JP2016171544A - 弾性波装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】小型化を図り得る弾性波装置を提供する。
【解決手段】圧電基板2上にIDT電極3が設けられている。IDT電極3は、第1の矩形部3Aと第2の矩形部3Bとを有する。第1の矩形部3Aの開口幅に比べて、第2の矩形部3Bの開口幅が大きくされている。第1のバスバー7と第3のバスバー9とが、第1,第2のバスバー7,8と交差する方向に延びている第1のバスバー連結部により連結されており、第1のバスバー連結部において、第2の矩形部3Bを伝搬する弾性波の一部を反射させる反射器6が構成されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、圧電基板上にIDT電極が設けられている弾性波装置に関する。
従来、共振子や帯域フィルタに弾性波装置が広く用いられている。例えば下記の特許文献1には、この種の弾性表面波フィルタの一例が開示されている。特許文献1に記載の弾性表面波フィルタでは、圧電基板上にIDT電極が設けられている。このIDT電極において、開口幅が大きい部分と、開口幅が小さい部分とが設けられている。それによって、伝達関数の逆フーリエ変換による強度分布と、電極指の励振源配置の分布との近似度を高めることができるとされている。
特開平11−163663号公報
弾性表面波装置などの弾性波装置においても、他の電子部品と同様に、小型化が強く求められている。特許文献1に記載の弾性表面波フィルタでは、開口幅が異なる部分が設けられているものの、IDT電極の一方のバスバーと他方のバスバーとが平行に延ばされている。すなわち、IDT電極は全体として長方形の形状を有している。従って、例えば減衰特性を調整するために、容量を大きくしようとすると、IDT電極が大きくなるという問題があった。そのため、弾性波装置の小型化を図ることが困難であった。
本発明の目的は、小型化を図り得る弾性波装置を提供することにある。
本発明の広い局面によれば、圧電基板と、前記圧電基板上に設けられた第1のIDT電極と、前記第1のIDT電極が、弾性波の伝搬方向に沿って並べられている第1及び第2の矩形部を有し、前記第1の矩形部が、第1のバスバーと、前記第1のバスバーと対向している第2のバスバーと、前記第1のバスバー及び前記第2のバスバーにそれぞれ一端が連結されている第1及び第2の電極指とを有し、前記第2の矩形部が、第3のバスバーと、第3のバスバーと対向している第4のバスバーと、前記第3及び第4のバスバーにそれぞれ一端が連結されている第3及び第4の電極指とを有し、前記第1のバスバーと、前記第3のバスバーとが、前記第1,第2のバスバーと交差する方向に延びている第1のバスバー連結部により連結されており、該第1のバスバー連結部において、前記第2の矩形部を伝搬する弾性波を反射させる反射器が構成されている、弾性波装置が提供される。
本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、前記第1の矩形部の開口幅に比べて、前記第2の矩形部の開口幅が大きくされている。この場合には、電極容量による減衰特性を調整することができる。
本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記第2,第4のバスバーに交差する方向に延びており、前記第2のバスバーと前記第4のバスバーとを連結している第2のバスバー連結部を有する。この場合には、第4のバスバーの外側のスペースを利用して、他の素子を配置することができる。
本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記第2のバスバー連結部においても、前記第2の矩形部で励振される弾性波の反射器が構成されている。この場合には、弾性波の励振効率をより一層高めることができる。
本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記第1のバスバー連結部が、前記第2の矩形部における前記第3及び第4の電極指の延びる方向と平行に延ばされている。この場合には、第3のバスバーの側方に大きなスペースを設けることができる。従って、第3のバスバーの側方に他の素子を容易に配置することができる。
本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記反射器は、両端が短絡された複数本の電極指を有し、前記複数本の電極指の延びる方向が、前記第3及び第4の電極指の延びる方向と平行とされている。
本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記第1の矩形部及び前記第2の矩形部が正規型のIDT電極である。
本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記圧電基板上に、前記第1及び前記第2の矩形部を有する前記第1のIDT電極に加えて、少なくとも1つの第2のIDT電極が設けられている。この場合には、第1及び第2の矩形部を有する第1のIDT電極における少なくとも第3のバスバーの側方に、第2のIDT電極を容易に設けることができる。従ってより一層の小型化を図ることができる。
本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記第1のIDT電極の第1の矩形部の第1及び第2の電極指の延びる方向外側の領域であって、前記第2の矩形部の弾性波伝搬方向における前記第2の矩形部の外側の領域に、前記第2のIDT電極の少なくとも一部が配置されている。この場合には、弾性波装置の小型化をより容易に図ることができる。
本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、通過帯域を有する、帯域通過型の弾性波フィルタが提供される。また、本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、上記弾性波フィルタが、ラダー型フィルタである。
本発明によれば、弾性波装置の小型化を図ることができる。また、第1のバスバー連結部において反射器が構成されているので、弾性波の励振効率を、小型化を進めつつ高めることができる。
(a)及び(b)は、本発明の第1の実施形態に係る弾性波装置の略図的平面図及びIDT電極を模式的に示す平面図である。 本発明の第2の実施形態に係る弾性波装置の略図的平面図である。 本発明の第3の実施形態に係る弾性波装置の略図的平面図である。 本発明の第4の実施形態に係る弾性波装置の略図的平面図である。 本発明の第5の実施形態に係る弾性波装置の略図的平面図である。 本発明の第6の実施形態に係る弾性波装置の略図的平面図である。 本発明の第7の実施形態に係る弾性波装置の略図的平面図である。 本発明の第8の実施形態に係る弾性波装置としてのデュプレクサの略図的平面図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。
図1(a)は、本発明の第1の実施形態に係る弾性波装置の略図的平面図である。
弾性波装置1は、圧電基板2を有する。圧電基板2は、LiTaOもしくはLiNbOなどの圧電単結晶からなる。圧電単結晶に代えて、圧電セラミックスが用いられてもよい。圧電基板2上には、第1のIDT電極として、IDT電極3が設けられている。IDT電極3の弾性波伝搬方向両側に、第1の反射器4と、第2の反射器5とが設けられている。また、後述するように、IDT電極3で励振された弾性波の一部を励振させるために、第3の反射器6が設けられている。
第1の反射器4及び第2の反射器5は、グレーティング型反射器である。すなわち、複数本の電極指が両端で短絡されている。第3の反射器6も同様に構成されている。
弾性波装置1は、上記IDT電極3を有する弾性波共振子である。もっとも、上記IDT電極3は、弾性波伝搬方向において連ねられた第1の矩形部3Aと、第2の矩形部3Bとを有する。これを、より詳細に説明する。図1(b)は、IDT電極3の構成を模式的に示す平面図である。
図1(b)に示すように、IDT電極3では、第1の矩形部3Aと、第2の矩形部3Bとが弾性波伝搬方向において連ねられている。第1の矩形部3Aにおける電極指の開口幅に比べて、第2の矩形部3Bにおける電極指の開口幅が大きくされている。第1の矩形部3Aでは、第1のバスバー7と第2のバスバー8とが弾性波伝搬方向に延ばされている。第1のバスバー7に、複数本の第1の電極指11の一端が接続されている。第2のバスバー8に、第2の電極指12の一端が接続されている。複数本の第1の電極指11と複数本の第2の電極指12とが間挿し合っている。
同様に、第2の矩形部3Bにおいては、第3のバスバー9と第4のバスバー10とが弾性波伝搬方向に延びている。そして、第3のバスバー9に複数本の第3の電極指13の一端が接続されている。第4のバスバー10に、複数本の第4の電極指14の一端が接続されている。複数本の第3の電極指13と複数本の第4の電極指14とが互いに間挿し合っている。
図1(a)から明らかなように、複数本の第1の電極指11に接続される第1のバスバー7と複数本の第2の電極指12に接続される第2のバスバー8とが対向する領域の電極指の延びる方向に沿う寸法を開口幅WAとする。他方、第2の矩形部3Bにおける第3の電極指13に接続される第3のバスバー9と第4の電極指14に接続される第4のバスバー10とが対向する領域の電極指の延びる方向の寸法を開口幅WBとする。このとき開口幅WAの寸法は開口幅WBより大きくなっている。
本実施形態では、第1の矩形部3A及び第2の矩形部3Bのいずれもが正規型のIDT部を構成している。もっとも、正規型のIDT部に限定されず、交差幅重み付けや間引き重み付けが施されていてもよい。
図1(a)及び(b)に示すように、第2のバスバー8と第4のバスバー10とが同一直線上に延ばされている。従って、図1(a)の破線Aが、第2のバスバー8と第4のバスバー10との境界となる。
他方、第1のバスバー7と第3のバスバー9とは、第1のバスバー連結部6Aにより連結されている。第1のバスバー連結部6Aは、本実施形態では電極指の延びる方向に延ばされている。第1のバスバー連結部6Aの延びる方向は、弾性波伝搬方向と直交する方向である。
また、第1のバスバー連結部6Aは、第1のバスバー7と第3のバスバー9とを連結しているだけでなく、第3の反射器6を構成している。第3の反射器6は、複数本の電極指の両端を短絡した構造を有する。従って、第3の反射器6によっても励振された弾性波の一部が反射されるため、弾性波の励振効率を高めることができる。
より具体的には、第3の反射器6の側方であって、第3の電極指13と第4の電極指14とが交差している領域で励振された弾性波が、第3の反射器6と、第2の反射器5との間で反射される。従って、第1の矩形部3A及び第2の矩形部3Bが弾性波伝搬方向に連なっている部分で励振された弾性波は、第1の反射器4と第2の反射器5との間で反射される。これに対して、第2の矩形部3Bにおいて、第1の反射器4よりも第3のバスバー9側の領域に位置する交差幅の領域で励振された弾性波が、上記第3の反射器6と、第2の反射器5との間で効果的に反射される。よって、交差幅が異なる第1の矩形部3A及び第2の矩形部3Bを有する弾性波装置1において、弾性波の励振効率を効果的に高めることができる。加えて、上記第1のバスバー7の交差幅方向外側には、一点鎖線で示すスペースBが存在する。よって、このスペースBに他のIDTの一部などの他の素子の一部を配置することができる。よって、弾性波装置1では、他の素子と組み合わせることにより、小型化を図ることもできる。
第1の実施形態の弾性波装置1では、第1の矩形部3A及び第2の矩形部3Bが上記のように構成されていたが、本発明における第1の矩形部及び第2の矩形部並びにバスバー連結部の構成については、適宜変形し得る。これを、図2〜図6に示す第2〜第6の実施形態を説明することにより、明らかにする。なお、第2〜第6の実施形態では圧電基板の図示は省略し、IDT電極及び反射器のみを示すこととする。
図2に示すように、第2の実施形態の弾性波装置21では、第2の矩形部3Bの弾性波伝搬方向両側に第1の矩形部3A,3A1が設けられている。また、一方の第1の矩形部3Aにおける電極指の対数が他方の第1の矩形部3A1の電極指の対数よりも大きくされている。
そして、第1の矩形部3A1では、第1のバスバー22と、第2のバスバー23とが所定距離を隔てて配置されている。破線A1は、第4のバスバー10と、第2のバスバー23との境界を示す。
第1の矩形部3A1が設けられているため、第3のバスバー9と、第1のバスバー22とを結ぶ第1のバスバー連結部において、反射器6Bがさらに構成されている。
よって、弾性波装置21においては、第2の矩形部3Bで励振された弾性波のうち、第3の反射器6,6Bで反射される領域における励振効率をより一層高めることができる。
また、本実施形態においても、一点鎖線で示すように、開口幅が相対的に小さい第1の矩形部3A,3A1の側方にスペースB,B1が存在する。よって、スペースB,B1に他の素子の少なくとも一部を配置することにより、小型化を進めることができる。
図3に示す第3の実施形態の弾性波装置31では、第1の矩形部3Aの両側に第2の矩形部3B,3B1が設けられている。すなわち、第1の実施形態において、第1の反射器4と、第1の矩形部3Aとの間に、さらに第2の矩形部3B1を連ねた構造とされている。従って、第2のバスバー8に、破線で示す境界A2を介して第4のバスバー10Aが連ねられている。また、第1のバスバー7と、第3のバスバー9Aとの間の第2のバスバー連結部が反射器6Cとされている。その他の構成において、弾性波装置31は弾性波装置1と同様である。
本実施形態においても、第1のバスバー7よりも交差幅方向外側に位置している第2の矩形部3B,3B1の交差幅領域で励振された弾性波が、第1の反射器4と第3の反射器6Cとで、あるいは第3の反射器6と第2の反射器5との間で反射されることになる。従って、励振効率が低下し難い。
また、第1のバスバー7の外側に一点鎖線で示すスペースB2が存在する。従って、スペースB2に、他の素子の一部を配置することができる。よって、弾性波装置の小型化を図ることができる。
図4に示す第4の実施形態の弾性波装置41では、第1の矩形部3Aの一方側に第2の矩形部3Bが設けられており、第1の矩形部3Aの他方側に、さらに第2の矩形部3B2が設けられている。もっとも、第2の矩形部3B2においては、第4のバスバー10Bが、第2のバスバー8よりも電極指の延びる方向において、外側に位置している。従って、第2のバスバー8に対し、第4のバスバー10Bが第2のバスバー連結部により連結されている。第2のバスバー連結部は、反射器46からなる。本実施形態では、第2のバスバー連結部は、弾性波伝搬方向と直交する方向に延びている。また、反射器46は、複数本の電極指の両端を短絡してなるグレーティング反射器からなる。
なお、第2のバスバー連結部から延びる方向は、弾性波伝搬方向と直交する方向に限定されない。すなわち、第2のバスバー8及び第4のバスバー10Bに交差する方向に、第2のバスバー連結部が延ばされておればよい。
弾性波装置41のように、第2の矩形部3B2において、交差幅領域が、第1の矩形部3Aの交差幅領域の交差幅方向両側に延びていてもよい。この場合には、第2のバスバー8と、第4のバスバー10Bとの間にも、第2のバスバー連結部としての反射器46が設けられることになる。もっとも、第2のバスバー連結部は、反射器で構成されずともよい。すなわち、第1のバスバー連結部側にのみ反射器を構成しておいてもよい。
弾性波装置41は、その他の点においては、弾性波装置31と同様である。
図5に示す第5の実施形態の弾性波装置51では、弾性波装置41とは逆に、弾性波伝搬方向中央に第2の矩形部3Bが設けられており、その弾性波伝搬方向両側に第1の矩形部3A,3A1が設けられている。従って、第2の矩形部3Bにおける交差幅領域は、第1の矩形部3A,3A1における交差幅領域の交差幅方向両側に至っている。第4のバスバー10と、バスバー連結部である反射器46,46Aを介して第2のバスバー8,8Aが連結されている。同様に、第3のバスバー9に対して、第1のバスバー7,7Aが第1のバスバー連結部としての反射器6,6Dを介して連結されている。
その他の構成は、弾性波装置51は、弾性波装置21や弾性波装置41と同様であるため、同一部分については同一の参照番号を付することにより、その説明を省略する。
図6に示す弾性波装置61は、第6の実施形態に係る弾性波装置の略図的平面図であり、第6の実施形態は、第1の実施形態の弾性波装置1の変形例に相当する。異なるところは、反射器6を有する第1のバスバー連結部の端部であって、第1のバスバー7に連ねられている部分が曲線状とされていることにある。このように、第1のバスバー連結部の端縁の一部が曲線状とされていてもよい。
上述した第2〜第6の弾性波装置21〜61においても、前述したように、交差幅が小さい第1の矩形部の側方にスペースB,B1,B2等が存在するため、弾性波装置の小型化を図ることができる。
図7は、このような第7の実施形態に係る弾性波装置70の略図的平面図である。第7の実施形態の弾性波装置70では、第1の矩形部3Aの交差部と、第2の矩形部3Bの開口幅とが等しくされている。その他の点については、弾性波装置70は、弾性波装置1と同様である。但し、第1の矩形部3Aと第2の矩形部3Bとは開口幅は等しいものの、第1の矩形部3Aに対し、第2の矩形部3Bが電極指の延びる方向においてずらされている。従って、第2のバスバー8と、第4のバスバー10とが、第2のバスバー連結部を介して連結されている。この第2のバスバー連結部により、反射器46Cが構成されている。
なお、第1のバスバー連結部は、反対方向に延ばされていてもよい。すなわち、第1のバスバー7及び第3のバスバー9と交差する限り、第1のバスバー連結部の延びる方向は、弾性波伝搬方向と直交する方向に限定されるものではない。
図8は、本発明の第8の実施形態の弾性波装置が構成されているデュプレクサを示す略図的平面図である。デュプレクサ71は圧電基板72を有する。圧電基板72上において、矢印Rxで示す領域において弾性波フィルタからなる受信フィルタが構成されている。他方、圧電基板72上の残りの半分の領域には、送信フィルタTxが構成されている。送信フィルタTxは、帯域通過型フィルタであり、本実施形態では、直列腕共振子S1〜S4と並列腕共振子P1〜P3とを有するラダー型フィルタからなる。本実施形態では、送信端子側からアンテナ端子側に向けて直列腕共振子S1〜S4が配置されている。並列腕共振子P1は、直列腕共振子S1の一端とグラウンド電位とを結ぶ並列腕に設けられている。並列腕共振子P2は、直列腕共振子S1,S2間の接続点とグラウンド電位とを結ぶ並列腕に設けられている。並列腕共振子P3は、直列腕共振子S2,S3間の接続点とグラウンド電位とを結ぶ並列腕に設けられている。
ところで、上記直列腕共振子S1〜S4及び並列腕共振子P1〜P3のそれぞれは、圧電基板72上において、IDT電極と、IDT電極の弾性波伝搬方向両側に配置された反射器とを有する弾性表面波共振子からなる。
このように複数の弾性波共振子を用いたラダー型フィルタは従来より送信フィルタTxに広く用いられていた。弾性波装置71の特徴は、このラダー型フィルタにおいて、並列腕共振子P2が、第1の実施形態の弾性波装置1に相当する構造を有する。従って、並列腕共振子P2が、第1の実施形態の第1のIDT電極3を有することになる。すなわち、並列腕共振子P2は、開口幅が相対的に小さい第1の矩形部3Aと、第1の矩形部3Aに連ねられており、相対的に小さい第1の矩形部3Aの開口幅より開口幅が相対的に大きい第2の矩形部3Bとを有する。従って、並列腕共振子P2は、複数の開口幅領域を有する。よって、2つの交差幅領域により励振された弾性波の特性を利用することができる。しかも、第1の矩形部3Aの交差幅方向外側にスペースが存在している。このスペースに、少なくとも1つの第2のIDT電極を配置することができる。例えば、第2のIDT電極を有する第2の直列腕共振子S2の一部が、図示のように第1の矩形部3Aの外側の領域に入り込むように設けられている。従って、直列腕共振子S2と並列腕共振子P2との間の距離を狭めることができる。よって、弾性波装置71の小型化を図ることができる。
このように、本発明においては、圧電基板上において、第1のIDT電極に加えて、少なくとも1つの第2のIDT電極が設けられてもよい。この場合、上記第8の実施形態のように、第1のIDT電極の第1の矩形部3Aの第1及び第2の電極指の延びる方向外側の領域であって、第2の矩形部の弾性波伝搬方向における第2の矩形部の外側の領域に、第2のIDT電極の一部が配置されていることが望ましい。
なお、少なくとも1つの第2のIDT電極については、第1のバスバー連結部や第2のバスバー連結部を有しない通常のIDT電極であってもよい。あるいは上記第1のIDT電極と同様に、第1の矩形部及び第2の矩形部を有していてもよい。
上記デュプレクサ71は、本発明の弾性波装置が適用される構造の一例にすぎず、本発明の弾性波装置は、弾性波装置の他のIDT電極の他の素子が配置されるデバイスに広く適用することができる。
1…弾性波装置
2…圧電基板
3…IDT電極
3A,3A1…第1の矩形部
3B,3B1,3B2…第2の矩形部
4,4A…第1の反射器
5…第2の反射器
6,6B,6C,6D…第3の反射器
6A…第1のバスバー連結部
7,7A…第1のバスバー
8,8A…第2のバスバー
9,9A…第3のバスバー
10,10A,10B…第4のバスバー
11〜14…第1〜第4の電極指
21,31,41,51,61…弾性波装置
22,23…第1,第2のバスバー
46,46C…反射器
71…デュプレクサ
72…圧電基板
P1〜P3…並列腕共振子
S1〜S4…直列腕共振子

Claims (11)

  1. 圧電基板と、
    前記圧電基板上に設けられた第1のIDT電極と、
    前記第1のIDT電極が、弾性波の伝搬方向に沿って並べられている第1及び第2の矩形部を有し、
    前記第1の矩形部が、第1のバスバーと、前記第1のバスバーと対向している第2のバスバーと、前記第1のバスバー及び前記第2のバスバーにそれぞれ一端が連結されている第1及び第2の電極指とを有し、
    前記第2の矩形部が、第3のバスバーと、第3のバスバーと対向している第4のバスバーと、第3及び第4のバスバーにそれぞれ一端が連結されている第3及び第4の電極指とを有し、
    前記第1のバスバーと、前記第3のバスバーとが、前記第1,第2のバスバーと交差する方向に延びている第1のバスバー連結部により連結されており、該第1のバスバー連結部において、前記第2の矩形部を伝搬する弾性波を反射させる反射器が構成されている、弾性波装置。
  2. 前記第1の矩形部の開口幅に比べて、前記第2の矩形部の開口幅が大きくされている、請求項1に記載の弾性波装置。
  3. 前記第2,第4のバスバーに交差する方向に延びており、前記第2のバスバーと前記第4のバスバーとを連結している第2のバスバー連結部を有する、請求項1または2に記載の弾性波装置。
  4. 前記第2のバスバー連結部においても、前記第2の矩形部で励振される弾性波の反射器が構成されている、請求項3に記載の弾性波装置。
  5. 前記第1のバスバー連結部が、前記第2の矩形部における前記第3及び第4の電極指の延びる方向と平行に延ばされている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  6. 前記反射器は、両端が短絡された複数本の電極指を有し、
    前記複数本の電極指の延びる方向が、前記第3及び第4の電極指の延びる方向と平行である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  7. 前記第1の矩形部及び前記第2の矩形部が正規型のIDT電極である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  8. 前記圧電基板上に、前記第1及び前記第2の矩形部を有する前記第1のIDT電極に加えて、少なくとも1つの第2のIDT電極が設けられている、請求項1〜7のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  9. 前記第1のIDT電極の第1の矩形部の第1及び第2の電極指の延びる方向外側の領域であって、前記第2の矩形部の弾性波伝搬方向における前記第2の矩形部の外側の領域に、前記第2のIDT電極の一部が配置されている、請求項8に記載の弾性波装置。
  10. 通過帯域を有する、帯域通過型の弾性波フィルタである、請求項1〜9のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  11. 前記弾性波フィルタが、ラダー型フィルタである、請求項10に記載の弾性波装置。
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