WO2024038875A1 - 弾性波装置 - Google Patents
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
- H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
Definitions
- the present invention relates to an elastic wave device.
- the elastic wave device is, for example, an elastic wave resonator, and is used, for example, in a ladder type filter.
- a ladder filter In order to obtain good characteristics in a ladder filter, it is necessary to increase the capacitance ratio between the plurality of elastic wave resonators. In this case, it is necessary to increase the capacitance of some of the elastic wave resonators in the ladder filter.
- This configuration is a configuration in which an electrode connected to a reference potential is arranged between an electrode connected to an input potential and an electrode connected to an output potential.
- the present inventors have also discovered that even if the above configuration is simply adopted, the insertion loss may not be sufficiently reduced.
- An object of the present invention is to provide an elastic wave device that can promote miniaturization of the filter device and reduce insertion loss.
- the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) are in the range of the following formula (1), formula (2), or formula (3), and the elastic wave device is made of lithium niobate.
- a first comb-shaped electrode is provided on the piezoelectric layer, has one end connected to a second bus bar, and is interposed with the plurality of first electrode fingers.
- a second comb-shaped electrode connected to an output potential, and a plurality of second electrode fingers connected to the output potential; a plurality of third electrode fingers each provided on the piezoelectric layer so as to be aligned with the second electrode fingers, and a connecting electrode connecting the adjacent third electrode fingers,
- a reference potential electrode connected to a reference potential is provided, and the order in which the first electrode finger, the second electrode finger, and the third electrode finger are arranged is the first electrode finger.
- the first electrode finger, the third electrode finger, the second electrode finger, and the third electrode finger constitute one period
- the first electrode finger the The total number of the second electrode fingers and the third electrode fingers is 16 or more.
- the acoustic wave device in another broad aspect of the acoustic wave device according to the present invention, includes a piezoelectric layer made of lithium niobate, and is provided on the piezoelectric layer, and has one end connected to a first bus bar and the first bus bar.
- a first comb-shaped electrode provided on the piezoelectric layer and having a plurality of first electrode fingers connected to the input potential, a second bus bar, and a first comb-shaped electrode having one end connected to the second bus bar; a second comb-shaped electrode connected to an output potential; and a plurality of third electrode fingers provided on the piezoelectric layer, respectively, in a direction in which the second electrode fingers are arranged in line with the first electrode finger and the second electrode finger, and an adjacent electrode finger.
- a reference potential electrode is provided which connects the third electrode fingers that meet each other and is connected to a reference potential, the first electrode finger, the second electrode finger and When the order in which the third electrode fingers are arranged starts from the first electrode finger, the first electrode finger, the third electrode finger, the second electrode finger, and the third electrode finger.
- the order is such that the electrode fingers constitute one period, the direction in which the first electrode finger, the second electrode finger, and the third electrode finger extend is the direction in which the electrode fingers extend, and the direction is orthogonal to the direction in which the electrode fingers extend.
- intersection area The area where the first electrode finger and the second electrode finger overlap when viewed from above is an intersection area, and the dimension of the intersection area along the extending direction of the electrode fingers is defined as an intersection width Ap, and the area where the first electrode finger and the second electrode finger overlap is the intersection area.
- Ap/px ⁇ It is 5.
- the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) are in the range of the following formula (1), formula (2), or formula (3), and the lithium niobate a piezoelectric layer provided on the piezoelectric layer, a first bus bar, and a plurality of first electrode fingers each having one end connected to the first bus bar, and connected to an input potential.
- a first comb-shaped electrode provided on the piezoelectric layer; a second busbar; one end connected to the second busbar; a second comb-shaped electrode having a plurality of matching second electrode fingers and connected to an output potential; a plurality of third electrode fingers each provided on the piezoelectric layer so as to be aligned with the finger and the second electrode finger; and a connecting electrode connecting the adjacent third electrode fingers. and a reference potential electrode connected to a reference potential, and the order in which the first electrode finger, the second electrode finger, and the third electrode finger are arranged is the same as the first electrode finger.
- the first electrode finger, the third electrode finger, the second electrode finger, and the third electrode finger constitute one cycle
- the first electrode finger when the direction in which the second electrode fingers and the third electrode fingers extend is set as the electrode finger extension direction, the tips of the plurality of first electrode fingers and the plurality of second electrode fingers are respectively An electrode that is at a different potential from the electrode finger and connected to a potential that is any one of an input potential, an output potential, and a reference potential is opposed to the electrode across a gap in the extending direction of the electrode finger, and each of the gaps
- the dimension along the extending direction of the electrode finger is defined as the gap length G
- the distance between the centers of the adjacent first electrode finger and the third electrode finger, or the distance between the centers of the adjacent second electrode finger and the third electrode finger is defined as the gap length G.
- the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) are in the range of the following formula (1), formula (2), or formula (3), and the lithium niobate a first comb-shaped electrode provided on the piezoelectric layer and having a first busbar and a plurality of first electrode fingers each having one end connected to the first busbar; , provided on the piezoelectric layer, a second bus bar, and a plurality of second electrode fingers each having one end connected to the second bus bar and interposed with the plurality of first electrode fingers.
- a second comb-shaped electrode having an electrode finger, and a second comb-shaped electrode arranged in the piezoelectric layer so as to be lined up with the first electrode finger and the second electrode finger in the direction in which the first electrode finger and the second electrode finger are lined up, respectively.
- a reference potential electrode is provided, which has a plurality of third electrode fingers provided on the layer, a connecting electrode connecting the adjacent third electrode fingers, and is connected to a reference potential.
- the first comb-shaped electrode is connected to one of the input potential and the output potential
- the second comb-shaped electrode is connected to the other of the input potential and the output potential
- the first comb-shaped electrode is connected to the other of the input potential and the output potential.
- the first electrode finger, the third electrode finger, and the second electrode finger and the third electrode fingers constitute one cycle, and the tips of at least some of the adjacent third electrode fingers on the first bus bar side are mutually connected.
- the connection electrode is connected by the connection electrode, and the distance between the connection electrode and the first busbar, which connects the tips of the adjacent third electrode fingers on the first busbar side. is the G-B gap length, and the distance between the connecting electrode and the tip of the second electrode finger is the G-F gap length, and the G-B gap length ⁇ the G-F gap length.
- Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) are (within a range of 0° ⁇ 5°, within a range of -8° ⁇ 14°, within a range of 90° ⁇ 5° a piezoelectric layer made of lithium niobate (within the range of a first comb-shaped electrode provided on the piezoelectric layer, one end of which is connected to the second bus bar, and one end of which is connected to the second bus bar; a plurality of second electrode fingers intercalated with the first electrode fingers, and a second comb-shaped electrode connected to an output potential, and the first electrode fingers and the second electrode fingers A plurality of third electrode fingers each provided on the piezoelectric layer so as to be lined up with the first electrode finger and the second electrode finger in the line direction, and the third electrode fingers adjacent to each other.
- the order starts from the first electrode finger, the order includes the first electrode finger, the third electrode finger, the second electrode finger, and the third electrode finger as one cycle. and when the direction in which the first electrode finger, the second electrode finger, and the third electrode finger extend is the electrode finger extension direction, the plurality of first electrode fingers and the plurality of second electrode fingers Each of the tips of the electrode fingers is at a different potential from the electrode finger and is connected to a potential that is any one of an input potential, an output potential, and a reference potential, with a gap in the extending direction of the electrode finger.
- each gap along the extending direction of the electrode finger is defined as the gap length G, and the distance between the centers of the adjacent first electrode finger and the third electrode finger, or the distance between the centers of the adjacent first electrode finger and the third electrode finger is the gap length G.
- G the distance between the centers of the second electrode finger and the third electrode finger
- Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) are (within a range of 0° ⁇ 5°, within a range of -8° ⁇ 14°, within a range of 90° ⁇ 5° a piezoelectric layer made of lithium niobate (within the range of a first comb-shaped electrode provided on the piezoelectric layer, having one end connected to the second bus bar, and having a first comb-shaped electrode connected to the plurality of first electrode fingers; A second comb-shaped electrode having a plurality of second electrode fingers inserted into each other, and the first electrode finger and the second electrode in the direction in which the first electrode finger and the second electrode finger are lined up.
- a plurality of third electrode fingers are respectively provided on the piezoelectric layer so as to be aligned with the fingers, and a connecting electrode connects the adjacent third electrode fingers, and is connected to a reference potential.
- a reference potential electrode the first comb-shaped electrode is connected to one of the input potential and the output potential
- the second comb-shaped electrode is connected to the other of the input potential and the output potential
- the present invention it is possible to provide an elastic wave device in which the size of the filter device can be reduced and the insertion loss can be reduced.
- FIG. 1 is a schematic front sectional view of an elastic wave device according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a schematic plan view of the elastic wave device according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a schematic front sectional view showing the vicinity of the first to third electrode fingers in the first embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is a diagram showing a map of the fractional band with respect to the Euler angles (0°, ⁇ , ⁇ ) of LiNbO 3 when d/p is brought as close to 0 as possible.
- FIG. 5 is a diagram showing the transmission characteristics of the elastic wave device when the total number of first to third electrode fingers is four.
- FIG. 1 is a schematic front sectional view of an elastic wave device according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a schematic plan view of the elastic wave device according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a schematic front sectional view showing the vicinity of the first to third electrode fingers in the first embodiment of
- FIG. 6 is a diagram showing the transmission characteristics of the elastic wave device when the total number of first to third electrode fingers is ten.
- FIG. 7 is a diagram showing the transmission characteristics of the elastic wave device when the total number of first to third electrode fingers is 80.
- FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the total number of first to third electrode fingers and insertion loss around 6 GHz.
- FIG. 9 is a schematic plan view of an elastic wave device according to a first modification of the first embodiment of the present invention.
- FIG. 10 is a schematic plan view of an elastic wave device according to a second modification of the first embodiment of the present invention.
- FIG. 11 is a diagram showing the relationship between Ap/px and insertion loss near 6 GHz.
- FIG. 12 is a diagram showing the relationship between G/px and insertion loss near 6 GHz.
- FIG. 13 is a diagram showing the relationship between G/px and insertion loss near 6 GHz.
- FIG. 14 is a schematic plan view of an elastic wave device according to a fifth embodiment of the present invention.
- FIG. 15(a) is a schematic perspective view showing the external appearance of an elastic wave device that utilizes thickness-shear mode bulk waves
- FIG. 15(b) is a plan view showing the electrode structure on the piezoelectric layer.
- FIG. 16 is a cross-sectional view of a portion taken along line AA in FIG. 15(a).
- FIG. 17(a) is a schematic front cross-sectional view for explaining Lamb waves propagating through the piezoelectric film of an acoustic wave device, and FIG. FIG.
- FIG. 2 is a schematic front cross-sectional view for explaining a mode of bulk waves.
- FIG. 18 is a diagram showing the amplitude direction of the bulk wave in the thickness shear mode.
- FIG. 19 is a diagram illustrating the resonance characteristics of an elastic wave device that uses bulk waves in thickness-shear mode.
- FIG. 20 is a diagram showing the relationship between d/p and the fractional band of a resonator, where p is the distance between the centers of adjacent electrodes, and d is the thickness of the piezoelectric layer.
- FIG. 21 is a plan view of an elastic wave device that uses thickness-shear mode bulk waves.
- FIG. 22 is a diagram showing the resonance characteristics of the elastic wave device of the reference example in which spurious signals appear.
- FIG. 18 is a diagram showing the amplitude direction of the bulk wave in the thickness shear mode.
- FIG. 19 is a diagram illustrating the resonance characteristics of an elastic wave device that uses bulk waves in thickness-shear mode.
- FIG. 20
- FIG. 23 is a diagram showing the relationship between the fractional band and the amount of phase rotation of spurious impedance normalized by 180 degrees as the magnitude of spurious.
- FIG. 24 is a diagram showing the relationship between d/2p and metallization ratio MR.
- FIG. 25 is a diagram showing a map of fractional bands with respect to Euler angles (0°, ⁇ , ⁇ ) of LiNbO 3 when d/p is brought as close to 0 as possible.
- FIG. 26 is a front sectional view of an acoustic wave device having an acoustic multilayer film.
- FIG. 27 is a partially cutaway perspective view for explaining an elastic wave device that uses Lamb waves.
- FIG. 1 is a schematic front sectional view of an elastic wave device according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a schematic plan view of the elastic wave device according to the first embodiment. Note that FIG. 1 is a schematic cross-sectional view taken along line II in FIG. In FIG. 2, each electrode is shown with hatching. In schematic plan views other than those shown in FIG. 2, electrodes may be hatched in the same manner.
- the elastic wave device 10 shown in FIG. 1 is configured to be able to utilize a thickness shear mode.
- the elastic wave device 10 is an acoustic coupling filter. The configuration of the elastic wave device 10 will be explained below.
- the elastic wave device 10 has a piezoelectric substrate 12 and a functional electrode 11.
- the piezoelectric substrate 12 is a substrate having piezoelectricity.
- the piezoelectric substrate 12 includes a support member 13 and a piezoelectric layer 14.
- the support member 13 includes a support substrate 16 and an insulating layer 15.
- An insulating layer 15 is provided on the support substrate 16.
- a piezoelectric layer 14 is provided on the insulating layer 15.
- the support member 13 may be composed only of the support substrate 16. Note that the support member 13 does not necessarily have to be provided.
- the piezoelectric layer 14 has a first main surface 14a and a second main surface 14b.
- the first main surface 14a and the second main surface 14b are opposed to each other.
- the second main surface 14b is located on the support member 13 side.
- a functional electrode 11 is provided on the first main surface 14a of the piezoelectric layer 14. As shown in FIG. 2, the functional electrode 11 includes a pair of comb-shaped electrodes and a reference potential electrode 19. Reference potential electrode 19 is connected to a reference potential. Specifically, the pair of comb-shaped electrodes is a first comb-shaped electrode 17 and a second comb-shaped electrode 18. The first comb-shaped electrode 17 is connected to an input potential. The second comb-shaped electrode 18 is connected to the output potential.
- first comb-shaped electrode 17 may be connected to the output potential.
- the second comb-shaped electrode 18 may be connected to an input potential. In this way, the first comb-shaped electrode 17 only needs to be connected to one of the input potential and the output potential.
- the second comb-shaped electrode 18 may be connected to the other of the input potential and the output potential.
- the first comb-shaped electrode 17 and the second comb-shaped electrode 18 are provided on the first main surface 14a of the piezoelectric layer 14.
- the first comb-shaped electrode 17 includes a first bus bar 22 and a plurality of first electrode fingers 25 . One end of each of the plurality of first electrode fingers 25 is connected to the first bus bar 22 .
- the second comb-shaped electrode 18 includes a second bus bar 23 and a plurality of second electrode fingers 26 . One end of each of the plurality of second electrode fingers 26 is connected to the second bus bar 23 .
- the first bus bar 22 and the second bus bar 23 face each other.
- the plurality of first electrode fingers 25 and the plurality of second electrode fingers 26 are inserted into each other.
- the first electrode fingers 25 and the second electrode fingers 26 are arranged alternately in a direction perpendicular to the direction in which the first electrode fingers 25 and the second electrode fingers 26 extend.
- the reference potential electrode 19 has a third bus bar 24 as a connection electrode and a plurality of third electrode fingers 27.
- the plurality of third electrode fingers 27 are provided on the first main surface 14a of the piezoelectric layer 14.
- the plurality of third electrode fingers 27 are electrically connected to each other by a third bus bar 24.
- the third electrode fingers 27 are provided so as to be lined up with the first electrode fingers 25 and the second electrode fingers 26, respectively. Therefore, the first electrode finger 25, the second electrode finger 26, and the third electrode finger 27 are lined up in one direction.
- the plurality of third electrode fingers 27 extend parallel to the plurality of first electrode fingers 25 and the plurality of second electrode fingers.
- the direction in which the first electrode finger 25, second electrode finger 26, and third electrode finger 27 extend is referred to as the electrode finger extension direction, and the direction orthogonal to the electrode finger extension direction is referred to as the electrode finger orthogonal direction.
- the electrode finger arrangement direction is parallel to the electrode finger orthogonal direction.
- the first electrode finger 25, the second electrode finger 26, and the third electrode finger 27 may be collectively referred to simply as an electrode finger.
- the first bus bar 22 and the second bus bar 23 may be collectively referred to simply as a bus bar.
- FIG. 3 is a schematic front sectional view showing the vicinity of the first to third electrode fingers in the first embodiment.
- the order in which the plurality of electrode fingers are arranged is, starting from the first electrode finger 25, the first electrode finger 25, the third electrode finger 27, the second electrode finger 26, and the third electrode finger 27. This is the order in which one period is Therefore, the order in which the plurality of electrode fingers are arranged is: first electrode finger 25, third electrode finger 27, second electrode finger 26, third electrode finger 27, first electrode finger 25, third electrode finger. The second electrode finger 27, the second electrode finger 26, and so on. If the input potential is IN, the output potential is OUT, and the reference potential is GND, and the order of the multiple electrode fingers is expressed as the order of connected potentials, then IN, GND, OUT, GND, IN, GND, OUT, etc. followed by.
- the electrode fingers located at both ends in the direction orthogonal to the electrode fingers are the third electrode fingers 27.
- the electrode finger located at the end in the direction orthogonal to the electrode finger is any type of electrode finger among the first electrode finger 25, the second electrode finger 26, and the third electrode finger 27. It may be.
- the third bus bar 24 serving as a connection electrode for the reference potential electrode 19 electrically connects the plurality of third electrode fingers 27 to each other.
- the third bus bar 24 is located in a region between the first bus bar 22 and the tips of the plurality of second electrode fingers 26.
- a plurality of first electrode fingers 25 are also located in this region.
- the third bus bar 24 and the plurality of first electrode fingers 25 are electrically insulated from each other by the insulating film 29.
- the third bus bar 24 includes a plurality of first connection electrodes 24A and one second connection electrode 24B.
- Each first connection electrode 24A connects the tips of two adjacent third electrode fingers 27 to each other.
- the first connection electrode 24A and the two third electrode fingers 27 constitute a U-shaped electrode.
- a second connection electrode 24B connects the plurality of first connection electrodes 24A.
- An insulating film 29 is provided between the second connection electrode 24B and the plurality of first electrode fingers 25.
- an insulating film 29 is provided on the first main surface 14a of the piezoelectric layer 14 so as to partially cover the plurality of first electrode fingers 25.
- the insulating film 29 is provided in a region between the first bus bar 22 and the tips of the plurality of second electrode fingers 26.
- the insulating film 29 has a band-like shape.
- the insulating film 29 does not reach onto the first connection electrode 24A of the reference potential electrode 19.
- a second connection electrode 24B is provided over the insulating film 29 and over the plurality of first connection electrodes 24A.
- the second connection electrode 24B has a bar portion 24a and a plurality of protrusions 24b. Each protrusion 24b extends from the bar portion 24a toward each first connection electrode 24A. Each protrusion 24b is connected to each first connection electrode 24A.
- the plurality of third electrode fingers 27 are electrically connected to each other by the first connection electrode 24A and the second connection electrode 24B.
- the third bus bar 24 is located in a region between the first bus bar 22 and the tips of the plurality of second electrode fingers 26. Therefore, the tips of the plurality of second electrode fingers 26 each face the third bus bar 24 across the gap g1 in the electrode finger extending direction. On the other hand, the tips of the plurality of first electrode fingers 25 each face the second bus bar 23 across the gap g2 in the direction in which the electrode fingers extend.
- the third bus bar 24 may be located in a region between the second bus bar 23 and the tips of the plurality of first electrode fingers 25.
- the tips of the plurality of first electrode fingers 25 each face the third bus bar 24 with a gap in between.
- the tips of the plurality of second electrode fingers 26 each face the first bus bar 22 with a gap in between.
- each of the tips of the plurality of first electrode fingers 25 is connected to an electrode that has a different potential from that of the electrode finger and is connected to a potential that is any one of an input potential, an output potential, and a reference potential, in the direction in which the electrode finger extends. , as long as they are facing each other across a gap.
- each of the tips of the plurality of second electrode fingers 26 has an electrode connected to a potential different from that of the second electrode finger, and which is one of the input potential, the output potential, and the reference potential. It is sufficient that they face each other across a gap in the stretching direction.
- the dimension of these gaps along the electrode finger extending direction is defined as the gap length.
- the gap length G of the gap g1 and the gap length G of the gap g2 are the same.
- the gap length G of the gap g1 and the gap length G of the gap g2 may be different from each other.
- the elastic wave device 10 is an elastic wave resonator configured to utilize thickness-shear mode bulk waves. As shown in FIG. 2, the elastic wave device 10 has a plurality of excitation regions C. In the plurality of excitation regions C, bulk waves in thickness shear mode and elastic waves in other modes are excited. Note that in FIG. 2, only two excitation regions C among the plurality of excitation regions C are shown.
- Some of the plurality of excitation regions C among all the excitation regions C are regions where adjacent first electrode fingers 25 and third electrode fingers 27 overlap when viewed from a direction perpendicular to the electrode fingers, and where adjacent first electrode fingers 25 and third electrode fingers 27 overlap. This is the area between the centers of the first electrode finger 25 and the third electrode finger 27 that meet.
- the remaining plurality of excitation regions C are regions where adjacent second electrode fingers 26 and third electrode fingers 27 overlap when viewed from the direction perpendicular to the electrode fingers, and where adjacent second electrode fingers 26 and third electrode fingers 27 overlap. This is the area between the centers of the third electrode fingers 27. These excitation regions C are lined up in the direction perpendicular to the electrode fingers.
- the structure of the functional electrode 11 except for the reference potential electrode 19 is the same as that of an IDT (Interdigital Transducer) electrode.
- IDT Interdigital Transducer
- the crossing region E is the area where the adjacent first electrode fingers 25 and third electrode fingers 27 or the adjacent second electrode fingers 26 and third electrode fingers 27 are located. It can also be said that these areas overlap.
- the intersection region E includes a plurality of excitation regions C. Note that the crossover region E and the excitation region C are regions of the piezoelectric layer 14 that are defined based on the configuration of the functional electrode 11.
- the dimension of the crossing region E along the electrode finger extending direction is referred to as the crossing width Ap.
- the center-to-center distance between adjacent first electrode fingers 25 and third electrode fingers 27 or the center-to-center distance between adjacent second and third electrode fingers 26 and 27 is defined as px.
- the center-to-center distance px between adjacent pairs of first electrode fingers 25 and third electrode fingers 27 and the centers of adjacent pairs of second electrode fingers 26 and third electrode fingers 27 The distance px is the same in both cases.
- the distance px between the centers of the adjacent first electrode finger 25 and the third electrode finger 27 and the distance px between the centers of the adjacent second electrode finger 26 and third electrode finger 27 are not constant. Tomoyoshi.
- p the longest distance. Note that when the center-to-center distance px is constant as in this embodiment, the center-to-center distance px between any adjacent electrode fingers is also the distance p.
- piezoelectric layer 14 is a lithium niobate layer.
- the material for the piezoelectric layer 14 LiNbO 3 with a rotated Y cut is used.
- the fractional band of the acoustic wave device 10 depends on the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) of lithium niobate used in the piezoelectric layer 14.
- the fractional band is expressed by (
- FIG. 4 is a diagram showing a map of the fractional band with respect to the Euler angles (0°, ⁇ , ⁇ ) of LiNbO 3 when d/p is brought as close to 0 as possible.
- the hatched region R in FIG. 4 is the region where a fractional band of at least 2% or more can be obtained.
- the range of region R is approximated, it becomes the range expressed by the following equations (1), (2), and (3).
- ⁇ in the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) is within a range of 0° ⁇ 10°
- the relationship between ⁇ and ⁇ and the fractional band is the same as the relationship shown in FIG. 4.
- the piezoelectric layer 14 is a lithium tantalate layer
- the relationship between ⁇ and ⁇ at the Euler angle (within 0° ⁇ 10°, ⁇ , ⁇ ) and the fractional band is the same as the relationship shown in FIG. 4. be.
- the Euler angle is in the range of the above formula (1), formula (2), or formula (3).
- the fractional band can be made sufficiently wide.
- the elastic wave device 10 can be suitably used as a filter device.
- the feature of this embodiment is that it has the following configuration. 1)
- the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) of the piezoelectric layer 14 are within the range of equation (1), equation (2), or equation (3) above.
- a third electrode finger 27 of the reference potential electrode 19 is provided between the first electrode finger 25 of the first comb-shaped electrode 17 and the second electrode finger 26 of the second comb-shaped electrode 18. To be there.
- the total number of first electrode fingers 25, second electrode fingers 26, and third electrode fingers 27 is 16 or more.
- the filter characteristics were compared by varying the total number of first electrode fingers 25, second electrode fingers 26, and third electrode fingers 27.
- the elastic wave devices according to the comparison also include elastic wave devices in which the total number of first electrode fingers 25, second electrode fingers 26, and third electrode fingers 27 is less than 16. Specifically, the total number of the plurality of electrode fingers was varied in increments of two within a range of 4 or more and 80 or less. When the total number of the plurality of electrode fingers was four, the order of potentials to which the plurality of electrode fingers were connected was GND, IN, GND, and OUT. However, this order is essentially the same as IN, GND, OUT, and GND.
- the design parameters of the elastic wave device related to the comparison are as follows.
- Piezoelectric layer Material... LiNbO3 , Euler angle ( ⁇ , ⁇ , ⁇ )...(0°, 0°, 90°), thickness...400 nm
- First to third electrode fingers Layer structure...Ti layer/AlCu layer/Ti layer from the piezoelectric layer side, thickness of each layer...10nm/390nm/4nm from the piezoelectric layer side
- the order of the first to third electrode fingers expressed by the connected potentials: IN, GND, OUT, GND is repeated, or GND, IN, GND, OUT.
- Center-to-center distance px between adjacent electrode fingers 1.4 ⁇ m
- Functional electrode duty ratio 0.3
- Ap 40 ⁇ m Total number of first to third electrode fingers: varied in increments of two within the range of 4 or more and 80 or less.
- FIG. 5 is a diagram showing the transmission characteristics of the elastic wave device when the total number of first to third electrode fingers is four.
- FIG. 6 is a diagram showing the transmission characteristics of the elastic wave device when the total number of first to third electrode fingers is ten.
- FIG. 7 is a diagram showing the transmission characteristics of the elastic wave device when the total number of first to third electrode fingers is 80.
- a filter waveform can be obtained with one elastic wave device.
- the insertion loss is large in the vicinity of 5.5 GHz to 6 GHz, which is surrounded by the dashed line.
- the insertion loss is large in the vicinity of 5.5 GHz to 6 GHz.
- FIG. 7 when the total number of multiple electrode fingers is 80, a suitable filter waveform is obtained, and the insertion loss is low in the vicinity of 5.5 GHz to 6 GHz. It can be seen that it is made smaller.
- FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the total number of first to third electrode fingers and insertion loss near 6 GHz.
- a filter waveform can be suitably obtained even in one elastic wave device 10 of this embodiment.
- the elastic wave device 10 is an acoustic coupling filter. More specifically, as shown in FIG. 2, the acoustic wave device 10 has an excitation region C located between the centers of adjacent first electrode fingers 25 and third electrode fingers 27, and an excitation region C located between the centers of adjacent first electrode fingers 25 and third electrode fingers 27; It has an excitation region C located between the centers of the finger 26 and the third electrode finger 27.
- elastic waves of a plurality of modes including a bulk wave of a thickness-shear mode are excited. By combining these modes, a filter waveform can be suitably obtained even in one elastic wave device 10.
- a filter waveform can be suitably obtained even when the number of elastic wave resonators configuring the filter device is one or a small number. Therefore, it is possible to further downsize the filter device.
- the total number of first electrode fingers 25, second electrode fingers 26, and third electrode fingers 27 is 16 or more. Thereby, as shown in FIG. 8, insertion loss can be reduced.
- the support member 13 consists of a support substrate 16 and an insulating layer 15.
- the piezoelectric substrate 12 is a laminate of a support substrate 16, an insulating layer 15, and a piezoelectric layer 14. That is, the piezoelectric layer 14 and the support member 13 overlap when viewed from the direction in which the first main surface 14a and the second main surface 14b of the piezoelectric layer 14 face each other.
- the material of the support substrate 16 for example, semiconductors such as silicon, ceramics such as aluminum oxide, etc. can be used.
- semiconductors such as silicon, ceramics such as aluminum oxide, etc.
- an appropriate dielectric material such as silicon oxide or tantalum oxide can be used.
- a recess is provided in the insulating layer 15.
- a piezoelectric layer 14 is provided on the insulating layer 15 so as to close the recess. This forms a hollow section.
- This hollow part is the hollow part 10a.
- the support member 13 and the piezoelectric layer 14 are arranged such that a part of the support member 13 and a part of the piezoelectric layer 14 face each other with the cavity 10a in between.
- the recess in the support member 13 may be provided across the insulating layer 15 and the support substrate 16.
- the recess provided only in the support substrate 16 may be closed by the insulating layer 15.
- the recess may be provided in the piezoelectric layer 14.
- the cavity 10a may be a through hole provided in the support member 13.
- the cavity 10a is the acoustic reflection part in the present invention.
- the acoustic reflection portion can effectively confine the energy of the elastic wave to the piezoelectric layer 14 side.
- the acoustic reflecting portion may be provided at a position in the support member 13 that overlaps at least a portion of the functional electrode 11 in plan view. More specifically, in plan view, at least a portion of each of the first electrode finger 25, second electrode finger 26, and third electrode finger 27 only needs to overlap with the acoustic reflecting portion. In plan view, it is preferable that the plurality of excitation regions C overlap with the acoustic reflection section.
- planar view refers to viewing along the lamination direction of the support member 13 and the piezoelectric layer 14 from a direction corresponding to the upper side in FIG.
- the piezoelectric layer 14 side is the upper side.
- planar view is synonymous with viewing from the direction facing the main surface.
- the main surface opposing direction is a direction in which the first main surface 14a and the second main surface 14b of the piezoelectric layer 14 face each other. More specifically, the principal surface opposing direction is, for example, the normal direction of the first principal surface 14a.
- the acoustic reflection portion may be an acoustic reflection film such as an acoustic multilayer film, which will be described later.
- an acoustic reflective film may be provided on the surface of the support member.
- d/p is preferably 0.5 or less, and more preferably 0.24 or less.
- the elastic wave device of the present invention does not necessarily have to be configured to be able to utilize the thickness shear mode.
- the elastic wave device of the present invention may be configured to be able to excite plate waves.
- the excitation region is the intersection region E shown in FIG.
- the reference potential electrode 19 includes a third bus bar 24 as a connection electrode and a plurality of third electrode fingers 27.
- the reference potential electrode 19 is a comb-shaped electrode.
- the reference potential electrode 19 does not have to be a comb-shaped electrode. This example is illustrated by a first modification and a second modification.
- FIG. 9 is a schematic plan view of an elastic wave device according to a first modification of the first embodiment.
- the reference potential symbol schematically indicates that the reference potential electrode is connected to the reference potential.
- symbols for reference potentials may be used in schematic plan views other than those shown in FIG. 9 as well.
- the reference potential electrode 39A of this modification has a meandering shape.
- the insulating film 29 is not provided on the piezoelectric layer 14.
- the connection electrode 34 includes only a portion corresponding to the plurality of first connection electrodes 24A in the first embodiment.
- the connection electrode 34 of this modification is not the third bus bar.
- the reference potential electrode 39A includes a plurality of connection electrodes 34 located on the first bus bar 22 side and a plurality of connection electrodes 34 located on the second bus bar 23 side.
- the tips of two adjacent third electrode fingers 27 on the first bus bar 22 side or the tips on the second bus bar 23 side are connected by a connecting electrode 34.
- the third electrode fingers 27 other than both ends in the electrode finger orthogonal direction have both a tip on the first bus bar 22 side and a tip on the second bus bar 23 side.
- Each connection electrode 34 is connected.
- the third electrode finger 27 is connected to third electrode fingers 27 on both sides by each connection electrode 34 .
- the reference potential electrode 39A has a meandering shape.
- the tips of the plurality of second electrode fingers 26 each face the plurality of connection electrodes 34 across the gap g1 in the electrode finger extension direction. That is, each of the tips of the plurality of second electrode fingers 26 has an electrode that has a different potential from the electrode finger and is connected to a potential that is any one of the input potential, output potential, and reference potential, and the electrode finger extension. In the direction, they face each other with a gap g1 in between. Specifically, the second electrode finger 26 is connected to the output potential, and the connection electrode 34 is connected to the reference potential. The dimension of the gap g1 between the tip of the second electrode finger 26 and the connection electrode 34 along the electrode finger extending direction is the gap length G.
- each of the tips of the plurality of first electrode fingers 25 each face the plurality of connection electrodes 34 across the gap g2 in the electrode finger extension direction. That is, each of the tips of the plurality of first electrode fingers 25 has an electrode that has a different potential from the electrode finger and is connected to a potential that is any one of the input potential, output potential, and reference potential, and the electrode finger extension. In the direction, they face each other with a gap g2 in between. Specifically, the first electrode finger 25 is connected to an input potential, and the connection electrode 34 is connected to a reference potential. The dimension of the gap g2 between the tip of the first electrode finger 25 and the connection electrode 34 along the electrode finger extending direction is the gap length G.
- the gap length G of the gap g1 and the gap length G of the gap g2 are the same.
- the gap length G of the gap g1 and the gap length G of the gap g2 may be different from each other.
- the part of the reference potential electrode 39A that is connected to the reference potential is a potential connection part.
- the reference potential electrode 39A has two potential connection parts.
- the two potential connection portions of the reference potential electrode 39A are a first potential connection portion 36A and a second potential connection portion 36B.
- the first potential connection portion 36A is located at one end of the plurality of third electrode fingers 27 in the direction orthogonal to the electrode fingers. More specifically, the first potential connection portion 36A is configured as a part of the third electrode finger 27. Although not shown, at least one connection wiring is provided on the first main surface 14a of the piezoelectric layer 14. The first potential connection portion 36A is connected to the connection wiring. The first potential connection portion 36A is connected to a reference potential via a connection wiring.
- the first potential connection portion 36A is located at one end of the plurality of third electrode fingers 27 in the direction orthogonal to the electrode fingers.
- the second potential connection portion 36B is located at the other end of the plurality of third electrode fingers 27 in the direction orthogonal to the electrode fingers.
- the second potential connection portion 36B is connected to the reference potential via a connection wiring.
- connection wiring may be provided. That is, one connection wiring may be connected to both the first potential connection portion 36A and the second potential connection portion 36B. Alternatively, one of the two connection wires may be connected to the first potential connection portion 36A. The other connection wiring may be connected to the second potential connection portion 36B.
- two third electrode fingers 27 at both ends in the direction perpendicular to the electrode fingers are located at both ends of the second comb-shaped electrode 18 in the direction perpendicular to the electrode fingers. It is located on the outside in the direction orthogonal to the electrode fingers.
- the connection wiring connected to the first potential connection part 36A and the second potential connection part 36B passes outside the both ends of the second comb-shaped electrode 18 in the direction perpendicular to the electrode fingers.
- the Euler angle of the piezoelectric layer 14 is the same as in the first embodiment.
- the order in which the plurality of electrode fingers are arranged is, starting from the first electrode finger 25, the first electrode finger 25, the third electrode finger 27, the second electrode finger 26, and the third electrode finger 27. This is the order in which one period is The total number of first electrode fingers 25, second electrode fingers 26, and third electrode fingers 27 is 16 or more.
- FIG. 10 is a schematic plan view of an elastic wave device according to a second modification of the first embodiment.
- the reference potential electrode 39B of this modification has five potential connection parts. Each potential connection portion is connected to a reference potential via a connection wire. Note that the shape of the reference potential electrode 39B is meandering, similar to the first modification. In this modification, both the first bus bar 32 and the second bus bar 33 are divided into a plurality of divided bus bar parts. Connection wiring runs between the divided busbar sections.
- the first busbar 32 of the first comb-shaped electrode 37 has a divided busbar portion 32A, a divided busbar portion 32B, and a divided busbar portion 32C.
- the divided busbar portions 32A and the divided busbar portions 32B face each other with a gap in the direction orthogonal to the electrode fingers.
- the divided bus bar portion 32B and the divided bus bar portion 32C face each other with a gap in the direction perpendicular to the electrode fingers.
- the second busbar 33 of the second comb-shaped electrode 38 has a divided busbar portion 33A and a divided busbar portion 33B.
- the divided bus bar portions 33A and the divided bus bar portions 33B face each other with a gap in the direction perpendicular to the electrode fingers.
- the reference potential electrode 39B has a first potential connection part 36A and a second potential connection part 36B, similar to the first modification.
- the reference potential electrode 39B has three third potential connections.
- the three third potential connection parts are a third potential connection part 36C, a third potential connection part 36D, and a third potential connection part 36E.
- the three third potential connection portions are located between the two third electrode fingers 27 at both ends of the plurality of third electrode fingers of the reference potential electrode 39B in the direction orthogonal to the electrode fingers. ing. More specifically, the third potential connection portion 36C is located on the connection electrode 34 that connects the tips of the adjacent third electrode fingers 27 on the second bus bar 33 side. On the other hand, the third potential connection portion 36D and the third potential connection portion 36E are each located on the connection electrode 34 that connects the tips of the adjacent third electrode fingers 27 on the first bus bar 32 side. There is. The third potential connection portion 36C is located between the third potential connection portion 36D and the third potential connection portion 36E.
- connection wiring connected to the third potential connection portion 36C passes between the divided bus bar portion 33A and the divided bus bar portion 33B of the second bus bar 33.
- the connection wiring connected to the third potential connection portion 36D passes between the divided bus bar portion 32A and the divided bus bar portion 32B of the first bus bar 32.
- the connection wiring connected to the third potential connection portion 36E passes between the divided bus bar portion 32B and the divided bus bar portion 32C of the first bus bar 32.
- the reference potential electrode 39B has five potential connection parts. Thereby, the length of the portion between the potential connection portions can be effectively shortened. Thereby, the electrical resistance of the reference potential electrode 39B can be effectively lowered.
- the filter device when an elastic wave device is used in a filter device, the filter device can be made smaller, and the insertion loss can be reduced. can be made smaller.
- the number and positions of potential connection parts are not limited to the above.
- the number of divisions of the first bus bar 32 and the second bus bar 33 is also not limited to the above. At least one of the first bus bar 32 and the second bus bar 33 may be divided.
- the configuration of the second embodiment will be described below.
- the basic configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment. Therefore, in the description of the second embodiment, the drawings and symbols used in the description of the first embodiment will be used. Note that the second embodiment differs from the first embodiment in that the relationship between the crossover width Ap and the center-to-center distance px between adjacent electrode fingers is limited to Ap/px ⁇ 5.
- the second embodiment is characterized by having the following configuration. 1) A third electrode finger 27 of the reference potential electrode 19 is provided between the first electrode finger 25 of the first comb-shaped electrode 17 and the second electrode finger 26 of the second comb-shaped electrode 18. To be there. 2) Ap/px ⁇ 5. Thereby, when the elastic wave device 10 is used in a filter device, the filter device can be made smaller and the insertion loss can be reduced. Note that in the second embodiment, the total number of the plurality of electrode fingers and the Euler angle of the piezoelectric layer 14 are not particularly limited. The above effects will be shown below.
- the insertion loss near 6 GHz was compared by varying Ap/px.
- the elastic wave devices according to the comparison also include elastic wave devices in which Ap/px ⁇ 5. Specifically, Ap/px was varied within a range of 1.25 or more and 12.5 or less.
- the design parameters of the elastic wave device related to the comparison are as follows.
- Piezoelectric layer Material... LiNbO3 , Euler angle ( ⁇ , ⁇ , ⁇ )...(0°, 0°, 90°), thickness...400 nm
- First to third electrode fingers Layer structure...Ti layer/AlCu layer/Ti layer from the piezoelectric layer side, thickness of each layer...10nm/390nm/4nm from the piezoelectric layer side
- the order of the first to third electrode fingers represented by the connected potentials: IN, GND, OUT, GND is repeated.
- Functional electrode duty ratio 0.3 Ap/px: varied within the range of 1.25 or more and 12.5 or less.
- FIG. 11 is a diagram showing the relationship between Ap/px and insertion loss near 6 GHz.
- the number of elastic wave resonators constituting the filter device is one, or Even with a small number of filters, a suitable filter waveform can be obtained. Therefore, it is possible to further downsize the filter device.
- the total number of the plurality of electrode fingers is 16 or more. Thereby, insertion loss can be more reliably and effectively reduced. It is preferable that the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) of the piezoelectric layer 14 are within the range expressed by the above formulas (1), (2), and (3). Thereby, the value of the fractional band can be increased more reliably.
- the configurations of the third embodiment and the fourth embodiment will be described below.
- the basic configuration of the third embodiment and the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment. Therefore, in the description of the third embodiment and the fourth embodiment, the drawings and symbols used in the description of the first embodiment will be used.
- the relationship between the gap length G and the center-to-center distance px between adjacent electrode fingers is limited to G/px ⁇ 1, and in the Euler angle range of the piezoelectric layer 14, This is different from the first embodiment.
- the fourth embodiment differs from the first embodiment in that G/px is limited to 0.5.
- the gap length G of the gap g1 and the gap length G of the gap g2 are the same. However, the gap length G of the gap g1 and the gap length G of the gap g2 may be different from each other.
- the feature of the third embodiment is that it has the following configuration. 1)
- the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) of the piezoelectric layer 14 are (within the range of 0° ⁇ 5°, within the range of ⁇ 8° ⁇ 14°, and within the range of 90° ⁇ 5°).
- a third electrode finger 27 of the reference potential electrode 19 is provided between the first electrode finger 25 of the first comb-shaped electrode 17 and the second electrode finger 26 of the second comb-shaped electrode 18. To be there.
- the relationship between the center-to-center distance px between adjacent electrode fingers and the gap length G is G/px ⁇ 1.
- the insertion loss near 6 GHz was compared by changing G/px.
- the elastic wave devices according to the comparison also include elastic wave devices in which 0.5 ⁇ G/px ⁇ 1. Specifically, Ap/px was varied within a range of 0.625 or more and 2.5 or less.
- the design parameters of the elastic wave device related to the comparison are as follows.
- Piezoelectric layer Material... LiNbO3 , Euler angle ( ⁇ , ⁇ , ⁇ )...(0°, 0°, 90°), thickness...400 nm
- First to third electrode fingers Layer structure...Ti layer/AlCu layer/Ti layer from the piezoelectric layer side, thickness of each layer...10nm/390nm/4nm from the piezoelectric layer side
- the order of the first to third electrode fingers represented by the connected potentials: IN, GND, OUT, GND is repeated.
- Functional electrode duty ratio 0.3 G/px: varied within the range of 0.625 or more and 2.5 or less.
- FIG. 12 is a diagram showing the relationship between G/px and insertion loss near 6 GHz.
- the number of elastic wave resonators constituting the filter device is one, or Even with a small number of filters, a suitable filter waveform can be obtained. Therefore, it is possible to further downsize the filter device.
- the total number of the plurality of electrode fingers is 16 or more. Thereby, insertion loss can be more reliably and effectively reduced.
- FIG. 12 shows the insertion loss when the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) of the piezoelectric layer 14 are (0°, 0°, 90°) in the third embodiment.
- the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) of the piezoelectric layer 14 are (within the range of 0° ⁇ 5°, within the range of ⁇ 8° ⁇ 14°, and within the range of 90° ⁇ 5°).
- G/px ⁇ 1 insertion loss can be reduced.
- the feature of the fourth embodiment is that it has the following configuration. 1)
- the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) of the piezoelectric layer 14 are within the range of equation (1), equation (2), or equation (3) above.
- a third electrode finger 27 of the reference potential electrode 19 is provided between the first electrode finger 25 of the first comb-shaped electrode 17 and the second electrode finger 26 of the second comb-shaped electrode 18. To be there.
- the relationship between the center-to-center distance px between adjacent electrode fingers and the gap length G is G/px ⁇ 0.5.
- the insertion loss near 6 GHz was compared by changing G/px.
- the elastic wave devices according to the comparison also include elastic wave devices in which 0.5 ⁇ G/px. Specifically, G/px was varied within a range of 0.125 or more and 1.25 or less.
- the design parameters of the elastic wave device related to the comparison are as follows.
- Piezoelectric layer Material... LiNbO3 , Euler angle ( ⁇ , ⁇ , ⁇ )...(0°, 127.5°, 0°), thickness...400 nm
- First to third electrode fingers Layer structure...Ti layer/AlCu layer/Ti layer from the piezoelectric layer side, thickness of each layer...10nm/390nm/4nm from the piezoelectric layer side The order of the first to third electrode fingers represented by the connected potentials: IN, GND, OUT, GND is repeated. Center-to-center distance px between adjacent electrode fingers: 1.4 ⁇ m Functional electrode duty ratio: 0.3 G/px: varied within the range of 0.125 or more and 1.25 or less.
- FIG. 13 is a diagram showing the relationship between G/px and insertion loss near 6 GHz.
- the size of the filter device can be reduced as in the first embodiment.
- FIG. 13 shows the insertion loss when the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) of the piezoelectric layer 14 are (0°, 127.5°, 0°) in the fourth embodiment.
- the insertion loss can be reduced by setting G/px ⁇ 0.5.
- the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) of the piezoelectric layer 14 are within the range of the above formula (1), formula (2), or formula (3), the ratio The value of the band can be increased more reliably.
- connection electrode is the third bus bar 24.
- the reference potential electrode 19 is a comb-shaped electrode.
- the reference potential electrode 39A shown in FIG. 9 or the reference potential electrode 39B shown in FIG. 10 may be used.
- the reference potential electrode may have a meandering shape.
- FIG. 14 is a schematic plan view of an elastic wave device according to the fifth embodiment.
- the GB gap length which will be described later, is indicated using the symbol GB.
- the GF gap length is indicated using the symbol GF.
- This embodiment differs from the first embodiment in the configurations of the first bus bar 32, the second bus bar 33, and the reference potential electrode 39B.
- the basic configurations of the first bus bar 32, the second bus bar 33, and the reference potential electrode 39B are the same as in the second modification of the first embodiment.
- the distance between the connection electrode 34 and the tip of the electrode finger and the bus bar is limited.
- the elastic wave device of the fifth embodiment has the same configuration as the elastic wave device 10 of the first embodiment.
- the distance between the first bus bar 32 and the connection electrode 34 that connects the tips of adjacent third electrode fingers 27 on the first bus bar 32 side is referred to as the G-B gap length. do.
- the distance between the connection electrode 34 and the tip of the second electrode finger 26 is defined as the GF gap length.
- the feature of this embodiment is that it has the following configuration. 1)
- the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) of the piezoelectric layer 14 are within the range of equation (1), equation (2), or equation (3) above.
- a third electrode finger 27 of the reference potential electrode 19 is provided between the first electrode finger 25 of the first comb-shaped electrode 17 and the second electrode finger 26 of the second comb-shaped electrode 18. To be there. 3) GB gap length ⁇ GF gap length.
- the total number of first electrode fingers 25, second electrode fingers 26, and third electrode fingers 27 is not particularly limited. However, it is preferable that the total number of first electrode fingers 25, second electrode fingers 26, and third electrode fingers 27 is 16 or more. Thereby, insertion loss can be more reliably and effectively reduced.
- the first comb-shaped electrode 37 is connected to the input potential.
- the second comb-shaped electrode 38 is connected to the output potential. Therefore, the GB gap length is the distance between the connection electrode 34 connected to the reference potential and the first bus bar 32 connected to the input potential.
- the GF gap length is the distance between the connection electrode 34 connected to the reference potential and the tip of the second electrode finger 26 connected to the output potential.
- the first comb-shaped electrode 37 may be connected to the output potential
- the second comb-shaped electrode 38 may be connected to the input potential.
- the GB gap length is the distance between the connection electrode 34 connected to the reference potential and the first bus bar 32 connected to the output potential.
- the GF gap length is the distance between the connection electrode 34 connected to the reference potential and the tip of the second electrode finger 26 connected to the input potential.
- the G-B gap length can be defined as the distance between the second bus bar 33 and the connection electrode 34 that connects the tips of the adjacent third electrode fingers 27 on the second bus bar 33 side. good.
- the GF gap length is defined as the distance between the connection electrode 34 and the tip of the first electrode finger 25.
- the configuration of the sixth embodiment will be described below.
- the configuration of the sixth embodiment is basically the same as that of the fifth embodiment. Therefore, in the description of the sixth embodiment, the drawings and symbols used in the description of the fifth embodiment will be used. Note that the sixth embodiment differs from the fifth embodiment in that GB gap length>GF gap length and in the Euler angle range of the piezoelectric layer 14.
- the feature of the sixth embodiment is that it has the following configuration. 1)
- the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) of the piezoelectric layer 14 are (within the range of 0° ⁇ 5°, within the range of ⁇ 8° ⁇ 14°, and within the range of 90° ⁇ 5°).
- a third electrode finger 27 of the reference potential electrode 19 is provided between the first electrode finger 25 of the first comb-shaped electrode 17 and the second electrode finger 26 of the second comb-shaped electrode 18.
- GB gap length > GF gap length.
- the total number of first electrode fingers 25, second electrode fingers 26, and third electrode fingers 27 is not particularly limited. However, it is preferable that the total number of first electrode fingers 25, second electrode fingers 26, and third electrode fingers 27 is 16 or more. Thereby, insertion loss can be more reliably and effectively reduced.
- the GB gap length and the GF gap length are defined in the case where the reference potential electrode has a meandering shape.
- the GB gap length and the GF gap length can also be defined for the reference potential electrode 19, which is a comb-shaped electrode, shown in FIG.
- the GB gap length is the distance between the third bus bar 24 and the first bus bar 22.
- the GF gap length corresponds to the gap length G in the gap g1.
- the GB gap length ⁇ GF gap length may be satisfied as in the fifth embodiment.
- the GB gap length may be greater than the GF gap length.
- the functional electrode is an IDT electrode.
- the IDT electrode does not have a third electrode finger.
- the "electrode" in the IDT electrode described below corresponds to an electrode finger.
- the support member in the following examples corresponds to the support substrate in the present invention.
- the reference potential may be referred to as ground potential.
- FIG. 15(a) is a schematic perspective view showing the external appearance of an elastic wave device that utilizes thickness-shear mode bulk waves
- FIG. 15(b) is a plan view showing the electrode structure on the piezoelectric layer.
- FIG. 16 is a cross-sectional view of a portion taken along line AA in FIG. 15(a).
- the acoustic wave device 1 has a piezoelectric layer 2 made of LiNbO 3 .
- the piezoelectric layer 2 may be made of LiTaO 3 .
- the cut angle of LiNbO 3 and LiTaO 3 is a Z cut, it may be a rotational Y cut or an X cut.
- the thickness of the piezoelectric layer 2 is not particularly limited, but in order to effectively excite the thickness shear mode, it is preferably 40 nm or more and 1000 nm or less, more preferably 50 nm or more and 1000 nm or less.
- the piezoelectric layer 2 has first and second main surfaces 2a and 2b facing each other. An electrode 3 and an electrode 4 are provided on the first main surface 2a.
- electrode 3 is an example of a "first electrode”
- electrode 4 is an example of a "second electrode”.
- a plurality of electrodes 3 are connected to the first bus bar 5.
- the plurality of electrodes 4 are connected to a second bus bar 6.
- the plurality of electrodes 3 and the plurality of electrodes 4 are interposed with each other.
- Electrode 3 and electrode 4 have a rectangular shape and have a length direction.
- the electrode 3 and the adjacent electrode 4 face each other in a direction perpendicular to this length direction.
- the length direction of the electrodes 3 and 4 and the direction perpendicular to the length direction of the electrodes 3 and 4 are both directions that intersect with the thickness direction of the piezoelectric layer 2.
- the electrode 3 and the adjacent electrode 4 face each other in the direction intersecting the thickness direction of the piezoelectric layer 2.
- the length direction of the electrodes 3 and 4 may be replaced with the direction perpendicular to the length direction of the electrodes 3 and 4 shown in FIGS. 15(a) and 15(b). That is, in FIGS. 15(a) and 15(b), the electrodes 3 and 4 may extend in the direction in which the first bus bar 5 and the second bus bar 6 extend. In that case, the first bus bar 5 and the second bus bar 6 will extend in the direction in which the electrodes 3 and 4 extend in FIGS. 15(a) and 15(b).
- Electrode 3 and electrode 4 are adjacent does not mean that electrode 3 and electrode 4 are arranged so as to be in direct contact with each other, but when electrode 3 and electrode 4 are arranged with a gap between them. refers to Further, when the electrode 3 and the electrode 4 are adjacent to each other, no electrode connected to the hot electrode or the ground electrode, including the other electrodes 3 and 4, is arranged between the electrode 3 and the electrode 4. This logarithm does not need to be an integer pair, and may be 1.5 pairs, 2.5 pairs, or the like.
- the center-to-center distance between the electrodes 3 and 4, that is, the pitch, is preferably in the range of 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
- the width of the electrodes 3 and 4, that is, the dimension in the opposing direction of the electrodes 3 and 4 is preferably in the range of 50 nm or more and 1000 nm or less, and more preferably in the range of 150 nm or more and 1000 nm or less.
- the distance between the centers of the electrodes 3 and 4 refers to the distance between the center of the dimension (width dimension) of the electrode 3 in the direction orthogonal to the length direction of the electrode 3 and the center of the dimension (width dimension) of the electrode 4 in the direction orthogonal to the length direction of the electrode 4. This is the distance between the center of the dimension (width dimension).
- the direction perpendicular to the length direction of the electrodes 3 and 4 is the direction perpendicular to the polarization direction of the piezoelectric layer 2. This is not the case when a piezoelectric material having a different cut angle is used as the piezoelectric layer 2.
- “orthogonal” is not limited to strictly orthogonal, but approximately orthogonal (for example, the angle between the direction orthogonal to the length direction of the electrodes 3 and 4 and the polarization direction is 90° ⁇ 10°). (within range).
- a support member 8 is laminated on the second main surface 2b side of the piezoelectric layer 2 with an insulating layer 7 in between.
- the insulating layer 7 and the support member 8 have a frame-like shape, and have through holes 7a and 8a as shown in FIG. 16. Thereby, a cavity 9 is formed.
- the cavity 9 is provided so as not to hinder the vibration of the excitation region C of the piezoelectric layer 2. Therefore, the support member 8 is laminated on the second main surface 2b with the insulating layer 7 in between, at a position that does not overlap with the portion where at least one pair of electrodes 3 and 4 are provided. Note that the insulating layer 7 may not be provided. Therefore, the support member 8 can be laminated directly or indirectly on the second main surface 2b of the piezoelectric layer 2.
- the insulating layer 7 is made of silicon oxide. However, other than silicon oxide, an appropriate insulating material such as silicon oxynitride or alumina can be used.
- the support member 8 is made of Si. The plane orientation of the Si surface on the piezoelectric layer 2 side may be (100), (110), or (111). It is desirable that the Si constituting the support member 8 has a high resistivity of 4 k ⁇ cm or more. However, the support member 8 can also be constructed using an appropriate insulating material or semiconductor material.
- Examples of materials for the support member 8 include aluminum oxide, lithium tantalate, lithium niobate, piezoelectric materials such as crystal, alumina, magnesia, sapphire, silicon nitride, aluminum nitride, silicon carbide, zirconia, cordierite, mullite, and star.
- Various ceramics such as tite and forsterite, dielectrics such as diamond and glass, semiconductors such as gallium nitride, etc. can be used.
- the plurality of electrodes 3 and 4 and the first and second bus bars 5 and 6 are made of a suitable metal or alloy such as Al or AlCu alloy.
- the electrodes 3 and 4 and the first and second bus bars 5 and 6 have a structure in which an Al film is laminated on a Ti film. Note that an adhesive layer other than the Ti film may be used.
- an AC voltage is applied between the plurality of electrodes 3 and the plurality of electrodes 4. More specifically, an AC voltage is applied between the first bus bar 5 and the second bus bar 6. Thereby, it is possible to obtain resonance characteristics using the thickness shear mode bulk wave excited in the piezoelectric layer 2.
- d/p is 0. It is considered to be 5 or less. Therefore, the bulk wave in the thickness shear mode is effectively excited, and good resonance characteristics can be obtained. More preferably, d/p is 0.24 or less, in which case even better resonance characteristics can be obtained.
- the elastic wave device 1 Since the elastic wave device 1 has the above-mentioned configuration, even if the logarithm of the electrodes 3 and 4 is reduced in an attempt to downsize the device, the Q value is unlikely to decrease. This is because even if the number of electrode fingers in the reflectors on both sides is reduced, the propagation loss is small. Furthermore, the number of electrode fingers can be reduced because the bulk waves in the thickness shear mode are used. The difference between the Lamb wave used in the elastic wave device and the thickness-shear mode bulk wave will be explained with reference to FIGS. 17(a) and 17(b).
- FIG. 17(a) is a schematic front cross-sectional view for explaining Lamb waves propagating through a piezoelectric film of an acoustic wave device as described in Japanese Patent Publication No. 2012-257019.
- waves propagate through the piezoelectric film 201 as indicated by arrows.
- the first main surface 201a and the second main surface 201b are opposite to each other, and the thickness direction connecting the first main surface 201a and the second main surface 201b is the Z direction. It is.
- the X direction is the direction in which the electrode fingers of the IDT electrodes are lined up.
- the Lamb wave the wave propagates in the X direction as shown.
- the piezoelectric film 201 vibrates as a whole, but since the wave propagates in the X direction, reflectors are placed on both sides to obtain resonance characteristics. Therefore, wave propagation loss occurs, and when miniaturization is attempted, that is, when the number of logarithms of electrode fingers is reduced, the Q value decreases.
- the vibration displacement is in the thickness-slip direction, so the waves are generated between the first main surface 2a and the second main surface of the piezoelectric layer 2.
- 2b that is, the Z direction, and resonates. That is, the X-direction component of the wave is significantly smaller than the Z-direction component. Since resonance characteristics are obtained by the propagation of waves in the Z direction, propagation loss is unlikely to occur even if the number of electrode fingers of the reflector is reduced. Furthermore, even if the number of pairs of electrodes 3 and 4 is reduced in an attempt to promote miniaturization, the Q value is unlikely to decrease.
- FIG. 18 schematically shows a bulk wave when a voltage is applied between electrode 3 and electrode 4 such that electrode 4 has a higher potential than electrode 3.
- the first region 451 is a region of the excitation region C between a virtual plane VP1 that is perpendicular to the thickness direction of the piezoelectric layer 2 and bisects the piezoelectric layer 2, and the first main surface 2a.
- the second region 452 is a region of the excitation region C between the virtual plane VP1 and the second principal surface 2b.
- the elastic wave device 1 As mentioned above, in the elastic wave device 1, at least one pair of electrodes consisting of the electrode 3 and the electrode 4 are arranged, but since the wave is not propagated in the X direction, the elastic wave device 1 is made up of the electrodes 3 and 4. There is no need for a plurality of pairs of electrodes. That is, it is only necessary that at least one pair of electrodes be provided.
- the electrode 3 is an electrode connected to a hot potential
- the electrode 4 is an electrode connected to a ground potential.
- the electrode 3 may be connected to the ground potential and the electrode 4 may be connected to the hot potential.
- at least one pair of electrodes is an electrode connected to a hot potential or an electrode connected to a ground potential, as described above, and no floating electrode is provided.
- FIG. 19 is a diagram showing the resonance characteristics of the elastic wave device shown in FIG. 16.
- the design parameters of the elastic wave device 1 which obtained this resonance characteristic are as follows.
- Insulating layer 7 silicon oxide film with a thickness of 1 ⁇ m.
- Support member 8 Si.
- the length of the excitation region C is a dimension along the length direction of the electrodes 3 and 4 of the excitation region C.
- the distances between the electrode pairs made up of the electrodes 3 and 4 were all equal in multiple pairs. That is, the electrodes 3 and 4 were arranged at equal pitches.
- d/p is 0.5 or less, as described above. Preferably it is 0.24 or less. This will be explained with reference to FIG.
- FIG. 20 is a diagram showing the relationship between this d/p and the fractional band of the resonator of the elastic wave device.
- FIG. 21 is a plan view of an elastic wave device that uses bulk waves in thickness-shear mode.
- a pair of electrodes including an electrode 3 and an electrode 4 are provided on the first main surface 2a of the piezoelectric layer 2.
- K in FIG. 21 is the crossover width.
- the number of pairs of electrodes may be one. Even in this case, if the above-mentioned d/p is 0.5 or less, bulk waves in the thickness shear mode can be excited effectively.
- the above-mentioned adjacent to the excitation region C which is a region where any of the adjacent electrodes 3, 4 overlap when viewed in the opposing direction.
- the metallization ratio MR of the matching electrodes 3 and 4 satisfies MR ⁇ 1.75(d/p)+0.075. In that case, spurious can be effectively reduced. This will be explained with reference to FIGS. 22 and 23.
- the metallization ratio MR will be explained with reference to FIG. 15(b).
- the excitation region C is a region where electrode 3 overlaps electrode 4 when electrode 3 and electrode 4 are viewed in a direction perpendicular to the length direction of electrodes 3 and 4, that is, in a direction in which they face each other. 3, and a region between electrodes 3 and 4 where electrodes 3 and 4 overlap.
- the metallization ratio MR is the ratio of the area of the metallized portion to the area of the excitation region C.
- MR may be the ratio of the metallized portion included in all the excitation regions to the total area of the excitation regions.
- FIG. 23 shows the relationship between the fractional bandwidth when a large number of elastic wave resonators are configured according to the configuration of the elastic wave device 1, and the amount of phase rotation of the spurious impedance normalized by 180 degrees as the magnitude of the spurious.
- the specific band was adjusted by variously changing the thickness of the piezoelectric layer and the dimensions of the electrode.
- FIG. 23 shows the results when using a Z-cut piezoelectric layer made of LiNbO 3 , the same tendency occurs even when piezoelectric layers having other cut angles are used.
- the spurious is as large as 1.0.
- the fractional band exceeds 0.17, that is, exceeds 17%, a large spurious with a spurious level of 1 or more will affect the pass band even if the parameters constituting the fractional band are changed. Appear within. That is, as in the resonance characteristics shown in FIG. 22, a large spurious signal indicated by arrow B appears within the band. Therefore, it is preferable that the fractional band is 17% or less. In this case, by adjusting the thickness of the piezoelectric layer 2, the dimensions of the electrodes 3 and 4, etc., the spurious can be reduced.
- FIG. 24 is a diagram showing the relationship between d/2p, metallization ratio MR, and fractional band.
- various elastic wave devices having different d/2p and MR were constructed and the fractional bands were measured.
- the hatched area on the right side of the broken line D in FIG. 24 is a region where the fractional band is 17% or less.
- the fractional band can be reliably set to 17% or less.
- FIG. 25 is a diagram showing a map of fractional bands with respect to Euler angles (0°, ⁇ , ⁇ ) of LiNbO 3 when d/p is brought as close to 0 as possible.
- a plurality of hatched regions R are regions where a fractional band of 2% or more can be obtained. Note that when ⁇ in the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) is within the range of 0° ⁇ 5°, the relationship between ⁇ and ⁇ and the fractional band is the same as the relationship shown in FIG. 25.
- ⁇ in the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) of lithium niobate or lithium tantalate constituting the piezoelectric layer is within the range of 0° ⁇ 5°, and ⁇ and ⁇ are If it is within any of the ranges R, the ratio band can be made sufficiently wide, which is preferable.
- FIG. 26 is a front sectional view of an acoustic wave device having an acoustic multilayer film.
- an acoustic multilayer film 82 is laminated on the second main surface 2b of the piezoelectric layer 2.
- the acoustic multilayer film 82 has a laminated structure of low acoustic impedance layers 82a, 82c, 82e with relatively low acoustic impedance and high acoustic impedance layers 82b, 82d with relatively high acoustic impedance.
- the bulk wave in the thickness shear mode can be confined within the piezoelectric layer 2 without using the cavity 9 in the acoustic wave device 1.
- the elastic wave device 81 by setting the above-mentioned d/p to 0.5 or less, resonance characteristics based on a bulk wave in the thickness shear mode can be obtained.
- the number of laminated low acoustic impedance layers 82a, 82c, 82e and high acoustic impedance layers 82b, 82d is not particularly limited. It is sufficient that at least one high acoustic impedance layer 82b, 82d is disposed farther from the piezoelectric layer 2 than the low acoustic impedance layer 82a, 82c, 82e.
- the low acoustic impedance layers 82a, 82c, 82e and the high acoustic impedance layers 82b, 82d can be made of any appropriate material as long as the above acoustic impedance relationship is satisfied.
- examples of the material for the low acoustic impedance layers 82a, 82c, and 82e include silicon oxide and silicon oxynitride.
- examples of the material for the high acoustic impedance layers 82b and 82d include alumina, silicon nitride, and metal.
- FIG. 27 is a partially cutaway perspective view for explaining an elastic wave device that utilizes Lamb waves.
- the elastic wave device 91 has a support substrate 92.
- the support substrate 92 is provided with an open recess on the upper surface.
- a piezoelectric layer 93 is laminated on the support substrate 92 .
- An IDT electrode 94 is provided on the piezoelectric layer 93 above the cavity 9 .
- Reflectors 95 and 96 are provided on both sides of the IDT electrode 94 in the elastic wave propagation direction.
- the outer periphery of the cavity 9 is indicated by a broken line.
- the IDT electrode 94 includes first and second bus bars 94a and 94b, a plurality of first electrode fingers 94c, and a plurality of second electrode fingers 94d.
- the plurality of first electrode fingers 94c are connected to the first bus bar 94a.
- the plurality of second electrode fingers 94d are connected to the second bus bar 94b.
- the plurality of first electrode fingers 94c and the plurality of second electrode fingers 94d are inserted into each other.
- the elastic wave device 91 by applying an alternating current electric field to the IDT electrode 94 on the cavity 9, a Lamb wave as a plate wave is excited. Since the reflectors 95 and 96 are provided on both sides, the resonance characteristic due to the Lamb wave described above can be obtained.
- the elastic wave device of the present invention may utilize plate waves.
- an IDT electrode 94, a reflector 95, and a reflector 96 are provided on the main surface corresponding to the first main surface 14a of the piezoelectric layer 14 shown in FIG. 1 and the like.
- a pair of comb-shaped electrodes and a plurality of third electrode fingers are provided on the first main surface 14a.
- the elastic wave device of the present invention utilizes plate waves, a pair of comb-shaped electrodes and a plurality of It is sufficient that the third electrode finger and the reflectors 95 and 96 are provided.
- the pair of comb-shaped electrodes and the plurality of third electrode fingers may be sandwiched between the reflector 95 and the reflector 96 in the direction perpendicular to the electrode fingers.
- an acoustic multilayer film 82 shown in FIG. 26 as an acoustic reflection film may be provided between the support member and the piezoelectric layer.
- the support member and the piezoelectric layer may be arranged such that at least a portion of the support member and at least a portion of the piezoelectric layer face each other with the acoustic multilayer film 82 in between.
- low acoustic impedance layers and high acoustic impedance layers may be alternately laminated.
- the acoustic multilayer film 82 may be an acoustic reflection section in an elastic wave device.
- d/p is preferably 0.5 or less, and 0.24 It is more preferable that it is below. Thereby, even better resonance characteristics can be obtained.
- MR ⁇ 1.75(d/p)+0 in the excitation region of the elastic wave device in the first to sixth embodiments and each modification example that utilizes a thickness-shear mode bulk wave, as described above, MR ⁇ 1.75(d/p)+0. It is preferable to satisfy 075. More specifically, when MR is the metallization ratio of the first electrode finger and the third electrode finger, and the second electrode finger and the third electrode finger with respect to the excitation region, MR ⁇ 1.75. It is preferable to satisfy (d/p)+0.075. In this case, spurious components can be suppressed more reliably.
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Abstract
フィルタ装置の小型化を進めることができ、かつ挿入損失を小さくすることができる、弾性波装置を提供する。 本発明に係る弾性波装置10は、オイラー角(φ,θ,ψ)が、以下の式(1)、式(2)または式(3)の範囲にあり、ニオブ酸リチウムからなる圧電層14と、圧電層14上に設けられており、第1のバスバー22と、第1のバスバー22に一端がそれぞれ接続されている複数の第1の電極指25とを有し、入力電位に接続される第1の櫛形電極17と、圧電層14上に設けられており、第2のバスバー23と、第2のバスバー23に一端がそれぞれ接続されており、複数の第1の電極指25と間挿し合っている複数の第2の電極指26とを有し、出力電位に接続される第2の櫛形電極18と、第1の電極指25及び第2の電極指26が並ぶ方向において、第1の電極指25及び第2の電極指26と並ぶように、それぞれ圧電層14上に設けられている複数の第3の電極指27と、隣り合う第3の電極指27同士を接続している接続電極34とを有し、基準電位に接続される、基準電位電極19とを備える。第1の電極指25、第2の電極指26及び第3の電極指27が並んでいる順序が、第1の電極指25から開始した場合において、第1の電極指25、第3の電極指27、第2の電極指26及び第3の電極指27を1周期とする順序である。第1の電極指25、第2の電極指26及び第3の電極指27の合計の本数が、16本以上である。 (0°±10°の範囲内,0°~25°,任意のψ) …式(1) (0°±10°の範囲内,25°~100°,0°~75°[(1-(θ-50)2/2500)]1/2 または 180°-75°[(1-(θ-50)2/2500)]1/2~180°) …式(2) (0°±10°の範囲内,180°-40°[(1-(ψ-90)2/8100)]1/2~180°,任意のψ) …式(3)
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。近年においては、下記の特許文献1に記載のような、厚み滑りモードのバルク波を用いた弾性波装置が提案されている。この弾性波装置においては、支持体上に圧電層が設けられている。圧電層上に、対となる電極が設けられている。対となる電極は圧電層上において互いに対向しており、かつ互いに異なる電位に接続される。上記電極間に交流電圧を印加することにより、厚み滑りモードのバルク波を励振させている。
弾性波装置とは、例えば弾性波共振子であり、例えばラダー型フィルタに用いられる。ラダー型フィルタにおいて良好な特性を得るためには、複数の弾性波共振子間において、静電容量比を大きくする必要がある。この場合、ラダー型フィルタにおける一部の弾性波共振子の静電容量を大きくする必要がある。
弾性波共振子の静電容量を大きくするためには、例えば、弾性波共振子を大型にすることを要する。よって、当該弾性波共振子をラダー型フィルタに用いる場合には、ラダー型フィルタが大型になりがちである。特に、静電容量の小さい厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波共振子を有するラダー型フィルタは大型化してしまう。
本発明者らは、弾性波装置の構成を以下の構成とすることにより、弾性波装置がフィルタ装置に用いられた場合に、大型化せずして好適なフィルタ波形を得られることを見出した。当該構成とは、入力電位に接続される電極、及び出力電位に接続される電極の間に、基準電位に接続される電極を配置する構成である。
加えて、本発明者らは、単に上記構成を採用しても、十分に挿入損失を小さくできないおそれがあることも見出した。
本発明の目的は、フィルタ装置の小型化を進めることができ、かつ挿入損失を小さ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のある広い局面では、オイラー角(φ,θ,ψ)が、以下の式(1)、式(2)または式(3)の範囲にあり、ニオブ酸リチウムからなる圧電層と、前記圧電層上に設けられており、第1のバスバーと、前記第1のバスバーに一端がそれぞれ接続されている複数の第1の電極指と有し、入力電位に接続される第1の櫛形電極と、前記圧電層上に設けられており、第2のバスバーと、前記第2のバスバーに一端がそれぞれ接続されており、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の電極指と有し、出力電位に接続される第2の櫛形電極と、前記第1の電極指及び前記第2の電極指が並ぶ方向において、前記第1の電極指及び前記第2の電極指と並ぶように、それぞれ前記圧電層上に設けられている複数の第3の電極指と、隣り合う前記第3の電極指同士を接続している接続電極と有し、基準電位に接続される、基準電位電極とが備えられており、前記第1の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指が並んでいる順序が、前記第1の電極指から開始した場合において、前記第1の電極指、前記第3の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指を1周期とする順序であり、前記第1の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指の合計の本数が、16本以上である。
(0°±10°の範囲内,0°~25°,任意のψ) …式(1)
(0°±10°の範囲内,25°~100°,0°~75°[(1-(θ-50)2/2500)]1/2 または 180°-75°[(1-(θ-50)2/2500)]1/2~180°) …式(2)
(0°±10°の範囲内,180°-40°[(1-(ψ-90)2/8100)]1/2~180°,任意のψ) …式(3)
(0°±10°の範囲内,25°~100°,0°~75°[(1-(θ-50)2/2500)]1/2 または 180°-75°[(1-(θ-50)2/2500)]1/2~180°) …式(2)
(0°±10°の範囲内,180°-40°[(1-(ψ-90)2/8100)]1/2~180°,任意のψ) …式(3)
本発明に係る弾性波装置の他の広い局面では、ニオブ酸リチウムからなる圧電層と、前記圧電層上に設けられており、第1のバスバーと、前記第1のバスバーに一端がそれぞれ接続されている複数の第1の電極指と有し、入力電位に接続される第1の櫛形電極と、前記圧電層上に設けられており、第2のバスバーと、前記第2のバスバーに一端がそれぞれ接続されており、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の電極指と有し、出力電位に接続される第2の櫛形電極と、前記第1の電極指及び前記第2の電極指が並ぶ方向において、前記第1の電極指及び前記第2の電極指と並ぶように、それぞれ前記圧電層上に設けられている複数の第3の電極指と、隣り合う前記第3の電極指同士を接続している接続電極と有し、基準電位に接続される、基準電位電極とが備えられており、前記第1の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指が並んでいる順序が、前記第1の電極指から開始した場合において、前記第1の電極指、前記第3の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指を1周期とする順序であり、前記第1の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指が延びる方向を電極指延伸方向とし、前記電極指延伸方向と直交する方向から見たときに、前記第1の電極指及び前記第2の電極指が重なり合っている領域が交叉領域であり、前記交叉領域の、前記電極指延伸方向に沿う寸法を交叉幅Apとし、隣り合う前記第1の電極指及び前記第3の電極指の中心間距離、または隣り合う前記第2の電極指及び前記第3の電極指の中心間距離をpxとしたときに、Ap/px≧5である。
本発明に係る弾性波装置のさらに他の広い局面では、オイラー角(φ,θ,ψ)が、以下の式(1)、式(2)または式(3)の範囲にあり、ニオブ酸リチウムからなる圧電層と、前記圧電層上に設けられており、第1のバスバーと、前記第1のバスバーに一端がそれぞれ接続されている複数の第1の電極指と有し、入力電位に接続される第1の櫛形電極と、前記圧電層上に設けられており、第2のバスバーと、前記第2のバスバーに一端がそれぞれ接続されており、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の電極指と有し、出力電位に接続される第2の櫛形電極と、前記第1の電極指及び前記第2の電極指が並ぶ方向において、前記第1の電極指及び前記第2の電極指と並ぶように、それぞれ前記圧電層上に設けられている複数の第3の電極指と、隣り合う前記第3の電極指同士を接続している接続電極と有し、基準電位に接続される、基準電位電極とが備えられており、前記第1の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指が並んでいる順序が、前記第1の電極指から開始した場合において、前記第1の電極指、前記第3の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指を1周期とする順序であり、前記第1の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指が延びる方向を電極指延伸方向としたときに、前記複数の第1の電極指及び前記複数の第2の電極指の先端がそれぞれ、該電極指と異なる電位であり、かつ入力電位、出力電位及び基準電位のうちいずれかである電位に接続される電極と、前記電極指延伸方向において、ギャップを隔てて対向しており、各前記ギャップの、前記電極指延伸方向に沿う寸法をギャップ長Gとし、隣り合う前記第1の電極指及び前記第3の電極指の中心間距離、または隣り合う前記第2の電極指及び前記第3の電極指の中心間距離をpxとしたときに、G/px≦0.5である。
(0°±10°の範囲内,0°~25°,任意のψ) …式(1)
(0°±10°の範囲内,25°~100°,0°~75°[(1-(θ-50)2/2500)]1/2 または 180°-75°[(1-(θ-50)2/2500)]1/2~180°) …式(2)
(0°±10°の範囲内,180°-40°[(1-(ψ-90)2/8100)]1/2~180°,任意のψ) …式(3)
(0°±10°の範囲内,25°~100°,0°~75°[(1-(θ-50)2/2500)]1/2 または 180°-75°[(1-(θ-50)2/2500)]1/2~180°) …式(2)
(0°±10°の範囲内,180°-40°[(1-(ψ-90)2/8100)]1/2~180°,任意のψ) …式(3)
本発明に係る弾性波装置のさらに他の広い局面では、オイラー角(φ,θ,ψ)が、以下の式(1)、式(2)または式(3)の範囲にあり、ニオブ酸リチウムからなる圧電層と、前記圧電層上に設けられており、第1のバスバーと、前記第1のバスバーに一端がそれぞれ接続されている複数の第1の電極指と有する第1の櫛形電極と、前記圧電層上に設けられており、第2のバスバーと、前記第2のバスバーに一端がそれぞれ接続されており、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の電極指と有する第2の櫛形電極と、前記第1の電極指及び前記第2の電極指が並ぶ方向において、前記第1の電極指及び前記第2の電極指と並ぶように、それぞれ前記圧電層上に設けられている複数の第3の電極指と、隣り合う前記第3の電極指同士を接続している接続電極と有し、基準電位に接続される、基準電位電極とが備えられており、前記第1の櫛形電極が入力電位及び出力電位のうち一方に接続され、前記第2の櫛形電極が入力電位及び出力電位のうち他方に接続され、前記第1の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指が並んでいる順序が、前記第1の電極指から開始した場合において、前記第1の電極指、前記第3の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指を1周期とする順序であり、全ての隣り合う前記第3の電極指のうち少なくとも一部の隣り合う第3の電極指の、前記第1のバスバー側の先端同士が、前記接続電極により接続されており、隣り合う前記第3の電極指の、前記第1のバスバー側の先端同士を接続している前記接続電極と、前記第1のバスバーとの間の距離をG-Bギャップ長とし、該接続電極と、前記第2の電極指の先端との間の距離をG-Fギャップ長としたときに、G-Bギャップ長≦G-Fギャップ長である。
(0°±10°の範囲内,0°~25°,任意のψ) …式(1)
(0°±10°の範囲内,25°~100°,0°~75°[(1-(θ-50)2/2500)]1/2 または 180°-75°[(1-(θ-50)2/2500)]1/2~180°) …式(2)
(0°±10°の範囲内,180°-40°[(1-(ψ-90)2/8100)]1/2~180°,任意のψ) …式(3)
(0°±10°の範囲内,25°~100°,0°~75°[(1-(θ-50)2/2500)]1/2 または 180°-75°[(1-(θ-50)2/2500)]1/2~180°) …式(2)
(0°±10°の範囲内,180°-40°[(1-(ψ-90)2/8100)]1/2~180°,任意のψ) …式(3)
本発明に係る弾性波装置のさらに他の広い局面では、オイラー角(φ,θ,ψ)が(0°±5°の範囲内,-8°±14°の範囲内,90°±5°の範囲内)であるニオブ酸リチウムからなる圧電層と、前記圧電層上に設けられており、第1のバスバーと、前記第1のバスバーに一端がそれぞれ接続されている複数の第1の電極指と有し、入力電位に接続される第1の櫛形電極と、前記圧電層上に設けられており、第2のバスバーと、前記第2のバスバーに一端がそれぞれ接続されており、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の電極指と有し、出力電位に接続される第2の櫛形電極と、前記第1の電極指及び前記第2の電極指が並ぶ方向において、前記第1の電極指及び前記第2の電極指と並ぶように、それぞれ前記圧電層上に設けられている複数の第3の電極指と、隣り合う前記第3の電極指同士を接続している接続電極と有し、基準電位に接続される、基準電位電極とが備えられており、前記第1の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指が並んでいる順序が、前記第1の電極指から開始した場合において、前記第1の電極指、前記第3の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指を1周期とする順序であり、前記第1の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指が延びる方向を電極指延伸方向としたときに、前記複数の第1の電極指及び前記複数の第2の電極指の先端がそれぞれ、該電極指と異なる電位であり、かつ入力電位、出力電位及び基準電位のうちいずれかである電位に接続される電極と、前記電極指延伸方向において、ギャップを隔てて対向しており、各前記ギャップの、前記電極指延伸方向に沿う寸法をギャップ長Gとし、隣り合う前記第1の電極指及び前記第3の電極指の中心間距離、または隣り合う前記第2の電極指及び前記第3の電極指の中心間距離をpxとしたときに、G/px≧1である。
本発明に係る弾性波装置のさらに他の広い局面では、オイラー角(φ,θ,ψ)が(0°±5°の範囲内,-8°±14°の範囲内,90°±5°の範囲内)であるニオブ酸リチウムからなる圧電層と、前記圧電層上に設けられており、第1のバスバーと、前記第1のバスバーに一端がそれぞれ接続されている複数の第1の電極指と有する第1の櫛形電極と、前記圧電層上に設けられており、第2のバスバーと、前記第2のバスバーに一端がそれぞれ接続されており、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の電極指と有する第2の櫛形電極と、前記第1の電極指及び前記第2の電極指が並ぶ方向において、前記第1の電極指及び前記第2の電極指と並ぶように、それぞれ前記圧電層上に設けられている複数の第3の電極指と、隣り合う前記第3の電極指同士を接続している接続電極と有し、基準電位に接続される、基準電位電極とが備えられており、前記第1の櫛形電極が入力電位及び出力電位のうち一方に接続され、前記第2の櫛形電極が入力電位及び出力電位のうち他方に接続され、前記第1の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指が並んでいる順序が、前記第1の電極指から開始した場合において、前記第1の電極指、前記第3の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指を1周期とする順序であり、全ての隣り合う前記第3の電極指のうち少なくとも一部の隣り合う第3の電極指の、前記第1のバスバー側の先端同士が、前記接続電極により接続されており、隣り合う前記第3の電極指の、前記第1のバスバー側の先端同士を接続している前記接続電極と、前記第1のバスバーとの間の距離をG-Bギャップ長とし、該接続電極と、前記第2の電極指の前記第1のバスバー側の先端との間の距離をG-Fギャップ長としたときに、G-Bギャップ長>G-Fギャップ長である。
本発明によれば、フィルタ装置の小型化を進めることができ、かつ挿入損失を小さくすることができる、弾性波装置を提供することができる。
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模式的正面断面図である。図2は、第1の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。なお、図1は、図2中のI-I線に沿う模式的断面図である。図2においては、各電極を、ハッチングを付して示す。図2以外の模式的平面図においても同様に、電極にハッチングを付すことがある。
図1に示す弾性波装置10は、厚み滑りモードを利用可能に構成されている。弾性波装置10は音響結合型フィルタである。以下において、弾性波装置10の構成を説明する。
弾性波装置10は、圧電性基板12と、機能電極11とを有する。圧電性基板12は圧電性を有する基板である。具体的には、圧電性基板12は、支持部材13と、圧電層14とを有する。本実施形態では、支持部材13は、支持基板16と、絶縁層15とを含む。支持基板16上に絶縁層15が設けられている。絶縁層15上に圧電層14が設けられている。もっとも、支持部材13は支持基板16のみにより構成されていてもよい。なお、支持部材13は必ずしも設けられていなくともよい。
圧電層14は第1の主面14a及び第2の主面14bを有する。第1の主面14a及び第2の主面14bは互いに対向している。第1の主面14a及び第2の主面14bのうち、第2の主面14bが支持部材13側に位置している。
圧電層14の第1の主面14aに、機能電極11が設けられている。図2に示すように、機能電極11は、1対の櫛形電極と、基準電位電極19とを有する。基準電位電極19は基準電位に接続される。1対の櫛形電極は、具体的には、第1の櫛形電極17及び第2の櫛形電極18である。第1の櫛形電極17は入力電位に接続される。第2の櫛形電極18は出力電位に接続される。
なお、第1の櫛形電極17は出力電位に接続されてもよい。第2の櫛形電極18は入力電位に接続されてもよい。このように、第1の櫛形電極17は、入力電位及び出力電位のうち一方の電位に接続されればよい。第2の櫛形電極18は、入力電位及び出力電位のうち他方の電位に接続されればよい。
第1の櫛形電極17及び第2の櫛形電極18は、圧電層14の第1の主面14aに設けられている。第1の櫛形電極17は、第1のバスバー22と、複数の第1の電極指25とを有する。複数の第1の電極指25の一端はそれぞれ、第1のバスバー22に接続されている。第2の櫛形電極18は、第2のバスバー23と、複数の第2の電極指26とを有する。複数の第2の電極指26の一端はそれぞれ、第2のバスバー23に接続されている。
第1のバスバー22及び第2のバスバー23は互いに対向している。複数の第1の電極指25と複数の第2の電極指26とは互いに間挿し合っている。第1の電極指25及び第2の電極指26が延びる方向と直交する方向において、第1の電極指25及び第2の電極指26は交互に並んでいる。
基準電位電極19は、接続電極としての第3のバスバー24と、複数の第3の電極指27とを有する。複数の第3の電極指27は、圧電層14の第1の主面14aに設けられている。複数の第3の電極指27同士は、第3のバスバー24により電気的に接続されている。
第1の電極指25及び第2の電極指26が並ぶ方向において、第1の電極指25及び第2の電極指26と並ぶように、第3の電極指27がそれぞれ設けられている。よって、第1の電極指25、第2の電極指26及び第3の電極指27は、一方向において並んでいる。複数の第3の電極指27は、複数の第1の電極指25及び複数の第2の電極指と平行に延びている。
以下においては、第1の電極指25、第2の電極指26及び第3の電極指27が延びる方向を電極指延伸方向とし、電極指延伸方向と直交する方向を電極指直交方向とする。第1の電極指25、第2の電極指26及び第3の電極指27が並んでいる方向を電極指配列方向としたときに、電極指配列方向は、電極指直交方向と平行である。本明細書では、第1の電極指25、第2の電極指26及び第3の電極指27をまとめて、単に電極指と記載することがある。第1のバスバー22及び第2のバスバー23をまとめて、単にバスバーと記載することがある。
図3は、第1の実施形態における第1~第3の電極指付近を示す模式的正面断面図である。
複数の電極指が並んでいる順序は、第1の電極指25から開始した場合において、第1の電極指25、第3の電極指27、第2の電極指26及び第3の電極指27を1周期とする順序である。よって、複数の電極指が並んでいる順序は、第1の電極指25、第3の電極指27、第2の電極指26、第3の電極指27、第1の電極指25、第3の電極指27、第2の電極指26…というように続く。入力電位をIN、出力電位をOUT、基準電位をGNDにより表わし、複数の電極指の順序を接続される電位の順序として表わすと、IN、GND、OUT、GND、IN、GND、OUT…というように続く。
本実施形態では、複数の電極指が設けられている領域において、電極指直交方向における両端部に位置している電極指は、第3の電極指27である。なお、該領域において、電極指直交方向における端部に位置している電極指は、第1の電極指25、第2の電極指26及び第3の電極指27のうちいずれの種類の電極指であってもよい。
図2に示すように、基準電位電極19の接続電極としての第3のバスバー24は、複数の第3の電極指27同士を電気的に接続している。具体的には、第3のバスバー24は、第1のバスバー22と、複数の第2の電極指26の先端との間の領域に位置している。この領域には、複数の第1の電極指25も位置している。もっとも、絶縁膜29によって、第3のバスバー24及び複数の第1の電極指25は、互いに電気的に絶縁されている。
より具体的には、第3のバスバー24は、複数の第1の接続電極24Aと、1つの第2の接続電極24Bとを含む。各第1の接続電極24Aは、隣り合う2本の第3の電極指27の先端同士を接続している。第1の接続電極24A及び2本の第3の電極指27により、U字状の電極が構成されている。複数の第1の接続電極24A同士を、第2の接続電極24Bが接続している。この第2の接続電極24B及び複数の第1の電極指25の間に、絶縁膜29が設けられている。
より詳細には、圧電層14の第1の主面14aに、複数の第1の電極指25の一部を覆うように、絶縁膜29が設けられている。絶縁膜29は、第1のバスバー22と、複数の第2の電極指26の先端との間の領域に設けられている。絶縁膜29は帯状の形状を有する。
絶縁膜29は、基準電位電極19の第1の接続電極24A上には至っていない。そして、絶縁膜29上及び複数の第1の接続電極24A上にわたり、第2の接続電極24Bが設けられている。具体的には、第2の接続電極24Bは、バー部24aと、複数の突出部24bとを有する。バー部24aから、各突出部24bが、各第1の接続電極24Aに向かい延びている。各突出部24bは、各第1の接続電極24Aに接続されている。これにより、複数の第3の電極指27同士が、第1の接続電極24A及び第2の接続電極24Bによって、電気的に接続されている。
本実施形態では、第3のバスバー24は、第1のバスバー22と、複数の第2の電極指26の先端との間の領域に位置している。そのため、複数の第2の電極指26の先端はそれぞれ、電極指延伸方向において、ギャップg1を隔てて、第3のバスバー24と対向している。一方で、複数の第1の電極指25の先端はそれぞれ、電極指延伸方向において、ギャップg2を隔てて、第2のバスバー23と対向している。
なお、第3のバスバー24は、第2のバスバー23と、複数の第1の電極指25の先端との間の領域に位置していてもよい。この場合、複数の第1の電極指25の先端はそれぞれ、ギャップを隔てて、第3のバスバー24と対向している。一方で、複数の第2の電極指26の先端はそれぞれ、ギャップを隔てて、第1のバスバー22と対向している。
これらのように、本発明においては、以下のように構成されていればよい。複数の第1の電極指25の先端はそれぞれ、該電極指と異なる電位であり、かつ入力電位、出力電位及び基準電位のうちいずれかである電位に接続される電極と、電極指延伸方向において、ギャップを隔てて対向していればよい。同様に、複数の第2の電極指26の先端はそれぞれ、該電極指と異なる電位であり、かつ入力電位、出力電位及び基準電位のうちいずれかである電位に接続される電極と、電極指延伸方向において、ギャップを隔てて対向していればよい。
これらのギャップの、電極指延伸方向に沿う寸法をギャップ長とする。本実施形態では、ギャップg1のギャップ長G、及びギャップg2のギャップ長Gは同じである。もっとも、ギャップg1のギャップ長G、及びギャップg2のギャップ長Gは互いに異なっていてもよい。
弾性波装置10は、厚み滑りモードのバルク波を利用可能に構成された弾性波共振子である。図2に示すように、弾性波装置10は、複数の励振領域Cを有する。複数の励振領域Cにおいて、厚み滑りモードのバルク波や、他のモードの弾性波が励振される。なお、図2においては、複数の励振領域Cのうち2つの励振領域Cのみを示している。
全ての励振領域Cのうち一部の複数の励振領域Cは、電極指直交方向から見たときに、隣り合う第1の電極指25及び第3の電極指27が重なり合う領域であり、かつ隣り合う第1の電極指25及び第3の電極指27の中心間の領域である。残りの複数の励振領域Cは、電極指直交方向から見たときに、隣り合う第2の電極指26及び第3の電極指27が重なり合う領域であり、かつ隣り合う第2の電極指26及び第3の電極指27の中心間の領域である。これらの励振領域Cが、電極指直交方向において並んでいる。
機能電極11において、基準電位電極19を除いた構成は、IDT(Interdigital Transducer)電極の構成と同様である。電極指直交方向から見たときに、隣り合う第1の電極指25及び第2の電極指26が重なり合っている領域が交叉領域Eである。もっとも、交叉領域Eは、電極指直交方向から見たときに、隣り合う第1の電極指25及び第3の電極指27、または隣り合う第2の電極指26及び第3の電極指27が重なり合っている領域であるともいえる。交叉領域Eは複数の励振領域Cを含む。なお、交叉領域E及び励振領域Cは、機能電極11の構成に基づいて定義される、圧電層14の領域である。
以下においては、交叉領域Eの電極指延伸方向に沿う寸法を交叉幅Apとする。隣り合う第1の電極指25及び第3の電極指27の中心間距離、または隣り合う第2の電極指26及び第3の電極指27の間の中心間距離をpxとする。本実施形態では、隣り合う複数対の第1の電極指25及び第3の電極指27の中心間距離pxと、隣り合う複数対の第2の電極指26及び第3の電極指27の中心間距離pxとは、いずれも同じである。
もっとも、隣り合う第1の電極指25及び第3の電極指27の中心間距離pxと、隣り合う第2の電極指26及び第3の電極指27の中心間距離pxとは、一定ではなくともよい。この場合には、隣り合う第1の電極指25及び第3の電極指27の中心間距離px、並びに隣り合う第2の電極指26及び第3の電極指27の中心間距離pxのうち、最も長い距離をpとする。なお、本実施形態のように、中心間距離pxが一定である場合には、いずれの隣り合う電極指同士の中心間距離pxも距離pである。
本実施形態においては、圧電層14はニオブ酸リチウム層である。具体的には、圧電層14の材料として、回転YカットのLiNbO3が用いられている。この場合、弾性波装置10の比帯域は、圧電層14に用いられているニオブ酸リチウムのオイラー角(φ,θ,ψ)に依存する。比帯域とは、共振周波数をfr、***振周波数をfaとしたときに、(|fa-fr|/fr)×100[%]により表される。
d/pを限りなく0に近づけた場合における、弾性波装置10の比帯域と、圧電層14のオイラー角(φ,θ,ψ)との関係を導出した。なお、オイラー角におけるφは0°とした。
図4は、d/pを限りなく0に近づけた場合のLiNbO3のオイラー角(0°,θ,ψ)に対する比帯域のマップを示す図である。
図4のハッチングを付して示した領域Rが、少なくとも2%以上の比帯域が得られる領域である。領域Rの範囲を近似すると、下記の式(1)、式(2)及び式(3)で表される範囲となる。なお、オイラー角(φ,θ,ψ)におけるφが0°±10°以内の範囲である場合には、θ及びψと、比帯域との関係は、図4に示す関係と同様である。圧電層14がタンタル酸リチウム層である場合も、オイラー角(0°±10°の範囲内,θ,ψ)におけるθ及びψと、比帯域との関係は、図4に示す関係と同様である。
(0°±10°の範囲内,0°~25°,任意のψ) …式(1)
(0°±10°の範囲内,25°~100°,0°~75°[(1-(θ-50)2/2500)]1/2 または 180°-75°[(1-(θ-50)2/2500)]1/2~180°) …式(2)
(0°±10°の範囲内,180°-40°[(1-(ψ-90)2/8100)]1/2~180°,任意のψ) …式(3)
(0°±10°の範囲内,25°~100°,0°~75°[(1-(θ-50)2/2500)]1/2 または 180°-75°[(1-(θ-50)2/2500)]1/2~180°) …式(2)
(0°±10°の範囲内,180°-40°[(1-(ψ-90)2/8100)]1/2~180°,任意のψ) …式(3)
上記式(1)、式(2)または式(3)のオイラー角の範囲であることが好ましい。それによって、比帯域を十分に広くすることができる。これにより、弾性波装置10をフィルタ装置に好適に用いることができる。
本実施形態の特徴は、以下の構成を有することにある。1)圧電層14のオイラー角(φ,θ,ψ)が、上記の式(1)、式(2)または式(3)の範囲にあること。2)第1の櫛形電極17の第1の電極指25と、第2の櫛形電極18の第2の電極指26との間に、基準電位電極19の第3の電極指27が設けられていること。3)第1の電極指25、第2の電極指26及び第3の電極指27の合計の本数が、16本以上であること。それによって、弾性波装置10がフィルタ装置に用いられる場合において、フィルタ装置の小型化を進めることができ、かつ挿入損失を小さくすることができる。これを以下において説明する。
第1の電極指25、第2の電極指26及び第3の電極指27の合計の本数を異ならせて、フィルタ特性を比較した。当該比較に係る弾性波装置は、第1の電極指25、第2の電極指26及び第3の電極指27の合計の本数が16本未満である弾性波装置も含む。具体的には、複数の電極指の合計の本数を、4本以上、80本以下の範囲において、2本刻みで変化させた。複数の電極指の合計の本数が4本である場合には、複数の電極指が接続される電位の順序を、GND、IN、GND、OUTとした。もっとも、この順序は、実質的には、IN、GND、OUT、GNDと変わらない。当該比較に係る弾性波装置の設計パラメータは以下の通りである。
圧電層:材料…LiNbO3、オイラー角(φ,θ,ψ)…(0°,0°,90°)、厚み…400nm
第1~第3の電極指:層構造…圧電層側からTi層/AlCu層/Ti層、各層の厚み…圧電層側から10nm/390nm/4nm
第1~第3の電極指の順序を接続される電位により表わした順序:IN、GND、OUT、GNDの順序が繰り返されるか、またはGND、IN、GND、OUT。
隣り合う電極指同士の中心間距離px:1.4μm
機能電極のデューティ比:0.3
交叉幅Ap:40μm
第1~第3の電極指の合計の本数:4本以上、80本以下の範囲において、2本刻みで変化させた。
第1~第3の電極指:層構造…圧電層側からTi層/AlCu層/Ti層、各層の厚み…圧電層側から10nm/390nm/4nm
第1~第3の電極指の順序を接続される電位により表わした順序:IN、GND、OUT、GNDの順序が繰り返されるか、またはGND、IN、GND、OUT。
隣り合う電極指同士の中心間距離px:1.4μm
機能電極のデューティ比:0.3
交叉幅Ap:40μm
第1~第3の電極指の合計の本数:4本以上、80本以下の範囲において、2本刻みで変化させた。
図5は、第1~第3の電極指の合計の本数が4本である場合の、弾性波装置の通過特性を示す図である。図6は、第1~第3の電極指の合計の本数が10本である場合の、弾性波装置の通過特性を示す図である。図7は、第1~第3の電極指の合計の本数が80本である場合の、弾性波装置の通過特性を示す図である。
図5に示すように、複数の電極指の合計の本数が4本である場合でも、1個の弾性波装置においてフィルタ波形を得られている。しかしながら、図5中において、一点鎖線により囲んでいる5.5GHz~6GHz付近では、挿入損失が大きい。図6に示すように、複数の電極指の合計の本数が10本である場合にも、5.5GHz~6GHz付近において、挿入損失は大きい。これらに対して、図7に示すように、複数の電極指の合計の本数が80本である場合には、フィルタ波形を好適に得られており、かつ5.5GHz~6GHz付近において、挿入損失を小さくできていることがわかる。
図8は、第1~第3の電極指の合計の本数と、6GHz付近の挿入損失との関係を示す図である。
図8に示すように、複数の電極指の合計の本数が16本以下の場合には、複数の電極指の合計の本数が多いほど、挿入損失が小さいことがわかる。複数の電極指の合計の本数が16本以上である場合には、挿入損失を効果的に小さくできることがわかる。加えて、複数の電極指の合計の本数が16本以上である場合、挿入損失は大きく変化しない。
以上のように、1個の本実施形態の弾性波装置10においても、フィルタ波形を好適に得られる。これは、弾性波装置10が音響結合型フィルタであることによる。より詳細には、図2に示すように、弾性波装置10は、隣り合う第1の電極指25及び第3の電極指27の中心間に位置する励振領域Cと、隣り合う第2の電極指26及び第3の電極指27の中心間に位置する励振領域Cとを有する。これらの励振領域Cにおいて、厚み滑りモードのバルク波を含む複数のモードの弾性波が励振される。これらのモードを結合させることにより、1個の弾性波装置10においても、フィルタ波形を好適に得ることができる。
弾性波共振子として弾性波装置10をフィルタ装置に用いる場合に、フィルタ装置を構成する弾性波共振子が1個、あるいは少ない個数でもフィルタ波形を好適に得ることができる。よって、フィルタ装置の小型化を進めることができる。
加えて、本実施形態においては、第1の電極指25、第2の電極指26及び第3の電極指27の合計の本数は16本以上である。それによって、図8に示すように、挿入損失を小さくすることができる。
以下において、第1の実施形態の構成をより詳細に説明する。
図1に示すように、支持部材13は、支持基板16と絶縁層15とからなる。圧電性基板12は、支持基板16と、絶縁層15と、圧電層14との積層体である。すなわち、圧電層14及び支持部材13は、圧電層14の第1の主面14a及び第2の主面14bが対向している方向から見たときに、重なっている。
支持基板16の材料としては、例えば、シリコンなどの半導体や、酸化アルミニウムなどのセラミックスなどを用いることができる。絶縁層15の材料としては、酸化ケイ素または酸化タンタルなどの、適宜の誘電体を用いることができる。
絶縁層15には凹部が設けられている。絶縁層15上に、凹部を塞ぐように、圧電層14が設けられている。これにより、中空部が構成されている。この中空部が空洞部10aである。第1の実施形態では、支持部材13の一部及び圧電層14の一部が、空洞部10aを挟み互いに対向するように、支持部材13と圧電層14とが配置されている。もっとも、支持部材13における凹部は、絶縁層15及び支持基板16にわたり設けられていてもよい。あるいは、支持基板16のみに設けられた凹部が、絶縁層15により塞がれていてもよい。凹部は圧電層14に設けられていても構わない。なお、空洞部10aは、支持部材13に設けられた貫通孔であってもよい。
空洞部10aは、本発明における音響反射部である。音響反射部により、弾性波のエネルギーを圧電層14側に効果的に閉じ込めることができる。音響反射部は、平面視において、支持部材13における、機能電極11の少なくとも一部と重なる位置に設けられていればよい。より具体的には、平面視において、第1の電極指25、第2の電極指26及び第3の電極指27のそれぞれの少なくとも一部が、音響反射部と重なっていればよい。平面視において、複数の励振領域Cが、音響反射部と重なっていることが好ましい。
本明細書において平面視とは、図1における上方に相当する方向から、支持部材13及び圧電層14の積層方向に沿って見ることをいう。なお、図1においては、例えば、支持基板16側及び圧電層14側のうち、圧電層14側が上方である。さらに、本明細書において平面視は、主面対向方向から見ることと同義であるとする。主面対向方向とは、圧電層14の第1の主面14a及び第2の主面14bが対向し合う方向である。より具体的には、主面対向方向は、例えば、第1の主面14aの法線方向である。
なお、音響反射部は、後述する、音響多層膜などの音響反射膜であってもよい。例えば、支持部材の表面上に、音響反射膜が設けられていてもよい。
上記のように、隣り合う第1の電極指25及び第3の電極指27の中心間距離px、並びに隣り合う第2の電極指26及び第3の電極指27の中心間距離pxのうち、最も長い距離がpである。この場合において、圧電層14の厚みをdとしたときに、d/pが0.5以下であることが好ましく、d/pが0.24以下であることがより好ましい。これにより、厚み滑りモードのバルク波が好適に励振される。
なお、本発明の弾性波装置は、必ずしも厚み滑りモードを利用可能に構成されていなくともよい。例えば、本発明の弾性波装置は、板波を励振可能に構成されていてもよい。この場合、励振領域は、図2に示す交叉領域Eである。
図2に示すように、第1の実施形態においては、基準電位電極19は、接続電極としての第3のバスバー24と、複数の第3の電極指27とを有する。該基準電位電極19は櫛形電極である。もっとも、基準電位電極19は櫛形電極ではなくともよい。この例を、第1の変形例及び第2の変形例により示す。
図9は、第1の実施形態の第1の変形例に係る弾性波装置の模式的平面図である。図9においては、基準電位の記号により、基準電位電極が基準電位に接続されることを模式的に示している。図9以外の模式的平面図においても同様に、基準電位の記号を用いることがある。
本変形例の基準電位電極39Aは、ミアンダ状の形状を有する。本変形例においては、圧電層14上に絶縁膜29は設けられていない。接続電極34は、第1の実施形態における複数の第1の接続電極24Aに相当する部分のみを含む。本変形例の接続電極34は、第3のバスバーではない。
より具体的には、基準電位電極39Aは、第1のバスバー22側に位置している複数の接続電極34と、第2のバスバー23側に位置している複数の接続電極34とを有する。隣接する2本の第3の電極指27の、第1のバスバー22側の先端同士、または第2のバスバー23側の先端同士が、接続電極34により接続されている。
例えば、複数の第3の電極指27のうち、電極指直交方向における両端以外の第3の電極指27は、第1のバスバー22側の先端及び第2のバスバー23側の先端の双方に、1つずつの接続電極34が接続されている。該第3の電極指27は、各接続電極34により、両隣の第3の電極指27と接続されている。この構造が繰り返されることにより、基準電位電極39Aの形状が、ミアンダ状の形状とされている。
本変形例においては、複数の第2の電極指26の先端はそれぞれ、電極指延伸方向において、ギャップg1を隔てて、複数の接続電極34と対向している。すなわち、複数の第2の電極指26の先端はそれぞれ、該電極指と異なる電位であり、かつ入力電位、出力電位及び基準電位のうちいずれかである電位に接続される電極と、電極指延伸方向において、ギャップg1を隔てて対向している。具体的には、第2の電極指26は出力電位に接続され、接続電極34は基準電位に接続される。第2の電極指26の先端と接続電極34との間のギャップg1の電極指延伸方向に沿う寸法は、ギャップ長Gである。
同様に、複数の第1の電極指25の先端はそれぞれ、電極指延伸方向において、ギャップg2を隔てて、複数の接続電極34と対向している。すなわち、複数の第1の電極指25の先端はそれぞれ、該電極指と異なる電位であり、かつ入力電位、出力電位及び基準電位のうちいずれかである電位に接続される電極と、電極指延伸方向において、ギャップg2を隔てて対向している。具体的には、第1の電極指25は入力電位に接続され、接続電極34は基準電位に接続される。第1の電極指25の先端と接続電極34との間のギャップg2の電極指延伸方向に沿う寸法は、ギャップ長Gである。
本変形例では、ギャップg1のギャップ長G、及びギャップg2のギャップ長Gは同じである。もっとも、ギャップg1のギャップ長G、及びギャップg2のギャップ長Gは互いに異なっていてもよい。
基準電位電極39Aにおける基準電位に接続される部分は、電位接続部である。具体的には、基準電位電極39Aは2箇所の電位接続部を有する。基準電位電極39Aの2箇所の電位接続部は、具体的には、第1の電位接続部36A及び第2の電位接続部36Bである。
第1の電位接続部36Aは、複数の第3の電極指27のうち、電極指直交方向における一方端の第3の電極指27に位置している。より具体的には、第1の電位接続部36Aが、該第3の電極指27の一部として構成されている。なお、図示しないが、圧電層14の第1の主面14aには、少なくとも1つの接続配線が設けられている。第1の電位接続部36Aは接続配線に接続されている。第1の電位接続部36Aは、接続配線を介して基準電位に接続される。
上記のように、第1の電位接続部36Aは、複数の第3の電極指27のうち、電極指直交方向における一方端の第3の電極指27に位置している。他方、第2の電位接続部36Bは、複数の第3の電極指27のうち、電極指直交方向における他方端の第3の電極指27に位置している。第2の電位接続部36Bは、接続配線を介して基準電位に接続される。
接続配線は、少なくとも1つ設けられていればよい。すなわち、1つの接続配線が、第1の電位接続部36A及び第2の電位接続部36Bの双方に接続されていてもよい。あるいは、2つの接続配線のうち一方の接続配線が、第1の電位接続部36Aに接続されていてもよい。他方の接続配線が第2の電位接続部36Bに接続されていてもよい。
なお、本変形例では、複数の第3の電極指27のうち、電極指直交方向における両端の2本の第3の電極指27は、第2の櫛形電極18の電極指直交方向における両端部よりも、電極指直交方向において外側に位置している。第1の電位接続部36A及び第2の電位接続部36Bに接続されている接続配線は、第2の櫛形電極18の上記両端部よりも、電極指直交方向における外側を通っている。
本変形例においても、圧電層14のオイラー角は第1の実施形態と同様である。複数の電極指が並んでいる順序は、第1の電極指25から開始した場合において、第1の電極指25、第3の電極指27、第2の電極指26及び第3の電極指27を1周期とする順序である。そして、第1の電極指25、第2の電極指26及び第3の電極指27の合計の本数が、16本以上である。それによって、弾性波装置がフィルタ装置に用いられる場合において、フィルタ装置の小型化を進めることができ、かつ挿入損失を小さくすることができる。
図10は、第1の実施形態の第2の変形例に係る弾性波装置の模式的平面図である。
本変形例の基準電位電極39Bは、5箇所の電位接続部を有する。各電位接続部が、接続配線を介して基準電位に接続される。なお、基準電位電極39Bの形状は、第1の変形例と同様に、ミアンダ状である。本変形例においては、第1のバスバー32及び第2のバスバー33の双方が、複数の分割バスバー部に分割されている。分割バスバー部間を接続配線が通っている。
具体的には、第1の櫛形電極37の第1のバスバー32は、分割バスバー部32A、分割バスバー部32B及び分割バスバー部32Cを有する。分割バスバー部32A及び分割バスバー部32Bは、電極指直交方向において、ギャップを隔てて互いに対向している。分割バスバー部32B及び分割バスバー部32Cは、電極指直交方向において、ギャップを隔てて互いに対向している。
第2の櫛形電極38の第2のバスバー33は、分割バスバー部33A及び分割バスバー部33Bを有する。分割バスバー部33A及び分割バスバー部33Bは、電極指直交方向において、ギャップを隔てて互いに対向している。
基準電位電極39Bは、第1の変形例と同様の、第1の電位接続部36A及び第2の電位接続部36Bを有する。加えて、基準電位電極39Bは、3箇所の第3の電位接続部を有する。3箇所の第3の電位接続部は、具体的には、第3の電位接続部36C、第3の電位接続部36D及び第3の電位接続部36Eである。
3箇所の第3の電位接続部は、基準電位電極39Bの、複数の第3の電極指のうち、電極指直交方向における両端の2本の第3の電極指27の間の部分に位置している。より具体的には、第3の電位接続部36Cは、隣り合う第3の電極指27の第2のバスバー33側の先端同士を接続している接続電極34に位置している。他方、第3の電位接続部36D及び第3の電位接続部36Eはそれぞれ、隣り合う第3の電極指27の第1のバスバー32側の先端同士を接続している接続電極34に位置している。第3の電位接続部36Cは、第3の電位接続部36D及び第3の電位接続部36Eの間に位置している。
第3の電位接続部36Cに接続されている接続配線は、第2のバスバー33の分割バスバー部33A及び分割バスバー部33Bの間を通っている。第3の電位接続部36Dに接続されている接続配線は、第1のバスバー32の分割バスバー部32A及び分割バスバー部32Bの間を通っている。第3の電位接続部36Eに接続されている接続配線は、第1のバスバー32の分割バスバー部32B及び分割バスバー部32Cの間を通っている。
本変形例においては、基準電位電極39Bが5箇所の電位接続部を有する。これにより、電位接続部間の部分の長さを効果的に短くすることができる。それによって、基準電位電極39Bの電気抵抗を効果的に低くすることができる。
加えて、本変形例においても、第1の実施形態及び第1の変形例と同様に、弾性波装置がフィルタ装置に用いられる場合において、フィルタ装置の小型化を進めることができ、かつ挿入損失を小さくすることができる。なお、電位接続部の箇所数及び位置は上記に限定されない。第1のバスバー32及び第2のバスバー33の分割数も上記に限定されない。第1のバスバー32及び第2のバスバー33のうち、少なくとも一方が分割されていてもよい。
以下において、第2の実施形態の構成を説明する。第2の実施形態の基本的な構成は、第1の実施形態と同様である。そのため、第2の実施形態の説明には、第1の実施形態の説明に用いた図面や符号を援用することとする。なお、第2の実施形態は、交叉幅Ap及び隣り合う電極指同士の中心間距離pxの関係が、Ap/px≧5に限定されている点において、第1の実施形態と異なる。
第2の実施形態の特徴は、以下の構成を有することにある。1)第1の櫛形電極17の第1の電極指25と、第2の櫛形電極18の第2の電極指26との間に、基準電位電極19の第3の電極指27が設けられていること。2)Ap/px≧5であること。それによって、弾性波装置10がフィルタ装置に用いられる場合において、フィルタ装置の小型化を進めることができ、かつ挿入損失を小さくすることができる。なお、第2の実施形態においては、複数の電極指の合計の本数や、圧電層14のオイラー角は特に限定されない。上記の効果を、以下において示す。
Ap/pxを異ならせて、6GHz付近の挿入損失を比較した。当該比較に係る弾性波装置は、Ap/px<5である弾性波装置も含む。具体的には、Ap/pxを、1.25以上、12.5以下の範囲において変化させた。当該比較に係る弾性波装置の設計パラメータは以下の通りである。
圧電層:材料…LiNbO3、オイラー角(φ,θ,ψ)…(0°,0°,90°)、厚み…400nm
第1~第3の電極指:層構造…圧電層側からTi層/AlCu層/Ti層、各層の厚み…圧電層側から10nm/390nm/4nm
第1~第3の電極指の順序を接続される電位により表わした順序:IN、GND、OUT、GNDの順序が繰り返される。
隣り合う電極指同士の中心間距離px:1.4μm
機能電極のデューティ比:0.3
Ap/px:1.25以上、12.5以下の範囲において変化させた。
第1~第3の電極指:層構造…圧電層側からTi層/AlCu層/Ti層、各層の厚み…圧電層側から10nm/390nm/4nm
第1~第3の電極指の順序を接続される電位により表わした順序:IN、GND、OUT、GNDの順序が繰り返される。
隣り合う電極指同士の中心間距離px:1.4μm
機能電極のデューティ比:0.3
Ap/px:1.25以上、12.5以下の範囲において変化させた。
図11は、Ap/pxと、6GHz付近の挿入損失との関係を示す図である。
図11に示すように、Ap/pxが大きいほど、挿入損失が小さいことがわかる。Ap/px<5である場合と、Ap/px≧5である場合とでは、Ap/pxの変化に対する挿入損失の変化の傾きが、互いに大きく異なることがわかる。具体的には、Ap/px<5である場合の上記傾きは、Ap/px≧5である場合の上記傾きよりも大きい。Ap/px<5である場合においては、Ap/pxが5に近づくほど、挿入損失が大幅に小さくなっている。そして、第2の実施形態のように、Ap/px≧5である場合においては、挿入損失を効果的に小さくすることができる。
加えて、第2の実施形態では、第1の実施形態と同様に、弾性波共振子として弾性波装置10をフィルタ装置に用いる場合に、フィルタ装置を構成する弾性波共振子が1個、あるいは少ない個数でもフィルタ波形を好適に得ることができる。よって、フィルタ装置の小型化を進めることができる。
なお、第2の実施形態においても、複数の電極指の合計の本数が16本以上であることが好ましい。それによって、挿入損失をより確実に、効果的に小さくすることができる。圧電層14のオイラー角(φ,θ,ψ)が、上記の式(1)、式(2)及び式(3)で表される範囲であることが好ましい。それによって、比帯域の値をより確実に大きくすることができる。
以下において、第3の実施形態及び第4の実施形態の構成を説明する。第3の実施形態及び第4の実施形態の基本的な構成は、第1の実施形態と同様である。そのため、第3の実施形態及び第4の実施形態の説明においては、第1の実施形態の説明に用いた図面及び符号を援用することとする。なお、第3の実施形態は、ギャップ長G及び隣り合う電極指同士の中心間距離pxの関係が、G/px≧1に限定されている点、及び圧電層14のオイラー角の範囲において、第1の実施形態と異なる。第4の実施形態は、G/px≦0.5に限定されている点において、第1の実施形態と異なる。
第3の実施形態及び第4の実施形態においては、ギャップg1のギャップ長G及びギャップg2のギャップ長Gは同じである。もっとも、ギャップg1のギャップ長G及びギャップg2のギャップ長Gは互いに異なっていてもよい。
第3の実施形態の特徴は、以下の構成を有することにある。1)圧電層14のオイラー角(φ,θ,ψ)が、(0°±5°の範囲内,-8°±14°の範囲内,90°±5°の範囲内)であること。2)第1の櫛形電極17の第1の電極指25と、第2の櫛形電極18の第2の電極指26との間に、基準電位電極19の第3の電極指27が設けられていること。3)隣り合う電極指同士の中心間距離px及びギャップ長Gとの関係が、G/px≧1であること。それによって、弾性波装置10がフィルタ装置に用いられる場合において、フィルタ装置の小型化を進めることができ、かつ挿入損失を小さくすることができる。これを以下において示す。なお、第3の実施形態においては、複数の電極指の合計の本数は特に限定されない。
G/pxを異ならせて、6GHz付近の挿入損失を比較した。当該比較に係る弾性波装置は、0.5<G/px<1である弾性波装置も含む。具体的には、Ap/pxを、0.625以上、2.5以下の範囲において変化させた。当該比較に係る弾性波装置の設計パラメータは以下の通りである。
圧電層:材料…LiNbO3、オイラー角(φ,θ,ψ)…(0°,0°,90°)、厚み…400nm
第1~第3の電極指:層構造…圧電層側からTi層/AlCu層/Ti層、各層の厚み…圧電層側から10nm/390nm/4nm
第1~第3の電極指の順序を接続される電位により表わした順序:IN、GND、OUT、GNDの順序が繰り返される。
隣り合う電極指同士の中心間距離px:1.4μm
機能電極のデューティ比:0.3
G/px:0.625以上、2.5以下の範囲において変化させた。
第1~第3の電極指:層構造…圧電層側からTi層/AlCu層/Ti層、各層の厚み…圧電層側から10nm/390nm/4nm
第1~第3の電極指の順序を接続される電位により表わした順序:IN、GND、OUT、GNDの順序が繰り返される。
隣り合う電極指同士の中心間距離px:1.4μm
機能電極のデューティ比:0.3
G/px:0.625以上、2.5以下の範囲において変化させた。
図12は、G/pxと、6GHz付近の挿入損失との関係を示す図である。
図12に示すように、0.5<G/px<1である場合には、G/pxが1に近づくほど、挿入損失が大幅に小さくなっていることがわかる。そして、G/px≧1である場合においては、挿入損失を効果的に小さくできることがわかる。
加えて、第3の実施形態では、第1の実施形態と同様に、弾性波共振子として弾性波装置10をフィルタ装置に用いる場合に、フィルタ装置を構成する弾性波共振子が1個、あるいは少ない個数でもフィルタ波形を好適に得ることができる。よって、フィルタ装置の小型化を進めることができる。
なお、第3の実施形態においても、複数の電極指の合計の本数が16本以上であることが好ましい。それによって、挿入損失をより確実に、効果的に小さくすることができる。
図12では、第3の実施形態において、圧電層14のオイラー角(φ,θ,ψ)が(0°,0°,90°)である場合の挿入損失を示した。もっとも、圧電層14のオイラー角(φ,θ,ψ)が(0°±5°の範囲内,-8°±14°の範囲内,90°±5°の範囲内)であればよい。この場合において、G/px≧1とすることにより、挿入損失を小さくすることができる。
第4の実施形態の特徴は、以下の構成を有することにある。1)圧電層14のオイラー角(φ,θ,ψ)が、上記の式(1)、式(2)または式(3)の範囲にあること。2)第1の櫛形電極17の第1の電極指25と、第2の櫛形電極18の第2の電極指26との間に、基準電位電極19の第3の電極指27が設けられていること。3)隣り合う電極指同士の中心間距離px及びギャップ長Gとの関係が、G/px≦0.5であること。それによって、弾性波装置10がフィルタ装置に用いられる場合において、フィルタ装置の小型化を進めることができ、かつ挿入損失を小さくすることができる。これを以下において示す。なお、第4の実施形態においては、複数の電極指の合計の本数は特に限定されない。
G/pxを異ならせて、6GHz付近の挿入損失を比較した。当該比較に係る弾性波装置は、0.5<G/pxである弾性波装置も含む。具体的には、G/pxを、0.125以上、1.25以下の範囲において変化させた。当該比較に係る弾性波装置の設計パラメータは以下の通りである。
圧電層:材料…LiNbO3、オイラー角(φ,θ,ψ)…(0°,127.5°,0°)、厚み…400nm
第1~第3の電極指:層構造…圧電層側からTi層/AlCu層/Ti層、各層の厚み…圧電層側から10nm/390nm/4nm
第1~第3の電極指の順序を接続される電位により表わした順序:IN、GND、OUT、GNDの順序が繰り返される。
隣り合う電極指同士の中心間距離px:1.4μm
機能電極のデューティ比:0.3
G/px:0.125以上、1.25以下の範囲において変化させた。
第1~第3の電極指:層構造…圧電層側からTi層/AlCu層/Ti層、各層の厚み…圧電層側から10nm/390nm/4nm
第1~第3の電極指の順序を接続される電位により表わした順序:IN、GND、OUT、GNDの順序が繰り返される。
隣り合う電極指同士の中心間距離px:1.4μm
機能電極のデューティ比:0.3
G/px:0.125以上、1.25以下の範囲において変化させた。
図13は、G/pxと、6GHz付近の挿入損失との関係を示す図である。
図13に示すように、0.5≦G/pxである場合において、挿入損失を効果的に小さくできることがわかる。
加えて、第4の実施形態においても、第1の実施形態と同様に、フィルタ装置の小型化を進めることができる。なお、第4の実施形態においても、複数の電極指の合計の本数が16本以上であることが好ましい。それによって、挿入損失をより確実に、効果的に小さくすることができる。
図13では、第4の実施形態において、圧電層14のオイラー角(φ,θ,ψ)が(0°,127.5°,0°)である場合の挿入損失を示した。もっとも、圧電層14が回転Yカットのニオブ酸リチウムからなる場合には、G/px≦0.5とすることにより、挿入損失を小さくすることができる。加えて、本実施形態のように、圧電層14のオイラー角(φ,θ,ψ)が、上記の式(1)、式(2)または式(3)の範囲にある場合には、比帯域の値をより確実に大きくすることができる。
第2~第4の実施形態では、図2を援用して示すように、接続電極は第3のバスバー24である。基準電位電極19は櫛形電極である。もっとも、第2~第4の実施形態においても、図9に示す基準電位電極39Aや、図10に示す基準電位電極39Bを用いてもよい。第2~第4の実施形態においても、基準電位電極は、ミアンダ状の形状を有していてもよい。
以下において、基準電位電極がミアンダ状の形状である場合における、さらなる例を、第5の実施形態及び第6の実施形態により示す。
図14は、第5の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。図14においては、後述するG-Bギャップ長を、符号G-Bを用いて示す。G-Fギャップ長を、符号G-Fを用いて示す。
本実施形態は、第1のバスバー32、第2のバスバー33及び基準電位電極39Bの構成において第1の実施形態と異なる。なお、第1のバスバー32、第2のバスバー33及び基準電位電極39Bの基本的な構成は、第1の実施形態の第2の変形例と同様である。もっとも、本実施形態においては、接続電極34と、電極指の先端及びバスバーとの間の距離が限定されている。上記の点以外においては、第5の実施形態の弾性波装置は第1の実施形態の弾性波装置10と同様の構成を有する。
以下においては、隣り合う第3の電極指27の、第1のバスバー32側の先端同士を接続している接続電極34と、第1のバスバー32との間の距離をG-Bギャップ長とする。該接続電極34と、第2の電極指26の先端との間の距離をG-Fギャップ長とする。
本実施形態の特徴は、以下の構成を有することにある。1)圧電層14のオイラー角(φ,θ,ψ)が、上記の式(1)、式(2)または式(3)の範囲にあること。2)第1の櫛形電極17の第1の電極指25と、第2の櫛形電極18の第2の電極指26との間に、基準電位電極19の第3の電極指27が設けられていること。3)G-Bギャップ長≦G-Fギャップ長であること。それによって、弾性波装置がフィルタ装置に用いられる場合において、フィルタ装置の小型化を進めることができ、かつ挿入損失を小さくすることができる。
本実施形態においては、第1の電極指25、第2の電極指26及び第3の電極指27の合計の本数は特に限定されない。もっとも、第1の電極指25、第2の電極指26及び第3の電極指27の合計の本数が16本以上であることが好ましい。それによって、挿入損失をより確実に、効果的に小さくすることができる。
本実施形態では、第1の櫛形電極37は入力電位に接続される。第2の櫛形電極38は出力電位に接続される。そのため、G-Bギャップ長は、基準電位に接続される接続電極34と、入力電位に接続される第1のバスバー32との間の距離である。G-Fギャップ長は、基準電位に接続される接続電極34と、出力電位に接続される第2の電極指26の先端との間の距離である。
もっとも、第1の櫛形電極37が出力電位に接続され、第2の櫛形電極38が入力電位に接続されてもよい。この場合、G-Bギャップ長は、基準電位に接続される接続電極34と、出力電位に接続される第1のバスバー32との間の距離である。G-Fギャップ長は、基準電位に接続される接続電極34と、入力電位に接続される第2の電極指26の先端との間の距離である。
あるいは、G-Bギャップ長を、隣り合う第3の電極指27の、第2のバスバー33側の先端同士を接続している接続電極34と、第2のバスバー33との間の距離としてもよい。この場合、G-Fギャップ長を、該接続電極34と、第1の電極指25の先端との間の距離とする。
以下において、第6の実施形態の構成を説明する。第6の実施形態の構成は、基本的には、第5の実施形態と同様である。そのため、第6の実施形態の説明には、第5の実施形態の説明に用いた図面及び符号を援用することとする。なお、第6の実施形態は、G-Bギャップ長>G-Fギャップ長である点、及び圧電層14のオイラー角の範囲において、第5の実施形態と異なる。
第6の実施形態の特徴は、以下の構成を有することにある。1)圧電層14のオイラー角(φ,θ,ψ)が、(0°±5°の範囲内,-8°±14°の範囲内,90°±5°の範囲内)であること。2)第1の櫛形電極17の第1の電極指25と、第2の櫛形電極18の第2の電極指26との間に、基準電位電極19の第3の電極指27が設けられていること。3)G-Bギャップ長>G-Fギャップ長であること。それによって、弾性波装置がフィルタ装置に用いられる場合において、フィルタ装置の小型化を進めることができ、かつ挿入損失を小さくすることができる。
第6の実施形態では、第1の電極指25、第2の電極指26及び第3の電極指27の合計の本数は特に限定されない。もっとも、第1の電極指25、第2の電極指26及び第3の電極指27の合計の本数が16本以上であることが好ましい。それによって、挿入損失をより確実に、効果的に小さくすることができる。
第5の実施形態及び第6の実施形態によって、基準電位電極がミアンダ状の形状を有する場合において、G-Bギャップ長及びG-Fギャップ長を定義した例を示した。なお、図2に示す、櫛形電極である基準電位電極19においても、G-Bギャップ長及びG-Fギャップ長を定義することができる。具体的には、G-Bギャップ長は、第3のバスバー24及び第1のバスバー22の間の距離である。G-Fギャップ長は、ギャップg1におけるギャップ長Gに相当する。
基準電位電極19が櫛形電極である場合においても、第5の実施形態と同様に、G-Bギャップ長≦G-Fギャップ長であってもよい。あるいは、第6の実施形態と同様に、G-Bギャップ長>G-Fギャップ長であってもよい。
以下において、機能電極がIDT電極である例を用いて、厚み滑りモードの詳細を説明する。なお、IDT電極は第3の電極指を有しない。後述するIDT電極における「電極」は、電極指に相当する。以下の例における支持部材は、本発明における支持基板に相当する。以下においては、基準電位をグラウンド電位と記載することもある。
図15(a)は、厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波装置の外観を示す略図的斜視図であり、図15(b)は、圧電層上の電極構造を示す平面図であり、図16は、図15(a)中のA-A線に沿う部分の断面図である。
弾性波装置1は、LiNbO3からなる圧電層2を有する。圧電層2は、LiTaO3からなるものであってもよい。LiNbO3やLiTaO3のカット角は、Zカットであるが、回転YカットやXカットであってもよい。圧電層2の厚みは、特に限定されないが、厚み滑りモードを効果的に励振するには、40nm以上、1000nm以下であることが好ましく、50nm以上、1000nm以下であることがより好ましい。圧電層2は、対向し合う第1,第2の主面2a,2bを有する。第1の主面2a上に、電極3及び電極4が設けられている。ここで電極3が「第1電極」の一例であり、電極4が「第2電極」の一例である。図15(a)及び図15(b)では、複数の電極3が、第1のバスバー5に接続されている。複数の電極4は、第2のバスバー6に接続されている。複数の電極3及び複数の電極4は、互いに間挿し合っている。電極3及び電極4は、矩形形状を有し、長さ方向を有する。この長さ方向と直交する方向において、電極3と、隣りの電極4とが対向している。電極3,4の長さ方向、及び、電極3,4の長さ方向と直交する方向はいずれも、圧電層2の厚み方向に交叉する方向である。このため、電極3と、隣りの電極4とは、圧電層2の厚み方向に交叉する方向において対向しているともいえる。また、電極3,4の長さ方向が図15(a)及び図15(b)に示す電極3,4の長さ方向に直交する方向と入れ替わってもよい。すなわち、図15(a)及び図15(b)において、第1のバスバー5及び第2のバスバー6が延びている方向に電極3,4を延ばしてもよい。その場合、第1のバスバー5及び第2のバスバー6は、図15(a)及び図15(b)において電極3,4が延びている方向に延びることとなる。そして、一方電位に接続される電極3と、他方電位に接続される電極4とが隣り合う1対の構造が、上記電極3,4の長さ方向と直交する方向に、複数対設けられている。ここで電極3と電極4とが隣り合うとは、電極3と電極4とが直接接触するように配置されている場合ではなく、電極3と電極4とが間隔を介して配置されている場合を指す。また、電極3と電極4とが隣り合う場合、電極3と電極4との間には、他の電極3,4を含む、ホット電極やグラウンド電極に接続される電極は配置されない。この対数は、整数対である必要はなく、1.5対や2.5対などであってもよい。電極3,4間の中心間距離すなわちピッチは、1μm以上、10μm以下の範囲が好ましい。また、電極3,4の幅、すなわち電極3,4の対向方向の寸法は、50nm以上、1000nm以下の範囲であることが好ましく、150nm以上、1000nm以下の範囲であることがより好ましい。なお、電極3,4間の中心間距離とは、電極3の長さ方向と直交する方向における電極3の寸法(幅寸法)の中心と、電極4の長さ方向と直交する方向における電極4の寸法(幅寸法)の中心とを結んだ距離となる。
また、弾性波装置1では、Zカットの圧電層を用いているため、電極3,4の長さ方向と直交する方向は、圧電層2の分極方向に直交する方向となる。圧電層2として他のカット角の圧電体を用いた場合には、この限りでない。ここにおいて、「直交」とは、厳密に直交する場合のみに限定されず、略直交(電極3,4の長さ方向と直交する方向と分極方向とのなす角度が例えば90°±10°の範囲内)でもよい。
圧電層2の第2の主面2b側には、絶縁層7を介して支持部材8が積層されている。絶縁層7及び支持部材8は、枠状の形状を有し、図16に示すように、貫通孔7a,8aを有する。それによって、空洞部9が形成されている。空洞部9は、圧電層2の励振領域Cの振動を妨げないために設けられている。従って、上記支持部材8は、少なくとも1対の電極3,4が設けられている部分と重ならない位置において、第2の主面2bに絶縁層7を介して積層されている。なお、絶縁層7は設けられずともよい。従って、支持部材8は、圧電層2の第2の主面2bに直接または間接に積層され得る。
絶縁層7は、酸化ケイ素からなる。もっとも、酸化ケイ素の他、酸窒化ケイ素、アルミナなどの適宜の絶縁性材料を用いることができる。支持部材8は、Siからなる。Siの圧電層2側の面における面方位は(100)や(110)であってもよく、(111)であってもよい。支持部材8を構成するSiは、抵抗率4kΩcm以上の高抵抗であることが望ましい。もっとも、支持部材8についても適宜の絶縁性材料や半導体材料を用いて構成することができる。
支持部材8の材料としては、例えば、酸化アルミニウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶などの圧電体、アルミナ、マグネシア、サファイア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライトなどの各種セラミック、ダイヤモンド、ガラスなどの誘電体、窒化ガリウムなどの半導体などを用いることができる。
上記複数の電極3,4及び第1,第2のバスバー5,6は、Al、AlCu合金などの適宜の金属もしくは合金からなる。弾性波装置1では、電極3,4及び第1,第2のバスバー5,6は、Ti膜上にAl膜を積層した構造を有する。なお、Ti膜以外の密着層を用いてもよい。
駆動に際しては、複数の電極3と、複数の電極4との間に交流電圧を印加する。より具体的には、第1のバスバー5と第2のバスバー6との間に交流電圧を印加する。それによって、圧電層2において励振される厚み滑りモードのバルク波を利用した、共振特性を得ることが可能とされている。また、弾性波装置1では、圧電層2の厚みをd、複数対の電極3,4のうちいずれかの隣り合う電極3,4の中心間距離をpとした場合、d/pは0.5以下とされている。そのため、上記厚み滑りモードのバルク波が効果的に励振され、良好な共振特性を得ることができる。より好ましくは、d/pは0.24以下であり、その場合には、より一層良好な共振特性を得ることができる。
弾性波装置1では、上記構成を備えるため、小型化を図ろうとして、電極3,4の対数を小さくしたとしても、Q値の低下が生じ難い。これは、両側の反射器における電極指の本数を少なくしても、伝搬ロスが少ないためである。また、上記電極指の本数を少なくできるのは、厚み滑りモードのバルク波を利用していることによる。弾性波装置で利用したラム波と、上記厚み滑りモードのバルク波の相違を、図17(a)及び図17(b)を参照して説明する。
図17(a)は、日本公開特許公報 特開2012-257019号公報に記載のような弾性波装置の圧電膜を伝搬するラム波を説明するための模式的正面断面図である。ここでは、圧電膜201中を矢印で示すように波が伝搬する。ここで、圧電膜201では、第1の主面201aと、第2の主面201bとが対向しており、第1の主面201aと第2の主面201bとを結ぶ厚み方向がZ方向である。X方向は、IDT電極の電極指が並んでいる方向である。図17(a)に示すように、ラム波では、波が図示のように、X方向に伝搬していく。板波であるため、圧電膜201が全体として振動するものの、波はX方向に伝搬するため、両側に反射器を配置して、共振特性を得ている。そのため、波の伝搬ロスが生じ、小型化を図った場合、すなわち電極指の対数を少なくした場合、Q値が低下する。
これに対して、図17(b)に示すように、弾性波装置1では、振動変位は厚み滑り方向であるから、波は、圧電層2の第1の主面2aと第2の主面2bとを結ぶ方向、すなわちZ方向にほぼ伝搬し、共振する。すなわち、波のX方向成分がZ方向成分に比べて著しく小さい。そして、このZ方向の波の伝搬により共振特性が得られるため、反射器の電極指の本数を少なくしても、伝搬損失は生じ難い。さらに、小型化を進めようとして、電極3,4からなる電極対の対数を減らしたとしても、Q値の低下が生じ難い。
なお、厚み滑りモードのバルク波の振幅方向は、図18に示すように、圧電層2の励振領域Cに含まれる第1領域451と、励振領域Cに含まれる第2領域452とで逆になる。図18では、電極3と電極4との間に、電極4が電極3よりも高電位となる電圧が印加された場合のバルク波を模式的に示してある。第1領域451は、励振領域Cのうち、圧電層2の厚み方向に直交し圧電層2を2分する仮想平面VP1と、第1の主面2aとの間の領域である。第2領域452は、励振領域Cのうち、仮想平面VP1と、第2の主面2bとの間の領域である。
上記のように、弾性波装置1では、電極3と電極4とからなる少なくとも1対の電極が配置されているが、X方向に波を伝搬させるものではないため、この電極3,4からなる電極対の対数は複数対ある必要はない。すなわち、少なくとも1対の電極が設けられてさえおればよい。
例えば、上記電極3がホット電位に接続される電極であり、電極4がグラウンド電位に接続される電極である。もっとも、電極3がグラウンド電位に、電極4がホット電位に接続されてもよい。弾性波装置1では、少なくとも1対の電極は、上記のように、ホット電位に接続される電極またはグラウンド電位に接続される電極であり、浮き電極は設けられていない。
図19は、図16に示す弾性波装置の共振特性を示す図である。なお、この共振特性を得た弾性波装置1の設計パラメータは以下の通りである。
圧電層2:オイラー角(0°,0°,90°)のLiNbO3、厚み=400nm。
電極3と電極4の長さ方向と直交する方向に見たときに、電極3と電極4とが重なっている領域、すなわち励振領域Cの長さ=40μm、電極3,4からなる電極の対数=21対、電極間中心距離=3μm、電極3,4の幅=500nm、d/p=0.133。
絶縁層7:1μmの厚みの酸化ケイ素膜。
支持部材8:Si。
電極3と電極4の長さ方向と直交する方向に見たときに、電極3と電極4とが重なっている領域、すなわち励振領域Cの長さ=40μm、電極3,4からなる電極の対数=21対、電極間中心距離=3μm、電極3,4の幅=500nm、d/p=0.133。
絶縁層7:1μmの厚みの酸化ケイ素膜。
支持部材8:Si。
なお、励振領域Cの長さとは、励振領域Cの電極3,4の長さ方向に沿う寸法である。
弾性波装置1では、電極3,4からなる電極対の電極間距離は、複数対において全て等しくした。すなわち、電極3と電極4とを等ピッチで配置した。
図19から明らかなように、反射器を有しないにも関わらず、比帯域が12.5%である良好な共振特性が得られている。
ところで、上記圧電層2の厚みをd、電極3と電極4との電極の中心間距離をpとした場合、前述したように、弾性波装置1では、d/pは0.5以下、より好ましくは0.24以下である。これを、図20を参照して説明する。
図19に示した共振特性を得た弾性波装置と同様に、但しd/pを変化させ、複数の弾性波装置を得た。図20は、このd/pと、弾性波装置の共振子としての比帯域との関係を示す図である。
図20から明らかなように、d/p>0.5では、d/pを調整しても、比帯域は5%未満である。これに対して、d/p≦0.5の場合には、その範囲内でd/pを変化させれば、比帯域を5%以上とすることができ、すなわち高い結合係数を有する共振子を構成することができる。また、d/pが0.24以下の場合には、比帯域を7%以上と高めることができる。加えて、d/pをこの範囲内で調整すれば、より一層比帯域の広い共振子を得ることができ、より一層高い結合係数を有する共振子を実現することができる。従って、d/pを0.5以下とすることにより、上記厚み滑りモードのバルク波を利用した、高い結合係数を有する共振子を構成し得ることがわかる。
図21は、厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波装置の平面図である。弾性波装置80では、圧電層2の第1の主面2a上において、電極3と電極4とを有する1対の電極が設けられている。なお、図21中のKが交叉幅となる。前述したように、本発明の弾性波装置では、電極の対数は1対であってもよい。この場合においても、上記d/pが0.5以下であれば、厚み滑りモードのバルク波を効果的に励振することができる。
弾性波装置1では、好ましくは、複数の電極3,4において、いずれかの隣り合う電極3,4が対向している方向に見たときに重なっている領域である励振領域Cに対する、上記隣り合う電極3,4のメタライゼーション比MRが、MR≦1.75(d/p)+0.075を満たすことが望ましい。その場合には、スプリアスを効果的に小さくすることができる。これを、図22及び図23を参照して説明する。図22は、上記弾性波装置1の共振特性の一例を示す参考図である。矢印Bで示すスプリアスが、共振周波数と***振周波数との間に現れている。なお、d/p=0.08として、かつLiNbO3のオイラー角(0°,0°,90°)とした。また、上記メタライゼーション比MR=0.35とした。
メタライゼーション比MRを、図15(b)を参照して説明する。図15(b)の電極構造において、1対の電極3,4に着目した場合、この1対の電極3,4のみが設けられるとする。この場合、一点鎖線で囲まれた部分が励振領域Cとなる。この励振領域Cとは、電極3と電極4とを、電極3,4の長さ方向と直交する方向すなわち対向方向に見たときに電極3における電極4と重なり合っている領域、電極4における電極3と重なり合っている領域、及び、電極3と電極4との間の領域における電極3と電極4とが重なり合っている領域である。そして、この励振領域Cの面積に対する、励振領域C内の電極3,4の面積が、メタライゼーション比MRとなる。すなわち、メタライゼーション比MRは、メタライゼーション部分の面積の励振領域Cの面積に対する比である。
なお、複数対の電極が設けられている場合、励振領域の面積の合計に対する全励振領域に含まれているメタライゼーション部分の割合をMRとすればよい。
図23は弾性波装置1の構成に従って、多数の弾性波共振子を構成した場合の比帯域と、スプリアスの大きさとしての180度で規格化されたスプリアスのインピーダンスの位相回転量との関係を示す図である。なお、比帯域については、圧電層の膜厚や電極の寸法を種々変更し、調整した。また、図23は、ZカットのLiNbO3からなる圧電層を用いた場合の結果であるが、他のカット角の圧電層を用いた場合においても、同様の傾向となる。
図23中の楕円Jで囲まれている領域では、スプリアスが1.0と大きくなっている。図23から明らかなように、比帯域が0.17を超えると、すなわち17%を超えると、スプリアスレベルが1以上の大きなスプリアスが、比帯域を構成するパラメータを変化させたとしても、通過帯域内に現れる。すなわち、図22に示す共振特性のように、矢印Bで示す大きなスプリアスが帯域内に現れる。よって、比帯域は17%以下であることが好ましい。この場合には、圧電層2の膜厚や電極3,4の寸法などを調整することにより、スプリアスを小さくすることができる。
図24は、d/2pと、メタライゼーション比MRと、比帯域との関係を示す図である。上記弾性波装置において、d/2pと、MRが異なる様々な弾性波装置を構成し、比帯域を測定した。図24の破線Dの右側のハッチングを付して示した部分が、比帯域が17%以下の領域である。このハッチングを付した領域と、付していない領域との境界は、MR=3.5(d/2p)+0.075で表される。すなわち、MR=1.75(d/p)+0.075である。従って、好ましくは、MR≦1.75(d/p)+0.075である。その場合には、比帯域を17%以下としやすい。より好ましくは、図24中の一点鎖線D1で示すMR=3.5(d/2p)+0.05の右側の領域である。すなわち、MR≦1.75(d/p)+0.05であれば、比帯域を確実に17%以下にすることができる。
図25は、d/pを限りなく0に近づけた場合のLiNbO3のオイラー角(0°,θ,ψ)に対する比帯域のマップを示す図である。図25において示す、ハッチングを付して示した複数の領域Rがそれぞれ、2%以上の比帯域が得られる領域である。なお、オイラー角(φ,θ,ψ)におけるφが0°±5°の範囲内である場合には、θ及びψと比帯域との関係は、図25に示す関係と同様である。圧電層がタンタル酸リチウム(LiTaO3)からなる場合においても、オイラー角(0°±5°の範囲内,θ,ψ)におけるθ及びψと、BWとの関係は、図25に示す関係と同様である。
従って、圧電層を構成しているニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムのオイラー角(φ,θ,ψ)におけるφが0°±5°の範囲内であり、θ及びφが、図25に示す複数の領域Rのいずれかの範囲内であれば、比帯域を十分に広くすることができ、好ましい。
図26は、音響多層膜を有する弾性波装置の正面断面図である。
弾性波装置81では、圧電層2の第2の主面2bに音響多層膜82が積層されている。音響多層膜82は、音響インピーダンスが相対的に低い低音響インピーダンス層82a,82c,82eと、音響インピーダンスが相対的に高い高音響インピーダンス層82b,82dとの積層構造を有する。音響多層膜82を用いた場合、弾性波装置1における空洞部9を用いずとも、厚み滑りモードのバルク波を圧電層2内に閉じ込めることができる。弾性波装置81においても、上記d/pを0.5以下とすることにより、厚み滑りモードのバルク波に基づく共振特性を得ることができる。なお、音響多層膜82においては、その低音響インピーダンス層82a,82c,82e及び高音響インピーダンス層82b,82dの積層数は特に限定されない。低音響インピーダンス層82a,82c,82eよりも、少なくとも1層の高音響インピーダンス層82b,82dが圧電層2から遠い側に配置されておりさえすればよい。
上記低音響インピーダンス層82a,82c,82e及び高音響インピーダンス層82b,82dは、上記音響インピーダンスの関係を満たす限り、適宜の材料で構成することができる。例えば、低音響インピーダンス層82a,82c,82eの材料としては、酸化ケイ素または酸窒化ケイ素などを挙げることができる。また、高音響インピーダンス層82b,82dの材料としては、アルミナ、窒化ケイ素または金属などを挙げることができる。
図27は、ラム波を利用する弾性波装置を説明するための部分切り欠き斜視図である。
弾性波装置91は、支持基板92を有する。支持基板92には、上面に開いた凹部が設けられている。支持基板92上に圧電層93が積層されている。それによって、空洞部9が構成されている。この空洞部9の上方において圧電層93上に、IDT電極94が設けられている。IDT電極94の弾性波伝搬方向両側に、反射器95,96が設けられている。図27において、空洞部9の外周縁を破線で示す。ここでは、IDT電極94は、第1,第2のバスバー94a,94bと、複数本の第1の電極指94c及び複数本の第2の電極指94dとを有する。複数本の第1の電極指94cは、第1のバスバー94aに接続されている。複数本の第2の電極指94dは、第2のバスバー94bに接続されている。複数本の第1の電極指94cと、複数本の第2の電極指94dとは間挿し合っている。
弾性波装置91では、上記空洞部9上のIDT電極94に、交流電界を印加することにより、板波としてのラム波が励振される。そして、反射器95,96が両側に設けられているため、上記ラム波による共振特性を得ることができる。
このように、本発明の弾性波装置は、板波を利用するものであってもよい。なお、図27に示す例では、図1などに示す圧電層14の第1の主面14aに相当する主面に、IDT電極94、反射器95及び反射器96が設けられている。一方で、本発明の弾性波装置においては、第1の主面14aに1対の櫛形電極及び複数の第3の電極指が設けられている。本発明の弾性波装置が板波を利用するものである場合、第1~第6の実施形態及び各変形例における圧電層14の第1の主面14aに、1対の櫛形電極及び複数の第3の電極指と、上記反射器95及び反射器96とが設けられていればよい。この場合、1対の櫛形電極及び複数の第3の電極指を、電極指直交方向において、反射器95及び反射器96が挟んでいればよい。
第1~第6の実施形態及び各変形例の弾性波装置においては、例えば、支持部材及び圧電層の間に、音響反射膜としての、図26に示す音響多層膜82が設けられていてもよい。具体的には、支持部材の少なくとも一部及び圧電層の少なくとも一部が、音響多層膜82を挟み互いに対向するように、支持部材と圧電層とが配置されていてもよい。この場合、音響多層膜82において、低音響インピーダンス層と高音響インピーダンス層とが交互に積層されていればよい。音響多層膜82が、弾性波装置における音響反射部であってもよい。
厚み滑りモードのバルク波を利用する第1~第6の実施形態及び各変形例における弾性波装置においては、上記のように、d/pが0.5以下であることが好ましく、0.24以下であることがより好ましい。それによって、より一層良好な共振特性を得ることができる。
さらに、厚み滑りモードのバルク波を利用する第1~第6の実施形態及び各変形例における弾性波装置の励振領域においては、上記のように、MR≦1.75(d/p)+0.075を満たすことが好ましい。より具体的には、励振領域に対する、第1の電極指及び第3の電極指、並びに第2の電極指及び第3の電極指のメタライゼーション比をMRとしたときに、MR≦1.75(d/p)+0.075を満たすことが好ましい。この場合には、スプリアスをより確実に抑制することができる。
1…弾性波装置
2…圧電層
2a,2b…第1,第2の主面
3,4…電極
5,6…第1,第2のバスバー
7…絶縁層
7a…貫通孔
8…支持部材
8a…貫通孔
9…空洞部
10…弾性波装置
10a…空洞部
11…機能電極
12…圧電性基板
13…支持部材
14…圧電層
14a,14b…第1,第2の主面
15…絶縁層
16…支持基板
17,18…第1,第2の櫛形電極
19…基準電位電極
22~24…第1~第3のバスバー
24A,24B…第1,第2の接続電極
24a…バー部
24b…突出部
25~27…第1~第3の電極指
29…絶縁膜
32…第1のバスバー
32A~32C…分割バスバー部
33…第2のバスバー
33A,33B…分割バスバー部
34…接続電極
36A,36B…第1,第2の電位接続部
36C~36E…第3の電位接続部
37,38…第1,第2の櫛形電極
39A,39B…基準電位電極
80,81…弾性波装置
82…音響多層膜
82a,82c,82e…低音響インピーダンス層
82b,82d…高音響インピーダンス層
91…弾性波装置
92…支持基板
93…圧電層
94…IDT電極
94a,94b…第1,第2のバスバー
94c,94d…第1,第2の電極指
95,96…反射器
201…圧電膜
201a,201b…第1,第2の主面
451,452…第1,第2領域
C…励振領域
E…交叉領域
g1,g2…ギャップ
R…領域
VP1…仮想平面
2…圧電層
2a,2b…第1,第2の主面
3,4…電極
5,6…第1,第2のバスバー
7…絶縁層
7a…貫通孔
8…支持部材
8a…貫通孔
9…空洞部
10…弾性波装置
10a…空洞部
11…機能電極
12…圧電性基板
13…支持部材
14…圧電層
14a,14b…第1,第2の主面
15…絶縁層
16…支持基板
17,18…第1,第2の櫛形電極
19…基準電位電極
22~24…第1~第3のバスバー
24A,24B…第1,第2の接続電極
24a…バー部
24b…突出部
25~27…第1~第3の電極指
29…絶縁膜
32…第1のバスバー
32A~32C…分割バスバー部
33…第2のバスバー
33A,33B…分割バスバー部
34…接続電極
36A,36B…第1,第2の電位接続部
36C~36E…第3の電位接続部
37,38…第1,第2の櫛形電極
39A,39B…基準電位電極
80,81…弾性波装置
82…音響多層膜
82a,82c,82e…低音響インピーダンス層
82b,82d…高音響インピーダンス層
91…弾性波装置
92…支持基板
93…圧電層
94…IDT電極
94a,94b…第1,第2のバスバー
94c,94d…第1,第2の電極指
95,96…反射器
201…圧電膜
201a,201b…第1,第2の主面
451,452…第1,第2領域
C…励振領域
E…交叉領域
g1,g2…ギャップ
R…領域
VP1…仮想平面
Claims (13)
- オイラー角(φ,θ,ψ)が、以下の式(1)、式(2)または式(3)の範囲にあり、ニオブ酸リチウムからなる圧電層と、
前記圧電層上に設けられており、第1のバスバーと、前記第1のバスバーに一端がそれぞれ接続されている複数の第1の電極指と、を有し、入力電位に接続される第1の櫛形電極と、
前記圧電層上に設けられており、第2のバスバーと、前記第2のバスバーに一端がそれぞれ接続されており、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、出力電位に接続される第2の櫛形電極と、
前記第1の電極指及び前記第2の電極指が並ぶ方向において、前記第1の電極指及び前記第2の電極指と並ぶように、それぞれ前記圧電層上に設けられている複数の第3の電極指と、隣り合う前記第3の電極指同士を接続している接続電極と、を有し、基準電位に接続される、基準電位電極と、
を備え、
前記第1の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指が並んでいる順序が、前記第1の電極指から開始した場合において、前記第1の電極指、前記第3の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指を1周期とする順序であり、
前記第1の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指の合計の本数が、16本以上である、弾性波装置。
(0°±10°の範囲内,0°~25°,任意のψ) …式(1)
(0°±10°の範囲内,25°~100°,0°~75°[(1-(θ-50)2/2500)]1/2 または 180°-75°[(1-(θ-50)2/2500)]1/2~180°) …式(2)
(0°±10°の範囲内,180°-40°[(1-(ψ-90)2/8100)]1/2~180°,任意のψ) …式(3) - ニオブ酸リチウムからなる圧電層と、
前記圧電層上に設けられており、第1のバスバーと、前記第1のバスバーに一端がそれぞれ接続されている複数の第1の電極指と、を有し、入力電位に接続される第1の櫛形電極と、
前記圧電層上に設けられており、第2のバスバーと、前記第2のバスバーに一端がそれぞれ接続されており、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、出力電位に接続される第2の櫛形電極と、
前記第1の電極指及び前記第2の電極指が並ぶ方向において、前記第1の電極指及び前記第2の電極指と並ぶように、それぞれ前記圧電層上に設けられている複数の第3の電極指と、隣り合う前記第3の電極指同士を接続している接続電極と、を有し、基準電位に接続される、基準電位電極と、
を備え、
前記第1の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指が並んでいる順序が、前記第1の電極指から開始した場合において、前記第1の電極指、前記第3の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指を1周期とする順序であり、
前記第1の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指が延びる方向を電極指延伸方向とし、前記電極指延伸方向と直交する方向から見たときに、前記第1の電極指及び前記第2の電極指が重なり合っている領域が交叉領域であり、
前記交叉領域の、前記電極指延伸方向に沿う寸法を交叉幅Apとし、隣り合う前記第1の電極指及び前記第3の電極指の中心間距離、または隣り合う前記第2の電極指及び前記第3の電極指の中心間距離をpxとしたときに、Ap/px≧5である、弾性波装置。 - オイラー角(φ,θ,ψ)が、以下の式(1)、式(2)または式(3)の範囲にあり、ニオブ酸リチウムからなる圧電層と、
前記圧電層上に設けられており、第1のバスバーと、前記第1のバスバーに一端がそれぞれ接続されている複数の第1の電極指と、を有し、入力電位に接続される第1の櫛形電極と、
前記圧電層上に設けられており、第2のバスバーと、前記第2のバスバーに一端がそれぞれ接続されており、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、出力電位に接続される第2の櫛形電極と、
前記第1の電極指及び前記第2の電極指が並ぶ方向において、前記第1の電極指及び前記第2の電極指と並ぶように、それぞれ前記圧電層上に設けられている複数の第3の電極指と、隣り合う前記第3の電極指同士を接続している接続電極と、を有し、基準電位に接続される、基準電位電極と、
を備え、
前記第1の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指が並んでいる順序が、前記第1の電極指から開始した場合において、前記第1の電極指、前記第3の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指を1周期とする順序であり、
前記第1の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指が延びる方向を電極指延伸方向としたときに、前記複数の第1の電極指及び前記複数の第2の電極指の先端がそれぞれ、該電極指と異なる電位であり、かつ入力電位、出力電位及び基準電位のうちいずれかである電位に接続される電極と、前記電極指延伸方向において、ギャップを隔てて対向しており、
各前記ギャップの、前記電極指延伸方向に沿う寸法をギャップ長Gとし、隣り合う前記第1の電極指及び前記第3の電極指の中心間距離、または隣り合う前記第2の電極指及び前記第3の電極指の中心間距離をpxとしたときに、G/px≦0.5である、弾性波装置。
(0°±10°の範囲内,0°~25°,任意のψ) …式(1)
(0°±10°の範囲内,25°~100°,0°~75°[(1-(θ-50)2/2500)]1/2 または 180°-75°[(1-(θ-50)2/2500)]1/2~180°) …式(2)
(0°±10°の範囲内,180°-40°[(1-(ψ-90)2/8100)]1/2~180°,任意のψ) …式(3) - オイラー角(φ,θ,ψ)が、以下の式(1)、式(2)または式(3)の範囲にあり、ニオブ酸リチウムからなる圧電層と、
前記圧電層上に設けられており、第1のバスバーと、前記第1のバスバーに一端がそれぞれ接続されている複数の第1の電極指と、を有する第1の櫛形電極と、
前記圧電層上に設けられており、第2のバスバーと、前記第2のバスバーに一端がそれぞれ接続されており、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、を有する第2の櫛形電極と、
前記第1の電極指及び前記第2の電極指が並ぶ方向において、前記第1の電極指及び前記第2の電極指と並ぶように、それぞれ前記圧電層上に設けられている複数の第3の電極指と、隣り合う前記第3の電極指同士を接続している接続電極と、を有し、基準電位に接続される、基準電位電極と、
を備え、
前記第1の櫛形電極が入力電位及び出力電位のうち一方に接続され、前記第2の櫛形電極が入力電位及び出力電位のうち他方に接続され、
前記第1の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指が並んでいる順序が、前記第1の電極指から開始した場合において、前記第1の電極指、前記第3の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指を1周期とする順序であり、
全ての隣り合う前記第3の電極指のうち少なくとも一部の隣り合う第3の電極指の、前記第1のバスバー側の先端同士が、前記接続電極により接続されており、
隣り合う前記第3の電極指の、前記第1のバスバー側の先端同士を接続している前記接続電極と、前記第1のバスバーとの間の距離をG-Bギャップ長とし、該接続電極と、前記第2の電極指の先端との間の距離をG-Fギャップ長としたときに、G-Bギャップ長≦G-Fギャップ長である、弾性波装置。
(0°±10°の範囲内,0°~25°,任意のψ) …式(1)
(0°±10°の範囲内,25°~100°,0°~75°[(1-(θ-50)2/2500)]1/2 または 180°-75°[(1-(θ-50)2/2500)]1/2~180°) …式(2)
(0°±10°の範囲内,180°-40°[(1-(ψ-90)2/8100)]1/2~180°,任意のψ) …式(3) - オイラー角(φ,θ,ψ)が(0°±5°の範囲内,-8°±14°の範囲内,90°±5°の範囲内)であるニオブ酸リチウムからなる圧電層と、
前記圧電層上に設けられており、第1のバスバーと、前記第1のバスバーに一端がそれぞれ接続されている複数の第1の電極指と、を有し、入力電位に接続される第1の櫛形電極と、
前記圧電層上に設けられており、第2のバスバーと、前記第2のバスバーに一端がそれぞれ接続されており、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、出力電位に接続される第2の櫛形電極と、
前記第1の電極指及び前記第2の電極指が並ぶ方向において、前記第1の電極指及び前記第2の電極指と並ぶように、それぞれ前記圧電層上に設けられている複数の第3の電極指と、隣り合う前記第3の電極指同士を接続している接続電極と、を有し、基準電位に接続される、基準電位電極と、
を備え、
前記第1の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指が並んでいる順序が、前記第1の電極指から開始した場合において、前記第1の電極指、前記第3の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指を1周期とする順序であり、
前記第1の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指が延びる方向を電極指延伸方向としたときに、前記複数の第1の電極指及び前記複数の第2の電極指の先端がそれぞれ、該電極指と異なる電位であり、かつ入力電位、出力電位及び基準電位のうちいずれかである電位に接続される電極と、前記電極指延伸方向において、ギャップを隔てて対向しており、
各前記ギャップの、前記電極指延伸方向に沿う寸法をギャップ長Gとし、隣り合う前記第1の電極指及び前記第3の電極指の中心間距離、または隣り合う前記第2の電極指及び前記第3の電極指の中心間距離をpxとしたときに、G/px≧1である、弾性波装置。 - オイラー角(φ,θ,ψ)が(0°±5°の範囲内,-8°±14°の範囲内,90°±5°の範囲内)であるニオブ酸リチウムからなる圧電層と、
前記圧電層上に設けられており、第1のバスバーと、前記第1のバスバーに一端がそれぞれ接続されている複数の第1の電極指と、を有する第1の櫛形電極と、
前記圧電層上に設けられており、第2のバスバーと、前記第2のバスバーに一端がそれぞれ接続されており、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、を有する第2の櫛形電極と、
前記第1の電極指及び前記第2の電極指が並ぶ方向において、前記第1の電極指及び前記第2の電極指と並ぶように、それぞれ前記圧電層上に設けられている複数の第3の電極指と、隣り合う前記第3の電極指同士を接続している接続電極と、を有し、基準電位に接続される、基準電位電極と、
を備え、
前記第1の櫛形電極が入力電位及び出力電位のうち一方に接続され、前記第2の櫛形電極が入力電位及び出力電位のうち他方に接続され、
前記第1の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指が並んでいる順序が、前記第1の電極指から開始した場合において、前記第1の電極指、前記第3の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指を1周期とする順序であり、
全ての隣り合う前記第3の電極指のうち少なくとも一部の隣り合う第3の電極指の、前記第1のバスバー側の先端同士が、前記接続電極により接続されており、
隣り合う前記第3の電極指の、前記第1のバスバー側の先端同士を接続している前記接続電極と、前記第1のバスバーとの間の距離をG-Bギャップ長とし、該接続電極と、前記第2の電極指の前記第1のバスバー側の先端との間の距離をG-Fギャップ長としたときに、G-Bギャップ長>G-Fギャップ長である、弾性波装置。 - 板波を利用可能に構成されている、請求項1~6のいずれか1項に記載の弾性波装置。
- 厚み滑りモードのバルク波を利用可能に構成されている、請求項1~6のいずれか1項に記載の弾性波装置。
- 前記圧電層に積層されている支持部材をさらに備え、
前記支持部材及び前記圧電層の積層方向に沿って見た平面視において、前記支持部材における、前記複数の第1の電極指、前記複数の第2の電極指及び前記複数の第3の電極指と重なる位置に音響反射部が形成されており、
隣り合う前記第1の電極指及び前記第3の電極指の中心間距離、並びに、隣り合う前記第2の電極指及び前記第3の電極指の中心間距離のうち、最も長い距離をpとした場合において、前記圧電層の厚みをdとした場合、d/pが0.5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。 - 隣り合う前記第1の電極指及び前記第3の電極指の中心間距離、並びに、隣り合う前記第2の電極指及び前記第3の電極指の中心間距離のうち、最も長い距離をpとした場合において、前記圧電層の厚みをdとした場合、d/pが0.24以下である、請求項9に記載の弾性波装置。
- 前記第1の電極指、前記第2の電極指及び前記第3の電極指が延びる方向と直交する方向を電極指直交方向としたときに、隣り合う前記第1の電極指及び前記第3の電極指が、前記電極指直交方向において重なり合っている領域であり、かつ隣り合う前記第1の電極指及び前記第3の電極指の中心間の領域、並びに、隣り合う前記第2の電極指及び前記第3の電極指が、前記電極指直交方向において重なり合っている領域であり、かつ隣り合う前記第2の電極指及び前記第3の電極指の中心間の領域が励振領域であり、
隣り合う前記第1の電極指及び前記第3の電極指の中心間距離、並びに、隣り合う前記第2の電極指及び前記第3の電極指の中心間距離のうち、最も長い距離をpとした場合において、前記圧電層の厚みをdとし、前記励振領域に対する、前記第1の電極指及び前記第3の電極指、並びに前記第2の電極指及び前記第3の電極指のメタライゼーション比をMRとしたときに、MR≦1.75(d/p)+0.075を満たす、請求項9または10に記載の弾性波装置。 - 前記音響反射部が空洞部であり、前記支持部材の一部及び前記圧電層の一部が、前記空洞部を挟み互いに対向するように、前記支持部材と前記圧電層とが配置されている、請求項9~11のいずれか1項に記載の弾性波装置。
- 前記音響反射部が、相対的に音響インピーダンスが高い高音響インピーダンス層と、相対的に音響インピーダンスが低い低音響インピーダンス層と、を含む、音響反射膜であり、前記支持部材の少なくとも一部及び前記圧電層の少なくとも一部が、前記音響反射膜を挟み互いに対向するように、前記支持部材と前記圧電層とが配置されている、請求項9~11のいずれか1項に記載の弾性波装置。
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- 2023-08-16 WO PCT/JP2023/029612 patent/WO2024038875A1/ja unknown
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