenstufenverbindungsabschnitts in der Richtung ist, entlang der sich der Elektrodenfinger erstreckt.
Bei einer konkreten Ausführungsform einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung gilt Wc < 6λ, wobei λ eine Wellenlänge ist, die durch Elektrodenfinger-Mittenabstände in der ersten IDT-Elektrode und der zweiten IDT-Elektrode bestimmt wird.
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung gilt Wc < 4λ, wobei λ eine Wellenlänge ist, die durch die Elektrodenfinger-Mittenabstände in der ersten IDT-Elektrode und der zweiten IDT-Elektrode bestimmt wird.
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung teilen sich die zweite Sammelschiene der ersten IDT-Elektrode und die dritte Sammelschiene der zweiten IDT-Elektrode eine gemeinsame Sammelschiene.
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung sind mehrere Öffnungen in der gemeinsamen Sammelschiene ausgebildet und sind entlang der Ausbreitungsrichtung der elastischen Wellen angeordnet, die Region mit hoher Schallgeschwindigkeit ist in einer Region ausgebildet, wo die mehreren Öffnungen ausgebildet sind, wobei die Ausbreitungsgeschwindigkeit elastischer Wellen der Region mit hoher Schallgeschwindigkeit höher ist als die der mittleren Region, und, innerhalb der gemeinsamen Sammelschiene, die Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit auf beiden Außenseiten der mehreren Öffnungen in der Richtung ausgebildet sind, entlang der sich der Elektrodenfinger erstreckt.
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung sind in der Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit die erste IDT-Elektrode und die zweite IDT-Elektrode in einer solchen Weise geformt, dass sie die Ausbreitungsgeschwindigkeit elastischer Wellen im Vergleich zur Ausbreitungsgeschwindigkeit elastischer Wellen in der mittleren Region verlangsamen.
Nützliche Effekte der Erfindung
Bei der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung gilt der oben genannte Ausdruck Wc < (Wa + Wb). Dies ermöglicht eine Verkleinerung der Vorrichtung für elastische Wellen, die einen Kolbenmodus verwendet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Grundrissansicht, die eine Elektrodenstruktur einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine vereinfachte Grundrissansicht der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Schaltbild eines Bandpassfilters, das eine Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält.
4 ist ein Schaubild, das Dämpfung-Frequenz-Kennlinien eines beispielhaften Bandpassfilters gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eines Bandpassfilters eines Vergleichsbeispiels zeigt.
5 ist eine Grundrissansicht, die eine Elektrodenstruktur einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine schematische Grundrissansicht, die eine Elektrodenstruktur zeigt, bei der ein zum Stand der Technik gehörender Resonator für elastische Wellen reihengeteilt ist.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung im Detail anhand einer Beschreibung konkreter Ausführungsformen unter Bezug auf die Zeichnungen offenbart.
1 ist eine schematische Grundrissansicht, die eine Elektrodenstruktur eines Resonators für elastische Oberflächenschallwellen zeigt, der als eine Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dient. 2 ist eine Grundrissansicht, die schematisch die gesamte Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
In einer in 2 gezeigten Vorrichtung für elastische Wellen 10 ist die gezeigte Elektrodenstruktur auf einem piezoelektrischen Substrat ausgebildet, das aus LiTaO₃, LiNbO₃ oder dergleichen besteht. Die Elektrodenstruktur kann aus einem geeigneten Metall bestehen, wie zum Beispiel Al, Ag, Cu, Mo, Pt, Au, Ti, W oder einer Legierung. Alternativ können einige dieser Metalle übereinander gestapelt sein.
Genauer gesagt, werden eine erste IDT-Elektrode 11 und eine zweite IDT-Elektrode 12 auf einem piezoelektrischen Substrat 10A ausgebildet. Reflektoren 13 und 14 sind auf beiden Seiten der ersten IDT-Elektrode 11 in einer Ausbreitungsrichtung der elastischen Wellen vorhanden. Gleichermaßen sind Reflektoren 15 und 16 auf beiden Seiten der zweiten IDT-Elektrode 12 in der Ausbreitungsrichtung der elastischen Wellen vorhanden. Die erste IDT-Elektrode 11 und die Reflektoren 13 und 14 bilden eine erste Resonatoreinheit für elastische Wellen. Die IDT-Elektrode 12 und die Reflektoren 15 und 16 bilden eine zweite Resonatoreinheit für elastische Wellen. Oder anders ausgedrückt: Es wird eine Struktur gebildet, bei der ein einzelner Resonator für elastische Wellen in zwei Stufen reihengeteilt ist: die erste Resonatoreinheit für elastische Wellen und die zweite Resonatoreinheit für elastische Wellen. Diese Struktur, bei der ein einzelner Resonator für elastische Wellen in mehrere Stufen von Resonatoreinheiten für elastische Wellen reihengeteilt ist, ermöglicht Verbesserungen bei der Fähigkeit zur Verarbeitung elektrischer Leistungen und der IMD-Kennlinie.
In der Vorrichtung für elastische Wellen 10 der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die Abmessung eines Abschnitts zu reduzieren, der die oben angesprochenen IDT-Elektroden 11 und 12 – mit einem Zwischenstufenverbindungsabschnitt 17 dazwischen angeordnet – verbindet. Anhand von 1 werden Details beschrieben. 1 ist eine Grundrissansicht, die Details der ersten IDT-Elektrode 11, der zweiten IDT-Elektrode 12 und des Zwischenstufenverbindungsabschnitts 17 zeigt, die in 2 in einer einfachen Form gezeigt sind.
Wie in 1 gezeigt, enthält die erste IDT-Elektrode 11 eine erste Sammelschiene 11a und eine zweite Sammelschiene 11b, die von der ersten Sammelschiene 11a getrennt ist. Die erste Sammelschiene 11a und die zweite Sammelschiene 11b erstrecken sich in der Ausbreitungsrichtung der elastischen Wellen. Die erste Sammelschiene 11a enthält mehrere Öffnungen 11a3, die entlang der Ausbreitungsrichtung der elastischen Wellen angeordnet sind. Von der ersten Sammelschiene 11a ist ein Teil, der näher an der Seite der zweiten Sammelschiene 11b liegt als die mehreren Öffnungen 11a3, ein Sammelschienen-Endabschnitt 11a1. Der Sammelschienen-Endabschnitt 11a1 ist mit einem Sammelschienen-Hauptabschnitt 11a2 mit Verbindungsabschnitten 11a4 verbunden, die sich in einer Richtung erstrecken, entlang der sich der Elektrodenfinger erstreckt. Die mehreren Öffnungen 11a3 und die Verbindungsabschnitte 11a4 bilden zusammen einen ersten Sammelschienenabschnitt mit hoher Schallgeschwindigkeit.
Mehrere erste Elektrodenfinger 11c sind mit der ersten Sammelschiene 11a an ihren Basis-Endabschnitten verbunden. Jeder Elektrodenfinger 11c erstreckt sich in Richtung der Seite der zweiten Sammelschiene 11b.
Mehrere zweite Elektrodenfinger 11d sind mit der zweiten Sammelschiene 11b an ihren Basis-Endabschnitten verbunden. Jeder zweite Elektrodenfinger 11d erstreckt sich in Richtung der Seite der ersten Sammelschiene 11a.
Die mehreren ersten Elektrodenfinger 11c und die mehreren zweiten Elektrodenfinger 11d sind in einer gegenseitig verriegelnden Weise ineinander geschoben.
Des Weiteren haben der erste Elektrodenfinger 11c und der zweite Elektrodenfinger 11d auf ihrer Oberseiten Abschnitte mit größerer Breite 11c1 und 11d1, wo die Breiten der Elektrodenfinger größer sind als ihre jeweiligen übrigen Teile.
Die zweite IDT-Elektrode 12 hat eine ähnliche Struktur wie die erste IDT-Elektrode 11. Mehrere dritte Elektrodenfinger 12c und mehrere vierte Elektrodenfinger 12d sind mit einer dritten Sammelschiene 12b bzw. einer vierten Sammelschiene 12a verbunden. Der dritte Elektrodenfinger 12c hat einen Abschnitt mit größerer Breite 12c1 auf seiner Oberseite. Der vierte Elektrodenfinger 12d hat einen Abschnitt mit größerer Breite 12d1 auf seiner Oberseite. Die vierte Sammelschiene 12a enthält, wie im Fall der ersten Sammelschiene 11a, einen Sammelschienen-Endabschnitt 12a1 und einen Sammelschienen-Hauptabschnitt 12a2. Des Weiteren sind mehrere Öffnungen 12a3 ausgebildet. Der Sammelschienen-Hauptabschnitt 12a2 und der Sammelschienen-Endabschnitt 12a1 sind durch mehrere Verbindungsabschnitte 12a4 verbunden. Die mehreren Sammelschienenöffnungen 12a3 und die mehreren Verbindungsabschnitte 12a4 bilden zusammen einen zweiten Sammelschienenabschnitt mit hoher Schallgeschwindigkeit.
Der Zwischenstufenverbindungsabschnitt 17 enthält mehrere Verbindungsabschnitte 17a. Die mehreren Verbindungsabschnitte 17a sind zusammen mit der ersten IDT-Elektrode 11 und der zweiten IDT-Elektrode 12 integral ausgebildet. Jeder Verbindungsabschnitt 17a erstreckt sich in der Richtung, entlang der sich der Elektrodenfinger erstreckt. Dadurch wird in der Ausbreitungsrichtung der elastischen Wellen eine Öffnung 17b zwischen benachbarten Verbindungsabschnitten 17a ausgebildet. Die Öffnungen 17b und die mehreren Verbindungsabschnitte 17a bilden zusammen einen dritten Sammelschienenabschnitt mit hoher Schallgeschwindigkeit 17e. An der Zwischenstufe zwischen der ersten IDT-Elektrode 11 und der zweiten IDT-Elektrode 12 wird der Sammelschienenabschnitt mit hoher Schallgeschwindigkeit durch die erste IDT-Elektrode 11 und die zweite IDT-Elektrode 12 gemeinsam genutzt.
Obgleich nicht erforderlich, ist in der vorliegenden Ausführungsform der Verbindungsabschnitt 17a eine Verlängerung des zweiten Elektrodenfingers 11d, während der oben erwähnte Verbindungsabschnitt 11a4 eine Verlängerung des ersten Elektrodenfingers 11c ist. Jedoch sind die Positionen der Verbindungsabschnitte 17a und 11a4 nicht darauf beschränkt.
In 1 veranschaulicht die rechte Seite der Elektrodenstruktur Ausbreitungsgeschwindigkeiten von elastischen Wellen in jeweiligen Regionen in der Richtung, entlang der sich der Elektrodenfinger erstreckt. Anders ausgedrückt: Auf der rechten Seite von 1 bezeichnen V1 bis V16, die als fette Liniensegmente dargestellt sind, die sich in einer Längsrichtung erstrecken, jeweils die Ausbreitungsgeschwindigkeit elastischer Wellen in jeder Region, die entlang der Richtung ausgebildet ist, entlang der sich der Elektrodenfinger der Vorrichtung für elastische Wellen 10 erstreckt. Die Schallgeschwindigkeit ist umso höher, je weiter sich die Position des fetten Liniensegments nach rechts bewegt.
Die Schallgeschwindigkeit in der mittleren Region in der Richtung, entlang der sich der Elektrodenfinger erstreckt, ist in der ersten IDT-Elektrode 11 gleich V1. Die mittlere Region ist eine Region, wo die ersten Elektrodenfinger 11c die zweiten Elektrodenfingern 11d kreuzen.
Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit sind an beiden Außenseiten der mittleren Region in der Richtung ausgebildet, entlang der sich der Elektrodenfinger erstreckt. Die Schallgeschwindigkeiten in diesen Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit sind V2A und V2B. Die Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit entsprechen den Teilen, wo die oben erwähnten Abschnitte mit größerer Breite 11c1 und 11d1 ausgebildet sind. Die Abschnitte mit größerer Breite 11c1 und 11d1 verlangsamen die Schallgeschwindigkeit in einem relativen Sinn aufgrund ihrer Formen. Anders ausgedrückt: In der vorliegenden Ausführungsform wird die Form der Elektrodenfinger so bestimmt, dass die Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit gebildet wird, in der die Schallgeschwindigkeit niedriger ist als in der mittleren Region. Dementsprechend kann die Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit einfach dadurch gebildet werden, dass man lediglich die Form zum Zeitpunkt der Elektrodenstrukturierung modifiziert.
Regionen mit hoher Schallgeschwindigkeit, in denen die Schallgeschwindigkeiten V3A und V3B sind, sind auf beiden Außenseiten der oben angesprochenen Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit in der Richtung ausgebildet, entlang der sich der Elektrodenfinger erstreckt. In jeder Region mit hoher Schallgeschwindigkeit sind nur die ersten Elektrodenfinger 11c oder nur die zweiten Elektrodenfinger 11d entlang der Ausbreitungsrichtung der elastischen Wellen vorhanden.
In dem Sammelschienen-Endabschnitt 11a1 der ersten Sammelschiene 11a ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit elastischer Wellen gleich V4A. Dieser Teil dient als eine Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit. In dem Teil, wo die Öffnungen 11a3 ausgebildet sind, ist die Schallgeschwindigkeit erhöht. Dieser Teil dient als eine Region mit hoher Schallgeschwindigkeit V5A. Der Sammelschienen-Hauptabschnitt 11a2 ist eine Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit, deren Schallgeschwindigkeit V6 ist.
In dem Teil, wo die zweite Sammelschiene 11b angeordnet ist, ist die Schallgeschwindigkeit V4B, weil Metall entlang der Ausbreitungsrichtung der elastischen Wellen vorhanden ist.
Die zweite IDT-Elektrode 12 ist ähnlich strukturiert. Der Zwischenstufenverbindungsabschnitt 17 dient als eine Region mit hoher Schallgeschwindigkeit, deren Schallgeschwindigkeit V10 ist, weil die mehreren Verbindungsabschnitte 17a und die mehreren Öffnungen 17b vorhanden sind. Gleichermaßen ist auf der Seite der zweiten IDT-Elektrode 12 die Schallgeschwindigkeit in der mittleren Region gleich V11. Auf beiden Seiten dieser mittleren Region sind Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit ausgebildet, deren Schallgeschwindigkeiten V12A und V12B sind, und auf beiden Seiten dieser Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit befinden sich Regionen mit hoher Schallgeschwindigkeit, deren Schallgeschwindigkeiten V13A und V13B sind. Der Teil, wo die dritte Sammelschiene 12b angeordnet ist, ist eine Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit, und die Schallgeschwindigkeit darin ist V14A. In der vierten Sammelschiene 12a sind Regionen aneinandergereiht, deren Schallgeschwindigkeiten V14B, V15B und V16 sind.
Bei der Vorrichtung für elastische Wellen 10, wie oben beschrieben, sind die Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit, deren Schallgeschwindigkeiten niedriger sind als die der mittleren Region, auf beiden Seiten der mittleren Region ausgebildet, und des Weiteren sind die Regionen mit hoher Schallgeschwindigkeit auf beiden Seiten dieser Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit ausgebildet. Anders ausgedrückt: Es wird ein Kolbenmodus verwendet. Darum können Transversalmodus-Welligkeiten unterdrückt werden, und verlustarme Resonatoren können hergestellt werden.
Außerdem ist in der vorliegenden Ausführungsform die Summe einer Abmessung Wa und einer Abmessung Wb größer als eine Abmessung Wc in 1. Dementsprechend kann eine Verkleinerung erreicht werden. Die Abmessung Wa ist die Abmessung der Region mit hoher Schallgeschwindigkeit in der Richtung, entlang der sich der Elektrodenfinger erstreckt, die auf der Seite der ersten Sammelschiene 11a der ersten IDT-Elektrode 11 ausgebildet ist. Die Abmessung Wb ist die Abmessung der Region mit hoher Schallgeschwindigkeit, die auf der Seite der vierten Sammelschiene 12a der zweiten IDT-Elektrode 12 ausgebildet ist, und die Abmessung Wc ist die Abmessung des Zwischenstufenverbindungsabschnitts 17 in der Richtung, entlang der sich der Elektrodenfinger erstreckt. Des Weiteren ist die Abmessung Wc größer als die Abmessung Wa oder die Abmessung Wb. In der Vorrichtung für elastische Wellen 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie oben beschrieben, kann die Abmessung des Zwischenstufenverbindungsabschnitts 17 in der Richtung, entlang der sich der Elektrodenfinger erstreckt, kleiner ausgelegt werden als in der in 6 gezeigten Vorrichtung für elastische Wellen 1000. Dementsprechend kann eine Verkleinerung der Vorrichtung für elastische Wellen 10 erreicht werden. Des Weiteren kommt es kaum zu einer Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften, wie den folgenden Experimentalbeispielen zu entnehmen ist.
3 ist ein Schaltbild eines Bandpassfilters, das die Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der oben angesprochenen Ausführungsform enthält. Ein in 3 gezeigtes Bandpassfilter 21 hat eine Kettenschaltungskonfiguration.
In 4 ist eine Dämpfung-Frequenz-Kennlinie eines Kettenfilters, das mit einem Resonator für elastische Oberflächenschallwellen gemäß der vorliegenden Ausführungsform arbeitet, mit einer durchgezogenen Linie dargestellt. Die Strichlinie in 4 zeigt eine Dämpfung-Frequenz-Kennlinie eines Bandpassfilters, das in einer ähnlichen Weise wie das vorausgegangene Beispiel konfiguriert ist, außer dass die in 6 gezeigte Struktur darin verwendet wird.
Wie aus 4 im Vergleich zum Vergleichsbeispiel zu erkennen ist, gibt es kaum eine Verschlechterung der Filterkennlinie des Beispiels. Mit reihengeteilten Mehrstufenstrukturen ermöglicht die Vorrichtung für elastische Wellen 10 eine Verkleinerung um 10 bis 20 % in der Richtung, entlang der sich der Elektrodenfinger erstreckt, im Vergleich zum Vergleichsbeispiel in 6. Dementsprechend kann eine Verkleinerung eines Resonators für elastische Wellen oder einer Filtervorrichtung unter Verwendung eines Resonators für elastische Wellen erreicht werden, ohne die Filterkennlinie zu verschlechtern.
In der Regel muss in einem Resonator für elastische Wellen, der mit einem Kolbenmodus arbeitet, eine Region mit hoher Schallgeschwindigkeit auf einer Außenseite einer mittleren Region ausgebildet werden, und des Weiteren muss die Abmessung der Region mit hoher Schallgeschwindigkeit in einer Richtung, entlang der sich Elektrodenfinger erstrecken, mindestens 2λ oder mehr, bevorzugt 3λ oder mehr, betragen, um den Gütewert des Resonators beizubehalten. Darum ist es in dem Fall mit einer geteilten zweistufigen Struktur erforderlich, Regionen mit hoher Schallgeschwindigkeit, deren Abmessungen jeweils gleich 2λ oder mehr, oder 3λ oder mehr, sind, auf beiden Seiten des Zwischenstufenabschnitts zu bilden. Dementsprechend wird in der in 6 gezeigten Vorrichtung für elastische Wellen 1000 die Abmessung des Zwischenstufenverbindungsabschnitts 4λ oder mehr oder 6λ oder mehr. Hier ist λ eine Wellenlänge einer elastischen Welle, die durch Elektrodenfinger-Mittenabstände der ersten IDT-Elektrode 11 und der zweiten IDT-Elektrode 12 bestimmt wird.
Wie oben beschrieben, haben die Autoren der vorliegenden Erfindung festgestellt, dass sich mit der reihengeteilten mehrstufigen Struktur die Filterkennlinie kaum verschlechterte, selbst wenn die Abmessung Wc des Zwischenstufenverbindungsabschnitts 17 reduziert wurde, und gelangten so zur vorliegenden Erfindung. Im Stand der Technik wird davon ausgegangen, dass die Abmessung der Region mit hoher Schallgeschwindigkeit in dem Fall erhöht werden muss, wo ein Kolbenmodus mit der reihengeteilten mehrstufigen Struktur verwendet wird. Dies macht es schwierig, im Stand der Technik eine Verkleinerung zu erreichen.
Bei der Vorrichtung für elastische Wellen 10 der oben angesprochenen Ausführungsform kann Wc kleiner als 6λ ausgelegt werden. Bevorzugt ist Wc < 4λ.
5 ist eine Grundrissansicht, die einen Hauptteil einer Elektrodenstruktur einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Eine Vorrichtung für elastische Wellen 30 der zweiten Ausführungsform enthält eine erste IDT-Elektrode 31 und eine zweite IDT-Elektrode 32. Die erste IDT-Elektrode 31 enthält eine erste Sammelschiene 31a. Eine gemeinsame Sammelschiene 40 ist so angeordnet, dass sie von der ersten Sammelschiene 31a getrennt ist. Die gemeinsame Sammelschiene 40 ist ein gemeinsamer Teil, der durch eine zweite Sammelschiene und eine dritte Sammelschiene der zweiten IDT-Elektrode 32 gemeinsam genutzt wird. Oder anders ausgedrückt: In der vorliegenden Ausführungsform teilen sich die zweite Sammelschiene und die dritte Sammelschiene die gemeinsame Sammelschiene 40.
Mehrere erste Elektrodenfinger 31c sind mit der ersten Sammelschiene 31a verbunden. Mehrere zweite Elektrodenfinger 31d sind mit der gemeinsamen Sammelschiene 40 verbunden. Ein oberer Abschnitt des Elektrodenfingers 31c ist mit einem Schallgeschwindigkeitsverringerungsfilm 31c1 bedeckt. Gleichermaßen ist ein oberer Abschnitt des Elektrodenfingers 31d mit einem Schallgeschwindigkeitsverringerungsfilm 31d1 bedeckt. Wie im Fall der ersten Ausführungsform bildet dies eine mittlere Region, deren Schallgeschwindigkeit in einer Mitte eines Elektrodenfinger-Kreuzungsabschnitts V1 ist, und auf beiden Seiten dieser mittleren Region werden Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit ausgebildet, deren Schallgeschwindigkeiten V2A und V2B sind.
Regionen mit hoher Schallgeschwindigkeit, in denen jeweils nur die Elektrodenfinger 31c oder nur die Elektrodenfinger 31d vorhanden sind, werden auf beiden Seiten der Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit in der Richtung ausgebildet, entlang der sich der Elektrodenfinger erstreckt. Anders ausgedrückt: Die Regionen mit hoher Schallgeschwindigkeit, deren Schallgeschwindigkeiten V3 und V3B sind, werden ausgebildet. Die Sammelschiene 31a dient als eine Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit und hat eine Schallgeschwindigkeit von V4.
Bei der zweiten IDT-Elektrode 32 ist eine vierte Sammelschiene 32b so angeordnet, dass sie von der gemeinsamen Sammelschiene 40 getrennt ist. Mehrere dritte Elektrodenfingern 32c sind mit der gemeinsamen Sammelschiene 40 verbunden. Mehrere vierte Elektrodenfinger 32d sind mit der vierten Sammelschiene 32b verbunden. Obere Abschnitte des dritten Elektrodenfingers 32c und des vierten Elektrodenfingers 32d sind ebenfalls mit Schallgeschwindigkeitsverringerungsfilmen 32c1 bzw. 32d1 bedeckt. Dies bildet Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit, deren Schallgeschwindigkeiten V12A und V12B sind, auf beiden Seiten einer mittleren Region, deren Schallgeschwindigkeit V11 ist. Des Weiteren werden Regionen mit hoher Schallgeschwindigkeit, deren Schallgeschwindigkeiten V13A und V13B sind, auf beiden Außenseiten der oben angesprochenen Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit ausgebildet, deren Schallgeschwindigkeiten V12A und V12B sind. Die Sammelschiene 32b dient als eine Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit, deren Schallgeschwindigkeit V14 ist.
Die gemeinsame Sammelschiene 40 wird aus einem Metall gebildet und bildet eine Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit, deren Schallgeschwindigkeit V10 ist.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Abmessung Wc auch kleiner als die Summe der Abmessung Wa und der Abmessung Wb, wodurch es möglich wird, eine Verkleinerung zu erreichen.
Wie in der vorliegenden Ausführungsform können sich die zweite Sammelschiene und die dritte Sammelschiene die gemeinsame Sammelschiene 40 teilen. Dies ermöglicht eine weitere Verkleinerung. Des Weiteren kann, wie oben beschrieben, die Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit, die die gemeinsame Sammelschiene 40 enthält, zwischen dem ersten Resonator für elastische Wellen und der Region mit hoher Schallgeschwindigkeit des zweiten Resonators für elastische Wellen auf der Seite ausgebildet werden, die näher an dem Zwischenstufenverbindungsabschnitt liegt.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die reihengeteilte zweistufige Struktur beschränkt und kann auch auf Resonatoren für elastische Wellen Anwendung finden, die Strukturen haben, die reihengeteilte drei oder mehr Stufen enthalten. Des Weiteren ist die elastische Welle nicht auf eine elastische Oberflächenschallwelle beschränkt, und es kann auch eine Grenzschallwelle verwendet werden.
Des Weiteren ist die Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf jene beschränkt, die eine Kettenschaltungskonfiguration haben, wie sie in 3 gezeigt ist, und die vorliegende Erfindung ist auch auf Filtervorrichtungen anwendbar, die mit verschiedenen Resonatoren für elastische Wellen arbeiten.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung für elastische Wellen
10: Vorrichtung für elastische Wellen
10A: Piezoelektrisches Substrat
11: erste IDT-Elektrode
11a: erste Sammelschiene
11a1: Sammelschienen-Endabschnitt
11a2: Sammelschienen-Hauptabschnitt
11a3: Öffnung
11a4: Verbindungsabschnitt
11b: zweite Sammelschiene
11c: erster Elektrodenfinger
11c1: Abschnitt mit größerer Breite
11d: zweiter Elektrodenfinger
11d1: Abschnitt mit größerer Breite
12: zweite IDT-Elektrode
12a: vierte Sammelschiene
12a1: Sammelschienen-Endabschnitt
12a2: Sammelschienen-Hauptabschnitt
12a3: Öffnung
12a4: Verbindungsabschnitt
12b: dritte Sammelschiene
12c: dritter Elektrodenfinger
12c1: Abschnitt mit größerer Breite
12d: vierter Elektrodenfinger
12d1: Abschnitt mit größerer Breite
13, 14: Reflektor
15, 16: Reflektor
17: Zwischenstufenverbindungsabschnitt
17a: Verbindungsabschnitt
17b: Öffnung
20: Filtervorrichtung
21: Bandpassfilter
30: Vorrichtung für elastische Wellen
31: erste IDT-Elektrode
31a: erste Sammelschiene
31c: erster Elektrodenfinger
31c1: Schallgeschwindigkeitsverringerungsfilm
31d: zweiter Elektrodenfinger
31d1: Schallgeschwindigkeitsverringerungsfilm
32: zweite IDT-Elektrode
32b: vierte Sammelschiene
32c: dritter Elektrodenfinger
32c1: Schallgeschwindigkeitsverringerungsfilm
32d: vierter Elektrodenfinger
32d1: Schallgeschwindigkeitsverringerungsfilm
40: gemeinsame Sammelschiene
V1: Schallgeschwindigkeit
V2A, V2B: Schallgeschwindigkeit
V3A, V3B: Schallgeschwindigkeit
V4: Schallgeschwindigkeit
V4A: Schallgeschwindigkeit
V4B: Schallgeschwindigkeit
V5A: Schallgeschwindigkeit
V6: Schallgeschwindigkeit
V10: Schallgeschwindigkeit
V11: Schallgeschwindigkeit
V12A, V12B: Schallgeschwindigkeit
V13A, V13B: Schallgeschwindigkeit
V14: Schallgeschwindigkeit
V14A, V14B: Schallgeschwindigkeit
V15B: Schallgeschwindigkeit
V16: Schallgeschwindigkeit
1000: Vorrichtung für elastische Wellen
1001: erste IDT-Elektrode
1002: zweite IDT-Elektrode
1003: Elektrodenfinger
1004: Elektrodenfinger
1005: Schallgeschwindigkeitsverringerungsfilm
1007: Zwischenstufensammelschiene

Claims

Vorrichtung für elastische Wellen (10), die mehrere Resonatoreinheiten für elastische Wellen enthält, die durch Reihenteilen eines Resonators für elastische Wellen in mehrere Stufen gebildet werden, wobei die Vorrichtung für elastische Wellen umfasst: ein piezoelektrisches Substrat (10A), eine erste IDT-Elektrode (11), die auf dem piezoelektrischen Substrat ausgebildet ist und eine erste Resonatoreinheit für elastische Wellen bildet, eine zweite IDT-Elektrode (12), die auf dem piezoelektrischen Substrat ausgebildet ist und eine zweite Resonatoreinheit für elastische Wellen bildet, die mit der ersten Resonatoreinheit für elastische Wellen in Reihe geschaltet ist, und einen Zwischenstufenverbindungsabschnitt (17), der die erste Resonatoreinheit für elastische Wellen und die zweite Resonatoreinheit für elastische Wellen verbindet, wobei die erste IDT-Elektrode (11) enthält: eine erste Sammelschiene (11a), eine zweite Sammelschiene (11b), die so angeordnet ist, dass sie von der ersten Sammelschiene getrennt ist, mehrere erste Elektrodenfinger (11c), die elektrisch mit der ersten Sammelschiene (11a) an deren Basis-Endabschnitten verbunden sind und sich in Richtung einer Seite der zweiten Sammelschiene erstrecken, und mehrere zweite Elektrodenfinger (11d), die mit der zweiten Sammelschiene (11b) an deren Basis-Endabschnitten verbunden sind und sich in Richtung einer Seite der ersten Sammelschiene erstrecken, wobei die zweite IDT-Elektrode (12) enthält: eine dritte Sammelschiene (12b), eine vierte Sammelschiene (12a), die angeordnet ist, dass sie von der dritten Sammelschiene getrennt ist, mehrere dritte Elektrodenfinger (12c), die elektrisch mit der dritten Sammelschiene (12b) an deren Basis-Endabschnitten verbunden sind und sich in Richtung einer Seite der vierten Sammelschiene erstrecken, und mehrere vierte Elektrodenfinger (12d), die mit der vierten Sammelschiene (12a) an deren Basis-Endabschnitten verbunden sind und sich in Richtung einer Seite der dritten Sammelschiene erstrecken, wobei die erste IDT-Elektrode (11) und die zweite IDT-Elektrode (12) in einer Richtung aneinandergereiht sind, entlang der sich die Elektrodenfinger – mit dem Zwischenstufenverbindungsabschnitt (17) dazwischen angeordnet – erstrecken, wobei in jeder der ersten IDT-Elektrode (11) und der zweiten IDT-Elektrode (12) eine mittlere Region in einer Mitte in der Richtung ausgebildet ist, entlang der sich die Elektrodenfinger erstrecken, Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit, deren Ausbreitungsgeschwindigkeiten von elastischen Wellen niedriger sind als die der mittleren Region, an beiden Außenseiten der mittleren Region in der Richtung ausgebildet sind, entlang der sich die Elektrodenfinger erstrecken, und Regionen mit hoher Schallgeschwindigkeit, deren Ausbreitungsgeschwindigkeiten von elastischen Wellen höher sind als die der mittleren Region, auf beiden Außenseiten der Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit in der Richtung ausgebildet sind, entlang der sich die Elektrodenfinger erstrecken, und wobei Wc < (Wa + Wb) gilt, wobei Wa eine Abmessung der Region mit hoher Schallgeschwindigkeit ist, die in der ersten IDT-Elektrode (11) auf der Seite der ersten Sammelschiene in der Richtung ausgebildet ist, entlang der sich die Elektrodenfinger erstrecken, Wb eine Abmessung der Region mit hoher Schallgeschwindigkeit ist, die in der zweiten IDT-Elektrode (12) auf der Seite der vierten Sammelschiene in der Richtung ausgebildet ist, entlang der sich die Elektrodenfinger erstrecken, und Wc eine Abmessung des Zwischenstufenverbindungsabschnitts (17) in der Richtung ist, entlang der sich die Elektrodenfinger erstrecken.
Vorrichtung für elastische Wellen (10) nach Anspruch 1, wobei Wc < 6λ gilt, wobei λ eine Wellenlänge ist, die durch Elektrodenfinger-Mittenabstände in der ersten IDT-Elektrode (11) und der zweiten IDT-Elektrode (12) bestimmt wird.
Vorrichtung für elastische Wellen (10) nach Anspruch 2, wobei Wc < 4λ gilt, wobei λ eine Wellenlänge ist, die durch die Elektrodenfinger-Mittenabstände in der ersten IDT-Elektrode (11) und der zweiten IDT-Elektrode (12) bestimmt wird.
Vorrichtung für elastische Wellen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite Sammelschiene der ersten IDT-Elektrode und die dritte Sammelschiene der zweiten IDT-Elektrode sich eine gemeinsame Sammelschiene (17) teilen.
Vorrichtung für elastische Wellen (10) nach Anspruch 4, wobei mehrere Öffnungen (17b) in der gemeinsamen Sammelschiene ausgebildet und entlang der Ausbreitungsrichtung der elastischen Wellen angeordnet sind, die Region mit hoher Schallgeschwindigkeit in einer Region ausgebildet ist, wo die mehreren Öffnungen (17b) ausgebildet sind, wobei die Ausbreitungsgeschwindigkeit elastischer Wellen der Region mit hoher Schallgeschwindigkeit höher ist als die der mittleren Region, und, innerhalb der gemeinsamen Sammelschiene, die Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit auf beiden Außenseiten der mehreren Öffnungen (17b) in der Richtung ausgebildet sind, entlang der sich die Elektrodenfinger erstrecken.
Vorrichtung für elastische Wellen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in der Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit die erste IDT-Elektrode (11) und die zweite IDT-Elektrode (12) in einer solchen Weise geformt sind, dass sie die Ausbreitungsgeschwindigkeit elastischer Wellen im Vergleich zur Ausbreitungsgeschwindigkeit elastischer Wellen in der mittleren Region verlangsamen.