JP6725083B2 - 弾性波装置及び弾性波装置の製造方法 - Google Patents
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Description
(1)弾性波装置の全体構成
実施形態1に係る弾性波装置1は、図1及び図2に示すように、基板2と、中間層3と、圧電体層4と、IDT(Interdigital Transducer)電極5と、複数(図示例では2つ)の電極61,62とを備える。弾性波装置1は、板波を利用した弾性波装置である。
次に、実施形態1に係る弾性波装置の各構成要素について、図面を参照して説明する。
基板2は、中間層3及び圧電体層4を支持する支持基板である。より詳細には、基板2は、平板状に形成されており、主面を有する。基板2は、例えばSiによって形成されている。なお、基板2は、Siには限定されず、LiNbO3若しくはLiTaO3のようなセラミック、水晶、又はガラス等によって形成されてもよい。第1音響インピーダンス層31は、IDT電極5で励振された弾性波が基板2に漏洩するのを抑制する機能を有する。
中間層3は、第1音響インピーダンス層31と、複数(図示例では2つ)の第2音響インピーダンス層32,33と、絶縁層34とを有する。中間層3は、基板2と圧電体層4との間に介在する層である。中間層3は、基板2上に形成されている。
圧電体層4は、中間層3上に形成されている。より詳細には、圧電体層4は、LiNbO3のような圧電材料によって中間層3上に形成されている。圧電体層4は、LiNbO3に限定されず、LiTaO3等、他の圧電材料によって形成されてもよい。
IDT電極5は、図1及び図2に示すように、圧電体層4上に形成されている。IDT電極5の少なくとも一部は、基板2の厚さ方向である第1方向D1からの平面視において、第1音響インピーダンス層31と重複する。また、図示しないが、IDT電極5の近傍には、反射器が形成されている。IDT電極5及び反射器は、Alのような金属によって形成されている。なお、IDT電極5及び反射器は、Alには限定されず、Cu、Pt、Au、Ti、Ni等の他の金属又は合金によって形成されてもよい。
複数の電極61,62は、圧電体層4上に形成されている。より詳細には、複数の電極61,62は、圧電体層4上であってIDT電極5とは異なる位置に形成されている。また、電極61の少なくとも一部は、基板2の厚さ方向である第1方向D1からの平面視において、第2音響インピーダンス層32と重複する。同様に、電極62の少なくとも一部は、基板2の厚さ方向である第1方向D1からの平面視において、第2音響インピーダンス層33と重複する。複数の電極61,62は、圧電体層4上において、隣接して設けられている。電極61,62の各々は、例えば四角形の平板状に形成されている。電極61,62は、Alのような金属によって形成されている。なお、電極61,62は、Alには限定されず、Cu、Pt、Au、Ti、Ni等の他の金属又は合金によって形成されてもよい。また、電極61,62は、IDT電極5と同じ金属又は合金によって形成されていてもよいし、IDT電極5と異なる金属又は合金によって形成されていてもよい。さらに、電極61,62は、同じ金属又は合金によって形成されていてもよいし、互いに異なる金属又は合金によって形成されていてもよい。
上述したように、中間層3は、第1音響インピーダンス層31と、複数(図示例では2つ)の第2音響インピーダンス層32,33とを有する。
次に、実施形態1に係る弾性波装置1の製造方法について、図4A〜図4G及び図5A〜図5Dを参照して説明する。弾性波装置1の製造方法では、第1工程〜第11工程を順次行う。
実施形態1に係る弾性波装置1は、弾性波共振子とキャパシタとを構成する。実施形態1に係る弾性波装置1のうちの一部は、弾性波共振子として動作する。上述したように、IDT電極5の電極指ピッチP1で定められる弾性波の波長よりも圧電体層4の厚さが薄いため、IDT電極5に交番電界が印加された場合、弾性波である板波が効率よく励振され、かつ圧電体層4を伝搬する。弾性波装置1では、中間層3に第1音響インピーダンス層31が形成されているから、中間層3側に漏洩した板波が、第1高音響インピーダンス層313と第1低音響インピーダンス層314との界面、及び、第1高音響インピーダンス層311と第1低音響インピーダンス層312との界面で反射される。したがって、板波が高いエネルギー強度を有する状態で圧電体層4を伝搬することができる。
実施形態1に係る弾性波装置は、図3に示すようなラダー型フィルタ9であってもよい。以下、実施形態1に係るラダー型フィルタ9について説明する。
以上説明したように、実施形態1に係る弾性波装置1では、IDT電極5と対向する第1音響インピーダンス層31の第1高音響インピーダンス層311,313と、電極61,62と対向する第2音響インピーダンス層32,33の第2高音響インピーダンス層321,323,331,333とが電気的に絶縁している。これにより、キャパシタがディスクリート素子である場合又はキャパシタが配線基板上に形成される場合に比べて、特性劣化を抑制しつつ、弾性波装置1全体のサイズを小型にすることができる。
以下、実施形態1の変形例について説明する。
実施形態2に係る弾性波装置1aは、図6に示すように、IDT電極5と共にインダクタ8(第3音響インピーダンス層37)を有する点で、実施形態1に係る弾性波装置1(図2参照)と相違する。なお、実施形態1に係る弾性波装置1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。また、図7は、図6のX2−X2線断面図である。
以上説明した実施形態1,2及び変形例から以下の態様が開示されていることは明らかである。
2 基板
3,3a 中間層
301 導電膜
303 導電膜
31 第1音響インピーダンス層
311,313 第1高音響インピーダンス層(導電層)
312,314,315 第1低音響インピーダンス層
32 第2音響インピーダンス層
331,333 第2高音響インピーダンス層(導電層)
332,334,335 第2低音響インピーダンス層
34 絶縁層
341,342,343 絶縁層の一部
35 第2音響インピーダンス層
351,353 第2高音響インピーダンス層(導電層)
352,354,355 第2低音響インピーダンス層
36 第2音響インピーダンス層
361,363 第2高音響インピーダンス層(導電層)
362,364,365 第2低音響インピーダンス層
37 第3音響インピーダンス層
371,373 第3高音響インピーダンス層(導電層)
372,374,375 第3低音響インピーダンス層
4 圧電体層
5 IDT電極
501 導電膜
51 第1電極
52 第2電極
53 第1電極指
54 第1バスバー
55 第2電極指
56 第2バスバー
60 配線
61〜64 電極
71,72 キャパシタ
73 インダクタ
74,75 キャパシタ
8 インダクタ
9,9a ラダー型フィルタ(弾性波装置)
91〜93 直列腕共振子
94,95 並列腕共振子
961 入力端子
962 出力端子
97 直列腕回路
981,982 並列腕回路
D1 第1方向(厚さ方向)
D2 第2方向
D3 第3方向
P1 電極指ピッチ
Claims (13)
- 基板と、
前記基板上に形成されている第1音響インピーダンス層及び第2音響インピーダンス層と、
前記第1音響インピーダンス層及び前記第2音響インピーダンス層上に形成されている圧電体層と、
前記圧電体層上に形成されており、前記圧電体層の厚さ方向からの平面視において、少なくとも一部が前記第1音響インピーダンス層と重複するIDT電極と、
前記圧電体層上に形成されており、前記厚さ方向からの平面視において、少なくとも一部が前記第2音響インピーダンス層と重複する少なくとも1つの電極と、を備え、
前記第1音響インピーダンス層及び前記第2音響インピーダンス層の各々は、
少なくとも1層の高音響インピーダンス層と、
前記高音響インピーダンス層よりも音響インピーダンスが低い少なくとも1層の低音響インピーダンス層と、を有し、
前記第1音響インピーダンス層及び前記第2音響インピーダンス層の各々において、前記高音響インピーダンス層又は前記低音響インピーダンス層が導電層であり、
前記第2音響インピーダンス層における前記導電層と前記電極とによって、キャパシタが形成されており、
前記第1音響インピーダンス層における前記導電層は、前記第2音響インピーダンス層における前記導電層と電気的に絶縁している、
弾性波装置。 - 前記第1音響インピーダンス層の前記高音響インピーダンス層が複数設けられており、
前記第1音響インピーダンス層の前記低音響インピーダンス層が複数設けられており、
前記第1音響インピーダンス層の前記複数の高音響インピーダンス層と前記第1音響インピーダンス層の前記複数の低音響インピーダンス層とが前記厚さ方向において一層ごとに交互に並んでいる、
請求項1に記載の弾性波装置。 - 前記第2音響インピーダンス層の前記高音響インピーダンス層が複数設けられており、
前記第2音響インピーダンス層の前記低音響インピーダンス層が複数設けられており、
前記第2音響インピーダンス層の前記複数の高音響インピーダンス層と前記第2音響インピーダンス層の前記複数の低音響インピーダンス層とが前記厚さ方向において一層ごとに交互に並んでいる、
請求項1又は2に記載の弾性波装置。 - 前記第1音響インピーダンス層は、前記高音響インピーダンス層として、前記導電層を含み、
前記第2音響インピーダンス層は、前記高音響インピーダンス層として、前記導電層を含む、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の弾性波装置。 - 前記電極を複数備え、
前記第2音響インピーダンス層は、前記複数の電極と一対一に対応して複数設けられており、
前記複数の第2音響インピーダンス層に含まれる複数の導電層のうちの少なくとも2つは、互いに電気的に接続されている、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の弾性波装置。 - 前記複数の第2音響インピーダンス層の前記複数の導電層のうちの前記少なくとも2つの間に、インダクタを構成する導電層が設けられている、
請求項5に記載の弾性波装置。 - 前記複数の第2音響インピーダンス層の前記複数の導電層は、同じ材料で形成されている、
請求項5又は6に記載の弾性波装置。 - 前記第1音響インピーダンス層の前記導電層は、前記第2音響インピーダンス層の前記導電層と同じ材料で形成されている、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の弾性波装置。 - 前記IDT電極の電極指ピッチにより定まる弾性波の波長をλとしたときに、前記圧電体層の厚さが、1λ以下である、
請求項1〜8のいずれか1項に記載の弾性波装置。 - 前記弾性波が板波である、
請求項9に記載の弾性波装置。 - 入力端子と出力端子とを結ぶ第1経路上に設けられた直列腕回路と、
前記第1経路上のノードとグランドとを結ぶ第2経路上に設けられた並列腕回路と、を備え、
前記直列腕回路は、複数の直列腕共振子を有し、
前記並列腕回路は、並列腕共振子を有し、
前記複数の直列腕共振子及び前記並列腕共振子のうち少なくとも1つの共振子は、
前記圧電体層及び前記IDT電極を含む、
請求項1〜10のいずれか1項に記載の弾性波装置。 - 前記圧電体層及び前記IDT電極を含む前記共振子は、前記複数の直列腕共振子のうち前記第1経路上において前記出力端子に最も近くに接続されている直列腕共振子であり、
前記キャパシタは、前記第1経路上において、前記出力端子と前記第1経路上において前記出力端子に最も近くに接続されている前記直列腕共振子との間に設けられている、
請求項11に記載の弾性波装置。 - 基板及び圧電体層を準備する工程と、
前記基板と前記圧電体層との間に、少なくとも1層の導電層を含む第1音響インピーダンス層と、少なくとも1層の導電層を含む第2音響インピーダンス層とを形成する工程と、
前記圧電体層上であって、前記基板の厚さ方向からの平面視において、少なくとも一部が前記第1音響インピーダンス層と重複するIDT電極を形成し、少なくとも一部が前記第2音響インピーダンス層と重複する少なくとも1つの電極を形成する工程と、を有し、
前記第1音響インピーダンス層及び前記第2音響インピーダンス層を形成する工程では、
高音響インピーダンス層を形成する工程と、
前記高音響インピーダンス層よりも音響インピーダンスが低い低音響インピーダンス層を形成する工程と、
を少なくとも1回ずつ繰り返し、
互いに電気的に絶縁するように、前記第1音響インピーダンス層における前記導電層と、前記第2音響インピーダンス層における前記導電層とを形成し、
前記電極を形成する工程では、前記第2音響インピーダンス層における前記導電層と前記電極とによって、キャパシタを形成する、
弾性波装置の製造方法。
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