JP6274223B2 - 弾性波装置及びフィルタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、共振子や帯域通過型フィルタなどに用いられる弾性波装置に関する。より詳細には、本発明は、ＬｉＴａＯ_３からなる圧電薄膜を用いた弾性波装置及びそれを備えるフィルタ装置に関する。

下記の特許文献１には、支持基板上に、高音速膜、低音速膜、ＬｉＴａＯ_３膜及びＩＤＴ電極をこの順序で積層してなる弾性波装置が開示されている。特許文献１では、ＬｉＴａＯ_３膜を伝搬するリーキー波が用いられている。

他方、下記の特許文献２には、１５°回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ_３膜上に、Ａｌからなる電極が設けられている弾性表面波共振子が開示されている。この弾性表面波共振子では、ＩＤＴ電極の第１の電極指の先端同士を結ぶ直線及び第２の電極指の先端同士を結ぶ直線が、表面波伝搬方向に対して１８°から７２°ほど傾斜されている。

ＷＯ１２／０８６６３９ 特開２０００−２８６６６３号公報

特許文献１に記載の弾性波装置では、周波数特性上において、横モードリップルが現れるという問題があった。

他方、特許文献２では、一方のバスバーで反射された横モードと、他方のバスバーで反射された横モードとが打ち消し合い、横モードを抑制することができるとされている。

しかしながら、特許文献１に記載のような高音速膜により弾性波を閉じ込めた弾性波装置において、特許文献２に記載のように、上下のバスバーを弾性表面波伝搬方向に対して同じ傾きで傾斜させた場合、傾きが１８°以上７２°以下と大きすぎるため、挿入損失が大きく劣化する。

本発明の目的は、挿入損失の劣化を防ぎつつ、横モードリップルを効果的に抑制し得る弾性波装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、上記弾性波装置を備えるフィルタ装置を提供することにある。

本願の第１の発明は、ＬｉＴａＯ_３からなる圧電膜を有する弾性波装置であって、ＬｉＴａＯ_３からなる前記圧電膜と、前記圧電膜の一方面に形成されているＩＤＴ電極とを備え、前記ＩＤＴ電極が、複数本の第１の電極指と、前記第１の電極指と間挿し合っている複数本の第２の電極指とを有し、前記ＬｉＴａＯ_３からなる圧電膜の膜厚が、前記ＩＤＴ電極の電極指の周期で定まる波長をλとしたときに、１０λ以下であり、前記ＬｉＴａＯ_３のオイラー角（φ，θ，ψ）により規定されるＩＤＴ電極により励振された弾性波の伝搬方向ψに対し、前記複数本の第１の電極指の先端を結ぶ方向及び前記第２の電極指の先端を結ぶ方向がνの傾斜角度をなしており、該傾斜角度νが０．４°以上、１５°以下の範囲にある、弾性波装置である。

本願の第２の発明は、ＬｉＴａＯ_３からなる圧電膜を有する弾性波装置である。本発明に係る弾性波装置は、支持基板と、前記支持基板上に形成されており、前記圧電膜を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波音速が高速である高音速膜と、前記高音速膜上に積層されており、前記圧電膜を伝搬するバルク波音速よりも伝搬するバルク波音速が低速である低音速膜と、前記低音速膜上に積層された前記圧電膜と、前記圧電膜の一方面に形成されているＩＤＴ電極とを備える。本発明では、前記ＩＤＴ電極が、複数本の第１の電極指と、前記第１の電極指と間挿し合っている複数本の第２の電極指とを有し、前記ＬｉＴａＯ_３からなる圧電膜の膜厚が、前記ＩＤＴ電極の電極指の周期で定まる波長をλとしたときに、１０λ以下であり、前記ＬｉＴａＯ_３のオイラー角（φ，θ，ψ）により規定されるＩＤＴ電極により励振された弾性波の伝搬方向ψに対し、前記複数本の第１の電極指の先端を結ぶ方向及び前記第２の電極指の先端を結ぶ方向がνの傾斜角度をなしており、該傾斜角度νが０．４°以上、１５°以下の範囲にある、弾性波装置である。

本願の第３の発明は、ＬｉＴａＯ_３からなる圧電膜を有する弾性波装置であって、前記圧電膜を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波音速が高速である高音速支持基板と、前記高音速支持基板上に積層されており、前記圧電膜を伝搬するバルク波音速よりも伝搬するバルク波音速が低速である低音速膜と、前記低音速膜上に積層された前記圧電膜と、前記圧電膜の一方面に形成されているＩＤＴ電極とを備え、前記ＩＤＴ電極が、複数本の第１の電極指と、前記第１の電極指と間挿し合っている複数本の第２の電極指とを有し、前記ＬｉＴａＯ_３からなる圧電膜の膜厚が、前記ＩＤＴ電極の電極指の周期で定まる波長をλとしたときに、１０λ以下であり、前記ＬｉＴａＯ_３のオイラー角（φ，θ，ψ）により規定されるＩＤＴ電極により励振された弾性波の伝搬方向ψに対し、前記複数本の第１の電極指の先端を結ぶ方向及び前記第２の電極指の先端を結ぶ方向がνの傾斜角度をなしており、該傾斜角度νが０．４°以上、１５°以下の範囲にある、弾性波装置である。

本発明においては、好ましくは、前記傾斜角度νは１０°以下である。その場合には、挿入損失を小さくすることができる。

本発明に係る弾性波装置では、好ましくは、前記ＬｉＴａＯ_３からなる圧電膜の膜厚が、前記ＩＤＴ電極の電極指の周期で定まる波長をλとしたときに、０．２λより大きい。

本発明に係る弾性波装置では、好ましくは、前記ＩＤＴ電極の電極指交差幅は、１０λより大きい。その場合には、横モードリップルをより一層効果的に抑制することができる。なお、電極指交差幅の上限は、特に限定されないが、５０λ以下が好ましい。その場合には、電極指の抵抗を小さくすることができる。

本発明に係る弾性波装置では、好ましくは、前記ＬｉＴａＯ_３のカット角は３０°以上、６０°以下である。６０°以下の場合には、横モードスプリアスをより一層効果的に抑制することができる。なお、カット角が３０°以上であれば、共振周波数におけるＴＣＦと、***振周波数におけるＴＣＦとの差を小さくすることができる。

本発明に係る弾性波装置では、好ましくは、前記ＩＤＴ電極のデューティは、０．３／λ以上、０．７未満である。その場合には、横モードリップルをより一層効果的に抑圧することができる。

本発明に係る弾性波装置では、好ましくは、前記ＩＤＴ電極の前記第１の電極指の先端とギャップを隔てて第１のダミー電極指が設けられており、前記第２の電極指の先端とギャップを隔てて、第２のダミー電極指が設けられており、前記第１のダミー電極指が第２のバスバーに接続されており、前記第２のダミー電極指が第１のバスバーに接続されており、前記第１，第２の電極指の先端から、前記第２，第１のダミー電極指の基端までの距離をオフセット長Ｌ、ギャップの電極指の延びる方向の寸法をＧとしたときに、（Ｌ−Ｇ）≧７．５×λ×ｔａｎ（ν）である。その場合には、挿入損失を小さくすることができる。より好ましくは、（Ｌ−Ｇ）≧１１．５×λ×ｔａｎ（ν）、さらに好ましくは、（Ｌ−Ｇ）≧１７．５×λ×ｔａｎ（ν）である。

本発明に係る弾性波装置では、前記ギャップの寸法Ｇは、好ましくは、０．１μｍより大きく、０．２５λより小さいことが好ましい。

本発明に係る弾性波装置では、好ましくは、前記ＩＤＴ電極の前記第１の電極指及び第２の電極指のうち少なくとも一方において、電極指の延びる方向の側縁から電極指幅方向外側に突出している突出部が設けられている。その場合には、リップルをより一層効果的に抑圧することができる。

前記突出部は、前記第１及び第２の電極指の少なくとも一方の先端に連なる側縁部分に設けられていてもよい。あるいは、前記記第１，第２のダミ−電極の少なくとも一方に前記突出部が設けられていてもよい。また、前記突出部は、前記第１，第２の電極指の先端には至らない電極指の側縁に設けられていてもよい。

本発明においては、好ましくは、前記突出部の平面形状は台形であり、該台形の側縁に連なっている下底の長さをＴＷ１としたときに、ＴＷ１≧０．１１７３５λである。

本発明に係る弾性波装置では、好ましくは、前記突出部の電極指の側縁に沿う方向における最小寸法をＴＷ２としたときに、ＴＷ２≧０．０２９１５λである。

本発明に係る弾性波装置では、好ましくは、前記突出部の弾性波伝搬方向に沿う寸法をＴＨとしたときに、ＴＨ≧０．０４６６λである。

本発明に係る弾性波装置では、好ましくは、前記ＩＤＴ電極はＡｌまたはＡｌを主体とする合金からなる。その場合、前記ＩＤＴ電極の膜厚は、０．０８λ以上、０．０９７λ以下の範囲である。その場合には、フィルタ特性を改善しつつ、横モードリップルをより効果的に抑圧することができる。より好ましくは、前記ＩＤＴ電極の膜厚は０．１０λ以上、４００ｎｍ以下である。

本発明に係るフィルタ装置は、上述した弾性波装置を少なくとも１つ以上備えている。

本発明に係る他のフィルタ装置は、上述した弾性波装置であり、±νの弾性波装置を複数備えている。

本発明に係る別のフィルタ装置は、上述した弾性波装置を複数備えている。

本発明に係る弾性波装置は、帯域通過型のフィルタであってもよい。また、本発明に係るデュプレクサは、本発明に係る弾性波装置からなる帯域通過型フィルタを有する。

本発明によれば、横モードリップルを効果的に抑圧することができる。従って、共振特性やフィルタ特性の良好な弾性波装置を提供することが可能となる。

図１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。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の略図的正面断面図である。 図３は、傾斜角度νを説明するための模式図である。 図４は、傾斜角度νが０°である比較例１の弾性波装置のインピーダンス特性を示す図である。 図５は、傾斜角度νを変化させた場合のインピーダンス特性の変化を示す図である。 図６は、傾斜角度νが０°である比較例１の弾性波装置のリターンロス特性を示す図である。 図７は、傾斜角度νを変化させた場合のリターンロス特性の変化を示す図である。 図８は、傾斜角度νを変化させた場合のＱ値の変化を示す図である。 図９は、傾斜角度νを変化させた場合のリターンロス特性の変化を示す図である。 図１０は、図９の拡大図であり、傾斜角度νを変化させた場合のリターンロス特性の変化を示す図である。 図１１は、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。 図１２は、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。 図１３は、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。 図１４は、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。 図１５は、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。 図１６は、ＬｉＴａＯ_３の膜厚を変化させた場合のインピーダンス特性の変化を示す図である。 図１７は、ＬｉＴａＯ_３の膜厚を変化させた場合のリターンロス特性の変化を示す図である。 図１８は、ＬｉＴａＯ_３の膜厚を変化させた場合のインピーダンス特性の変化を示す図である。 図１９は、ＬｉＴａＯ_３の膜厚を変化させた場合のリターンロス特性の変化を示す図である。 図２０は、ＬｉＴａＯ_３のカット角を変化させた場合のインピーダンス特性の変化を示す図である。 図２１は、ＬｉＴａＯ_３のカット角を変化させた場合のリターンロス特性の変化を示す図である。 図２２は、ＩＤＴ電極の電極指の交差幅を変化させた場合のインピーダンス特性の変化を示す図である。 図２３は、ＩＤＴ電極の電極指の交差幅を変化させた場合の位相特性の変化を示す図である。 図２４は、ＩＤＴ電極の電極指の交差幅を変化させた場合のリターンロス特性の変化を示す図である。 図２５は、ＩＤＴ電極のデューティを変化させた場合のインピーダンス特性の変化を示す図である。 図２６は、ＩＤＴ電極のデューティを変化させた場合のリターンロス特性の変化を示す図である。 図２７（ａ）及び図２７（ｂ）は、それぞれ、オフセット長が小さいＩＤＴ電極及びオフセット長が大きいＩＤＴ電極の構造を説明するための部分切欠き平面図である。 図２８は、傾斜角度νが２．５°であり、オフセット量（Ｌ-Ｇ）を変化させた場合のリターンロス特性の変化を示す図である。 図２９は、図２８に示したリターンロス特性により求めたΔＲ．Ｌ．と周波数との関係を示す図である。 図３０は、傾斜角度ν＝５°である場合に、オフセット量（Ｌ-Ｇ）を変化させた場合のリターンロス特性の変化を示す図である。 図３１は、図３０に示したリターンロス特性により求めたΔＲ．Ｌ．と周波数との関係を示す図である。 図３２は、傾斜角度ν＝７．５°である場合に、オフセット量（Ｌ-Ｇ）を変化させた弾性波装置のリターンロス特性を示す図である。 図３３は、図３２に示したリターンロス特性により求めたΔＲ．Ｌ．と周波数との関係を示す図である。 図３４は、傾斜角度ν＝１０°であり、オフセット量（Ｌ-Ｇ）を変化させた場合の弾性波装置のリターンロス特性を示す図である。 図３５は、図３４に示したリターンロス特性により求めたΔＲ．Ｌ．と、周波数との関係を示す図である。 図３６は、ν＝１５°である弾性波装置においてオフセット量（Ｌ-Ｇ）を変化させた場合のリターンロス特性を示す図である。 図３７は、図３６に示したリターンロス特性により求めたΔＲ．Ｌ．と、周波数との関係を示す図である。 図３８は、傾斜角度νと、ΔＲ．Ｌ．が０．０１ｄＢ以上となるオフセット量（Ｌ-Ｇ）との関係を示す図である。 図３９は、傾斜角度νと、電極指の対数と、オフセット量（Ｌ-Ｇ）との関係を示す図である。 図４０は、傾斜角度νと、電極指の対数と、オフセット量（Ｌ-Ｇ）との関係を示す図である。 図４１は、傾斜角度νと、電極指の対数と、オフセット量（Ｌ-Ｇ）との関係を示す図である。 図４２は、傾斜角度νと、Ｑ値が良好となるオフセット量の上限との関係を示す図である。 図４３は、本発明の第７の実施形態に係る弾性波装置の電極構造の要部を示す部分平面図である。 図４４は、比較例２、実施例２及び実施例３の弾性波共振子のリターンロス特性を示す図である。 図４５は、本発明の第８の実施形態に係る弾性波装置の電極構造の要部を示す平面図である。 図４６は、実施例２、実施例３及び実施例４のリターンロス特性を示す図である。 図４７は、第９の実施形態に係る弾性波装置の電極構造の要部を示す平面図である。 図４８は、実施例２、実施例３及び実施例５のリターンロス特性を示す図である。 図４９は、本発明の第１０の実施形態に係る弾性波装置の電極構造の要部を示す平面図である。 図５０は、実施例２、実施例３及び実施例６のリターンロス特性を示す図である。 図５１は、突出部において、寸法ＴＨを変化させた場合のリターンロス特性の変化を示す図である。 図５２は、突出部において寸法ＴＷ１を変化させた場合のリターンロス特性の変化を示す図である。 図５３は、突出部の寸法ＴＷ２を変化させた場合のリターンロス特性の変化を示す図である。 図５４は、ＡｌからなるＩＤＴ電極の膜厚を０．０３λ、０．１５λ及び０．１８λとしたときの各減衰量周波数特性を示す図である。 図５５は、ＩＤＴ電極を構成しているＡｌ膜の膜厚と、周波数変動量との関係を示す図である。 図５６は、ＩＤＴ電極を構成しているＡｌ膜の膜厚と、帯域内における最大挿入損失との関係を示す図である。 図５７は、本発明の弾性波装置の変形例を示す正面断面図である。 図５８は、本発明の第６の実施形態の変形例において、（オフセット長Ｌ−Ｇ）を、０．２、０．３、０．４または０．５μｍとした場合のインピーダンス特性の要部を示す図である。 図５９は、本発明の第６の実施形態の変形例において、（オフセット長Ｌ−Ｇ）を、０．２、０．３、０．４または０．５μｍとした場合のリターンロス特性を示す図である。

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。

図１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り、図２はその要部の構造を示す正面断面図である。

図２に示すように、弾性波装置１は、支持基板２を有する。支持基板２上に、接合材層３，４が積層されている。この接合材層３，４上に、高音速膜５が積層されている。高音速膜５上に、低音速膜６が積層されている。低音速膜６上に、ＬｉＴａＯ_３からなる圧電膜７が積層されている。圧電膜７上に、ＩＤＴ電極１１が形成されている。支持基板２は、本実施形態ではシリコンからなる。もっとも、支持基板２を構成する材料は、特に限定されない。シリコン以外の半導体材料が用いられてもよい。また、ガラスや絶縁性セラミックスなどの絶縁性材料が用いられてもよい。

支持基板２の材料としては本実施形態のようにシリコンが好ましい。特に、抵抗率が１００Ωｃｍ以上、より好ましくは１０００Ωｃｍ以上、さらに好ましくは４０００Ωｃｍ以上であることが望ましい。抵抗率が高くなると、後述の電極と支持基板２との間の容量結合を効果的に抑制することができる。従って、挿入損失をより一層小さくすることができる。

さらに、シリコンの熱膨張係数は小さい。従って、支持基板２上に設けられた機能膜等の温度変化による伸縮を抑制することができる。それによって、熱負荷の周波数変動を小さくすることができ、温度特性をより一層高めることができる。さらに、シリコンの熱伝導性は高いため、弾性波装置で発生した熱を効率良く放散させることができる。それによって耐電力性を高めることもできる。

加えて、シリコンからなる支持基板２は加工性に優れている。従って製造容易である。またダイシングも容易に行い得る。抗折強度が高いため、弾性波装置の薄型化も進めることができる。

接合材層３，４は、本実施形態では、酸化ケイ素からなる。もっとも、酸化ケイ素以外の接合材を用いてもよい。高音速膜５を支持基板２に接合し得る限り、接合材層３，４の材料は特に限定されない。高音速膜５は、本実施形態では、窒化アルミニウムからなる。高音速膜５は、圧電膜７を伝搬する弾性波よりも伝搬するバルク波音速が速い限り、適宜の材料により形成され得る。

低音速膜６は、本実施形態では酸化ケイ素からなる。もっとも、低音速膜６は、伝搬するバルク波の音速が、圧電膜７を伝搬するバルク波の音速よりも遅い限り、適宜の材料により形成することができる。

本実施形態では、低音速膜６の下側に高音速膜５が積層されているため、高音速膜５までの部分に、弾性波のエネルギーを閉じ込めることができる。

上記ＩＤＴ電極１１は、本実施形態では、Ａｌ膜からなる。もっとも、ＩＤＴ電極１１は、Ａｌ膜に代えて、Ａｌ膜を主体とする合金膜を用いてもよい。さらに、ＩＤＴ電極１１は、ＡｌまたはＡｌを主体とする合金以外の、様々な金属材料により形成することができる。このような金属材料としては、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｇ、Ｐｄ、またはこれらを含む合金を挙げることができる。

図１に示すように、弾性波装置１では、支持基板２上に、入力端子１５、出力端子１６、及びグラウンド端子１７ａ〜１７ｆが設けられている。入力端子１５と出力端子１６とを結ぶ導電路において、ＩＤＴ電極１１とＩＤＴ電極１２とが直列に接続されている。ＩＤＴ電極１１，１２は、入力端子１５と出力端子１６とを結ぶ直列腕において、直列腕共振子を構成している。

入力端子１５とグラウンド端子１７ｄとを結ぶ導電路において、ＩＤＴ電極１３，１４が互いに直列に接続されている。ＩＤＴ電極１３，１４は、並列腕に設けられた並列腕共振子を構成している。従って、弾性波装置１は、２個の直列腕共振子と、２個の並列腕共振子とを有するラダー型フィルタである。

なお、圧電膜７が設けられている領域の外側に、入力端子１５、出力端子１６、グラウンド端子１７ａ〜１７ｆが設けられている。

弾性波装置１の特徴は、ＩＤＴ電極１１〜１４において、以下に述べる傾斜角度νが０．４°以上、１５°以下の範囲にあることにある。それによって、横モードリップルを効果的に抑圧することができる。

前述したように、高音速膜５及び低音速膜６を有する弾性波装置１では、周波数特性上に、横モードに起因するリップルが現れがちである。ここで、特許文献２にあるように、ＬｉＮｂＯ_３基板を用いた場合、横モードリップルの発生が顕著であり、他の特性に影響を与える。一方、ＬｉＴａＯ_３基板を用いた場合は、横モードリップルは問題とはなっていなかった。しかしながら、本発明の基本構造となる、ＬｉＴａＯ_３膜／低音速膜／高音速膜／支持基板の構造においては、ＬｉＴａＯ_３を用いているにも係らず、横モードリップルの発生が顕著となることがわかった。特に、ＬｉＴａＯ_３膜の膜厚が１０λ以下となった場合に、この横モードリップルが大きく現れる。本実施形態では、上記傾斜角度νが上記特定の範囲内とされているため、この横モードリップルを効果的に抑圧することができる。これを、以下において詳細に説明する。

ＩＤＴ電極１１を代表して、上記傾斜角度νを説明することとする。図１に示すように、ＩＤＴ電極１１は、表面波伝搬方向と傾斜する方向に延びている第１のバスバー１１ａを有する。第１のバスバー１１ａと隔てられて、第２のバスバー１１ｂが設けられている。第２のバスバー１１ｂも、弾性波伝搬方向に対して第１のバスバー１１ａと同じ角度で傾斜している。第１のバスバー１１ａと第２のバスバー１１ｂとは平行に延びている。

第１のバスバー１１ａには、複数本の第１の電極指１１ｃの一端が接続されている。複数本の第１の電極指１１ｃは、第２のバスバー１１ｂ側に向かって延ばされている。第１の電極指１１ｃと直交する方向が弾性表面波伝搬方位ψとなる。また、複数本の第１の電極指１１ｃと間挿し合うように、複数本の第２の電極指１１ｄが設けられている。複数本の第２の電極指１１ｄの一端が第２のバスバー１１ｂに接続されている。

第１の電極指１１ｃの先端とギャップを隔てて第１のダミー電極指１１ｅが設けられている。第１のダミー電極指１１ｅは、第２のバスバー１１ｂに接続されている。同様に、第２のダミー電極指１１ｆが、第２の電極指１１ｄの先端とギャップを隔てて配置されている。第２のダミー電極指１１ｆは、第１のバスバー１１ａに接続されている。

ＩＤＴ電極１１では、複数本の第１の電極指１１ｃの先端を結ぶ仮想線Ａ１が、弾性波の伝搬方向ψに対しνの角度をなしている。なお、第１の電極指１１ｃの先端を結ぶ仮想線Ａ１の方向は、第２の電極指１１ｄの先端を結ぶ方向と同じである。

図３は、伝搬方位ψと傾斜角度νとの関係を説明するための模式図である。ＬｉＴａＯ_３のオイラー角を（φ，θ，ψ）とする。図３の矢印Ｂで示す方向がψ＝０°の方向である。ＩＤＴ電極１１Ａ〜１１Ｄにおける破線Ｂ１〜Ｂ４は、各ＩＤＴ電極１１Ａ〜１１Ｄにおける複数本の第１の電極指の先端同士を結ぶ方向と平行な方向である。ＩＤＴ電極１１Ａでは、方向Ｂ１と弾性波が伝搬する伝搬方位ψとが同じ方向となる。従って、この場合、（各弾性波の伝搬方位，伝搬方位に対する傾斜角度ν）としたとき、方向Ｂ１は、（ψ，０°）で表される。ＩＤＴ電極１１Ｂでは、（０°，ν）となる。ＩＤＴ電極１１Ｃでは、（ψ，ν）となる。ＩＤＴ電極１１Ｄでは、（ψ，−ν）となる。

本明細書においては、伝搬方位ψと、ＩＤＴ電極の第１の電極指１１ｃの先端を結ぶ方向とのなす角度を、傾斜角度νとする。

次に、上記弾性波装置１において、１つのＩＤＴ電極１１が設けられている部分により構成される弾性波共振子の特性を説明する。

上記弾性波共振子の設計パラメータは以下の通りとした。

圧電薄膜：カット角５５°のＹカットのＬｉＴａＯ_３膜
ＩＤＴ電極の電極指交差幅＝１５λ
電極指の対数＝８３対
なお、λ＝２μｍ。

後述するオフセット長Ｌ＝２λ
ＩＤＴ電極におけるデューティ＝０．６
ＩＤＴ電極の膜厚＝０．０８λ
ＬｉＴａＯ_３膜の膜厚＝０．３λ
接合材層を構成している酸化ケイ素膜の膜厚＝０．３５λ
ギャップ寸法Ｇ＝０．５μｍ

上記設計パラメータに従って、ただし、傾斜角度νを０°とした比較例１の弾性波共振子を作製した。

図４は、比較のために用意した弾性波共振子のインピーダンス特性を示す図である。また、図６は、上記比較例１の弾性波共振子のリターンロス特性を示す。この比較例１の弾性波共振子では、傾斜角度ν＝０°とした。すなわち、伝搬方位ψを、弾性表面波伝搬方向と一致させた。

また、比較例１と同様にして、ただし、ＩＤＴ電極における傾斜角度νを２．５°、５．０°、７．５°、１０°または１５°とした各弾性波共振子を作製した。

図５に、これらの弾性波共振子のインピーダンス特性を示す。

図７は、上記のように、νが０．０°、２．５°、５．０°、７．５°、１０°または１５°である場合の弾性波共振子のリターンロス特性を示す。

図８は、上記傾斜角度νが０°、２．５°、５．０°、７．５°、１０°または１５°とされた各弾性波共振子のＱ値と周波数との関係を示す。

図４から明らかなように、傾斜角度νが０°の比較例１では、矢印Ｃ１〜Ｃ３で示すリップルが、共振周波数と***振周波数との間に現れていることがわかる。また、図６の矢印Ｃ１〜Ｃ３は、図４のＣ１〜Ｃ３で示すリップルに対応しているリップルである。

他方、図５では必ずしも明確ではないが、図７のリターンロス特性及び図８のＱ値−周波数特性によれば、νが２．５°以上になると、これらの横モードリップルが抑圧されていることがわかる。

図７から明らかなように、ν＝０°の場合に比べ、νが２．５°以上になると、横モードリップルが効果的に抑圧されることが分かる。

また、上記と同様にして、ただし、上記傾斜角度νを０°、０．４°、０．９°、１°または１．５°とされている各弾性波共振子を作製した。これらの弾性波共振子のリターンロス特性を図９及び図１０に示す。図１０は図９の拡大図である。

図９及び図１０から明らかなように、傾斜角度νが０°、０．４°または０．９°の場合に比べ、傾斜角度νが１°以上になると、横モードリップルの大きさを効果的に抑圧し得ることがわかる。

なお、上記傾斜角度νが０．４°以上であれば、横モードリップルを抑圧することができる。特に、図７に示したように、νが２．５°以上であれば、リターンロスの絶対値を１ｄＢよりも小さくすることができる。よって、νは０．４°以上、好ましくは２．５°以上であれば、横モードリップルを抑圧することができる。

また、図８より、損失を小さくするためにＱ値の最大値を３０００以下とするには、νを１０°以下とすることが好ましいことがわかる。従って、傾斜角度νは０．４°以上、１０°以下の範囲とすることにより、横モードリップルを抑制し、低損失とすることができる。好ましくは、νは２．５°以上、１０°以下の範囲である。

また、図８より、損失をより小さくするには、νを５°以上とすることが好ましい。よって、より好ましくは、νは、５°以上、１０°以下の範囲である。

ＩＤＴ電極１２や、ＩＤＴ電極１３，１４が設けられている圧電共振子部分においても、同様に、傾斜角度νを０．４°以上とすることにより、横モードリップルを抑圧することができる。

以下の図１１〜図１５においても、図１と同様に、圧電膜上に設けられる電極構造と入出力端子の位置関係を略図的に示すこととする。図１１〜図１５に示す実施形態においても、第１の実施形態と同様に、支持基板上に、接合材層、高音速膜、低音速膜及び圧電膜がこの順序で積層されている。また、圧電膜はＬｉＴａＯ_３からなり、１０λ以下の厚みを有する。

図１１は、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。図１１に示す弾性波装置２１では、第１，第２のＩＤＴ電極１１，１２は、弾性波装置１と同様に構成されている。もっとも、ＩＤＴ電極１３，１４における傾斜角度νが、ＩＤＴ電極１１，１２と異なり、負の値とされている。すなわち、ＩＤＴ電極１１，１２の傾斜角度をνとしたときに、ＩＤＴ電極１３，１４の傾斜角度は−νとされている。このように、複数のＩＤＴ電極１１〜１４において、他のＩＤＴ電極と、傾斜角度の極性が異なるＩＤＴ電極を配置してもよい。

図１２は、第３の実施形態に係る弾性波装置３１の略図的平面図である。第３の実施形態の弾性波装置３１では、第１のＩＤＴ電極１１の傾斜角度がν１であり、第２のＩＤＴ電極１２の傾斜角度がν２であり、ν１＞ν２とされている。また、第３のＩＤＴ電極１３の傾斜角度は、−ν１であり、第４のＩＤＴ電極１４の傾斜角度は−ν２とされている。

このように、ＩＤＴ電極１１とＩＤＴ電極１２で傾斜角度を異ならせてもよい。弾性波装置２１，３１のように、傾斜角度が異なるＩＤＴ電極１１〜１４を設けることにより、複数のＩＤＴ電極のレイアウトの自由度を高めることができる。この場合にあっても、νを上記特定の範囲内とすることにより、上記実施形態と同様に、横モードリップルを効果的に抑圧することができる。

図１３は、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。弾性波装置４１では、入力端子１５と、出力端子１６ａ，１６ｂとの間に、３ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性波フィルタ部が構成されている。より具体的には、ＩＤＴ電極４２〜４４が弾性波伝搬方向に併設されている。ＩＤＴ電極４２〜４４の弾性表面波伝搬方向両側に反射器４５，４６が配置されている。本実施形態においても、各ＩＤＴ電極４２〜４４は、第１の実施形態と同様に、傾斜角度νが２．５°以上とされており、それによって、横モードリップルを効果的に抑圧することが可能とされている。なお、グラウンド端子１７ａ〜１７ｅは圧電膜上に設けられている。

図１４は、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。

弾性波装置５１では、弾性波装置４１と同様に、ＩＤＴ電極４２〜４４が弾性波伝搬方向において並設されている。もっとも、ＩＤＴ電極４２，４３の傾斜角度がν４とされているのに対し、ＩＤＴ電極４４の傾斜角度は−ν４とされている。このように、縦結合共振子型弾性表面波フィルタを構成している複数のＩＤＴ電極において、１つのＩＤＴ電極の上記傾斜角度を、他のＩＤＴ電極の傾斜角度と異ならせてもよい。また、本実施形態では、ＩＤＴ電極４２が出力端子１６ａに接続されている。ＩＤＴ電極４４が出力端子１６ｂに接続されている。それによって、平衡−不平衡変換機能を有するように、ＩＤＴ電極４２〜４４が構成されている。本実施形態のように、バランス型の弾性波フィルタにも本発明を適用することができる。

図１５は、第６の実施形態に係る弾性波装置６１の略図的平面図である。弾性波装置６１では、ＩＤＴ電極４２，４４の各一端が共通接続され、出力端子１６に接続されている。ＩＤＴ電極４３の一端が入力端子１５に接続されている。このような構成においても、本発明に従ってＩＤＴ電極４２〜４４の傾斜角度を２．５°以上とすることにより、横モードリップルを効果的に抑圧することができる。

（ＬｉＴａＯ_３膜の膜厚）
上記第１の実施形態の説明において、実験例として示した弾性波共振子と同様の弾性波共振子を作製した。ただし、弾性波共振子の設計パラメータは以下の通りとした。

圧電薄膜：カット角６０°のＹカットのＬｉＴａＯ_３膜
ＩＤＴ電極の電極指交差幅＝１５λ
電極指の対数＝１６６対
なお、λ＝２μｍ。

後述するオフセット長Ｌ＝２λ
ＩＤＴ電極におけるデューティ＝０．６
ＩＤＴ電極の膜厚＝０．０８λ
接合材層を構成している酸化ケイ素膜の膜厚＝０．３５λ
ギャップ寸法Ｇ＝０．５μｍ

そして、上記弾性波共振子において、ＬｉＴａＯ_３の膜厚を０．２λ、０．３λまたは０．４λと変化させた。

なお、上記設計パラメータの弾性波共振子のうち、ＬｉＴａＯ_３の膜厚が０．２λである構成を以下、実施例１とすることとする。

図１６はＬｉＴａＯ_３膜の膜厚を変化させた場合のインピーダンス特性の変化を示す図である。図１７は、リターンロス特性の変化を示す図である。

図１６及び図１７から明らかなように、ＬｉＴａＯ_３膜の膜厚が０．２λより大きくなると、０．２λのときに比べて、横モードリップルを効果的に抑圧することができることがわかる。

また、０．３λの場合に比べ、０．４λとすれば、より一層横モードリップルを効果的に抑圧し得ることがわかる。従って、ＬｉＴａＯ_３の膜厚は、０．２λより大きいことが望ましく、より好ましくは０．３λ以上、さらに好ましくは０．４λ以上とすることが望ましい。

図１８及び図１９は、参考として用意した弾性波共振子のインピーダンス特性及びリターンロス特性をそれぞれ示す図である。ここでは、ＩＤＴ電極において、上記傾斜角度ν＝０°とした。また、ＬｉＴａＯ_３の膜厚を、１．５λ、１０λまたは１７５λとした。その他の点は、上記実施例の弾性波共振子と同様とした。

図１８及び図１９から明らかなように、ＬｉＴａＯ_３の膜厚が、１０λ以下の場合には、横モードによる大きなリップルが現れていることがわかる。

しかしながら、本発明では、上記傾斜角度νが上記特定の範囲とされているため、前述したように、横モードリップルを効果的に抑圧することができる。なお、ＬｉＴａＯ_３の膜厚が１０λを超えると、弾性表面波のエネルギーの集中度が低下し、特性が劣化するおそれがある。従って、本発明によれば、弾性表面波のエネルギーの集中度の低下を招くことなく、上記傾斜角度νを特定の値とすることにより、横モードリップルの影響を抑制することが可能とされている。

（ＬｉＴａＯ_３のカット角）
次に、前述した実施例１の設計パラメータの弾性波共振子において、ＬｉＴａＯ_３膜のカット角を４２°、５０°または６０°と変化させた。このようにしてカット角が異なるＬｉＴａＯ_３膜を用いた弾性波共振子を用意した。図２０はインピーダンス特性を示し、図２１はリターンロス特性を示す。

図２０及び図２１から明らかなように、カット角が６０°Ｙカットの場合に比べ、５０°Ｙカットの場合の方が矢印Ｅ１，Ｅ２で現れる横モードリップルが小さくなる。さらに、Ｙカット４２°の場合には、より一層横モードリップルを抑圧し得ることがわかる。従って、カット角は６０°より小さいことが望ましい。

なお、横モードリップルを抑圧する効果を得る観点からは、カット角の下限は特に限定されない。もっとも、カット角が小さくなりすぎると、共振周波数におけるＴＣＦと***振周波数におけるＴＣＦの差が大きくなる。従って、カット角はＹカットで３０°以上であることが望ましい。

（電極指交差幅）
上記実施例１と同様の構造の弾性波共振子を作製した。ただし、ＬｉＴａＯ_３のカット角は６５°Ｙカットとした。また、電極指交差幅を、１０λ、１５λまたは２３λに変化させ、それに応じて対数は２５０対、１６６対、１０８対としてインピーダンスをそろえた。この場合のインピーダンス特性の変化を図２２に示す。図２３は、位相特性の変化を示し、図２４はリターンロス特性の変化を示す。

図２２から明らかなように、電極指交差幅が大きくなるにつれて、共振周波数が低域側にシフトする。そして、図２２〜図２４から明らかなように、横モードリップルＢ１〜Ｂ３についても、電極指交差幅を大きくすることにより、抑圧し得ることがわかる。すなわち、電極指交差幅が１０λに比べ、１５λ及び２３λと大きくなるにつれて、例えば図２３に示す矢印Ｂ１〜Ｂ３で示すリップルが小さくなっていることがわかる。従って、好ましくは、ＩＤＴ電極の電極指交差幅は１０λよりも大きく、１５λ以上であることがさらに好ましい。なお、電極指の交差幅の上限は、横モードリップルを抑圧する観点からは特に限定されない。もっとも、電極指の交差幅が大きくなりすぎると、電気抵抗が高くなる。従って、通常、電極指の交差幅は、５０λ以下とすることが好ましい。それによって、抵抗を小さくすることができる。

（ＩＤＴ電極のデューティ）
実施例１の弾性波共振子と同様の弾性波共振子を作製した。ただし、設計パラメータは以下の通りとした。

カット角＝６０°Ｙカット
交差幅＝１１λ
オフセット長Ｌ＝２λ
傾斜角度ν＝２．５°
デューティ＝０．５〜０．７
Ａｌ膜厚＝０．０８λ
ＬＴ膜厚＝０．３λ
ＬＴ下のＳｉＯ_２膜厚＝０．３５λ
λ＝２μｍ
ギャップ寸法Ｇ＝０．５μｍ

ＩＤＴ電極におけるデューティを、０．５、０．５５、０．６、０．６５または０．７と変化させた。これらの弾性波共振子のインピーダンス特性及びリターンロス特性を図２５及び図２６に示す。

図２５及び図２６から明らかなように、デューティが小さくなるに従って、横モードリップルを抑圧し得ることがわかる。好ましくは、デューティが０．７未満であれば、デューティが０．７の場合に比べて、横モードリップルを効果的に抑圧し得ることがわかる。さらに好ましくは、デューティが０．６以下であれば、より一層横モードリップルを効果的に抑圧し得ることがわかる。よって、デューティは、０．７未満であることが好ましく、より好ましくは０．６以下である。ここで、デューティは、（２×電極指の幅方向寸法）／λである。なお、デューティの大きさが小さくなりすぎると、ＩＤＴ電極を製造することが困難となる。従って、デューティではなく、電極指の幅方向寸法は、０．１５μｍ以上とすることが望ましい。従って、電極指の幅寸法をデューティで表すと、０．３／λ以上となる。

（オフセット長）
図２７（ａ）及び図２７（ｂ）は、本発明におけるオフセット長の定義を明らかにするための各模式図である。図２７（ａ）及び図２７（ｂ）では、１つのＩＤＴ電極の要部が部分的に平面図で示されている。

図２７（ａ）では、ＩＤＴ電極１００において、複数本の第１の電極指１０１と、複数本の第２の電極指１０２とが間挿し合っている。複数本の第１の電極指１０１の先端同士を結ぶ方向が、図示の傾斜角度νだけ、伝搬方位ψから傾斜されている。

他方、弾性表面波は電極指１０１，１０２の延びる方向と直交する方向に伝搬する。従って、図２７（ａ）の斜線のハッチングを付して示す電極指部分１０１ａで励振された弾性表面波は、右側に伝搬する場合、すぐ右側に隣り合っている第２の電極指１０２により反射されることになる。従って、電極指部分１０１ａにとって、右側においては、反射器は１本の電極指１０２のみとなる。

これに対して、図２７（ｂ）の一点鎖線Ｆで囲まれている領域では、電極指部分１０１ｂで励振された弾性表面波が右側に伝搬する場合、反射器は３本となる。すなわち、すぐ隣の第２の電極指１０２と、ダミー電極指１０４Ａと、次の第２の電極指１０２とが反射器として作用する。

図２７（ｂ）のＩＤＴ電極１００Ａでは、弾性表面波の実効的な反射器対数を高めることができる。

このように実効的な反射器対数が異なるのは、ダミー電極指１０４Ａの長さが、図２７（ａ）におけるダミー電極指１０４に比べて長いことによる。すなわち、第１の電極指１０１の先端からバスバー１０３までの距離である、オフセット長が長くなっているためである。このダミー電極指１０４Ａの長さと、ギャップＧの電極指の延びる方向の長さとの合計をオフセット長Ｌと定義する。

上記オフセット長Ｌが長くなると、上記傾斜角度νが大きい構造では、反射効果が高くなる。

前述した第１の実施形態における実施例１の弾性波共振子において、上記オフセット長Ｌのうち、ギャップＧの寸法を除いたオフセット量（Ｌ−Ｇ）を、０、１μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍまたは１０μｍと変化させた。これらの弾性波共振子におけるリターンロス特性を図２８に示す。

また、オフセットの効果を確認するために、オフセット量と、リターンロス量の差ΔＲ．Ｌ．との関係を求めた。ΔＲ．Ｌ．は、***振周波数の９８．８％の周波数位置におけるリターンロスの差である。これは、帯域フィルタを構成した場合の通過帯域の肩の部分の周波数位置である。ΔＲ．Ｌ．は、ギャップ寸法を除くオフセット量のリターンロスをＸとした場合、例えばオフセット量が１０μｍの時は、ΔＲ．Ｌ．＝（Ｘ−オフセット長＝１０μｍ＋ギャップＧの寸法の時のリターンロス）で表される。

図２９は、図２８より求めた、ΔＲ．Ｌ．と周波数との関係を示す図である。すなわち、図２８中の、オフセット量（Ｌ−Ｇ）を、１μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍまたは１０μｍと変化させた場合の、ΔＲ．Ｌ．の変化が示されている。

なお、いずれの場合にも傾斜角度νは２．５°とした。

また、傾斜角度νを、５°、７．５°、１０°、１５°と変化させ、その他は同様にして、弾性波共振子を作製した。これらの弾性波共振子におけるリターンロス特性を図３０，３２，３４，３６に示す。また、上記オフセット長が変化した場合のΔＲ．Ｌ．の変化を、それぞれ、図３１，３３，３５及び３７に示す。

図２８及び図２９から明らかなように、傾斜角度νが２．５°の場合、オフセット量（Ｌ−Ｇ）が１μｍ以上であれば、ΔＲ．Ｌ．は０．０１以上である。

また、図３０及び図３１から明らかなように、傾斜角度νが５°の場合においても、オフセット量（Ｌ−Ｇ）が２μｍ以上であれば、ΔＲ．Ｌ．は０．０１以上となる。

また、オフセット量（Ｌ−Ｇ）が１μｍ以上であれば、ΔＲ．Ｌ．が０．１以上である。

図３２及び図３３から明らかなように、傾斜角度νが７．５°の場合には、オフセット量（Ｌ−Ｇ）が２μｍ以上であれば、ΔＲ．Ｌ．は０．１以上であり、オフセット量（Ｌ−Ｇ）が３μｍ以上であれば、ΔＲ．Ｌ．は．０．０１以上である。

また、図３４及び図３５から明らかなように、νが１０°の場合には、オフセット量（Ｌ−Ｇ）が３μｍ以上であれば、ΔＲ．Ｌ．は０．１以上であり、４μｍ以上の場合には、ΔＲ．Ｌ．は０．０１以上である。オフセット量（Ｌ−Ｇ）が５μｍ以上であれば、ΔＲ．Ｌ．は０．００１以上である。

さらに、図３６及び図３７から明らかなように、傾斜角度νが１５°の場合には、オフセット量（Ｌ−Ｇ）が４μｍ以上であれば、ΔＲ．Ｌ．は０．１以上である。

図２８から図３７の結果により、傾斜角度νによって、オフセット量（Ｌ−Ｇ）をある値以上とすることにより、ΔＲ．Ｌ．をある値以上とし得ることがわかる。

図２８〜図３７のデータを基に、リターンロスの差ΔＲ．Ｌ．が０．０１ｄＢ以上となるオフセット量（Ｌ−Ｇ）と、上記傾斜角度νとの関係を求めた。結果を図３８に示す。図３８から明らかなように、例えばνが５°の場合には、オフセット量（Ｌ−Ｇ）を２μｍ以上とすればよい。

なお、図３８において、傾斜角度νにおいて、オフセット量（Ｌ−Ｇ）が５μｍの範囲が示されているのは、この範囲内であれば、ΔＲ．Ｌ．が０．０１ｄＢ以上であることを意味する。

なお、上記オフセット量（Ｌ−Ｇ）は、（反射器の対数−０．５）×λ×ｔａｎ（ν）で求められる。従って、前述したオフセット長Ｌは、（反射器の対数−０．５）×λ×ｔａｎ（ν）＋Ｇで表されることになる。

上記式において、反射器の対数とは、図２７（ｂ）で示したように、例えば電極指部分１０１ｂの右側における反射器として機能する電極指の数に基づく対数である。図２７（ｂ）の例では、右側に電極指が３本存在するため、反射器の対数は１．５となる。

図３９の横軸は上記νを示し、縦軸は任意の対数を満たすオフセット量（Ｌ−Ｇ）を示す。図３９において、図３８と同様の実測値を菱形で示す。また、■は８対の場合、▲は１２対の場合、×は１８対の場合の結果を示す。なお、８対、１２対及び１８対の結果は、反射器の対数を８対、１２対または１８対とした場合のシミュレーション結果である。

図３９から明らかなように、反射器の対数が１２対の場合に実測値が、νが２．５°以上、１０°以下の範囲でほぼ重なっていることがわかる。従って、オフセット量（Ｌ−Ｇ）は、１１．５×λ×ｔａｎ（ν）以上、より好ましくは１２×λ×ｔａｎ（ν）であることが望ましい。

図４０は、上記***振周波数の９８．８％の周波数位置におけるΔＲ．Ｌ．が−０．１（ｄＢ）よりも大きくする場合の結果を示す。ΔＲ．Ｌ．が−０．１より大きい場合には、実測値は、νが２．５°以上、１０°以下の範囲でほぼ８対の場合のシミュレーション結果に重なる。従って、オフセット量（Ｌ−Ｇ）は７．５×λｔａｎ（ν）以上であることが好ましく、より好ましくは、８×λ×ｔａｎ（ν）であることが望ましい。

上記***振周波数の９８．８％におけるリターンロス改善効果、すなわち損失が改善する効果を、ΔＲ．Ｌ．が−０．００１より大きい場合の実測値を図４１に示す。

図４１から明らかなように、この場合の実測値は、νが２．５°以上、１０°以下の範囲内で、１２対の場合のシミュレーション結果に重なる。また、νが１５°の場合には、１８対の場合のシミュレーション結果に重なる。従って、オフセット長が１７．５×λ×ｔａｎ（ν）以上、より好ましくは１８×λ×ｔａｎ（ν）以上とすればよい。それによって損失をより一層低減することができる。

図４２は、傾斜角度νと、オフセット変極点との関係を示す図である。例えばν＝２．５°の場合、図２８及び図２９に示したようにリターンロス特性がオフセット長によって変化する。このオフセット量（Ｌ−Ｇ）によって特性が変化する場合、オフセット量（Ｌ−Ｇ）に応じ特性の変化する傾きが大きく変わる変極点が存在する。この変極点は、リターンロス特性よりも、Ｑ値の周波数特性曲線において明確に現れている。このオフセット量（Ｌ−Ｇ）によってＱ値−周波数特性が大きく変化するオフセット量（Ｌ−Ｇ）を、オフセット変極点とする。従って、このオフセット変極点よりオフセット長が長ければ、良好な特性が得られることを意味する。

また、νの値に応じて、図４２に示す線よりもオフセット長が長い位置にあれば、Ｑ値を効果的に高めることができる。

上記ギャップ寸法Ｇの変化による特性の変化を確かめるために、第６の実施形態の変形例として、下記の設計パラメータの弾性波共振子を作製した。

カット角＝６０°Ｙカット
交差幅＝１１λ
オフセット長Ｌ＝２λ
傾斜角度ν＝２．５°
デューティ＝０．７
Ａｌ膜厚＝０．０８λ
ＬＴ膜厚＝０．２λ
ＬＴ下のＳｉＯ_２膜厚＝０．３５λ
λ＝２μｍ

上記弾性波共振子において、前述したＧの寸法を０．２μｍ、０．３μｍ、０．４μｍまたは０．５μｍとした。

上記のようにして用意した４種類の弾性波共振子のインピーダンス特性の要部を図５８に示す。また、これらの弾性波共振子のリターンロス特性を図５９に示す。

図５８は、共振子周波数付近のインピーダンス特性を示す。

図５８及び図５９から明らかなように、Ｇが、０．５μｍより小さくなると、リターンロス特性が大きく改善していくことがわかる。従って、Ｇは、０．５μｍよりも小さいこと、言い換えれば、０．２５λより小さいことが望ましい。

なお、ギャップ寸法Ｇが小さくなりすぎると制作が困難となるため、製造上の理由から、Ｇは、０．１μｍより大きいことが好ましい。

（第７の実施形態）
図４３は、本発明の第７の実施形態の弾性波装置における、ＩＤＴ電極の要部を示す部分平面図である。本実施形態の弾性波装置は、図４３に示す突出部１２１，１２２が設けられていることを除いては、第１の実施形態の弾性波装置１と同様である。従って、突出部１２１，１２２を説明し、その他の点については第１の実施形態の説明を援用する。

図４３では、第１の電極指１１ｃの先端１１ｃ１と、第１のダミー電極指１１ｅの先端１１ｅ１とがギャップを隔てて対向されている部分が示されている。また、このギャップの側方には、第２の電極指１１ｄ，１１ｄが存在する。

突出部１２１は、特に限定されるわけではないが、本実施形態では台形の形状を有する。

突出部１２１は、第１の電極指１１ｃの側縁１１ｃ２，１１ｃ２から第２の電極指１１ｄ側に向かって突出している。また、突出部１２１は、第１の電極指１１ｃの先端１１ｃ１に至るように設けられている。

第１のダミー電極指１１ｅにおいても、側縁１１ｅ２，１１ｅ２から第２の電極指１１ｄ側に突出するように突出部１２１が設けられている。

他方、第２の電極指１１ｄには、突出部１２２が設けられている。突出部１２２は、側縁１１ｄ１から上記ギャップに向かって突出している。突出部１２２は、本実施形態では、突出部１２１と同じ形状とされている。

図４３では、第１の電極指１１ｃと第１のダミー電極指１１ｅとが対向しているギャップ部分を示している。特に図示はしないが、第２の電極指１１ｄと、第２のダミー電極指１１ｆが対向しているギャップ部分でも、同様に突出部１２１，１２２が設けられている。

本実施形態では、第１の実施形態と同様に、ＩＤＴ電極１１において、傾斜角度νが２．５°以上とされており、従って、第１の実施形態と同様に横モードリップルを抑圧することが可能とされている。加えて、上記突出部１２１，１２２が設けられているため、横モードリップル以外のリップルも効果的に抑圧することができる。これを、具体的な実験例に基づき説明する。

実施例１の弾性波共振子と同様の構造の実施例２の弾性波共振子を作製した。ただし、設計パラメータは以下のように変更した。カット角６０°ＹカットのＬｉＴａＯ_３を圧電膜として用いた。ＩＤＴ電極１１における電極指の周期で定まる波長λは２．０μｍとした。電極指の交差幅は１５λとした。電極指の対数は１６６対とした。上記オフセット量は２．５μｍとした。傾斜角度νは２．５°とした。

突出部１２１，１２２において寸法ＴＨ、ＴＷ１及びＴＷ２を以下の通りとした。

ＴＨ＝０．１８６μｍ＝０．０９３λ、ＴＷ１＝０．４６９μｍ＝０．２３４５λ、ＴＷ２＝０．１１７μｍ＝０．０５８５λ。

なお、寸法ＴＨは、突出部１２１，１２２の突出高さを示す。また、ＴＷ１は、台形の下底であるが、突出部において、電極指の側縁に連なる部分の幅方向寸法をいうものとする。また、ＴＷ２は、突出部１２１，１２２では、上底であるが、突出部１２１，１２２の幅方向において最小寸法をいうものとする。

本実施形態の弾性波装置の実施例として上記実施例２の弾性波装置を作製した。この実施例２のリターンロス特性を図４４に一点鎖線で示す。また、図４４に、比較のために、傾斜角度νが０°とされており、突出部を有しない比較例２の弾性波装置の特性を実線で示す。また、傾斜角度ν＝５°であるが、上記突出部１２１，１２２を有しない実施例３の特性を破線で示す。

図４４から明らかなように、実施例２によれば、横モードリップルを抑圧することができ、さらに矢印Ｈで示すリップルも抑圧し得ることがわかる。この矢印Ｈで示すリップルは横モードリップルではない他のリップルである。

よって、本実施形態によれば、傾斜角度νを１°以上、１０°以下の範囲とすることにより横モードリップルを抑圧し得るだけでなく、他のリップルも効果的に抑圧することが可能となる。

図４５は、本発明の第８の実施形態に係る弾性波装置のＩＤＴ電極の要部を示す平面図である。

図４５では、第２の電極指１１ｄの先端１１ｄ１と第２のダミー電極指１１ｆとがギャップを隔てて対向している部分が図示されている。このギャップの両側には、第１の電極指１１ｃ，１１ｃが位置している。本実施形態では、第２の電極指１１ｄの側縁１１ｄ２，１１ｄ２に突出部１２１，１２１が設けられている。第２のダミー電極指１１ｆには突出部は設けられていない。また、ギャップの周囲では、上記突出部１２１，１２１のみが設けられており、図４３に示した突出部１２２は設けられていない。

なお、特に図示はしないが、第１の電極指１１ｃと第１のダミー電極指１１ｅが対向しているギャップにおいては、第１の電極指にのみ突出部１２１，１２１が設けられている。

本実施形態のように、ギャップにおいて対向している第１の電極指１１ｃ及び第２の電極指１１ｄの先端側にのみ突出部１２１を設けてもよい。

上記のように突出部１２１を設けたことを除いては、上記実施例２と同様にして、実施例４の弾性波装置を作製した。この弾性波装置のリターンロス特性を図４６に実線で示す。また、比較のために、図４４に示した実施例２の特性を一点鎖線で示す。また、図４６の破線は、実施例３の特性を示す。

図４６から明らかなように、第１の電極指１１ｃ及び第２の電極指１１ｄの先端側においてのみ、突出部１２１を設けた構成においても、矢印Ｈで示されているリップルを抑制し得ることがわかる。

図４７は、第９の実施形態におけるＩＤＴ電極の要部を示す部分平面図である。本実施形態では、図４５とは逆に、第２のダミー電極１１ｆにおいて、突出部１２１，１２１が設けられている。他方、ギャップを隔てて対向している第２の電極指１１ｄには突出部は設けられていない。このように、バスバーに近い第２のダミー電極指１１ｆ側にのみ、突出部１２１，１２１を設けてもよい。なお、特に図示はしないが、第１の電極指１１ｃの先端と、第１のダミー電極指が対向しているギャップにおいても、第１のダミー電極指の先端にのみ突出部が設けられている。

上記のように突出部１２１が設けられていることを除いては、実施例２と同様にして、実施例５の弾性波装置を作製した。この実施例５の弾性波装置のリターンロス特性を図４８に実線で示す。また、実施例２の特性を一点鎖線で示す。また、破線は、突出部が設けられていない実施例３の特性を示す。図４８から明らかなように、矢印Ｈで示すリップルを、本実施形態においても効果的に抑圧し得ることがわかる。

図４９は、第１０の実施形態の弾性波装置のＩＤＴ電極の要部を示す部分平面図である。本実施形態では、第２のダミー電極指１１ｆと、第２の電極指１１ｄの先端同士が対向しているギャップにおいて、突出部１２１は設けられていない。すなわち、第１の電極指１１ｃ側に突出部１２２が設けられている。このギャップに向かって突出しているのは突出部１２２のみである。

なお、特に図示はしないが、第１の電極指１１ｃの先端と第１のダミー電極指の先端とが対向しているギャップにおいては、同様に第２の電極指１１ｄの側縁から突出部１２２が突出している。

本実施形態の実施例として、上記突出部１２２のみが設けられているように構成したことを除いては、実施例２と同様にして実施例６の弾性波装置を作製した。この実施例６の弾性波装置のリターンロス特性を図５０に実線で示す。図５０の一点鎖線は、実施例２の特性である。また、図５０の破線は、突出部が設けられていない実施例３の特性である。

図５０から明らかなように、ギャップにおいてギャップの側方からギャップに向かって突出している突出部１２２のみを設けた場合においても、矢印Ｈで示すリップルを抑圧し得ることがわかる。

（実施例７〜９）
次に、図４４に示した実施例２において、突出部１２１，１２２の寸法ＴＨ、ＴＷ１及びＴＷ２を下記の表１に示すように変化させた実施例７〜９を作製した。

図５１は、上記実施例７〜９と、突出部が設けられていない実施例３のリターンロス特性を示す。

図５１より、ＴＨが、０．０９３２μｍ以上、すなわち０．０４６６λ以上であれば、矢印Ｈで示すリップルをより一層効果的に抑圧し得ることがわかる。

（実施例１０〜１２）
実施例２において、突出部の寸法ＴＨ、ＴＷ１及びＴＷ２を下記の表２で示すように変更し、実施例１０〜１２を作製した。

図５２に、実施例１０〜１２のリターンロス特性を示す。比較のために、突出部が設けられていない実施例３のリターンロス特性を図５２に実線で示す。

図５２から明らかなように、ＴＷ１が０．２３４７μｍ以上、すなわち０．１１７３５λ以上であれば、矢印Ｈで示すリップルをより一層効果的に抑圧し得ることがわかる。

（実施例１３〜１５）
実施例２において、ＴＨ、ＴＷ１及びＴＷ２を下記の表３に示すように変更し、実施例１３〜１５の弾性波装置を得た。

上記のようにして作製した実施例１３〜１５のリターンロス特性を図５３に示す。比較のために、突出部が設けられていない実施例３の特性を図５３に実線で示す。

図５３から明らかなように、ＴＷ２を０．０５８３μｍ、すなわち０．０２９１５λ以上とすれば、矢印Ｈで示すリップルをより効果的に抑圧し得ることがわかる。

（ＩＤＴ電極の膜厚）
ＡｌからなるＩＤＴ電極の膜厚を種々変更したことを除いては、前述した実施例２と同様にして弾性波装置を作製した。ただし、本実施形態では、傾斜角度νは７．５°とした。

図５４は、Ａｌ膜の膜厚が、０．０３λ、０．１５λまたは０．１８λである場合の上記弾性波装置の減衰量周波数特性を示す図である。

図５４から明らかなように、Ａｌ膜の膜厚が０．０３λの場合、通過帯域の肩部が丸くなることがわかる。従って、Ａｌ膜の膜厚が大きいほうが通過帯域全体にわたり挿入損失を十分小さくし得ることがわかる。これはＡｌ膜の膜厚が厚くなると、電気抵抗が小さくなることによると考えられる。

図５５は、Ａｌ膜の膜厚を変化させた場合の通過帯域肩部における周波数差の変化を示す図である。この周波数差とは、減衰量が３．５ｄＢになる周波数位置と、減衰量が４０ｄＢとなる周波数との周波数差をいうものとする。この周波数差が小さいほど肩部における急峻性が高められることになる。結果を図５５に示す。図５５から明らかなように、Ａｌ膜の膜厚が０．０８λより小さくなると、Ａｌ膜の膜厚が小さくなるに従って、周波数差が著しく大きくなることがわかる。これに対して、Ａｌ膜厚が０．０８λ以上であれば、周波数差がほぼ一定であり、小さいことがわかる。従って、好ましくは、Ａｌ膜の膜厚は０．０８λ以上であることが望ましい。

図５６は、上記Ａｌ膜の膜厚と、挿入損失との関係を示す図である。上記挿入損失とは、通過帯域内において、最も挿入損失が小さい最小挿入損失をいうものとする。

図５６から明らかなように、Ａｌ膜の膜厚が０．１０λ以上になれば、挿入損失が十分に小さく、Ａｌ膜の膜厚の変化により挿入損失の変動が小さいことがわかる。従って、より一層好ましくは、Ａｌ膜の膜厚は、０．１０λ以上である。なお、Ａｌ膜厚はあまり厚くなりすぎると製造が困難になるため、４００ｎｍ以下であることが好ましい。

なお、上述してきた実施形態及び実施例では、弾性表面波共振子や弾性表面波共振子を用いたデュプレクサ等につき説明したが、本発明は、弾性境界波を利用した弾性波装置にも適用することができる。

なお、図２に示した実施形態では、支持基板２上に、接合材層３，４及び高音速膜が５積層されていたが、図５７に示す変形例のように、高音速支持基板５Ａを用いてもよい。高音速支持基板５Ａ上に、低音速膜６及び圧電薄膜７が積層されている。

１…弾性波装置
２…支持基板
３，４…接合材層
５…高音速膜
５Ａ…高音速支持基板
６…低音速膜
７…圧電膜
１１，１１Ａ〜１１Ｄ，１２〜１４…ＩＤＴ電極
１１ａ，１１ｂ…第１，第２のバスバー
１１ｃ，１１ｄ…第１，第２の電極指
１１ｃ１，１１ｄ１…先端
１１ｃ２，１１ｄ２…側縁
１１ｅ，１１ｆ…第１，第２のダミー電極指
１１ｅ１…先端
１１ｅ２…側縁
１５…入力端子
１６，１６ａ，１６ｂ…出力端子
１７ａ〜１７ｆ…グラウンド端子
２１，３１，４１…弾性波装置
４２〜４４…ＩＤＴ電極
４５，４６…反射器
５１，６１…弾性波装置
１００，１００Ａ…ＩＤＴ電極
１０１，１０２…第１，第２の電極指
１０１ａ，１０１ｂ…電極指部分
１０３…バスバー
１０４，１０４Ａ…ダミー電極指
１２１，１２２…突出部

Claims (24)

1. ＬｉＴａＯ_３からなる圧電膜を有する弾性波装置であって、
   ＬｉＴａＯ_３からなる前記圧電膜と、
   前記圧電膜の一方面に形成されているＩＤＴ電極とを備え、
   前記ＩＤＴ電極が、複数本の第１の電極指と、前記第１の電極指と間挿し合っている複数本の第２の電極指とを有し、
   前記ＬｉＴａＯ_３からなる圧電膜の膜厚が、前記ＩＤＴ電極の電極指の周期で定まる波長をλとしたときに、１０λ以下であり、
   前記ＬｉＴａＯ_３のオイラー角（φ，θ，ψ）により規定されるＩＤＴ電極により励振された弾性波の伝搬方向ψに対し、前記複数本の第１の電極指の先端を結ぶ方向及び前記第２の電極指の先端を結ぶ方向がνの傾斜角度をなしており、該傾斜角度νが０．４°以上、１５°以下の範囲にある、弾性波装置。
2. ＬｉＴａＯ_３からなる圧電膜を有する弾性波装置であって、
   支持基板と、
   前記支持基板上に形成されており、前記圧電膜を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波音速が高速である高音速膜と、
   前記高音速膜上に積層されており、前記圧電膜を伝搬するバルク波音速よりも伝搬するバルク波音速が低速である低音速膜と、
   前記低音速膜上に積層された前記圧電膜と、
   前記圧電膜の一方面に形成されているＩＤＴ電極とを備え、
   前記ＩＤＴ電極が、複数本の第１の電極指と、前記第１の電極指と間挿し合っている複数本の第２の電極指とを有し、
   前記ＬｉＴａＯ_３からなる圧電膜の膜厚が、前記ＩＤＴ電極の電極指の周期で定まる波長をλとしたときに、１０λ以下であり、
   前記ＬｉＴａＯ_３のオイラー角（φ，θ，ψ）により規定されるＩＤＴ電極により励振された弾性波の伝搬方向ψに対し、前記複数本の第１の電極指の先端を結ぶ方向及び前記第２の電極指の先端を結ぶ方向がνの傾斜角度をなしており、該傾斜角度νが０．４°以上、１５°以下の範囲にある、弾性波装置。
3. ＬｉＴａＯ_３からなる圧電膜を有する弾性波装置であって、
   前記圧電膜を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波音速が高速である高音速支持基板と、
   前記高音速支持基板上に積層されており、前記圧電膜を伝搬するバルク波音速よりも伝搬するバルク波音速が低速である低音速膜と、
   前記低音速膜上に積層された前記圧電膜と、
   前記圧電膜の一方面に形成されているＩＤＴ電極とを備え、
   前記ＩＤＴ電極が、複数本の第１の電極指と、前記第１の電極指と間挿し合っている複数本の第２の電極指とを有し、
   前記ＬｉＴａＯ_３からなる圧電膜の膜厚が、前記ＩＤＴ電極の電極指の周期で定まる波長をλとしたときに、１０λ以下であり、
   前記ＬｉＴａＯ_３のオイラー角（φ，θ，ψ）により規定されるＩＤＴ電極により励振された弾性波の伝搬方向ψに対し、前記複数本の第１の電極指の先端を結ぶ方向及び前記第２の電極指の先端を結ぶ方向がνの傾斜角度をなしており、該傾斜角度νが０．４°以上、１５°以下の範囲にある、弾性波装置。
4. 前記傾斜角度νが１０°以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
5. 前記ＬｉＴａＯ_３からなる圧電膜の膜厚が、前記ＩＤＴ電極の電極指の周期で定まる波長をλとしたときに、０．２λより大きい、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
6. 前記ＩＤＴ電極の電極指交差幅が１０λより大きく、５０λ以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
7. 前記ＬｉＴａＯ_３のカット角が３０°以上、６０°以下である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性波装置。
8. 前記ＩＤＴ電極のデューティが０．７未満であり、前記ＩＤＴ電極の電極指の幅方向寸法が０．１５μｍ以上である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
9. 前記ＩＤＴ電極の前記第１の電極指の先端とギャップを隔てて第１のダミー電極指が設けられており、前記第２の電極指の先端とギャップを隔てて、第２のダミー電極指が設けられており、前記第１のダミー電極指が第２のバスバーに接続されており、前記第２のダミー電極指が第１のバスバーに接続されており、
   前記第１，第２の電極指の先端から、前記第２，第１のダミー電極指の基端までの距離をオフセット長Ｌ、ギャップの電極指の延びる方向の寸法をＧとしたときに、（Ｌ−Ｇ）≧７．５×λ×ｔａｎ（ν）である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の弾性波装置。
10. （前記オフセット長Ｌ−Ｇ）≧１１．５×λ×ｔａｎ（ν）である、請求項９に記載の弾性波装置。
11. （前記オフセット長Ｌ−Ｇ）≧１７．５×λ×ｔａｎ（ν）である、請求項１０に記載の弾性波装置。
12. 前記ギャップの寸法Ｇが、０．１μｍより大きく、０．２５λより小さい、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の弾性波装置。
13. 前記ＩＤＴ電極の前記第１の電極指及び第２の電極指のうち少なくとも一方において、電極指の延びる方向の側縁から電極指幅方向外側に突出している突出部が設けられている、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の弾性波装置。
14. 前記突出部が、第１及び第２の電極指の少なくとも一方の先端に連なる側縁部分に設けられている、請求項１３に記載の弾性波装置。
15. 前記第１，第２のダミー電極指の少なくとも一方に前記突出部が設けられている、請求項１３に記載の弾性波装置。
16. 前記突出部が、前記第１，第２の電極指の先端には至らない電極指の側縁に設けられている、請求項１３に記載の弾性波装置。
17. 前記突出部の平面形状が台形であり、該台形の側縁に連なっている下底の長さをＴＷ１としたときに、ＴＷ１≧０．１１７３５λである、請求項１３に記載の弾性波装置。
18. 前記突出部の前記電極指の側縁に沿う方向における最小寸法をＴＷ２としたときに、ＴＷ２≧０．０２９１５λである、請求項１７に記載の弾性波装置。
19. 前記突出部の弾性波伝搬方向に沿う寸法をＴＨとしたとき、ＴＨ≧０．０４６６λである、請求項１７に記載の弾性波装置。
20. 前記ＩＤＴ電極がＡｌまたはＡｌを主体とする合金からなり、ＩＤＴ電極の膜厚が、０．０８λ以上、０．０９７λ以下の範囲にある、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の弾性波装置。
21. 前記ＩＤＴ電極の膜厚が、０．１０λ以上、４００ｎｍ以下である、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の弾性波装置。
22. 請求項１〜２１のいずれか１項に記載の弾性波装置を少なくとも１つ以上備える、フィルタ装置。
23. 請求項１〜２１のいずれか１項に記載の弾性波装置で、±νの弾性波装置を複数備える、フィルタ装置。
24. 請求項１〜２１のいずれか１項に記載の弾性波装置を複数備える、フィルタ装置。

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