JP7168066B2 - 弾性波装置 - Google Patents

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Description

本発明は、弾性波装置に関する。
従来、弾性波装置は携帯電話機のフィルタなどに広く用いられている。下記の特許文献1には、ピストンモードを利用する弾性波装置の一例が開示されている。この弾性波装置においては、圧電基板上に、IDT電極(Inter Digital Transducer)及び反射器が設けられている。IDT電極の電極指の延伸方向における内側から外側に向かい、中央領域、低音速領域及び高音速領域がこの順序で配置されている。IDT電極のバスバーは、内側バスバー、外側バスバー並びに内側バスバー及び外側バスバーを接続する複数の接続電極を有する。また、IDT電極のバスバーは、内側バスバー、外側バスバー及び複数の接続電極に囲まれた複数の開口部を有する。
バスバーの形成に際し、内側バスバー及び接続電極をリフトオフ法で形成し、レジストを剥離した後、複数の接続電極のそれぞれの一部を覆うように、外側バスバーを形成することが記載されている。
国際公開第2018/199071号
特許文献1に記載された構成、すなわち、ピストンモードを利用すれば、弾性波装置のインピーダンス特性などの劣化を抑制できる。しかしながら、特許文献1に記載された弾性波装置の製造に際し、反射器をリフトオフ法により形成すると、レジストの剥離液がレジストに接触し難いことにより、レジストの残渣が生じることがある。レジストの残渣が生じた場合、リップルなどの不良が発生するおそれがある。
本発明の目的は、インピーダンス特性などの劣化を伴わずして、反射器のレジストの残渣を生じ難くすることができる、弾性波装置を提供することにある。
本発明に係る弾性波装置は、圧電体層と、前記圧電体層上に設けられているIDT電極と、弾性波伝搬方向を第1の方向とし、前記第1の方向に直交する方向を第2の方向としたときに、前記圧電体層上において、前記IDT電極の前記第1の方向両側に設けられている一対の反射器とを備え、前記IDT電極が、対向し合い、それぞれ前記第1の方向に沿い複数の開口部が設けられている第1のバスバー及び第2のバスバーと、前記第1のバスバーに一方端部が接続された複数の第1の電極指と、前記第2のバスバーに一方端部が接続されており、かつ前記複数の第1の電極指と間挿し合っている複数の第2の電極指とを有し、前記第1の電極指と前記第2の電極指とが前記第1の方向において重なり合っている部分が交叉領域であり、前記交叉領域が、前記第2の方向における中央側に位置している中央領域と、前記中央領域の前記第1のバスバー側に配置されている第1のエッジ領域と、前記中央領域の前記第2のバスバー側に配置されている第2のエッジ領域とを有し、前記IDT電極が、前記第1のエッジ領域及び前記第1のバスバーの間に位置する第1のギャップ領域と、前記第2のエッジ領域及び前記第2のバスバーの間に位置する第2のギャップ領域とを有し、前記第1のエッジ領域及び前記第2のエッジ領域において、前記中央領域よりも音速が低い低音速領域がそれぞれ構成されており、前記第1のバスバー及び前記第2のバスバーにおける前記複数の開口部が設けられた領域において、前記中央領域よりも音速が高い高音速領域がそれぞれ構成されており、前記反射器が、前記IDT電極の前記第1のバスバー側に位置する第1の反射器バスバーと、前記第1の反射器バスバーに対向しており、前記第2のバスバー側に位置する第2の反射器バスバーと、前記第1の反射器バスバーに一方端部が接続されており、かつ他方端部が前記第2の反射器バスバーにギャップを隔てて対向している第1の反射電極指とを有し、前記第1の方向から見て、前記第1の反射電極指が、前記IDT電極の前記第2のギャップ領域の全部に重なっている。
本発明に係る弾性波装置によれば、インピーダンス特性などの劣化を伴わずして、反射器のレジストの残渣を生じ難くすることができる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る弾性波装置の平面図である。 図2は、図1中のI-I線に沿う断面図である。 図3は、図1の拡大図である。 図4は、図1の拡大図である。 図5は、本発明の第1の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例を説明するための拡大平面図である。 図6は、本発明の第1の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例を説明するための拡大平面図である。 図7は、第1の比較例の弾性波装置の拡大平面図である。 図8は、第2の比較例の弾性波装置の拡大平面図である。 図9は、本発明の第1の実施形態、第1の比較例及び第2の比較例の弾性波装置のインピーダンス周波数特性を示す図である。 図10は、本発明の第1の実施形態の第1の変形例に係る弾性波装置の拡大平面図である。 図11は、本発明の第1の実施形態の第2の変形例に係る弾性波装置の拡大平面図である。 図12は、本発明の第1の実施形態の第3の変形例に係る弾性波装置の拡大平面図である。 図13は、本発明の第1の実施形態、第1~第3の変形例、第1の比較例及び第2の比較例の弾性波装置のインピーダンス周波数特性を示す図である。 図14は、第1の実施形態の第4の変形例に係る2つの弾性波装置がフィルタ装置に用いられている例を示す、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は、本発明の第1の実施形態に係る弾性波装置の平面図である。
図1に示すように、弾性波装置1は圧電性基板2を有する。本実施形態の圧電性基板2は、圧電体層のみからなる圧電基板である。より具体的には、弾性波装置1の圧電性基板2はニオブ酸リチウム基板である。なお、圧電性基板2の材料は上記に限定されず、例えば、タンタル酸リチウムなどの圧電単結晶や適宜の圧電セラミックスであってもよい。なお、圧電性基板2は、圧電体層を含む積層体であってもよい。
圧電性基板2上にはIDT電極3が設けられている。IDT電極3に交流電圧を印加することにより、弾性波が励振される。弾性波伝搬方向を第1の方向xとし、第1の方向xに直交する方向を第2の方向yとしたときに、圧電性基板2上におけるIDT電極3の第1の方向x両側には、一対の反射器13A及び反射器13Bが設けられている。本実施形態の弾性波装置1は弾性波共振子である。もっとも、本発明に係る弾性波装置1は弾性波共振子には限定されず、複数の弾性波共振子を有するフィルタ装置などであってもよい。
図2は、図1中のI-I線に沿う断面図である。
弾性波装置1は、圧電性基板2上に、IDT電極3、反射器13A及び反射器13Bを覆うように設けられている誘電体膜8を有する。誘電体膜8は、本実施形態では酸化ケイ素膜である。酸化ケイ素はSiOにより表される。aは任意の正数である。より具体的には、本実施形態では、酸化ケイ素膜はSiO膜である。なお、誘電体膜8の材料は酸化ケイ素には限定されない。誘電体膜8は必ずしも設けられていなくともよい。
図3は、図1の拡大図である。図4は、図1の拡大図である。
図1、図3及び図4に示すように、IDT電極3は、対向し合う第1のバスバー4及び第2のバスバー6を有する。図1及び図3に示すように、第1のバスバー4には、第1の方向xに沿い複数の第1の開口部4dが設けられている。図1及び図4に示すように、第2のバスバー6にも、第1の方向xに沿い複数の第2の開口部6dが設けられている。IDT電極3は、第1のバスバー4にそれぞれ一方端部が接続されている複数の第1の電極指5を有する。第1の電極指5の他方端部は、ギャップを隔てて第2のバスバー6に対向している。第1の電極指5及び第2のバスバー6は接続されていない。IDT電極3は、第2のバスバー6にそれぞれ一方端部が接続されている複数の第2の電極指7を有する。第2の電極指7の他方端部は、ギャップを隔てて第1のバスバー4に対向している。第2の電極指7及び第1のバスバー4は接続されていない。複数の第1の電極指5と複数の第2の電極指7とは互いに間挿し合っている。
反射器13Aは、対向し合う第1の反射器バスバー14A及び第2の反射器バスバー16Aを有する。第1の反射器バスバー14AはIDT電極3の第1のバスバー4側に位置する。第2の反射器バスバー16Aは、第2のバスバー6側に位置する。反射器13Bは、対向し合う第1の反射器バスバー14B及び第2の反射器バスバー16Bを有する。第1の反射器バスバー14BはIDT電極3の第1のバスバー4側に位置する。第2の反射器バスバー16Bは、第2のバスバー6側に位置する。
図3及び図4に示すように、反射器13Aは、第1の反射器バスバー14Aに接続されている複数の第1の反射電極指15Aを有する。複数の第1の反射電極指15Aは、一方端部としての第1の端部と、他方端部としての第2の端部15aとをそれぞれ有する。複数の第1の反射電極指15Aの第1の端部が、第1の反射器バスバー14Aにそれぞれ接続されている。図4に示すように、第1の反射電極指15Aの第2の端部15aは第2の反射器バスバー16Aに対向している。第1の反射電極指15A及び第2の反射器バスバー16Aは接続されていない。すなわち、第1の反射電極指15Aの第2の端部15aと第2の反射器バスバー16Aとの間には、ギャップが位置する。
反射器13Aは、第2の反射器バスバー16Aに接続されている複数の第2の反射電極指17Aを有する。複数の第2の反射電極指17Aは、一方端部としての第3の端部と、他方端部としての第4の端部17aとをそれぞれ有する。複数の第2の反射電極指17Aの第3の端部が、第2の反射器バスバー16Aにそれぞれ接続されている。図3に示すように、第2の反射電極指17Aの第4の端部17aは第1の反射器バスバー14Aに対向している。第2の反射電極指17A及び第1の反射器バスバー14Aは接続されていない。すなわち、第2の反射電極指17Aの第4の端部17aと第1の反射器バスバー14Aとの間には、ギャップが位置する。複数の第1の反射電極指15Aと複数の第2の反射電極指17Aとは互いに間挿し合っている。
図1に示すように、反射器13Aは、第1の反射器バスバー14A及び第2の反射器バスバー16Aの両方に接続されている、2本の第3の反射電極指18Aを有する。すなわち、第3の反射電極指18Aの一方端部と第1の反射器バスバー14Aとの間、及び、第3の反射電極指18Aの他方端部と第2の反射器バスバー16Aとの間には、ギャップがない。一方の第3の反射電極指18Aは、反射器13Aの複数の反射電極指のうちIDT電極3に最も近い反射電極指である。他方の第3の反射電極指18Aは、反射器13Aの複数の反射電極指のうちIDT電極3から最も遠い反射電極指である。なお、第3の反射電極指18Aの本数及び位置は上記に限定されない。反射器13Bも、反射器13Aと同様に、第1の反射器バスバー14B、第2の反射器バスバー16B、第1の反射電極指15B、第2の反射電極指17B及び第3の反射電極指18Bを有する。
なお、反射器13Aは、第1の反射電極指15A、第2の反射電極指17A及び第3の反射電極指18Aのうち少なくとも第1の反射電極指15Aを有していればよい。もっとも、反射器13Aは第2の反射電極指17Aを有することが好ましい。それによって、反射器13Aの対称性を高めることができ、フィルタ特性の劣化が生じ難い。反射器13Aは第3の反射電極指18Aを有することが好ましい。それによって、反射器13A全体を同電位とすることができ、フィルタ特性の劣化がより一層生じ難い。反射器13Bにおいても同様である。
IDT電極3、反射器13A及び反射器13Bは、複数の金属層が積層された積層金属膜からなっていてもよく、単層の金属膜からなっていてもよい。
以下において、本実施形態のIDT電極3のより詳細な構成を説明する。
IDT電極3において、第1の電極指5と第2の電極指7とが第1の方向xにおいて重なり合っている部分は、交叉領域Aである。交叉領域Aは、第2の方向yにおける中央側に位置している中央領域Bを有する。
交叉領域Aは、中央領域Bの第1のバスバー4側に配置されている第1のエッジ領域Caと、中央領域Bの第2のバスバー6側に配置されている第2のエッジ領域Cbとを有する。IDT電極3は、前記第1のエッジ領域Ca及び前記第1のバスバー4の間に位置する第1のギャップ領域Daと、前記第2のエッジ領域Cb及び前記第2のバスバー6の間に位置する第2のギャップ領域Dbとを有する。
図3に示すように、IDT電極3の第1のバスバー4は、交叉領域A側に位置する第1の内側バスバー領域Eaと、第1の内側バスバー領域Eaの第2の方向yにおける外側に位置する第1の外側バスバー領域Gaとを有する。第1のバスバー4における、第1の内側バスバー領域Eaに位置する部分が第1の内側バスバー部4aであり、第1の外側バスバー領域Gaに位置する部分が第1の外側バスバー部4cである。第1のバスバー4は、第1の内側バスバー領域Ea及び第1の外側バスバー領域Gaの間に位置し、かつ上記複数の第1の開口部4dが設けられた第1の開口部形成領域Faを有する。なお、第1のバスバー4は、第1の内側バスバー部4a及び第1の外側バスバー部4cを接続している複数の第1の接続電極4bを有する。複数の第1の開口部4dは、第1の内側バスバー部4a、第1の外側バスバー部4c及び複数の第1の接続電極4bにより囲まれた開口部である。
複数の第1の接続電極4bは、複数の第1の電極指5の延長線上に位置するように延びている。ここで、電極指の第1の方向xに沿う寸法を幅とする。接続電極の第1の方向xに沿う寸法を幅とする。第1の接続電極4bの幅は第1の電極指5の幅と同じである。なお、複数の第1の接続電極4bの配置は上記に限定されず、例えば、複数の第2の電極指7の延長線上に位置するように延びていてもよい。第1の接続電極4bの幅は第1の電極指5の幅と異なっていてもよい。
同様に、図4に示すように、IDT電極3の第2のバスバー6は、第2の内側バスバー領域Eb、第2の外側バスバー領域Gb及び上記複数の第2の開口部6dが形成された第2の開口部形成領域Fbを有する。第2の内側バスバー領域Ebに位置する部分が第2の内側バスバー部6aであり、第2の外側バスバー領域Gbに位置する部分が第2の外側バスバー部6cである。第2のバスバー6は、第2の内側バスバー部6a及び第2の外側バスバー部6cを接続している複数の第2の接続電極6bを有する。複数の第2の開口部6dは、第2の内側バスバー部6a、第2の外側バスバー部6c及び複数の第2の接続電極6bにより囲まれた開口部である。
図3に示すように、本実施形態においては、反射器13Aの第2の反射電極指17Aの第4の端部17aは、第1の方向xから見て、第1の内側バスバー領域Eaに重なっている。このように、第1の方向xから見て、第4の端部17aは第1のギャップ領域Daよりも第2の方向yにおける外側の部分に重なっており、第2の反射電極指17Aは、第1のギャップ領域Daの全部に重なっている。ここで、本明細書において、領域同士の境界は、境界により分けられている領域のいずれにも含まれないものとする。例えば、第1の内側バスバー領域Eaは、第1の内側バスバー領域Ea及び第1のギャップ領域Daの境界と、第1の内側バスバー領域Ea及び第1の開口部形成領域Faの境界とを含まない。第1の方向xから見て、第2の反射電極指17Aの第4の端部17aは、第1の内側バスバー領域Ea及び第1のギャップ領域Daの境界と、第1の内側バスバー領域Ea及び第1の開口部形成領域Faの境界との間に重なっている。なお、以下においては、第1の方向xから見て重なっていることを、単に重なっていると記載することがある。
図4に示すように、第1の方向xから見て、反射器13Aの第1の反射電極指15Aの第2の端部15aは、第2の内側バスバー領域Ebに重なっている。このように、第1の方向xから見て、第2の端部15aは第2のギャップ領域Dbよりも第2の方向yにおける外側の部分に重なっており、第1の反射電極指15Aは、第2のギャップ領域Dbの全部に重なっている。より具体的には、第1の方向xから見て、第1の反射電極指15Aの第2の端部15aは、第2の内側バスバー領域Eb及び第2のギャップ領域Dbの境界と、第2の内側バスバー領域Eb及び第2の開口部形成領域Fbの境界との間に重なっている。
同様に、図1に示すように、第1の方向xから見て、反射器13Bの第1の反射電極指15Bの第2の端部15bは、第2の内側バスバー領域Ebに重なっており、第1の反射電極指15Bは、第2のギャップ領域Dbの全部に重なっている。より具体的には、第1の方向xから見て、第1の反射電極指15Bの第2の端部15bは、第2の内側バスバー領域Eb及び第2のギャップ領域Dbの境界と、第2の内側バスバー領域Eb及び第2の開口部形成領域Fbの境界との間に重なっている。
第1の方向xから見て、反射器13Bの第2の反射電極指17Bの第4の端部17bは、第1の内側バスバー領域Eaに重なっており、第2の反射電極指17Bは、第1のギャップ領域Daの全部に重なっている。より具体的には、第1の方向xから見て、第2の反射電極指17Bの第4の端部17bは、第1の内側バスバー領域Ea及び第1のギャップ領域Daの境界と、第1の内側バスバー領域Ea及び第1の開口部形成領域Faの境界との間に重なっている。
なお、本明細書における対象物が「領域(または境界と境界との間)に重なっている」とは、対象物が領域(または境界と境界との間の領域)の少なくとも一部に重なっていることを指す。また、本明細書における対象物が「領域の全部に重なっている」とは、対象物が領域全体にわたって重なっていることを指す。
図3に示すように、IDT電極3の第1の電極指5は、第1のエッジ領域Caに位置する部分において、中央領域Bに位置する部分よりも幅が広い第1の幅広部5aを有する。同様に、第2の電極指7は、第1のエッジ領域Caに位置する部分において第1の幅広部7aを有する。それによって、第1のエッジ領域Caにおける音速は、中央領域Bにおける音速よりも低い。このように、第1のエッジ領域Caから第1の内側バスバー領域Eaにかけて、平均音速が中央領域Bにおける音速よりも低い、第1の低音速領域Laが構成されている。なお、本明細書において、音速とは弾性波の第1の方向xにおける伝搬速度である。
図4に示すように、第1の電極指5は、第2のエッジ領域Cbに位置する部分において、中央領域Bに位置する部分よりも幅が広い第2の幅広部5bを有する。同様に、第2の電極指7は、第2のエッジ領域Cbに位置する部分において、第2の幅広部7bを有する。このように、第2のエッジ領域Cbから第2の内側バスバー領域Ebにかけて、平均音速が中央領域Bにおける音速よりも低い、第2の低音速領域Lbが構成されている。
なお、図1に示す第1の電極指5及び第2の電極指7のうち少なくとも一方が、第1の幅広部5aまたは第1の幅広部7aを有していればよい。第1の電極指5及び第2の電極指7のうち少なくとも一方が、第2の幅広部5bまたは第2の幅広部7bを有していればよい。あるいは、第1の電極指5及び第2の電極指7のうち少なくとも一方の、第1のエッジ領域Caに位置する部分に、質量付加膜が設けられることにより、第1の低音速領域Laが設けられていてもよい。第2のエッジ領域Cbにおいても同様である。第1の幅広部5a、第1の幅広部7a、第2の幅広部5b、第2の幅広部7b及び質量付加膜が設けられていることにより、第1の低音速領域La及び第2の低音速領域Lbが構成されていてもよい。
ここで、中央領域Bにおける音速をV1とし、第1の低音速領域La及び第2の低音速領域Lbにおける音速をV2としたときに、V2<V1である。
第1の開口部形成領域Faにおける複数の第1の接続電極4bは、複数の第1の電極指5の延長線上に位置しており、複数の第2の電極指7の延長線上には位置していない。それによって、中央領域Bにおける音速よりも第1の開口部形成領域Faにおける音速が高い。このように、第1の開口部形成領域Faにおいて第1の高音速領域Haが構成されている。同様に、第2の開口部形成領域Fbにおいて中央領域Bにおける音速よりも音速が高い、第2の高音速領域Hbが構成されている。ここで、第1の高音速領域Ha及び第2の高音速領域Hbにおける音速をV3としたときに、V1<V3である。
各領域における音速の関係は、V2<V1<V3となっている。上記のような各音速の関係を図1に示す。なお、図1における音速の関係を示す部分においては、矢印Vで示すように、各音速の高さを示す線が左側に位置するほど音速が高いことを示す。
第2の方向yにおいて、中央領域B、第1の低音速領域La及び第1の高音速領域Haがこの順序で配置されている。同様に、第2の方向yにおいて、中央領域B、第2の低音速領域Lb及び第2の高音速領域Hbがこの順序で配置されている。このように、弾性波装置1はピストンモードを利用している。それによって、弾性波のエネルギーを閉じ込め、かつ高次の横モードによるスプリアスを抑制している。これにより、弾性波装置1のインピーダンス特性の劣化を抑制している。
本実施形態の特徴は、反射器13Aが第2の反射器バスバー16Aに接続されていない第1の反射電極指15Aを有し、第1の方向xから見て、第1の反射電極指15Aが、IDT電極3の第2のギャップ領域Dbの全部に重なっていることにある。さらに、本実施形態の特徴は、反射器13Bが第2の反射器バスバー16Bに接続されていない第1の反射電極指15Bを有し、第1の方向xから見て、第1の反射電極指15Bが、IDT電極3の第2のギャップ領域Dbの全部に重なっていることにある。それによって、インピーダンス特性などの劣化を伴わずして、反射器13A及び反射器13Bのレジストの残渣を生じ難くすることができる。これを、弾性波装置1の製造方法の一例と共に、以下において説明する。
図5は、第1の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例を説明するための拡大平面図である。図6は、第1の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例を説明するための拡大平面図である。
図5に示すように、圧電性基板2を用意する。次に、圧電性基板2上にレジスト層を形成する。レジスト層は、例えば、印刷法やスピンコート法などにより形成することができる。次に、レジスト層を露光した後に現像することにより、レジストパターン22を形成する。このとき、平面視において、レジストパターン22における反射器13Aの第1の反射電極指15Aの第2の端部15aを形成する部分付近においてレジスト層が連なっている。レジストパターン22における反射器13Aの第2の反射電極指17Aの第4の端部17aを形成する部分付近においてもレジスト層が連なっている。レジストパターン22における反射器13Bに相当する部分においても同様である。これにより、各反射電極指間に相当する領域に加えて、各反射器バスバーと各反射電極指との間に相当する領域を設けることができる。よって、各反射器バスバー及び各反射電極指に囲まれた、連続した広い領域を設けることができる。
次に、図6に示すように、レジストパターン22を覆うように圧電性基板2上に、IDT電極3、反射器13A及び反射器13Bを形成するための金属膜23を成膜する。金属膜23は、真空蒸着法やスパッタリング法により形成する。
次に、レジストパターン22を剥離する。このとき、上述したように、レジストパターン22における反射器13A及び反射器13Bに相当する部分において、レジスト層が連なっている部分を有する。これにより、各反射器バスバー及び各反射電極指に囲まれた、連続した広い領域を設けることができ、レジストの剥離液がレジストに接触し易い。それによって、レジストパターン22を容易に、かつより一層確実に剥離することができる。従って、本実施形態においては、レジストの残渣が生じ難い。
以下において、弾性波装置1においてインピーダンス特性が劣化し難いことを、本実施形態と第1の比較例及び第2の比較例とを比較することにより示す。
第1の比較例及び第2の比較例においては、第1の方向から見て、第2の反射電極指は第1のギャップ領域に重なっておらず、第1の反射電極指は第2のギャップ領域に重なっていない。より具体的には、図7に示すように、第1の比較例は、第1の方向xから見て、第2の反射電極指107Aの第4の端部107aが、IDT電極3の交叉領域Aに重なっている点において、第1の実施形態と異なる。さらに、第1の比較例は、第1の反射電極指105Aの第2の端部が交叉領域Aに重なっている点において、第1の実施形態と異なる。図8に示すように、第2の比較例は、第1の方向xから見て、第2の反射電極指117Aの第4の端部117aが、第1のエッジ領域Caと第1のギャップ領域Daとの境界に重なっている点において、第1の実施形態と異なる。さらに、第2の比較例は、第1の反射電極指115Aの第2の端部が、第2のエッジ領域Cbと第2のギャップ領域Dbとの境界に重なっている点において、第1の実施形態と異なる。
第1の実施形態の構成を有する弾性波装置並びに第1の比較例及び第2の比較例の弾性波装置を用意し、インピーダンス周波数特性を測定した。ここで、第1の実施形態の構成を有する弾性波装置並びに第1の比較例及び第2の比較例の弾性波装置の条件は以下の通りである。なお、IDT電極の電極指ピッチにより規定される波長をλとする。交叉領域Aにおける第2の方向yに沿う長さを交叉幅とする。以下において、厚みをhとしたときに、厚みhが波長λにより規格化された厚みをh/λ×100(%)として表すことがある。
IDT電極の波長:4μm
IDT電極の交叉領域Aにおけるデューティ:0.5
IDT電極の電極指の対数:30対
IDT電極の交叉幅:15λ
IDT電極の材料及び厚み:材料…白金(Pt)、厚み…8%
反射器の反射電極指の対数:5対
誘電体膜の材料及び厚み:材料…酸化ケイ素(SiO)、厚み…35%
圧電性基板の材料:ニオブ酸リチウム(LiNbO
圧電性基板のオイラー角(φ,θ,ψ):オイラー角(0°,30°,0°)
もっとも、上記各条件は一例であって、本発明に係る弾性波装置の条件は上記に限定されるものではない。
図9は、第1の実施形態、第1の比較例及び第2の比較例の弾性波装置のインピーダンス周波数特性を示す図である。図9において、実線は第1の実施形態の結果を示し、破線は第1の比較例の結果を示し、一点鎖線は第2の比較例の結果を示す。
図9に示すように、第1の実施形態においては、共振周波数におけるインピーダンスを、第1の比較例よりも低くすることができている。なお、第1の実施形態及び第2の比較例においては、共振周波数におけるインピーダンスは同程度である。一方で、***振周波数では、第1の実施形態において、第1の比較例及び第2の比較例よりもインピーダンスを大幅に高くすることができている。このように、第1の実施形態においては、第1の比較例及び第2の比較例と同様の測定条件において、第1の比較例及び第2の比較例よりもインピーダンス特性が劣化し難い。
第1の比較例及び第2の比較例においては、第1の方向から見て、反射器の第1の反射電極指はIDT電極の第2のギャップ領域に重なっておらず、第2の反射電極指はIDT電極の第1のギャップ領域に重なっていない。そのため、IDT電極において励振されたメインモードを、第1のギャップ領域付近及び第2のギャップ領域付近においては、反射器によって十分に反射することが困難となる。よって、メインモードが漏洩し易い。そのため、図9に示すように、インピーダンス特性も劣化し易い。
これに対して、図1に示す第1の実施形態においては、第1の方向xから見て、反射器13Aの第1の反射電極指15A及び反射器13Bの第1の反射電極指15Bは、IDT電極3の第2のギャップ領域Dbの全部に重なっている。反射器13Aの第2の反射電極指17A及び反射器13Bの第2の反射電極指17Bは、第1のギャップ領域Daの全部に重なっている。それによって、IDT電極3において励振されたメインモードを、第1のギャップ領域Da、交叉領域A及び第2のギャップ領域Dbの全域において、反射器13A及び反射器13Bによって十分に反射することができる。なお、第1の高音速領域Ha及び第2の高音速領域Hbにおいては、弾性波のエネルギーはほぼ存在しない。そのため、反射器13A及び反射器13Bを用いて、メインモードを反射する必要はない。すなわち、第1の高音速領域Ha及び第2の高音速領域Hbと、反射器13A及び反射器13Bの反射電極指の先端とは、第1の方向xから見て重なっている必要はない。加えて、第1の実施形態においては、上述したように、反射器13A及び反射器13Bの形成に際し、レジストを容易に、かつより一層確実に剥離することができる。従って、第1の実施形態においては、インピーダンス特性などの劣化を伴わずして、レジストの残渣を生じ難くすることができる。
さらに、本実施形態では、第1の方向xから見て、第1の反射電極指15Aの第2の端部15aは、第2の内側バスバー領域Ebにおける、第2の内側バスバー領域Eb及び第2のギャップ領域Dbの境界よりも第2の方向yにおける外側の部分に重なっている。具体的には、第1の反射電極指15Aの第2の端部15aが、第2の内側バスバー領域Eb及び第2のギャップ領域Dbの境界と、第2の内側バスバー領域Eb及び第2の開口部形成領域Fbの境界との間に重なっている。それによって、反射器13Aの形成に際し第1の反射電極指15Aの長さにばらつきが生じたとしても、第1の方向xから見て、第1の反射電極指15Aによって第2のギャップ領域Dbの全部をより一層確実に覆うことができる。同様に、第2の反射電極指17Aによっても、第1のギャップ領域Daの全部をより一層確実に覆うことができる。反射器13B側においても同様である。従って、インピーダンス特性などの劣化がより一層生じ難い。加えて、第1の実施形態の弾性波装置1を帯域通過型フィルタなどのフィルタ装置に用いた場合には、挿入損失などのフィルタ特性の劣化が生じ難い。
ここで、以下において、各反射電極指の先端部の位置が第1の実施形態と異なる、第1の実施形態の第1~第3の変形例を示す。第1~第3の変形例においても、第1の実施形態と同様に、インピーダンス特性などの劣化を伴わずして、反射器のレジストの残渣を生じ難くすることができる。
図10に示すように、第1の変形例においては、第1の方向xから見て、反射器33Aの第2の反射電極指37Aの第4の端部37aは、第1のバスバー4の第1の内側バスバー領域Ea及び第1のギャップ領域Daの境界に重なっている。第1の方向xから見て、反射器33Aの第1の反射電極指35Aの第2の端部は、第2のバスバー6の第2の内側バスバー領域Eb及び第2のギャップ領域Dbの境界に重なっている。反射器33Aと共にIDT電極3を挟むように配置された反射器においても同様である。
図11に示すように、第2の変形例においては、第1の方向xから見て、反射器43Aの第2の反射電極指47Aの第4の端部47aは、第1のバスバー4の第1の内側バスバー領域Ea及び第1の開口部形成領域Faの境界に重なっている。第1の方向xから見て、反射器43Aの第1の反射電極指45Aの第2の端部は、第2のバスバー6の第2の内側バスバー領域Eb及び第2の開口部形成領域Fbの境界に重なっている。反射器43Aと共にIDT電極3を挟むように配置された反射器においても同様である。なお、第2の変形例においても、第1の方向xから見て、第1の反射電極指45Aの第2の端部は、第2の内側バスバー領域Eb及び第2のギャップ領域Dbの境界よりも第2の方向yにおける外側の部分に重なっている。よって、第1の反射電極指45Aの長さにばらつきが生じたとしても、第2のギャップ領域Dbの全部をより一層確実に覆うことができる。
図12に示すように、第3の変形例においては、第1の方向xから見て、反射器53Aの第2の反射電極指57Aの第4の端部57aは、第1の開口部形成領域Faに重なっている。第1の方向xから見て、反射器53Aの第1の反射電極指55Aの第2の端部は、第2の開口部形成領域Fbに重なっている。反射器53Aと共にIDT電極3を挟むように配置された反射器においても同様である。なお、第3の変形例においても、第1の方向xから見て、第1の反射電極指55Aの第2の端部は、第2の内側バスバー領域Eb及び第2のギャップ領域Dbの境界よりも第2の方向yにおける外側の部分に重なっている。よって、第1の反射電極指55Aの長さにばらつきが生じたとしても、第2のギャップ領域Dbの全部をより一層確実に覆うことができる。
図13は、第1の実施形態、第1~第3の変形例、第1の比較例及び第2の比較例の弾性波装置のインピーダンス周波数特性を示す図である。図9と同様に、実線は第1の実施形態の結果を示し、破線は第1の比較例の結果を示し、一点鎖線は第2の比較例の結果を示す。さらに、幅が太い破線は第1の変形例の結果を示し、幅が太い一点鎖線は第2の変形例の結果を示し、二点鎖線は第3の変形例の結果を示す。
図13に示すように、第1~第3の変形例においては、共振周波数及び***振周波数において第1の実施形態と同等のインピーダンスであることがわかる。このように、第1~第3の変形例においても、第1の実施形態と同様に、インピーダンス特性が劣化し難いことがわかる。加えて、第1の実施形態と同様に、反射器を形成するに際し、レジストを容易に、かつより一層確実に剥離することができる。従って、第1~第3の変形例においても、インピーダンス特性などの劣化を伴わずして、反射器のレジストの残渣を生じ難くすることができる。
本発明に係る弾性波装置は、フィルタ装置の弾性波共振子として用いてもよい。以下において、第1の実施形態の第4の変形例に係る2つの弾性波装置が、ラダー型フィルタに用いられている例を示す。
図14は、第1の実施形態の第4の変形例に係る2つの弾性波装置がフィルタ装置に用いられている例を示す、略図的平面図である。なお、図14においては、IDT電極3を、矩形に2本の対角線を加えた略図により示す。
第4の変形例の弾性波装置51Aにおいては、第3の反射電極指18Aは、複数の反射電極指のうちIDT電極3から最も遠い反射電極指のみである。弾性波装置51Bにおいても同様である。弾性波装置51A及び弾性波装置51Bは、共に並列腕共振子として用いられている。弾性波装置51A及び弾性波装置51Bは、互いに直列に接続されている。弾性波装置51BにおけるIDT電極3の第1のバスバー4が、グラウンド電位に接続される。なお、図14においては、回路図に用いられる記号を用いて、グラウンド電位に接続されることを模式的に示している。弾性波装置51AにおけるIDT電極3の第2のバスバー6が、ラダー型フィルタの他の素子に電気的に接続されている。もっとも、これに限られず、本発明の弾性波装置は、例えば、直列腕共振子として用いられてもよい。あるいは、本発明の弾性波装置は、縦結合共振子型弾性波フィルタに電気的に接続される弾性波共振子として用いられてもよい。
図14に示すように、弾性波装置51Aの反射器53A及び弾性波装置51Bの反射器53Aは、電気的に接続されている。より具体的には、弾性波装置51Aの第3の反射電極指18A及び弾性波装置51Bの第3の反射電極指18Aが、それぞれの反射器53A同士を接続する配線の一部となっている。さらに、第3の反射電極指18A同士を接続して形成された配線が、弾性波装置51A及び弾性波装置51Bの、それぞれの第1の反射器バスバー14A及び第2の反射器バスバー16Aとも接続されている。このように、第3の反射電極指18Aを、反射器53A同士を接続する引き回し配線としてもよい。
なお、図14においては、複数の並列腕共振子の反射器53A同士が接続されている例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、複数の直列腕共振子の反射器53A同士が、第3の反射電極指18Aを含む引き回し配線により接続されていてもよい。この場合、各反射器53Aは、グラウンド電位に接続されなくともよい。あるいは、例えば、反射器53Aと外部接続電極とが、第3の反射電極指18Aを含む引き回し配線により接続されていてもよい。すなわち、反射電極指18Aを含む引き回し配線により接続される対象は共振子同士に限らず、共振子と当該共振子に接続される電極などであってもよい。
1…弾性波装置
2…圧電性基板
3…IDT電極
4…第1のバスバー
4a…第1の内側バスバー部
4b…第1の接続電極
4c…第1の外側バスバー部
4d…第1の開口部
5…第1の電極指
5a…第1の幅広部
5b…第2の幅広部
6…第2のバスバー
6a…第2の内側バスバー部
6b…第2の接続電極
6c…第2の外側バスバー部
6d…第2の開口部
7…第2の電極指
7a…第1の幅広部
7b…第2の幅広部
8…誘電体膜
13A,13B…反射器
14A,14B…第1の反射器バスバー
15A,15B…第1の反射電極指
15a,15b…第2の端部
16A,16B…第2の反射器バスバー
17A,17B…第2の反射電極指
17a,17b…第4の端部
18A,18B…第3の反射電極指
22…レジストパターン
23…金属膜
33A…反射器
35A…第1の反射電極指
37A…第2の反射電極指
37a…第4の端部
43A…反射器
45A…第1の反射電極指
47A…第2の反射電極指
47a…第4の端部
51A,51B…弾性波装置
53A…反射器
103A…反射器
105A…第1の反射電極指
107A…第2の反射電極指
107a…第4の端部
113A…反射器
115A…第1の反射電極指
117A…第2の反射電極指
117a…第4の端部
A…交叉領域
B…中央領域
Ca,Cb…第1,第2のエッジ領域
Da,Db…第1,第2のギャップ領域
Ea,Eb…第1,第2の内側バスバー領域
Fa,Fb…第1,第2の開口部形成領域
Ga,Gb…第1,第2の外側バスバー領域
La,Lb…第1,第2の低音速領域
Ha,Hb…第1,第2の高音速領域

Claims (14)

  1. 圧電体層と、
    前記圧電体層上に設けられているIDT電極と、
    弾性波伝搬方向を第1の方向とし、前記第1の方向に直交する方向を第2の方向としたときに、前記圧電体層上において、前記IDT電極の前記第1の方向両側に設けられている一対の反射器と、
    を備え、
    前記IDT電極が、対向し合い、それぞれ前記第1の方向に沿い複数の開口部が設けられている第1のバスバー及び第2のバスバーと、前記第1のバスバーに一方端部が接続された複数の第1の電極指と、前記第2のバスバーに一方端部が接続されており、かつ前記複数の第1の電極指と間挿し合っている複数の第2の電極指と、を有し、
    前記第1の電極指と前記第2の電極指とが前記第1の方向において重なり合っている部分が交叉領域であり、前記交叉領域が、前記第2の方向における中央側に位置している中央領域と、前記中央領域の前記第1のバスバー側に配置されている第1のエッジ領域と、前記中央領域の前記第2のバスバー側に配置されている第2のエッジ領域と、を有し、
    前記IDT電極が、前記第1のエッジ領域及び前記第1のバスバーの間に位置する第1のギャップ領域と、前記第2のエッジ領域及び前記第2のバスバーの間に位置する第2のギャップ領域と、を有し、
    前記第1のエッジ領域及び前記第2のエッジ領域において、前記中央領域よりも音速が低い低音速領域がそれぞれ構成されており、前記第1のバスバー及び前記第2のバスバーにおける前記複数の開口部が設けられた領域において、前記中央領域よりも音速が高い高音速領域がそれぞれ構成されており、
    前記反射器が、前記IDT電極の前記第1のバスバー側に位置する第1の反射器バスバーと、前記第1の反射器バスバーに対向しており、前記第2のバスバー側に位置する第2の反射器バスバーと、前記第1の反射器バスバーに一方端部が接続されており、かつ他方端部が前記第2の反射器バスバーにギャップを隔てて対向している第1の反射電極指と、を有し、
    前記第1の方向から見て、前記第1の反射電極指が、前記IDT電極の前記第2のギャップ領域の全部に重なっている、弾性波装置。
  2. 前記第1のバスバー及び前記第2のバスバーが、それぞれ、前記交叉領域側に位置する内側バスバー領域と、前記内側バスバー領域よりも前記第2の方向における外側に位置する外側バスバー領域と、を有し、
    前記第1のバスバー及び前記第2のバスバーのそれぞれにおいて、前記内側バスバー領域及び前記外側バスバー領域の間に、前記複数の開口部が設けられた領域が位置しており、
    前記第1の方向から見て、前記第1の反射電極指の前記他方端部が、前記第2のギャップ領域よりも前記第2の方向における外側の部分に重なっている、請求項1に記載の弾性波装置。
  3. 前記第1の方向から見て、前記第1の反射電極指の前記他方端部が、前記第2のバスバーの前記内側バスバー領域及び前記第2のギャップ領域の境界に重なっている、請求項2に記載の弾性波装置。
  4. 前記第1の方向から見て、前記第1の反射電極指の前記他方端部が、前記第2のバスバーの前記内側バスバー領域に重なっている、請求項2に記載の弾性波装置。
  5. 前記第1の方向から見て、前記第1の反射電極指の前記他方端部が、前記第2のバスバーの前記内側バスバー領域及び前記複数の開口部が形成された領域の境界に重なっている、請求項2に記載の弾性波装置。
  6. 前記第1の方向から見て、前記第1の反射電極指の前記他方端部が、前記第2のバスバーの前記複数の開口部が形成された領域に重なっている、請求項2に記載の弾性波装置。
  7. 前記反射器が、前記第2の反射器バスバーに一方端部が接続されており、かつ他方端部が前記第1の反射器バスバーにギャップを隔てて対向している第2の反射電極指を有し、
    前記第1の方向から見て、前記第2の反射電極指が、前記IDT電極の前記第1のギャップ領域の全部に重なっている、請求項1~6のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  8. 前記第1のバスバー及び前記第2のバスバーが、それぞれ、前記交叉領域側に位置する内側バスバー領域と、前記内側バスバー領域よりも前記第2の方向における外側に位置する外側バスバー領域と、を有し、
    前記第1のバスバー及び前記第2のバスバーのそれぞれにおいて、前記内側バスバー領域及び前記外側バスバー領域の間に、前記複数の開口部が設けられた領域が位置しており、
    前記第1の方向から見て、前記第2の反射電極指の前記他方端部が、前記第1のギャップ領域よりも前記第2の方向における外側の部分に重なっている、請求項7に記載の弾性波装置。
  9. 前記第1の方向から見て、前記第2の反射電極指の前記他方端部が、前記第1のバスバーの前記内側バスバー領域に重なっている、請求項8に記載の弾性波装置。
  10. 前記第1の方向から見て、前記第2の反射電極指の前記他方端部が、前記第1のバスバーの前記複数の開口部が形成された領域に重なっている、請求項8に記載の弾性波装置。
  11. 前記反射器が、前記第1の反射器バスバー及び前記第2の反射器バスバーの両方に接続されている第3の反射電極指を有する、請求項1~10のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  12. 前記反射器が、複数の前記第3の反射電極指を有する、請求項11に記載の弾性波装置。
  13. 前記複数の第3の反射電極指は、前記反射器において、前記IDT電極に最も近い反射電極指、及び、前記IDT電極から最も遠い反射電極指を含む、請求項12に記載の弾性波装置。
  14. 前記第1の電極指及び前記第2の電極指の前記第1の方向に沿う寸法を幅としたときに、前記第1の電極指及び前記第2の電極指のうち少なくとも一方が、前記第1のエッジ領域に位置する部分において、前記中央領域に位置する部分よりも幅が広い第1の幅広部を有し、前記第1の電極指及び前記第2の電極指のうち少なくとも一方が、前記第2のエッジ領域に位置する部分において、前記中央領域に位置する部分よりも幅が広い第2の幅広部を有する、請求項1~13のいずれか1項に記載の弾性波装置。
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