KR102306238B1 - 탄성파 장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

IDT 전극의 두께가 큰 경우이어도 에지영역의 음속을 충분히 낮출 수 있는 탄성파 장치를 제공한다.
역속도면이 타원형인 압전성 기판(2) 상에 IDT 전극(3)이 마련되어 있고, IDT 전극(3)을 덮도록 유전체막(13)이 마련되어 있으며, IDT 전극(3)에서의 전극 밀도(%)를 y(%), IDT 전극(3)의 파장 규격화 막 두께 100h/λ(%)를 x(%)로 한 경우, IDT 전극(3)의 전극 밀도 y에 따라, IDT 전극(3)의 파장 규격화 막 두께 x가 y=0.3452x2-6.0964x+36.262 …식(1)을 충족하는 x 이상으로 되어 있고, IDT 전극(3)의 교차영역이 교차 폭방향 중앙의 중앙영역과, 중앙영역의 교차 폭방향 한쪽 외측 및 다른 쪽 외측에 마련된 제1, 제2 에지영역을 가지며, 제1, 제2 에지영역 상에서의 유전체막(13)의 막 두께가 중앙영역에서의 유전체막(13)의 막 두께에 비해 얇게 되어 있는, 탄성파 장치(1).

Description

탄성파 장치
본 발명은 레일리파를 이용한 탄성파 장치에 관한 것이다.
종래, 레일리파를 이용한 탄성파 장치에서 횡모드에 의한 리플(ripple)의 억압이 요구되고 있다. 예를 들면, 하기의 특허문헌 1에 기재된 탄성파 장치에서는 에지(edge)영역의 음속을 낮춤으로써 횡모드 리플의 억압이 도모되어 있다. 보다 상세하게는 제1, 제2 전극지(電極指)가 탄성파 전파 방향에서 서로 겹쳐 있는 영역 내에서, 전극지의 연신(延伸)방향 양단에 에지영역이 마련되어 있다. 이 에지영역에서의 유전체막의 막 두께가 에지영역 사이에 끼인 중앙영역 상에서의 유전체막의 막 두께보다도 두껍게 되어 있다. 그로써, 에지영역의 음속이 낮춰져 있다.
일본 공개특허공보 특개2015-111923호
종래, 적층되어 있는 유전체막의 두께를 증가시키는 것 등에 의해 IDT 전극에 가해지는 질량을 증가시키고 있었다. 그로써, 음속을 낮출 수 있다고 생각했다.
그러나 본원 발명자들은 IDT 전극의 두께가 큰 경우에 에지영역에서의 유전체막의 막 두께를 크게 하면, 반대로 음속이 높아지는 것을 발견했다. 에지영역에서의 음속이 상대적으로 높아지면, 횡모드를 억압할 수 없게 된다.
본 발명은 본원 발명자들에 의해 발견된 상기 새로운 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이다. 즉, 본 발명의 목적은 IDT 전극의 두께가 큰 경우이어도 에지영역에서의 음속을 충분히 낮게 할 수 있는 탄성파 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치는 역속도면이 타원형인 압전성 기판과, 상기 압전성 기판 상에 마련된 IDT 전극과, 상기 IDT 전극을 덮도록 상기 압전성 기판 상에 마련된 유전체막을 포함하고, 레일리파를 이용하고 있고, 상기 IDT 전극이 복수개의 제1 전극지와, 상기 복수개의 제1 전극지와 맞물려 있는 복수개의 제2 전극지를 가지며, 상기 제1 및 제2 전극지의 연신방향과 직교하는 방향이 탄성파 전파 방향이고, 상기 제1 전극지와 상기 제2 전극지를 탄성파 전파 방향에서 보았을 때에 서로 겹쳐 있는 영역을 교차영역으로 하며, 상기 제1, 제2 전극지의 연신방향을 교차 폭방향으로 하고, 상기 IDT 전극에서의 전극 밀도(Mg/㎥)를 y(Mg/㎥), 상기 IDT 전극의 파장 규격화 막 두께 100h/λ(%)(h는 두께, λ는 IDT 전극의 전극지 피치로 정해지는 파장)를 x(%)로 한 경우, 상기 IDT 전극의 전극 밀도 y에 따라 상기 IDT 전극의 파장 규격화 막 두께 x가 y=0.3452x2-6.0964x+36.262 …식(1)을 충족하는 x 이상으로 되어 있으며, 상기 IDT 전극의 상기 교차영역이 상기 교차 폭방향 중앙의 중앙영역과, 상기 중앙영역의 교차 폭방향 한쪽 외측 및 다른 쪽 외측에 마련된 제1, 제2 에지영역을 가지며, 상기 제1, 제2 에지영역 상에서의 상기 유전체막의 막 두께가 상기 중앙영역에서의 상기 유전체막의 막 두께에 비해 얇다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 어느 특정 국면에서는 상기 IDT 전극이 Pt, W, Mo, Ta, Au 또는 Cu로 이루어지고, 상기 IDT 전극의 파장규격화 막 두께 x(%)가 상기 IDT 전극의 재료에 따라 하기의 표 1에 나타내는 값 이상이다. 이 경우에는 횡모드를 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
Figure 112019094617416-pct00001
본 발명에 따른 탄성파 장치의 다른 특정 국면에서는 상기 IDT 전극이 복수개의 금속막이 적층되어 있는 적층 금속막으로 이루어지고, 상기 y가 상기 적층 금속막의 밀도이다. 이 경우에는 적층 금속막으로 이루어지는 IDT 전극을 사용한 경우이어도 횡모드에 의한 리플을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 IDT 전극의 상기 제1, 제2 에지영역의 상기 교차 폭방향 외측에 상기 제1, 제2 에지영역에서의 상기 유전체막의 막 두께보다도 상기 유전체막의 막 두께가 두꺼운 영역이 마련된다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 다른 특정 국면에서는 상기 제1, 제2 에지영역의 상기 교차 폭방향 외측에 상기 제1 전극지 또는 상기 제2 전극지 중 한쪽만 존재하는 제1, 제2 갭(gap) 영역이 마련된다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 제1 전극지의 선단과 상기 제2 갭 영역을 사이에 두고 선단이 대향하고 있는 제1 더미(dummy) 전극지와, 상기 제2 전극지의 선단과 상기 제1 갭 영역을 사이에 두고 선단이 대향하고 있는 제2 더미 전극지를 추가로 포함하고, 상기 제1, 제2 갭 영역의 상기 교차 폭방향 외측에 각각 제1, 제2 더미영역이 마련된다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 다른 특정 국면에서는 상기 압전성 기판이 니오브산리튬으로 이루어진다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 압전성 기판이 압전막과, 상기 압전막에 직접 또는 간접적으로 적층되어 있고, 상기 압전막을 전파하는 탄성파보다도 전파하는 벌크파의 음속이 고속이며, 고음속 재료로 이루어지는 고음속 재료층을 포함한다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 압전막과 상기 고음속 재료층 사이에 적층되어 있고, 전파하는 벌크파의 음속이 상기 압전막을 전파하는 탄성파의 음속보다도 저속인 저음속 재료층이 추가로 포함된다.
본 발명에 따른 탄성파 장치에 의하면, IDT 전극의 두께가 큰 경우이어도 에지영역의 음속을 확실하게 낮출 수 있다. 따라서, 횡모드 리플을 효과적으로 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 교차 폭방향을 따르는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 전극 구조를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 3은 IDT 전극이 Pt로 이루어지는 경우의 SiO2막의 파장 규격화 막 두께 100h/λ(%)와 탄성파의 음속(m/초)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 탄성파 장치를 설명하기 위한 정면 단면도이다.
도 5는 제2 실시형태의 탄성파 장치에서의, 교차 폭방향을 따르는 단면도이다.
도 6은 IDT 전극이 Au로 이루어지는 경우의 SiO2막의 파장규격화 막 두께 100h/λ(%)와 탄성파의 음속(m/초)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 IDT 전극이 W로 이루어지는 경우의 SiO2막의 파장 규격화 막 두께 100h/λ(%)와 탄성파의 음속(m/초)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8은 IDT 전극이 Ta로 이루어지는 경우의 SiO2막의 파장 규격화 막 두께 100h/λ(%)와 탄성파의 음속(m/초)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 IDT 전극이 Mo로 이루어지는 경우의 SiO2막의 파장 규격화 막 두께 100h/λ(%)와 탄성파의 음속(m/초)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 IDT 전극이 Cu로 이루어지는 경우의 SiO2막의 파장 규격화 막 두께 100h/λ(%)와 탄성파의 음속(m/초)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 11은 IDT 전극이 Mo막과 Al막의 적층 금속막으로 이루어지는 경우의 SiO2막의 파장 규격화 막 두께 100h/λ(%)와 탄성파의 음속(m/초)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 12는 IDT 전극이 Pt막과 Al막의 적층 금속막으로 이루어지는 경우의 SiO2막의 파장 규격화 막 두께 100h/λ(%)와 탄성파의 음속(m/초)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 13은 SiO2막의 막 두께의 증가에 대하여, 음속이 저하되는 하한값의 전극의 파장 규격화 막 두께 100h/λ(%)와 전극 밀도(Mg/㎥)의 관계를 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명함으로써, 본 발명을 분명하게 한다.
한편, 본 명세서에 기재된 각 실시형태는 예시적인 것이며, 다른 실시형태 간에 구성의 부분적인 치환 또는 조합이 가능한 것을 지적해 둔다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 교차 폭방향을 따르는 단면도이고, 도 2는 제1 실시형태의 탄성파 장치의 전극 구조를 나타내는 모식적 평면도이다. 한편, 도 2에서는 후술할 유전체막의 도시는 생략되어 있다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 탄성파 장치(1)는 압전성 기판(2)을 가진다. 본 실시형태에서는 압전성 기판(2)은 니오브산리튬(LiNbO3)으로 이루어진다. 본 발명에서는 압전성 기판(2)은 역속도면이 타원 형상을 가지는 재료로 이루어진다. 보다 구체적으로는 kx2+(1+Γ)×ky2=k02 및 Γ＞-1을 충족한다. 여기서, kx는 파수 벡터의 종방향 성분, ky는 파수 벡터의 횡방향 성분, k0은 메인 전파방향의 파수 벡터이다.
압전성 기판(2) 상에 IDT 전극(3) 및 반사기(4, 5)가 마련되어 있다. 그로써, 1포트형 탄성파 공진자가 구성되어 있다.
IDT 전극(3)은 제1, 제2 버스바(busbar)(6, 7)를 가진다. 제1 버스바(6)에 복수개의 제1 전극지(8)의 일단(一端)이 접속되어 있다. 제2 버스바(7)에 복수개의 제2 전극지(9)의 일단이 접속되어 있다. 복수개의 제1 전극지(8)와 복수개의 제2 전극지(9)는 서로 맞물려 있다.
또한, 필수는 아니지만, IDT 전극(3)은 제1, 제2 더미 전극지(10, 11)를 가진다. 제1 더미 전극지(10)는 일단이 제2 버스바(7)에 접속되어 있다. 제1 더미 전극지(10)의 선단은 교차 폭방향에서 갭을 두고 제1 전극지(8)의 선단과 대향되어 있다. 이 갭 부분이 후술할 제2 갭 영역에 상당한다.
제2 더미 전극지(11)의 일단이 제1 버스바(6)에 접속되어 있다. 타단인 선단은 갭을 두고 제2 전극지(9)의 선단과 대향되어 있다.
탄성파 장치(1)에서, 탄성파가 전파하는 방향은 제1, 제2 전극지(8, 9)가 연장되는 방향과 직교하는 방향이다. 그리고 제1 전극지(8)와 제2 전극지(9)를 탄성파 전파 방향에서 본 경우에 제1 전극지(8)와 제2 전극지(9)가 서로 겹쳐 있는 영역이 교차영역이다. 이 교차영역의 제1, 제2 전극지(8, 9)가 연장되는 방향의 치수가 교차 폭이다. 따라서, 이하, 제1, 제2 전극지(8, 9)가 연장되는 방향을 교차 폭방향으로 한다. 교차 폭방향은 탄성파 전파 방향과 직교해 있다.
도 1은 도 2의 화살표 A-A선을 따르는 부분의 단면도, 즉, 상술한 교차 폭방향을 따르는 단면도이다. 이 절단면에서는 제1 전극지(8)와 제1 더미 전극지(10)가 갭을 두고 대향하고 있는 부분이 도시되어 있다.
탄성파 장치(1)에서는 IDT 전극(3)을 덮도록 유전체막(13)이 적층되어 있다. 본 실시형태에서는 유전체막(13)은 산화규소막으로서의 SiO2막이다. 물론, 유전체막(13)을 구성하는 재료로는 SiON 등 다른 유전체이어도 된다. 또한, 산화규소 SiOX에서의 X는 2 이외이어도 된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 교차 폭방향 중앙에 위치하고 있는 유전체막 부분(13a)의 막 두께에 비해, 교차 폭방향에서 양측에 위치하고 있는 유전체막 부분(13b, 13c)의 막 두께가 얇게 되어 있다.
여기서, 도 2에 나타내는 바와 같이, IDT 전극(3)의 교차 폭방향을 따르는 각 영역을 이하와 같이 규정한다. 교차영역(B)은 전술한 바와 같이, 제1 전극지(8)와 제2 전극지(9)가 탄성파 전파 방향에서 보았을 때에 서로 겹쳐 있는 영역이다. 교차영역(B)은 중앙영역(M)과 제1, 제2 에지영역(X1, X2)을 가진다. 제1 에지영역(X1)은 중앙영역(M)의 교차 폭방향 한쪽의 외측방향에 위치하고 있고, 제2 에지영역(X2)은 중앙영역(M)의 교차 폭방향 다른 쪽의 외측방향에 위치하고 있다.
교차영역(B)의 교차 폭방향의 한쪽 외측에 제1 갭 영역(C1)이, 다른 쪽 외측에 제2 갭 영역(C2)이 마련된다. 도 1에서는 제1 갭 영역(C1)이 마련되어 있는 부분이 도시되어 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 제1 갭 영역(C1)의 교차 폭방향 외측에 제1 더미영역(D1)이, 제2 갭 영역(C2)의 교차 폭방향 외측에 제2 더미영역(D2)이 위치하고 있다. 제1, 제2 더미영역(D1, D2)은 각각 제2 더미 전극지(11) 및 제1 더미 전극지(10)가 존재하고 있는 부분에 상당한다. 제1 더미영역(D1)의 교차 폭방향 외측은 제1 버스바 영역(E1)이다. 제2 더미영역(D2)의 교차 폭방향 외측에는 제2 버스바 영역(E2)이 위치하고 있다.
한편, 유전체막 부분(13a)은 상기 중앙영역(M) 상에 위치하고 있다. 그리고 유전체막 부분(13b)은 제1 에지영역(X1) 상으로부터 제1 버스바 영역(E1)까지의 부분의 상방에 위치하고 있다. 한편, 유전체막 부분(13c)은 제2 에지영역(X2) 상으로부터 제2 버스바 영역(E2) 상으로 연장되도록 마련되어 있다.
따라서, 교차영역(B)에서는 중앙영역(M) 상에 유전체막 부분(13a)이 위치하고 있고, 제1, 제2 에지영역(X1, X2) 상에 상대적으로 얇은 유전체막 부분(13b, 13c)이 위치하고 있다.
종래, IDT 전극 상에 적층되어 있는 유전체막의 두께가 두꺼워지면, 질량 부가 효과에 의해 음속이 낮아진다고 생각되었다. 그러나 전술한 바와 같이, 본원 발명자들은 IDT 전극의 막 두께가 어느 값 이상인 경우에는 반대로 유전체막의 두께가 커지면 음속이 높아지는 것을 처음으로 발견했다.
본 실시형태의 탄성파 장치(1)의 특징은 IDT 전극(3)의 전극 밀도를 y(Mg/㎥)로 하고, IDT 전극(3)의 파장 규격화 막 두께 100h/λ(%)를 x(%)로 한 경우, IDT 전극(3)의 전극 밀도 y에 따라 IDT 전극(3)의 파장 규격화 막 두께 x가 y=0.3452x2-6.0964x+36.262 …식(1)을 충족하는 x 이상으로 되어 있는 것에 있다. 그로써, 중앙영역(M)의 음속에 비해 제1, 제2 에지영역(X1, X2)의 음속이 낮게 되어 있다. 따라서, 음속 차에 의해 횡모드를 효과적으로 억제할 수 있고, 횡모드 리플을 억제할 수 있다. 이하, 이를 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 IDT 전극이 Pt로 이루어지는 경우의 SiO2막의 파장 규격화 막 두께 100h/λ(%)와 탄성파의 음속(m/초)의 관계를 나타내는 도면이다. 한편, SiO2막은 IDT 전극의 전체를 덮고, SiO2막의 윗면은 평탄하게 했다. 또한, SiO2막의 파장 규격화 막 두께 100h/λ(%)에서의 h는 SiO2막의 두께이며, λ는 IDT 전극의 전극지 피치로 정해지는 파장이다. 도 3에서는 IDT 전극(3)의 파장 규격화 막 두께가 100h/λ(%)이고, 1.5%, 2%, 2.5%, 3%, 3.5%, 4%, 4.5%, 5%, 5.5% 및 6%인 각 경우에 대한 결과가 나타나 있다.
도 3으로부터 분명한 바와 같이, IDT 전극(3)이 Pt로 이루어지는 경우에는 IDT 전극(3)의 파장 규격화 막 두께가 3 미만에서는 SiO2막의 파장 규격화 막 두께가 증가함에 따라 음속은 저하되고 있다. 즉, 종래의 지견과 동일하다.
그러나 IDT 전극(3)의 파장 규격화 막 두께가 3 이상인 경우에는 SiO2막의 파장 규격화 막 두께가 증가함에 따라 음속은 높아지고 있다.
탄성파 장치(1)에서는 IDT 전극(3)의 파장 규격화 막 두께 x는 상기 식(1)을 충족하는 x 이상으로 되어 있다. 여기서, 도 3에 나타내는 IDT 전극(3)의 파장 규격화 막 두께가 3인 경우, 상기 식(1)을 충족한다. 따라서, IDT 전극(3)이 Pt로 이루어지는 경우, 식(1)을 충족하는 x는 3이 된다.
따라서, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 제1, 제2 에지영역(X1, X2)에서의 유전체막 부분(13b, 13c)의 막 두께는 중앙영역(M) 상의 유전체막 부분(13a)의 막 두께보다도 얇게 되어 있기 때문에 제1, 제2 에지영역(X1, X2)의 음속이 중앙영역(M)의 음속보다도 낮게 되어 있다. 즉, 제1, 제2 에지영역(X1, X2)이 중앙영역(M)보다도 저음속인 영역이 되어 피스톤 모드를 이용함으로써, 횡모드를 억제하는 것이 가능하게 되어 있다.
한편, 제1, 제2 갭 영역(C1, C2)에서는 탄성파 전파 방향에서, 제1 전극지(8) 또는 제2 전극지(9) 중 한쪽만 존재한다. 따라서, 제1, 제2 갭 영역(C1, C2)의 음속은 제1, 제2 에지영역(X1, X2)보다도 고속이다. 그리고 제1, 제2 더미영역(D1, D2)의 음속은 제2 더미 전극지(11) 및 제1 더미 전극지(10)가 마련되어 있기 때문에 제1, 제2 에지영역(X1, X2)과 동일한 음속이 된다. 그리고 교차 폭방향에서 가장 외측에 위치하고 있는 제1, 제2 버스바 영역(E1, E2)에서는 전역에서 메탈리제이션(metallization)되어 있기 때문에 음속은 제1, 제2 더미영역(D1, D2)보다도 저음속이 된다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 탄성파 장치의 정면 단면도이고, 도 5는 그 교차 폭방향을 따르는 단면도이다. 제2 실시형태의 탄성파 장치(21)에서는 압전성 기판(22)은 지지 기판(22a) 상에 고음속 재료층(22b), 저음속 재료층(22c) 및 압전막(22d)을 이 순서대로 적층한 구조를 가진다.
압전막(22d)은 탄탈산리튬(LiTaO3)으로 이루어진다. 저음속 재료층(22c)은 전파하는 벌크파의 음속이 압전막(22d)을 전파하는 탄성파의 음속보다도 낮은 재료로 이루어진다. 고음속 재료층(22b)은 전파하는 벌크파의 음속이 압전막(22d)을 전파하는 탄성파의 음속보다도 높은 재료로 이루어진다. 이와 같은 저음속 재료층(22c) 및 고음속 재료층(22b)을 구성하는 재료에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 알루미나, 산화규소, 산질화규소, 질화규소 등의 적절한 세라믹스나 DLC 등의 다양한 재료를 사용할 수 있다. 즉, 상기 음속 관계를 충족하는 한, 적절한 재료를 사용하여 고음속 재료층(22b) 및 저음속 재료층(22c)을 형성할 수 있다.
지지 기판(22a)은 실리콘이나 알루미나 등의 적절한 재료로 이루어진다. 한편, 지지 기판(22a)을 고음속 재료로 구성함으로써 고음속 재료층(22b)을 생략해도 된다. 또한, 저음속 재료층(22c)은 필수가 아니며, 생략되어도 된다.
따라서, 지지 기판(22a) 및 고음속 재료층(22b) 상에 압전막(22d)이 적층되어 있어도 된다. 또한, 고음속 재료로 이루어지는 지지 기판 상에 압전막(22d)이 적층되어 있는 구조이어도 된다.
상기한 바와 같이, 압전막(22d)이 탄탈산리튬으로 이루어지는 경우이어도 압전성 기판(22)과 같이, 고음속 재료층(22b)이 적어도 압전막(22d)에 직접 또는 간접적으로 적층되어 있으면, 압전성 기판(22)의 역속도면은 타원 형상이 된다. 따라서, 이 경우에도 제1 실시형태의 경우와 마찬가지로 IDT 전극(3)의 파장 규격화 막 두께가 전극 밀도에 따라 어느 값 이상이 되면, 유전체막의 두께가 증가함에 따라 탄성파의 음속은 높아지게 된다.
제2 실시형태의 탄성파 장치(21)에서는 유전체막(23)이 상대적으로 두꺼운 유전체막 부분(23a, 23d, 23e)과 상대적으로 얇은 유전체막 부분(23b, 23c)을 가진다. 유전체막 부분(23b, 23c)은 도 1에 나타낸 제1, 제2 에지영역(X1, X2)에 상당하는 영역에 위치하고 있다. 따라서, 제2 실시형태의 탄성파 장치(21)에서도 중앙영역(M)과 제1, 제2 에지영역(X1, X2)의 음속 차에 의해, 횡모드를 효과적으로 억제할 수 있다.
한편, 도 5에 나타내는 바와 같이, 제1, 제2 더미영역 및 제1, 제2 버스바 영역의 상방의 유전체막 부분(23d, 23e)의 두께는 중앙영역에서의 유전체막 부분(23a)의 두께와 동일하게 해도 된다. 즉, 제1, 제2 에지영역보다도 교차 폭방향에서, 외측의 영역에서는 유전체막의 두께는 제1, 제2 에지영역 상의 유전체막의 두께보다도 두꺼워도 된다.
또한, 유전체막 부분(23d, 23e)의 막 두께는 유전체막 부분(23a)의 막 두께와 달라도 된다. 단, 유전체막 부분(23a)과 유전체막 부분(23d, 23e)의 막 두께가 동일한 경우, 제조 공정의 간략화를 달성할 수 있다.
제1, 제2 실시형태의 탄성파 장치(1, 21)에서는 1포트형 탄성파 공진자에 대해 나타냈는데, 본 발명의 탄성파 장치는 종결합 공진자형 탄성파 필터 등의 다른 탄성파 장치이어도 된다.
다음으로, IDT 전극(3)이 다양한 금속으로 이루어지는 경우, 혹은 적층 금속막으로 이루어지는 경우에 식(1)을 충족하는 x 이상의 전극막 두께이면, 상기한 바와 같이, 본 발명의 효과가 얻어지는 것을 도 6~도 13을 참조하여 설명한다.
도 6~도 10은 IDT 전극이 각각 Au, W, Ta, Mo 또는 Cu로 이루어지는 경우의 SiO2막의 파장 규격화 막 두께 100h/λ(%)와 탄성파의 음속(m/초)의 관계를 나타내는 도면이다. 도 6~도 10에서도 SiO2막이 IDT 전극 전체를 덮고, SiO2막의 윗면은 평탄하게 했다.
도 6으로부터 분명한 바와 같이, Au의 경우, x가 3.5% 이상이면, SiO2막의 파장 규격화 막 두께(%)가 증가함에 따라, 음속이 높아지는 것을 알 수 있다. 따라서, 식(1)을 충족하는 x가 3.5% 이상이면 되는 것을 알 수 있다. 마찬가지로, 도 7로부터 W의 경우에는 x가 3.5% 이상이면 된다. 또한, 도 8로부터 Ta의 경우는 x가 4% 이상이면 된다.
도 9로부터 Mo의 경우는 x가 8% 이상이면 되는 것을 알 수 있다. 도 10으로부터 Cu의 경우에는 x가 9% 이상이면 되는 것을 알 수 있다. 즉, IDT 전극이 Pt, W, Mo, Ta, Au 또는 Cu인 경우, 하기의 표 2에 나타내는 바와 같이, 전극의 재료에 따라, x가 표 2에 나타내는 값 이상이면 되는 것을 알 수 있다.
Figure 112019094617416-pct00002
도 13은 상기 x의 하한값과 IDT 전극(3)의 전극 밀도의 관계를 나타내는 도면이다. 도 13에 나타내는 곡선이 상술한 식(1)로 나타내지는 곡선이다. 따라서, 도 13에서, 어떤 전극 밀도의 IDT 전극의 경우, 이 곡선을 포함하는 점에서 오른쪽의 점, 즉, 전극막 두께가 상기 곡선상의 점 이상이면, 본 발명에 따라 유전체막의 막 두께의 조정에 의해 횡모드 리플을 억제할 수 있다.
한편, IDT 전극(3)은 복수개의 금속막을 적층하여 이루어지는 적층 금속막으로 이루어지는 것이어도 된다. 적층 금속막인 경우의 예를 도 11 및 도 12에 나타낸다. 도 11은 적층 금속막이 Mo막과 Al막의 적층 금속막으로 이루어지는 경우의 예이다. 도 11은 SiO2막의 파장 규격화 막 두께 100h/λ(%)와 탄성파의 음속의 관계를 나타내는 도면이다.
한편, 여기서는 적층 금속막 전체의 파장규격화 막 두께를 1.5, 2.5, 3.5, 4.5, 5.5, 6.5, 7.5, 8.5, 9.5, 11.5, 12.5, 13.5, 14.5%로 하고, SiO2막의 파장 규격화 막 두께는 25, 27.5, 30, 32.5, 35, 37.5, 40, 42.5, 45, 47.5 또는 50%로 했다. 한편, Al막의 막 두께를 일정하게 하고, Mo막의 두께를 변화시키고, 전극 밀도를 변화시켰다.
도 12는 적층 금속막이 Pt막과 Al막인 경우의 예이다. 도 12는 SiO2막의 파장 규격화 막 두께(%)와 탄성파의 음속의 관계를 나타내는 도면이다. 여기서는 적층 금속막 전체의 파장 규격화 막 두께는 1.5, 2.5, 3.5, 4.5, 5.5 또는 6.5%로 했다. SiO2막의 파장 규격화 막 두께는 25, 27.5, 30, 32.5, 35, 37.5, 40, 42.5, 45, 47.5, 및 50%로 했다. 한편, Al막의 막 두께를 일정하게 하고, Pt막의 막 두께를 변화시키고, 전극 밀도를 변화시켰다.
도 11로부터 분명한 바와 같이, Mo막과 Al막의 적층 금속막인 경우, x(%)가 7.5 이상이면 된다. 도 12로부터 Pt막과 Al막의 적층 금속막인 경우에는 x(%)가 2.5 이상이면 되는 것을 알 수 있다. 즉, 하한값은 상기 식(1)을 충족하는 x(%)와 일치하고 있다.
따라서, 적층 금속막의 경우, 그 적층 금속막을 구성하고 있는 전극 재료의 밀도 및 막 두께로부터 적층 금속막 전체의 밀도를 구한다. 구해진 밀도에 기초하여, 적층 금속막으로 이루어지는 IDT 전극(3)의 파장 규격화 막 두께의 하한값 x(%)를 구하면 된다.
1, 21: 탄성파 장치
2: 압전성 기판
3: IDT 전극
4, 5: 반사기
6, 7: 제1, 제2 버스바
8, 9: 제1, 제2 전극지
10, 11: 제1, 제2 더미 전극지
13: 유전체막
13a~13c: 유전체막 부분
22: 압전성 기판
22a: 지지 기판
22b: 고음속 재료층
22c: 저음속 재료층
22d: 압전막
23: 유전체막
23a~23e: 유전체막 부분

Claims (9)

  1. 역속도면이 타원형인 압전성 기판과,
    상기 압전성 기판 상에 마련된 IDT 전극과,
    상기 IDT 전극을 덮도록 상기 압전성 기판 상에 마련된 산화규소막인 유전체막을 포함하고, 레일리파를 이용하고 있으며,
    상기 IDT 전극이 복수개의 제1 전극지(電極指)와, 상기 복수개의 제1 전극지와 맞물려 있는 복수개의 제2 전극지를 가지며, 상기 제1 및 제2 전극지의 연신(延伸)방향과 직교하는 방향이 탄성파 전파 방향이고, 상기 제1 전극지와 상기 제2 전극지를 탄성파 전파 방향에서 보았을 때에 서로 겹쳐 있는 영역을 교차영역으로 하며, 상기 제1, 제2 전극지의 연신방향을 교차 폭방향으로 하고, 상기 IDT 전극에서의 전극 밀도(Mg/㎥)를 y(Mg/㎥), 상기 IDT 전극의 파장 규격화 막 두께 100h/λ(%)(h는 두께, λ는 IDT 전극의 전극지 피치로 정해지는 파장)를 x(%)로 한 경우, 상기 IDT 전극의 전극 밀도 y에 따라 상기 IDT 전극의 파장 규격화 막 두께 x가 y=0.3452x2-6.0964x+36.262 …식(1)을 충족하는 x 이상으로 되어 있고, 상기 IDT 전극의 상기 교차영역이 상기 교차 폭방향 중앙의 중앙영역과, 상기 중앙영역의 교차 폭방향 한쪽 외측 및 다른 쪽 외측에 마련된 제1, 제2 에지(edge)영역을 가지며, 상기 제1, 제2 에지영역 상에서의 상기 유전체막의 막 두께가 상기 중앙영역에서의 상기 유전체막의 막 두께에 비해 얇은, 탄성파 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 IDT 전극이 Pt, W, Mo, Ta, Au 또는 Cu로 이루어지고, 상기 IDT 전극의 파장 규격화 막 두께 x(%)가 상기 IDT 전극의 재료에 따라 하기의 표 1에 나타내는 값 이상인, 탄성파 장치.
    [표 1]
    Figure 112019094617416-pct00003
  3. 제1항에 있어서,
    상기 IDT 전극이 복수개의 금속막이 적층되어 있는 적층 금속막으로 이루어지고, 상기 y가 상기 적층 금속막의 밀도인, 탄성파 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 IDT 전극의 상기 제1, 제2 에지영역의 상기 교차 폭방향 외측에 상기 제1, 제2 에지영역에서의 상기 유전체막의 막 두께보다도 상기 유전체막의 막 두께가 두꺼운 영역이 마련되는, 탄성파 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 에지영역의 상기 교차 폭방향 외측에 상기 제1 전극지 또는 상기 제2 전극지 중 한쪽만 존재하는 제1, 제2 갭 영역이 마련되는, 탄성파 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 전극지의 선단과 상기 제2 갭 영역을 사이에 두고 선단이 대향하고 있는 제1 더미 전극지와, 상기 제2 전극지의 선단과 상기 제1 갭 영역을 사이에 두고 선단이 대향하고 있는 제2 더미 전극지를 추가로 포함하고, 상기 제1, 제2 갭 영역의 상기 교차 폭방향 외측에 각각 제1, 제2 더미영역이 마련되는, 탄성파 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압전성 기판이 니오브산리튬으로 이루어지는, 탄성파 장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압전성 기판이 압전막과, 상기 압전막에 직접 또는 간접적으로 적층되어 있고, 상기 압전막을 전파하는 탄성파보다도 전파하는 벌크파의 음속이 고속이며, 고음속 재료로 이루어지는 고음속 재료층을 포함하는, 탄성파 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 압전막과 상기 고음속 재료층 사이에 적층되어 있고, 전파하는 벌크파의 음속이 상기 압전막을 전파하는 탄성파의 음속보다도 저속인 저음속 재료층을 추가로 포함하는, 탄성파 장치.
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