WO2017047218A1 - 弾性波装置 - Google Patents

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WO2017047218A1
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elastic wave
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Inventor
玉崎　大輔
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株式会社村田製作所
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    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
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    • H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46—Filters
    • H03H9/64—Filters using surface acoustic waves

Definitions

  • the present invention relates to an acoustic wave device using a LiNbO 3 substrate.
  • Patent Document 1 discloses an acoustic wave filter device using a LiNbO 3 substrate with 15 ° rotation Y-axis cut-X propagation as a piezoelectric substrate and using a Love wave as an SH wave.
  • a plurality of acoustic wave resonators and longitudinally coupled resonator type filters are configured on such a piezoelectric substrate.
  • an IDT electrode made of a metal having a high density such as Pt is formed on a LiNbO 3 substrate that is rotated in a ⁇ 10 ° to + 40 ° Y-axis cut-X direction. ing. Also in Patent Document 2, a love wave as an SH wave is used. Further, a SiO 2 film is provided on the LiNbO 3 substrate so as to cover the IDT electrode.
  • JP 2009-1112040 A Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-260213
  • An object of the present invention is to provide an elastic wave device that can effectively suppress the response of unnecessary waves.
  • An acoustic wave device includes a LiNbO 3 substrate and a plurality of IDT electrodes that are provided on the LiNbO 3 substrate and respectively constitute a plurality of acoustic wave resonators or longitudinally coupled resonator type filters.
  • an electrode of a center electrode finger of the IDT electrode and an electrode finger that is adjacent in the elastic wave propagation direction and connected to a different potential is provided.
  • the electrode finger pitch of one IDT electrode is set as pitch A
  • the duty is set as duty A
  • the one IDT When the electrode finger pitch of another IDT electrode different from the electrode is pitch B and the duty is duty B, the pitch A ⁇ pitch B, It is the duty A ⁇ duty B.
  • a dielectric film is further provided so as to cover the plurality of IDT electrodes.
  • the dielectric film is a SiO 2 film.
  • a second dielectric film provided between the plurality of IDT electrodes and the LiNbO 3 substrate is further provided.
  • SH waves are used.
  • the LiNbO 3 substrate is a YN cut X propagation LiNbO 3 substrate of ⁇ 30 ° or more and + 20 ° or less.
  • the plurality of acoustic wave resonators are connected so as to constitute a ladder type filter.
  • the elastic wave device According to the elastic wave device according to the present invention, it is possible to effectively suppress the response due to unnecessary waves.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of an acoustic wave device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged partial cutaway plan view for explaining electrode finger pitch and duty in the acoustic wave device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a partially cutaway enlarged cross-sectional view for explaining the structure of the IDT electrode in the acoustic wave device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the duty of the IDT electrode and the ratio band of the response of the Rayleigh wave that is an unnecessary wave when the wavelength of the IDT electrode is 2.2 ⁇ m.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of an acoustic wave device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged partial cutaway plan view for explaining electrode finger pitch and duty in the acoustic wave device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a partially cutaway enlarged cross-section
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the duty of the IDT electrode and the ratio band of the response of the Rayleigh wave that is an unnecessary wave when the wavelength of the IDT electrode is 2.0 ⁇ m.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the duty of the IDT electrode and the ratio band of the response of the Rayleigh wave, which is an unnecessary wave, when the wavelength of the IDT electrode is 1.8 ⁇ m.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating frequency characteristics of S parameters of an acoustic wave resonator having an IDT electrode having a wavelength of 2.0 ⁇ m and a duty of 0.50.
  • FIG. 8 is a diagram showing impedance characteristics of an acoustic wave resonator having an IDT electrode having a wavelength of 2.0 ⁇ m and a duty of 0.50.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating frequency characteristics of S parameters of an acoustic wave resonator having an IDT electrode with a wavelength of 2.0 ⁇ m and a duty of 0.70.
  • FIG. 10 is a diagram showing impedance characteristics of an acoustic wave resonator having an IDT electrode having a wavelength of 2.0 ⁇ m and a duty of 0.70.
  • FIG. 11 is a plan view of an acoustic wave device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of an acoustic wave device according to a first embodiment of the present invention.
  • the elastic wave device 1 is an elastic filter device used for a transmission filter of a mobile phone.
  • the acoustic wave device 1 has a LiNbO 3 substrate 2.
  • ⁇ 10 ° Y-cut X-propagation LiNbO 3 is used as the LiNbO 3 substrate 2.
  • Elastic wave resonators S1 to S3 and P1 to P3 are formed on the LiNbO 3 substrate 2.
  • an input terminal 3, an output terminal 4, and a reference potential terminal 5 connected to a reference potential are provided on the LiNbO 3 substrate 2.
  • Elastic wave resonators S1 to S3 are connected in series between the input terminal 3 and the output terminal 4.
  • the acoustic wave resonators S1 to S3 are series arm resonators.
  • the elastic wave resonator P1 is connected between the input terminal 3 and the reference potential terminal 5.
  • the elastic wave resonator P ⁇ b> 2 is connected between the connection point between the elastic wave resonators S ⁇ b> 1 and S ⁇ b> 2 and the reference potential terminal 5.
  • the elastic wave resonator P3 is connected between the connection point between the elastic wave resonators S2 and S3 and the reference potential terminal 5.
  • the acoustic wave resonators P 1 to P 3 are parallel arm resonators connected between the series arm and the reference potential terminal 5.
  • the acoustic wave device 1 is a ladder type filter having three acoustic wave resonators S1 to S3 and three acoustic wave resonators P1 to P3.
  • the elastic wave resonator S1 includes an IDT electrode 11 and reflectors 12 and 13 disposed on both sides of the IDT electrode 11 in the elastic wave propagation direction. That is, the elastic wave resonator S1 is a 1-port elastic wave resonator.
  • Other elastic wave resonators S2, S3 and P1 to P3 are also one-port type elastic wave resonators.
  • the acoustic wave resonators S2, S3, P1 to P3 also have IDT electrodes 21, 31, 41, 51, 61 and a pair of reflectors 22, 23, 32, 33, 42, 43, 52, 53, 62, respectively. 63.
  • the elastic wave device 1 of the present embodiment is characterized in that, in a plurality of IDT electrodes 11, 21, 31, 41, 51, 61, the electrode finger pitch of one IDT electrode 11 is pitch A, the duty is duty A, and the other When the electrode finger pitch of one IDT electrode 41 is set to pitch B and the duty is set to duty B, the pitch A ⁇ pitch B and the duty A ⁇ duty B are set.
  • the electrode finger pitch and duty will be described with reference to FIG. 2 taking the IDT electrode 11 as an example.
  • the pitch A is an electrode finger between the electrode finger 11a located in the center of the acoustic wave propagation direction in the IDT electrode 11 and the electrode finger 11b adjacent to the electrode finger 11a and connected to a different potential. Distance between centers.
  • the width of the electrode fingers 11a and 11b that is, the dimension along the elastic wave propagation direction is W
  • the dimension of the gap between the electrode fingers 11a and 11b is D.
  • the pitch A ⁇ pitch B and the duty A ⁇ The relationship of duty B is established. Therefore, the response due to the Rayleigh wave can be effectively suppressed. This will be described more specifically below.
  • FIG. 3 is a partially cutaway enlarged cross-sectional view of a portion where the electrode finger 11a is provided.
  • a 10 nm thick SiO 2 film 6 is laminated as a dielectric film.
  • An electrode finger 11 a is provided on the SiO 2 film 6.
  • a NiCr film 71 having a thickness of 10 nm, a Pt film 72 having a thickness of 50 nm, a Ti film 73 having a thickness of 10 nm, an Al film 74 having a thickness of 200 nm, and a Ti film 75 having a thickness of 10 nm are sequentially formed from below. Are stacked.
  • the electrode finger 11a is made of a laminated metal film formed by laminating a plurality of such metal films.
  • the electrode film which comprises an IDT electrode is not limited to the laminated metal film of these metals.
  • the IDT electrode may be formed of a single metal.
  • an SiO 2 film 7 is provided as a second dielectric film so as to cover the IDT electrode.
  • the SiO 2 film 7 as the second dielectric film is not essential, the absolute value of the frequency temperature coefficient TCF can be reduced by laminating the SiO 2 film 7.
  • the thickness of the SiO 2 film 7 as the second dielectric film was 750 nm.
  • the SiO 2 film 6 as the first dielectric film is not essential, but is preferably disposed between the IDT electrode 11 and the LiNbO 3 substrate 2. Thereby, the Rayleigh wave that is an unnecessary wave can be more effectively suppressed.
  • a 1-port elastic wave resonator having the above laminated structure was prepared.
  • This elastic wave resonator uses a Love wave as an SH wave. And it evaluated on the conditions of 15 types of elastic wave resonators from which the wavelength and duty which become settled with the following electrode finger pitches differ.
  • Elastic wave resonators R1 to R5 The wavelength determined by the electrode finger pitch is 2.2 ⁇ m, and in the acoustic wave resonators R1 to R5, the duty is 0.30, 0.40, 0.50, 0.60, respectively. It was set to 0.70.
  • Elastic wave resonators R6 to R10 The wavelength determined by the electrode finger pitch is 2.0 ⁇ m, and in the elastic wave resonators R6 to R10, the duty is 0.30, 0.40, 0.50, 0.60, respectively. It was set to 0.70.
  • Elastic wave resonators R11 to R15 The wavelength determined by the electrode finger pitch was 1.8 ⁇ m, and the duty was 0.30, 0.40, 0.50, 0.60, or 0.70.
  • the resonance characteristics of the acoustic wave resonators R1 to R15 were measured. And in this resonance characteristic, the specific band of the response of the Rayleigh wave which becomes an unnecessary wave was obtained.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the duty of the IDT electrode in the acoustic wave resonators R1 to R5 and the ratio band of the response of the Rayleigh wave.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the duty of the IDT electrode in the acoustic wave resonators R6 to R10 and the ratio band of the Rayleigh wave response.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the duty of the IDT electrode in the acoustic wave resonators R11 to R15 and the ratio band of the Rayleigh wave response.
  • the ratio band of the Rayleigh wave becomes almost 0 when the duty ranges from 0.60 to 0.70 and becomes the minimum. I understand that.
  • the Rayleigh wave ratio band is the smallest when the duty is around 0.50.
  • the wavelength determined by the electrode finger pitch is 1.8 ⁇ m
  • the Rayleigh wave ratio band is minimized when the duty is in the range of 0.30 or more and 0.40 or less. Recognize. That is, as is clear from FIGS. 4 to 6, it can be seen that the duty at which the ratio band of the Rayleigh wave, which is an unnecessary wave, becomes minimum depends on the electrode finger pitch.
  • FIGS. 9 and 10 are diagrams showing the frequency and impedance characteristics of the S parameter when the wavelength determined by the electrode finger pitch is 2.0 ⁇ m and the duty is 0.70.
  • the resonance frequency of the elastic wave resonator S1 that is the series arm resonator is higher than the resonance frequency of the elastic wave resonator P1 that is the parallel arm resonator. Therefore, the electrode finger pitch A in the IDT electrode 11 of the elastic wave resonator S1 is smaller than the electrode finger pitch B of the IDT electrode 41 in the elastic wave resonator P1. That is, pitch A ⁇ pitch B.
  • duty A ⁇ duty B.
  • the elastic wave resonator S1 and the elastic wave resonator P1 have been described. However, in the elastic wave device 1 according to the present embodiment, the elastic wave resonators S1 to S3 and the elastic wave resonators P1 to P3 are connected to each other. A relationship is established. Therefore, it is possible to effectively suppress unnecessary waves due to Rayleigh waves. However, if at least one elastic wave resonator and at least one other elastic wave resonator have the above relationship, that is, if pitch A ⁇ pitch B, the relationship of duty A ⁇ duty B may be satisfied. Thereby, in a set of elastic wave resonators in which this relationship is established, unnecessary waves due to Rayleigh waves can be suppressed.
  • the present invention can also be applied to an elastic wave device using an SH wave other than a love wave.
  • the present invention can be widely applied to an elastic wave device having a plurality of elastic wave resonators as well as a ladder type filter.
  • the cut angle of the LiNbO 3 substrate is -30 ° or more and + 20 ° or less. In that case, the Rayleigh wave that is an unnecessary wave can be more effectively suppressed.
  • the metal constituting the IDT electrode is not particularly limited as described above, but in a preferable structure in which a dielectric film is disposed between the LiNbO 3 substrate and the IDT electrode, It is desirable to use an IDT electrode having a density higher than that of the dielectric material constituting the film. In that case, Rayleigh waves can be more effectively suppressed.
  • a high-density metal is not particularly limited, and it is preferable to use at least one of Au, Pt, Ag, Cu, W, Mo, Ta, Cr, NiCr, and the like.
  • a metal material having excellent conductivity such as Al or Ag, may be further laminated to lower the electrical resistance of the IDT electrode. In that case, the loss of the acoustic wave device can be reduced.
  • the acoustic wave device 1 having a plurality of acoustic wave resonators has been described.
  • the present invention can also be applied to a longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter having a plurality of IDT electrodes.
  • the illustrated electrode structure is configured on the piezoelectric substrate 82.
  • the acoustic wave device 81 has an input terminal 83 and output terminals 84 and 85.
  • One end of a 3IDT type first longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter 86 is connected to the input terminal 83.
  • a one-port type acoustic wave resonator 87 is connected between the longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter 86 and the output terminal 84.
  • a 3IDT type longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter 88 and a 1-port type acoustic wave resonator 89 are connected between the input terminal 83 and the output terminal 85.
  • the longitudinally coupled resonator type acoustic wave filters 86 and 88 have IDT electrodes 86a to 86c and 88a to 88c, respectively.
  • the elastic wave resonators 87 and 89 have IDT electrodes 87a and 89a, respectively.
  • acoustic wave device 2 ... LiNbO 3 substrate 3 ... input terminal 4 ... output terminal 5 ... reference potential terminal 6, 7 ... SiO 2 film 11,21,31,41,51,61 ... IDT electrodes 11a, 11b ... electrode fingers 12, 13, 22, 23, 32, 33, 42, 43, 52, 53, 62, 63 ... reflector 71 ... NiCr film 72 ... Pt film 73 ... Ti film 74 ... Al film 75 ... Ti film 81 ... elastic wave Device 82 ... Piezoelectric substrate 83 ... Input terminals 84, 85 ... Output terminals 86, 88 ...

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Abstract

　不要波の応答を効果的に抑制することができる、弾性波装置を提供する。　弾性波装置１において、ＬｉＮｂＯ３基板２上に、複数の弾性波共振子を構成するために複数のＩＤＴ電極１１，２１，３１，４１，５１，６１が設けられている。各ＩＤＴ電極において、弾性波伝搬方向中央の電極指と、弾性波伝搬方向において隣り合い、かつ異なる電位に接続される電極指との電極指中心間距離を電極指ピッチとした場合、複数のＩＤＴ電極における電極指ピッチのうち、１つのＩＤＴ電極１１の電極指ピッチをピッチＡ、デューティをデューティＡとし、他の１つのＩＤＴ電極４１の電極指ピッチをピッチＢ、デューティをデューティＢとしたときに、ピッチＡ＜ピッチＢである場合、デューティ＜デューティＢとされている。

Description

弾性波装置
　本発明は、ＬｉＮｂＯ３基板を用いた弾性波装置に関する。
　下記の特許文献１には、圧電基板として１５°回転Ｙ軸カット－Ｘ方向伝搬のＬｉＮｂＯ３基板を用い、ＳＨ波としてのラブ波を利用した弾性波フィルタ装置が開示されている。特許文献１では、このような圧電基板上に、複数の弾性波共振子や縦結合共振子型フィルタが構成されている。
　他方、下記の特許文献２に記載の弾性波共振子では、－１０°～＋４０°回転Ｙ軸カット－Ｘ方向伝搬のＬｉＮｂＯ３基板上に、Ｐｔなど密度の大きな金属からなるＩＤＴ電極が形成されている。特許文献２においても、ＳＨ波としてのラブ波が用いられている。また、ＬｉＮｂＯ３基板上において、ＩＤＴ電極を覆うようにＳｉＯ２膜が設けられている。
特開２００９－１１２０４０号公報 特開昭６３－２６０２１３号公報
　特許文献１や特許文献２に記載のような、ＳＨ波を利用した弾性波装置では、レイリー波が不要モードとなる。レイリー波の応答が大きくなると、弾性波フィルタでは、通過帯域内や、通過帯域外の減衰域において、所望でないリップルが生じることがあった。特に、複数の弾性波共振子や縦結合共振子型フィルタを有する弾性波装置では、このような不要波の応答を効果的に抑制することが困難であった。
　本発明の目的は、不要波の応答を効果的に抑制することができる、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、ＬｉＮｂＯ３基板と、前記ＬｉＮｂＯ３基板上に設けられており、複数の弾性波共振子または縦結合共振子型フィルタをそれぞれ構成している複数のＩＤＴ電極とを備える、弾性波装置であって、前記各ＩＤＴ電極において、前記ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向中央の電極指と、前記弾性波伝搬方向において隣り合い、かつ異なる電位に接続される電極指との電極指中心間距離を電極指ピッチとした場合、前記複数のＩＤＴ電極における各ＩＤＴ電極の電極指ピッチのうち、１つのＩＤＴ電極の電極指ピッチをピッチＡ、デューティをデューティＡとし、前記１つのＩＤＴ電極とは異なる他の１つのＩＤＴ電極の電極指ピッチをピッチＢ、デューティをデューティＢとしたときに、ピッチＡ＜ピッチＢであり、かつデューティＡ＜デューティＢである。
　本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、前記複数のＩＤＴ電極を覆うように設けられた誘電体膜がさらに備えられている。
　本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記誘電体膜が、ＳｉＯ２膜である。
　本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記複数のＩＤＴ電極と前記ＬｉＮｂＯ３基板との間に設けられた第２の誘電体膜がさらに備えられている。
　本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、ＳＨ波を利用している。
　本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記ＬｉＮｂＯ３基板が、－３０°以上、＋２０°以下のＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ３基板である。
　本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記複数の弾性波共振子が、ラダー型フィルタを構成するように接続されている。
　本発明に係る弾性波装置によれば、不要波による応答を効果的に抑制することができる。
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における電極指ピッチ及びデューティを説明するための部分切欠拡大平面図である。 図３は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置におけるＩＤＴ電極の構造を説明するための部分切欠拡大断面図である。 図４は、ＩＤＴ電極の波長が２．２μｍである場合の、ＩＤＴ電極のデューティと、不要波であるレイリー波の応答の比帯域との関係を示す図である。 図５は、ＩＤＴ電極の波長が２．０μｍである場合の、ＩＤＴ電極のデューティと、不要波であるレイリー波の応答の比帯域との関係を示す図である。 図６は、ＩＤＴ電極の波長が１．８μｍである場合の、ＩＤＴ電極のデューティと、不要波であるレイリー波の応答の比帯域との関係を示す図である。 図７は、波長が２．０μｍであり、デューティが０．５０であるＩＤＴ電極を有する弾性波共振子のＳパラメータの周波数特性を示す図である。 図８は、波長が２．０μｍであり、デューティが０．５０であるＩＤＴ電極を有する弾性波共振子のインピーダンス特性を示す図である。 図９は、波長が２．０μｍであり、デューティが０．７０であるＩＤＴ電極を有する弾性波共振子のＳパラメータの周波数特性を示す図である。 図１０は、波長が２．０μｍであり、デューティが０．７０であるＩＤＴ電極を有する弾性波共振子のインピーダンス特性を示す図である。 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略図的平面図である。弾性波装置１は、携帯電話機の送信フィルタなどに用いられる弾性フィルタ装置である。弾性波装置１は、ＬｉＮｂＯ３基板２を有する。ＬｉＮｂＯ３基板２として、本実施形態では、－１０°ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ３が用いられている。
　ＬｉＮｂＯ３基板２上に弾性波共振子Ｓ１～Ｓ３，Ｐ１～Ｐ３が構成されている。ＬｉＮｂＯ３基板２上には、入力端子３、出力端子４及び基準電位に接続される基準電位端子５が設けられている。入力端子３と出力端子４との間に、弾性波共振子Ｓ１～Ｓ３が互いに直列に接続されている。弾性波共振子Ｓ１～Ｓ３は、直列腕共振子である。
　入力端子３と基準電位端子５との間に、弾性波共振子Ｐ１が接続されている。弾性波共振子Ｓ１，Ｓ２間の接続点と、基準電位端子５との間に弾性波共振子Ｐ２が接続されている。弾性波共振子Ｓ２，Ｓ３間の接続点と基準電位端子５との間に弾性波共振子Ｐ３が接続されている。弾性波共振子Ｐ１～Ｐ３は、直列腕と基準電位端子５との間に接続されている並列腕共振子である。
　上記のように、弾性波装置１は、３個の弾性波共振子Ｓ１～Ｓ３と、３個の弾性波共振子Ｐ１～Ｐ３とを有する、ラダー型フィルタである。
　弾性波共振子Ｓ１は、ＩＤＴ電極１１と、ＩＤＴ電極１１の弾性波伝搬方向両側に配置された反射器１２，１３とを有する。すなわち、弾性波共振子Ｓ１は、１ポート型弾性波共振子である。
　他の弾性波共振子Ｓ２，Ｓ３及びＰ１～Ｐ３も、１ポート型弾性波共振子である。弾性波共振子Ｓ２，Ｓ３，Ｐ１～Ｐ３も、それぞれ、ＩＤＴ電極２１，３１，４１，５１，６１と、一対の反射器２２，２３，３２，３３，４２，４３，５２，５３，６２，６３とを有する。
　本実施形態の弾性波装置１の特徴は、複数のＩＤＴ電極１１，２１，３１，４１，５１，６１において、１つのＩＤＴ電極１１の電極指ピッチをピッチＡ、デューティをデューティＡとし、他の１つのＩＤＴ電極４１の電極指ピッチをピッチＢ、デューティをデューティＢとしたときに、ピッチＡ＜ピッチＢであり、デューティＡ＜デューティＢとされていることにある。
　なお、上記電極指ピッチ及びデューティを、ＩＤＴ電極１１を例にとり、図２を参照して説明する。
　図２において、ピッチＡとは、ＩＤＴ電極１１において、弾性波伝搬方向中央に位置している電極指１１ａと、電極指１１ａに隣り合い、かつ異なる電位に接続される電極指１１ｂとの電極指中心間距離である。ここで、電極指１１ａ，１１ｂの幅を、すなわち弾性波伝搬方向に沿う寸法をＷとして、電極指１１ａ，１１ｂ間の隙間の寸法をＤとする。このとき、デューティＡは、以下の式で表される。
　Ａ＝Ｗ／（Ｗ＋Ｄ）　　（式１）
　弾性波装置１では、複数のＩＤＴ電極１１，２１，３１，４１，５１，６１において、上記のように、ＩＤＴ電極１１とＩＤＴ電極４１との間に、上記ピッチＡ＜ピッチＢかつデューティＡ＜デューティＢの関係が成り立っている。そのため、レイリー波による応答を効果的に抑圧することができる。これを、以下においてより具体的に説明する。
　図３は、上記電極指１１ａが設けられている部分の部分切欠拡大断面図である。－１０°ＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ３基板２上に、誘電体膜として、１０ｎｍの厚みのＳｉＯ２膜６が積層されている。ＳｉＯ２膜６の上に、電極指１１ａが設けられている。この電極指１１ａでは、下方から順に、１０ｎｍの厚みのＮｉＣｒ膜７１、５０ｎｍの厚みのＰｔ膜７２、１０ｎｍの厚みのＴｉ膜７３、２００ｎｍの厚みのＡｌ膜７４及び１０ｎｍの厚みのＴｉ膜７５が積層されている。電極指１１ａは、このような複数の金属膜を積層してなる積層金属膜からなる。もっとも、本発明において、ＩＤＴ電極を構成する電極膜は、これらの金属の積層金属膜に限定されない。また、単一の金属によりＩＤＴ電極が形成されていてもよい。
　また、図１では図示を省略してあるが、図３に示すように、ＩＤＴ電極を覆うように第２の誘電体膜として、ＳｉＯ２膜７が設けられている。第２の誘電体膜としてのＳｉＯ２膜７は、必須ではないが、ＳｉＯ２膜７を積層することにより、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を小さくすることができる。
　なお、上記第２の誘電体膜としてのＳｉＯ２膜７の厚みは、７５０ｎｍとした。
　第１の誘電体膜としてのＳｉＯ２膜６は、必須ではないが、ＩＤＴ電極１１とＬｉＮｂＯ３基板２との間に配置されることが好ましい。それによって、不要波であるレイリー波をより効果的に抑圧することができる。
　上記積層構造を有する１ポート型の弾性波共振子を用意した。この弾性波共振子は、ＳＨ波としてのラブ波を利用するものである。そして、以下の電極指ピッチで定まる波長及びデューティが異なる１５種類の弾性波共振子の条件で評価した。
　弾性波共振子Ｒ１～Ｒ５：電極指ピッチで定まる波長を２．２μｍとし、弾性波共振子Ｒ１～Ｒ５において、デューティを、それぞれ、０．３０、０．４０、０．５０、０．６０または０．７０とした。
　弾性波共振子Ｒ６～Ｒ１０：電極指ピッチで定まる波長を２．０μｍとし、弾性波共振子Ｒ６～Ｒ１０において、デューティを、それぞれ、０．３０、０．４０、０．５０、０．６０または０．７０とした。
　弾性波共振子Ｒ１１～１５：電極指ピッチで定まる波長を１．８μｍとし、デューティを０．３０、０．４０、０．５０、０．６０または０．７０とした。
　上記弾性波共振子Ｒ１～Ｒ１５の共振特性を測定した。そして、この共振特性において、不要波となるレイリー波の応答の比帯域を求めた。なお、比帯域（％）は、比帯域（％）＝［｛（レイリー波の応答の***振周波数－レイリー波の応答の共振周波数）／レイリー波の応答の共振周波数｝×１００％］で得られる値である。
　図４は、弾性波共振子Ｒ１～Ｒ５におけるＩＤＴ電極のデューティと、上記レイリー波の応答の比帯域との関係を示す図である。図５は弾性波共振子Ｒ６～Ｒ１０におけるＩＤＴ電極のデューティと、レイリー波の応答の比帯域の関係を示す図である。図６は、弾性波共振子Ｒ１１～Ｒ１５におけるＩＤＴ電極のデューティと、レイリー波の応答の比帯域との関係を示す図である。
　図４から明らかなように、電極指ピッチで定まる波長が２．２μｍと大きい場合、レイリー波の比帯域は、デューティが０．６０以上、０．７０以下の範囲でほぼ０となり、最小となることがわかる。
　他方、図５から明らかなように電極指ピッチで定まる波長が２．０μｍの場合、デューティが０．５０付近において、レイリー波の比帯域が最も小さくなることがわかる。また、図６から明らかなように、電極指ピッチで定まる波長が１．８μｍである場合、デューティが０．３０以上、０．４０以下の範囲で、レイリー波の比帯域が最小となることがわかる。すなわち、図４～図６から明らかなように、不要波であるレイリー波の比帯域が最小となるデューティは、電極指ピッチに依存することがわかる。
　上記図４～図６におけるレイリー波の応答の例を、図７～図１０を参照して説明する。
　図７及び図８は、ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長が２．０μｍであり、デューティが０．５０の場合のＳパラメータの周波数特性及びインピーダンス特性を示す。すなわち、弾性波共振子Ｒ８のＳパラメータの周波数特性及びインピーダンス特性を示す。
　図９及び図１０は、電極指ピッチで定まる波長が２．０μｍであり、デューティが、０．７０である場合のＳパラメータの周波数及びインピーダンス特性を示す図である。
　すなわち、上記弾性波共振子Ｒ１０のＳパラメータの周波数特性及びインピーダンス特性を示す。
　図９及び図１０では、１．７３ＧＨｚ付近に、不要波となるレイリー波による応答が大きく現れていることがわかる。これに対して、図７及び図８では、１．７３ＧＨｚ付近にレイリー波による応答が生じていないことがわかる。これに対して、レイリー波における応答の比帯域はほぼ０であることがわかる。
　図４～図６における比帯域がほぼ０の場合には、図７及び図８に示すような共振特性が得られる。
　そして、直列腕共振子である弾性波共振子Ｓ１の共振周波数は、並列腕共振子である弾性波共振子Ｐ１の共振周波数よりも高い位置にある。従って、弾性波共振子Ｓ１のＩＤＴ電極１１における電極指ピッチＡは、弾性波共振子Ｐ１におけるＩＤＴ電極４１の電極指ピッチＢよりも小さいことなる。すなわち、ピッチＡ＜ピッチＢである。
　そして、本実施形態では、前述したように、デューティＡ＜デューティＢとされている。
　図４～図６から明らかなように、上記構造の弾性波共振子において、電極指ピッチで定まる波長、すなわち電極指ピッチが小さくなるにつれて、レイリー波の比帯域が最小となるデューティが小さくなっていることがわかる。よって、上記のようにピッチＡ＜ピッチＢであれば、デューティＡ＜デューティＢとすることにより、各弾性波共振子Ｓ１，Ｐ１において、レイリー波である不要波を抑制できることがわかる。
　弾性波共振子Ｓ１と、弾性波共振子Ｐ１とについて説明したが、本実施形態の弾性波装置１では、弾性波共振子Ｓ１～Ｓ３と、弾性波共振子Ｐ１～Ｐ３との間において、上記関係が成り立っている。従って、レイリー波による不要波を効果的に抑制することが可能とされている。もっとも、少なくとも１つの弾性波共振子と、少なくとも他の１つの弾性波共振子において、上記関係すなわち、ピッチＡ＜ピッチＢであれば、デューティＡ＜デューティＢの関係が成立しておればよい。それによって、この関係が成立している１組の弾性波共振子において、レイリー波による不要波を抑制することができる。
　弾性波装置１では、ＳＨ波としてのラブ波を利用したラダー型フィルタを説明したが、ラブ波以外のＳＨ波を利用した弾性波装置にも本発明を適用することができる。
　さらに、ラダー型フィルタに限らず、複数の弾性波共振子を有する弾性波装置に広く本発明を適用することができる。
　好ましくは、ＬｉＮｂＯ３基板のカット角は、－３０°以上、＋２０°以下であることが望ましい。その場合には、不要波であるレイリー波をより一層効果的に抑制することができる。
　本発明においては、上記ＩＤＴ電極を構成する金属は、前述したように特に限定されるわけではないが、ＬｉＮｂＯ３基板と、ＩＤＴ電極との間に誘電体膜を配置した好ましい構造では、誘電体膜を構成している誘電体材料よりも密度の大きなＩＤＴ電極を用いることが望ましい。その場合には、レイリー波をより効果的に抑制することができる。このような密度の高い金属としては特に限定されず、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒ、ＮｉＣｒなどの内の少なくとも１種を用いることが好ましい。
　また、好ましくは、ＡｌやＡｇのように、導電性に優れた金属材料をさらに積層し、ＩＤＴ電極の電気抵抗を低めてもよい。その場合には、弾性波装置の損失を小さくすることができる。
　また、上記実施形態では、複数の弾性波共振子を有する弾性波装置１について説明したが、複数のＩＤＴ電極を有する縦結合共振子型弾性波フィルタにも、本発明を適用することができる。
　例えば、図１１に示す第２の実施形態の弾性波装置８１では、圧電基板８２上に図示の電極構造が構成されている。弾性波装置８１は、入力端子８３と、出力端子８４，８５とを有する。入力端子８３に、３ＩＤＴ型の第１の縦結合共振子型弾性波フィルタ８６の一端が接続されている。縦結合共振子型弾性波フィルタ８６と出力端子８４との間に１ポート型弾性波共振子８７が接続されている。また、入力端子８３と出力端子８５との間にも、同様に３ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性波フィルタ８８及び１ポート型弾性波共振子８９が接続されている。弾性波装置８１では、縦結合共振子型弾性波フィルタ８６、８８は、それぞれ、ＩＤＴ電極８６ａ～８６ｃ，８８ａ～８８ｃを有する。また、弾性波共振子８７，８９は、それぞれ、ＩＤＴ電極８７ａ，８９ａを有する。
　これらの複数のＩＤＴ電極８６ａ～８６ｃ，８８ａ～８８ｃ，８７ａ，８９ａにおいても、上記弾性波共振子Ｓ１と弾性波共振子Ｐ１のように、ピッチＡ＜ピッチＢである場合、デューティＡ＜デューティＢとすることにより、レイリー波による不要波を効果的に抑制することができる。
　この場合、１つの縦結合共振子型弾性波フィルタ８６内において、複数のＩＤＴ電極８６ａ～８６ｃ間において上記関係が成立している場合にも、本発明に従って、レイリー波による不要波を抑制することができる。すなわち、ピッチＡ＜ピッチＢかつデューティＡ＜デューティＢの関係は、１つの縦結合共振子型弾性波フィルタ８６内において満足されている場合においても、本発明の効果を得ることができる。
１…弾性波装置
２…ＬｉＮｂＯ３基板
３…入力端子
４…出力端子
５…基準電位端子
６，７…ＳｉＯ２膜
１１，２１，３１，４１，５１，６１…ＩＤＴ電極
１１ａ，１１ｂ…電極指
１２，１３，２２，２３，３２，３３，４２，４３，５２，５３，６２，６３…反射器
７１…ＮｉＣｒ膜
７２…Ｐｔ膜
７３…Ｔｉ膜
７４…Ａｌ膜
７５…Ｔｉ膜
８１…弾性波装置
８２…圧電基板
８３…入力端子
８４，８５…出力端子
８６，８８…縦結合共振子型弾性波フィルタ
８６ａ～８６ｃ，８８ａ～８８ｃ，８７ａ，８９ａ…ＩＤＴ電極
８７，８９…１ポート型弾性波共振子
Ｐ１～Ｐ３，Ｓ１～Ｓ３…弾性波共振子

Claims (7)

  1. 　ＬｉＮｂＯ３基板と、
    　前記ＬｉＮｂＯ３基板上に設けられており、複数の弾性波共振子または縦結合共振子型フィルタをそれぞれ構成している複数のＩＤＴ電極とを備える、弾性波装置であって、
    　前記各ＩＤＴ電極において、前記ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向中央の電極指と、前記弾性波伝搬方向において隣り合い、かつ異なる電位に接続される電極指との電極指中心間距離を電極指ピッチとした場合、前記複数のＩＤＴ電極における各ＩＤＴ電極の電極指ピッチのうち、１つのＩＤＴ電極の電極指ピッチをピッチＡ、デューティをデューティＡとし、前記１つのＩＤＴ電極とは異なる他の１つのＩＤＴ電極の電極指ピッチをピッチＢ、デューティをデューティＢとしたときに、ピッチＡ＜ピッチＢであり、かつデューティＡ＜デューティＢとされている、弾性波装置。
  2. 　前記複数のＩＤＴ電極を覆うように設けられた誘電体膜をさらに備える、請求項１に記載の弾性波装置。
  3. 　前記誘電体膜が、ＳｉＯ２膜である、請求項２に記載の弾性波装置。
  4. 　前記複数のＩＤＴ電極と前記ＬｉＮｂＯ３基板との間に設けられた第２の誘電体膜をさらに備える、請求項１～３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  5. 　ＳＨ波を利用している、請求項１～４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  6. 　前記ＬｉＮｂＯ３基板が、－３０°以上、＋２０°以下のＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ３基板である、請求項１～５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  7. 　前記複数の弾性波共振子が、ラダー型フィルタを構成するように接続されている、請求項６に記載の弾性波装置。
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WO2008059780A1 (fr) * 2006-11-17 2008-05-22 Panasonic Corporation Filtre d'onde acoustique de surface, duplexeur d'antenne et leur procédé de fabrication
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