CN102089970A - 板波元件和使用该板波元件的电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明的板波元件，具有：压电体；配置在所述压电体的上表面的梳齿电极；介质层，其配置在所述压电体的所述上表面以覆盖所述梳齿电极。梳齿电极激励兰姆波作为主要波。介质层具有与压电体的频率温度特性相反的频率温度特性。该板波元件具有优异的频率温度特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种传播板波的板波元件和使用该板波元件的电子设备。
背景技术
图17是专利公报1所公开的现有的板波元件101的截面示意图。板波元件101具有基座基板102和形成在基座基板102上的压电体103。压电体103形成在基座基板102的上表面102A上，压电体103的一部分与基座基板102的上表面102A脱离。在该脱离的部分，压电体103的下表面103A隔着空间111与基座基板102的上表面102A相对。作为下表面103A的背面的压电体103的上表面103B上形成有梳齿电极104。通过梳齿电极104激励板波，可以通过板波元件101构成谐振子、滤波器。
现有的板波元件101可以不考虑体(バルク)发射所导致的损失，具有可以激励高音速的波的可能性。可是，现有的板波元件101的频率温度特性不太好。又，采用板波元件101，在通过梳齿电极104激励板波时，需要将压电体103的厚度设置得非常薄，因此其强度会有些问题，例如在对压电体103施加应力时产生裂纹等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2007/046236号小册子
发明内容
一种板波元件具有：压电体；配置于压电体的上表面的梳齿电极；配置于压电体的上表面以覆盖梳齿电极的介质层。梳齿电极激励兰姆波作为主要波。介质层具有与压电体的频率温度特性相反的频率温度特性。
附图说明
图1是本发明的实施形态1的板波元件的截面示意图。
图2示出比较例的板波元件的频率温度特性。
图3示出实施形态1的板波元件的频率温度特性。
图4示出实施形态1的板波元件的频率温度特性。
图5示出实施形态1的板波元件的耦合系数。
图6是具有实施形态1的板波元件的设备的框图。
图7是本发明的实施形态2的板波元件的截面示意图。
图8示出实施形态2的板波元件的主要波的位移分布。
图9是实施形态2的其他板波元件的截面示意图。
图10示出图9所示的板波元件的高次模式的位移分布。
图11是实施形态2的另一其他板波元件的截面示意图。
图12示出图11所示的板波元件的主要波的机电耦合系数。
图13示出图11所示的板波元件的位移分布。
图14是实施形态2的又一其他板波元件的截面示意图。
图15是实施形态2的又一其他板波元件的截面示意图。
图16是具有实施形态1的板波元件的设备的框图。
图17为现有的板波元件的截面示意图。
具体实施方式
(实施形态1)
图1是实施形态1的板波元件105的截面示意图。板波元件105具有：压电体106、设在压电体106的上表面106A上的梳齿电极107、设置于压电体106的上表面106A和梳齿电极107的上表面107A以覆盖梳齿电极107的介质层108，和设于压电体106的下表面106B的介质层109。梳齿电极107设置在压电体106的上表面106A的激励区域106C。介质层109位于激励区域106C的正下方。梳齿电极107激励压电体106的激励区域106C，使得压电体106产生板波并使得板波传播。板波元件105所传播的板波的主要成分为兰姆波。压电体106、梳齿电极107、介质层108、109在与压电体106的上表面106A和下表面106B成直角的法线方向N101上层叠。压电体106具有法线方向N101的厚度H1，介质层108、109具有法线方向N101的厚度H2。介质层109隔着压电体106与梳齿电极107相对。
压电体106通过Z切割X传播的铌酸锂单晶基板构成，但也可以通过钽酸锂单晶基板或铌酸钾单晶基板构成。又，不限于单晶基板，压电体106也可由压电薄膜构成。
在实施形态1中，梳齿电极107由铝构成，但也可以由以铝为主要成分的合金、或由铜、银、金构成的单质金属、或者以这些单质金属为主要成分的合金构成。
在实施形态1中，介质层108、109由氧化硅(SiO2)构成，但只要是由具有与压电体106的频率温度系数(TCF)相反的频率温度系数的介质构成即可。通过由具有与压电体106的频率温度系数相反的频率温度系数的氧化硅构成的介质层108、109，可以减小板波元件105的频率温度系数，提高频率温度特性。而且，兰姆波的A1模式的位移的传播方向的成分，在压电体106的中央具有振幅的波节，在压电体106的表面具有振幅的波腹。因此，通过介质层108、109从压电体的上表面106A和下表面106B夹着压电体106，能够使能量的大部分集中到压电体106以及介质层108内，可以有效地使频率温度特性提高。
又，设置在梳齿电极107的上表面107A上以覆盖梳齿电极107的介质层108也具有保护压电体106以及梳齿电极107的效果。因此，通过不对板波元件105气密封地将电极引出到介质层108或者109的外表面，能够将板波元件105安装于电路基板等。
又，实施形态1的板波元件105还可以具有设在介质层109的下表面的支承基板。通过该支撑基板，能够提高板波元件的强度。通过将硅等用作支承基板，能够将支承基板容易地接合到介质层109上。
关于图1所示的实施形态1的板波元件105，验证了H1/λ和频率温度系数TCF的关系，其中H1是压电体106的厚度H1，λ是通过压电体106使用铌氧锂时的梳齿电极107激励的作为弹性波的板波的波长。此时，采用坎贝尔(Campbell)等方法，使用史密斯等的常数作为该方法中铌氧锂的材料常数。
所谓板波是体波的一种，是一边在基板的上下表面反复位移一边传播的弹性波。作为板波的一种，有具有较强的速度分散性的兰姆波、横波成分为主体的SH波等。兰姆波是指SV波和纵波(疏密波)在板的两面发生模式变化并复杂耦合而产生的板波。SH波是横波主体的模式。
在通过梳齿电极107压电体106被激励的板波的模式中，比较有代表性的有，被称为弯曲波的A0模式、横波主体的SH0模式、纵波主体的S0模式、和作为纵波主体的高次模式的被称为兰姆波的A1模式等。
SH0模式由于耦合系数k2大但声速低，因此难以提供能够利用于高频设备的板波元件。又，S0、A0模式由于耦合系数k2小，因此难以提供能够利用于宽频带设备的板波元件。因此，通过使用A1模式，对设备的高频化以及宽频带化是非常有利的。作为传播A1模式的兰姆波的板波元件的兰姆波元件的谐振频率，通过压电体106的厚度和梳齿电极107所具有的梳齿电极指的周期来确定。因此，通过使用高音速的模式可以容易地提供与更高的频率对应的板波元件。又，能够增加压电体106的厚度H1，能够容易地制造板波元件，提高成品率。尤其是，压电体的厚度H1在0.4λ以下时，能够抑制S0模式的谐振所造成的假信号。因此，将兰姆波元件用作为滤波器、共用器等时，抑制了假信号的影响所导致的频率特性的劣化。
图2示出不具有介质层108、109的比较例的板波元件的各个模式下的频率温度系数TCF和比H1/λ的关系。如图2所示，在0.1＜H1/λ＜1.0时，A1模式的频率温度系数TCF为-76ppm/℃～-92ppm/℃，并不太好。
关于图1所示的实施形态1的板波元件105，将比H1/λ设为0.15时的介质层108、109的厚度H2相对于波长λ的比H2/λ和频率温度系数TCF的关系示于图3中。如图3所示，随着厚度H2的增加即比H2/λ的增加，A0模式和A1模式的频率温度系数与S0模式、SH0模式相比变小，频率温度大大改善。A0模式由于声速低难以实现设备的高频化，因此最好采用A1模式。在A1模式中，比H2/λ为0.08时，频率温度系数为零。通过减小频率温度系数使得频率温度特性提高，能够提供一种温度变化导致特性劣化较少的板波元件105。
A1、A0模式中，位移集中地分布在压电体106的上表面106A和下表面106B。由氧化硅构成的介质层108、109具有与压电体106相反的频率温度特性，即具有与压电体106的频率温度系数的符号相反的频率温度系数。介质层108、109的频率温度系数的绝对值最好与压电体106的频率温度系数的绝对值相等。因此，通过分别设在压电体106的上表面106A和下表面106B的介质层108、109来补偿压电体106的频率温度特性的效果大大表现出来。这样，通过采用作为反对称模式的A1模式，且分别在压电体106的上表面106A和下表面106B分别设置介质层108、109，与采用以SH成分为主要成分的伪弹性表面波或瑞利波等表面波的元件相比，能够获得大幅改善频率温度特性的效果。
接下来，使压电体106的厚度H1变化时的A1模式下介质层108、109的厚度H2相对于波长λ的比H2/λ和频率温度系数(TCF)的关系示于图4中。如图4所示，随着压电体106的厚度H1变薄，介质层108、109对频率温度特性的改善效果提高。即，压电体106的厚度H1的比H1/λ为0.10的情况下，H2/λ为0.06时，频率温度系数为零。同样地，比H1/λ为0.15的情况下，比H2/λ为0.08时，频率温度系数为零。比H1/λ为0.20的情况下，比H2/λ为0.10时，频率温度系数为零。比H1/λ为0.25的情况下，比H2/λ为0.13时，频率温度系数为零。比H1/λ为0.30的情况下，比H2/λ为0.16时，频率温度系数为零。
通过将频率温度系数的绝对值设为20ppm/℃以下，板波元件105可以提高具有狭窄的收发频率间隔的双工器的特性。
即，根据图4所示的验证结果，在比H1/λ为0.10的情况下，将比H2/λ设为0.048～0.080。又，在比H1/λ为0.15的情况下，将比H2/λ设为0.067～0.108。又，在比H1/λ为0.20的情况下，将比H2/λ设为0.084～0.136。又，在比H1/λ为0.25的情况下，将比H2/λ设为0.103～0.175。
为了实际制造板波元件105，将比H1/λ的上述值扩展了±0.025的范围，并将上述范围适用于比H2/λ。即，在比H1/λ为0.075～0.125的情况下，将比H2/λ设定为0.048～0.080。又，在比H1/λ为0.125～0.175的情况下，将比H2/λ设为0.067～0.108。又，在比H1/λ为0.175～0.225的情况下，将比H2/λ设为0.084～0.136。又，在比H1/λ为0.225～0.275的情况下，将比H2/λ设为0.103～0.175。
通过将H1/λ、H2/λ设定在这些范围，将频率温度系数的绝对值设为20ppm/℃以下，可以实现具有良好的频率温度特性的板波元件105。
又，使压电体106的厚度H1变化时的A1模式下机电耦合系数和介质层108、109的厚度H2的关系示于图5中。随着介质层108、109的厚度H2变厚，机电耦合系数k2暂时增加后减少，取极大值。为了不使机电耦合系数k2变小，如图5所示，在比H1/λ为0.10时，设定比H2/λ使其大于0且小于0.032。又，在比H1/λ为0.15时，设定比H2/λ使其大于0且小于0.046。又，在比H1/λ为0.20时，设定比H2/λ使其大于0且小于0.061。又，在比H1/λ为0.25时，设定比H2/λ使其大于0且小于0.084。又，在比H1/λ为0.30时，设定比H2/λ使其大于0且小于0.110。
与图4相同地，为了根据图5的验证结果实际制造板波元件105，将比H1/λ的上述值扩展了±0.025的范围，并将上述范围适用于比H2/λ。
即，在比H1/λ为0.075～0.125的情况下，设定比H2/λ使其大于0且小于0.032。又，在比H1/λ为0.125～0.175的情况下，设定比H2/λ使其大于0且小于0.046。又，在比H1/λ为0.175～0.225的情况下，设定比H2/λ使其大于0且小于0.061。又，在比H1/λ为0.225～0.275的情况下，设定比H2/λ使其大于0且小于0.084。又，在比H1/λ为0.275～0.325的情况下，设定比H2/λ使其大于0且小于0.110。
通过将H1/λ、H2/λ设定在这些范围，不通过介质层108、109减小机电耦合系数k2也能够改善板波元件105的频率温度特性。
在实施形态1中，在压电体106的上表面160A和下表面106B分别具有介质层108、109，但是实施形态1的板波元件也可以不具有介质层108、109中的一个，此时，也可以得到改善频率温度特性的效果。
在压电体106是使上表面160A的法线方向N101与结晶的c轴一致并切割得到的压电单晶基板的情况下，可以有效地提高板波元件105的A1模式的耦合系数。
又，压电体106的结晶构造是以上表面106A的法线方向N101为结晶的c轴并以c轴为中心的旋转相晶的情况下，可以有效地提高板波元件105的A1模式的耦合系数，并且可以防止作为对称模式的SH0模式难以被激励和表现为伪响应。
图6是具有实施形态1的板波元件105的电子设备105C的框图。梯式滤波器或者DMS滤波器等的滤波器105B具有板波元件105作为谐振器。移动电话等电子设备105C具有滤波器105B、与滤波器105B连接的半导体集成电路元件、与该半导体集成电路元件连接的播放装置。电子设备105C具有与板波元件105连接的信号线1105。由此，可以抑制谐振器(板波元件105)、滤波器105B、以及电子设备105C的信号损失。板波元件105具有频率温度特性良好的特征，可以适用于移动电话等电子设备105C中的滤波器、双工器等。
(实施形态2)
图7是实施形态2的板波元件205的截面示意图。板波元件205具有：压电体206、设置在压电体206的上表面206A上的梳齿电极207、设置于压电体206的上表面206A和梳齿电极207的上表面207A以覆盖梳齿电极207的介质层208，和设于压电体206的下表面206B的介质层209。梳齿电极207设置在压电体206的上表面206A的激励区域206C。介质层209位于激励区域206C的正下方。压电体206、梳齿电极207、介质层208、209在与压电体206的上表面206A和下表面206B成直角的法线方向N201上层叠。压电体206具有法线方向N201的厚度H21，介质层208、209具有法线方向N201的厚度H22。虽然是对介质层208、209的法线方向N201的厚度为相同的厚度H22的情形进行说明，但是也可以是不同的厚度。介质层209隔着压电体206与梳齿电极207相对。梳齿电极207具有法线方向N201的厚度T11。介质层208以比由梳齿电极207激励的板波的速度更快的速度传播横波。介质层209以比在压电体206传播板波的速度更快的速度传播横波。
所谓板波是体波的一种，是一边在压电体206的上表面206A和下表面206B反复反射一边传播的弹性波。作为板波的一种，有具有较强的速度分散性的兰姆波、横波成分为主体的SH波等。兰姆波是指SV波和纵波(疏密波)在压电体206的两面发生模式变化并复杂耦合而产生的板波。
在实施形态2中，压电体206通过Z切割X传播的铌酸锂单晶基板构成，但也可以通过钽酸锂单晶基板或铌酸钾单晶基板构成。又，不限于单晶基板，压电体206也可由压电薄膜构成。
在实施形态2中，梳齿电极207由铝构成，但也可以由以铝为主要成分的合金、或由铜、银、金构成的单质金属、或者以这些单质金属为主要成分的合金构成。
介质层208、209由金刚石、硅、氮化硅、氮化铝、或者氧化铝中的至少一种构成。
在压电体206传播板波的速度由压电体206的厚度H21以及梳齿电极207的厚度T11决定，使得其小于在介质层208、209传播的横波的速度。
板波元件205中，以比由梳齿电极207激励的板波的速度大的速度在从压电体206的上表面206A和下表面206B夹着压电体206的介质层208、209传播横波，因此可以得到将板波封闭至压电体206的效果。下面，详细说明其效果。
对采用铌酸锂构成压电体206、采用由金刚石构成介质层208、209时的由梳齿电极207激励的板波的位移的分布进行验证。其结果示于图8中。在图8中，纵轴表示由峰值标准化了的位移的振幅，横轴表示由传播的板波的波长λ标准化了的在法线方向N201上距离压电体206的中心的位置，即表示由波长λ标准化的位置。在图8中，横轴的正方向表示从压电体206向介质层208的方向，负的方向表示从压电体206到介质层209的方向。梳齿电极207激励压电体206，使压电体206产生具有波长λ的板波并让其传播。设压电体206的厚度为0.4λ，介质层208、209的厚度为2λ。这样，介质层208、209的厚度H22比板波的波长λ大。在此，采用坎贝尔(Campbell)等的方法作为解析法计算出振幅，使用史密斯等的常数作为铌氧锂的材料常数。在图8中，所传播的板波的位移具有相互成直角的三个成分u1、u2、u3。位移成分u1是与压电体206的上表面206A、下表面206B平行且板波传播的方向的成分。位移成分u2是与压电体206的上表面206A、下表面206B平行且与成分u1成直角的方向的成分。位移成分u3是与压电体206的上表面206A、下表面206B成直角的法线方向N201的成分。即，成分u3与成分u1、u2成直角。板波的传播模式是A1模式，其是以成分u1为主成分的非对称模式。如图8所示，板波的能量集中在压电体206。通过将介质层208、209的厚度H22设为1λ以上，板波在介质层208的上表面208A和介质层209的下表面209B充分地衰减。
为了使得图17所示的现有的板波元件101传播板波，需要在与基座基板102相对的压电体103的面103A和与压电体103相对的基座基板102的面102A之间设置空间111，为了保护设置有梳齿电极104的压电体103的面103B，还需要外壳，因此板波元件101变厚。而且，压电体103非常薄，强度不足。
实施形态2的板波元件205中，由于板波在介质层208的上表面208A和介质层209的下表面209B充分地衰减，因此可以提供能够将介质层208、209作为外壳使用、不需要空隙的薄的板波元件205。
又，实施形态2的板波元件205，作为压电元件，可以激励速度高于以往采用的表面弹性波元件以及界面波元件的高速度的板波作为主要波。
例如，对于采用铌酸锂作为压电体、以漏波等的表面波作为主要波的表面弹性波元件以及界面波元件领，使由梳齿电极激励的波高速度化达到4024m/s以上时，通常会发生主要波向厚的压电体的泄漏。但是，对于实施形态2的板波元件205，通过使板波作为主要波传播，可以不用在一开始就考虑波向压电体206方向泄漏，可以激励高音速的弹性波。还有，由于采用以比主要波的音速快的速度传播横波的介质来构成介质层208、209，因此可以抑制主要波向介质层208、209的泄漏。即，在实施形态2的板波元件205中，可以通过以下这样的弹性波来传递信号，可以实现抑制了泄漏导致的性能劣化的弹性波元件，其中，上述弹性波是基于以表面波作为主要波的界面波元件不能得到的4024m/s以上的速度来进行传播的。
另外，介质层208、209的厚度最好大致相同。由此，可以减轻相对于应力的板波元件205的翘曲。
又，介质层208、209最好由同一介质构成。由此，可以减轻相对于应力的板波元件205的翘曲。
还有，压电体206的结晶构造最好是，使上表面206A的法线方向N201与c轴一致并以c轴为中心的旋转相晶。此时，防止对作为对称模式的SH0模式、S0模式的激励，对其表现为伪响应进行了抑制。
图9是实施形态2的其他板波元件1205的截面示意图。在图9中，在与图7所示的板波元件205相同的部分标注相同的参照符号，并省略其说明。图203所示的板波元件1205最好还具有：配置在介质层208的上表面208A上的吸音层210、配置在介质层209的下表面209B上的吸音层260。吸音层210、260由抗蚀剂等树脂构成。板波作为主要波传播时产生的高频的高次模式的不需要的波可以通过介质层208、209引入吸音层210、260来进行压制。
通过验证而求得的高次模式的位移分布在图10中示出。与图8相同地，图10的纵轴表示由峰值标准化了的位移的振幅，横轴表示由波长λ标准化了的在法线方向N201上的位置。在此，作为高次模式的传播模式，选择以板波的传播方向的成分u1为主成分的为对称模式的S2模式。如图10所示，高次模式的波的传播速度大于介质层208、209传播横波的速度，因此即便在介质层208的上表面208A和介质层209的下表面209B，高次模式的位移成分u2也未衰减地存在着。因此，通过确定介质层的构成、电极的构成使得高次模式的波的速度大于介质层208、209传播横波的速度，可以将高次模式的波引入吸音层210、260来对其进行抑制。在吸音层210、260内传播的高次模式的横波的速度小于在介质层208、209传播横波的速度，因此分别经由介质层208、209进入吸音层210、260的波不会返回介质层208、209，可以有效地使该波在吸音层210、260内被吸收。另一方面，在介质层208、209以大于主要波的速度的速度来传播横波，因此主要波被封闭在介质层208、209中的压电体206附近的部分，可以防止其被吸音层210、260吸收。
图11是实施形态2的另一其他板波元件2205的截面示意图。在图11中，在与图7所示的板波元件205相同的部分标注相同的参照符号，并省略其说明。图11所示的板波元件2205还具有设置在介质层208和压电体206之间的介质层211、设置在介质层209和压电体206之间的介质层261。即板波元件2205具有：压电体206、设置在压电体206的上表面206A上的梳齿电极207、设置于压电体206的上表面206A和梳齿电极207的上表面207A以覆盖梳齿电极207的介质层211、设置在介质层211的上表面的211A上的介质层208、设于压电体206的下表面206B的介质层261、以及设置在介质层261的下表面的261B的介质层209。梳齿电极207设置在压电体206的上表面206A的激励区域206C。介质层261、209位于激励区域206C的正下方。介质层208位于激励区域206C的正上方。压电体206、梳齿电极207、介质层208、209、211、216在与压电体206的上表面206A和下表面206B成直角的法线方向N201上层叠。压电体206具有法线方向N201的厚度H21，介质层208、209具有法线方向N201的厚度H22。介质层211、261具有法线方向N201的厚度H23。介质层261隔着压电体206与梳齿电极207相对。梳齿电极207具有法线方向N201的厚度T11。板波元件2205可以不设置介质层211、261中的一个。即，介质层208、209中的一个可以与压电体206抵接。介质层211、261是以比在介质层208、209传播的横波的速度小的速度传播横波的低音速层。由此，可以增大板波元件205的耦合系数，下面对其进行说明。
通过梳齿电极207在压电体206被激励的板波具有波长λ。设由铌酸锂构成的压电体206的厚度H21相对于波长λ的比H21/λ为0.4。设由金刚石构成的介质层208、介质层209的厚度H22相对于波长λ的比H22/λ为2。介质层211、261由氧化硅构成。使介质层211、261的厚度H23变化时的板波元件205的机电耦合系数k2的验证结果示于图12中。图12的纵轴表示板波元件205的机电耦合系数k2，横轴表示由主要波的波长λ标准化的介质层211、261的厚度H23即比H23/λ。在图12中，H23/λ为0的板波元件是图7所示的板波元件205。如图12所示，随着介质层211、261的厚度H23的增大，板波元件205的机电耦合系数k2增大，显著地得到了改善。接着，未设置有作为低音速层的介质层211、261的板波元件205与设置有具有H23/λ为0.1的厚度H23的介质层211、206的板波元件2205的位移分布的验证结果在图13中示出。与图8相同地，在图13中，纵轴表示由峰值标准化了的振幅，横轴表示由波长λ标准化了的在法线方向N201上的位置。如图13所示，通过设置有作为低音速层的介质层211、261，可以使位移分布的峰值接近存在有梳齿电极207的压电体206和介质层211的界面。这样，通过使位移分布集中在梳齿电极207的周边，可以增大板波元件205的机电耦合系数k2。
介质层211、261由氧化硅等、具有与压电体206的频率温度特征相反的频率温度特征的电介质构成，因此可以减小板波元件2205的频率温度系数，可以提高频率温度特征。
在压电体206为单晶基板的情况下，可以通过直接接合等的技术将介质层209和压电体206接合。在压电体206由薄膜构成时，可以在介质层209的上表面设置使压电体206能够定向的缓冲层，采用溅射或者CVD等技术在该缓冲层的上表面形成成为压电体206的压电薄膜。又，通过采用玻璃、蓝宝石、硅等热膨胀系数小的材料作为介质层209，可以实现频率温度系数小、且频率温度特征提高了的板波元件205。
图14是实施形态2的另一其他板波元件3205的截面示意图。在图14中，在与图11所示的板波元件2205相同的部分标注相同的参照符号，并省略其说明。图14所示的板波元件3205，在压电体206的上表面206A除了具有激励区域206C之外，还具有激励区域206D、206E。上表面206A的激励区域206D、206E分别设置有梳齿电极217、227。介质层211设置在压电体206的上表面206A和梳齿电极207、217、227的上表面207A、217A、227A，以覆盖梳齿电极207、217、227。压电体206的位于激励区域206C的部分1206具有法线方向N201的厚度H21。压电体206的位于激励区域206D的部分2206具有法线方向N201的厚度H31。压电体206的位于激励区域206E的部分3206具有法线方向N201的厚度H41。压电体206的厚度H21、H31、H41互不相同，厚度H21小于厚度H31，厚度H31小于厚度H41。在介质层208的上表面208A上设置有图9所示的板波元件1205的吸音层210。压电体206的部分1206、2206处的下表面206B设置有介质层261。压电体206的部分3206处的下表面206B没有设置介质层261。在介质层261的下表面261B和压电体的部分3206处的下表面206B，设有图9所示的板波元件1205的吸音层260。这样，由于设有梳齿电极207、217、227的激励区域206C、206D、206E各处的压电体206的厚度H21、H31、H41相互不同，因此单质的板波元件3205可以得到不同的多个板波元件的特性。
图15是实施形态2的又一其他板波元件4205的截面示意图。图15中，在与图14所示的板波元件3205相同的部分标注相同的参照符号，并省略其说明。图15所示的板波元件4205中，梳齿电极217和压电体206的上表面206A的激励区域206D露出。由梳齿电极217激励的弹性表面波在激励区域206D传播，压电体206的部分2206起到弹性表面波元件的作用。这样，板波元件4205作为具有板波元件和弹性表面波元件的混合元件起作用。
图16是具有实施形态2的板波元件205(1205～4205)的电子设备205C的框图。梯式滤波器或者DMS滤波器等的滤波器205B具有板波元件205(1205～4205)作为谐振器。移动电话等电子设备205C具有滤波器205B、与滤波器205B连接的半导体集成电路、与该半导体集成电路连接的播放装置。电子设备205C具有与板波元件205(1205～4205)连接的信号线1205。由此，可以抑制谐振器(板波元件205、1205～4205)、滤波器205B、以及电子设备205C的信号损失。板波元件205(1205～4205)具有频率温度特性良好的特征，可以适用于移动电话等电子设备205C中的滤波器、双工器等。
另外，实施形态1、2中，“上表面”、“下表面”、“上方”、“正上方”、“下方”、“正下方”等的表示方向的用语，表示的是仅依存于压电体或梳齿电极等的板波元件的构成部件的相对位置关系的相对的方向，并不是表示上下方向等绝对的方向。
产业上的可利用性
本发明的板波元件具有优异的频率温度特性能够适用于移动电话等电子设备中的滤波器、双工器等。
符号说明
106压电体
107梳齿电极
108介质层(第一介质层)
109介质层(第二介质层)
206压电体
207梳齿电极
208介质层(第一介质层、第三介质层)
209介质层(第二介质层、第四介质层)
210吸音层(第一吸音层)
260吸音层(第二吸音层)
211介质层(第一介质层)
261介质层(第二介质层)。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种板波元件，其特征在于，具有：
压电体；
梳齿电极，其配置在所述压电体的上表面，激励兰姆波作为主要波；
第一介质层，其配置在所述压电体的所述上表面以覆盖所述梳齿电极，并具有与所述压电体的频率温度特性相反的频率温度特性；
第二介质层，所述第二介质层配置在所述压电体的下表面，并具有与所述压电体的频率温度特性相反的频率温度特性。
2.如权利要求1所述的板波元件，其特征在于，所述第一介质层由氧化硅构成。
3.如权利要求2所述的板波元件，其特征在于，
所述压电体由铌酸锂构成，
所述压电体的厚度H1相对于所述兰姆波的波长λ的比H1/λ为0.075～0.125的情况下，所述第一介质层的厚度H2相对于波长λ的比H2/λ为0.048～0.080；
在比H1/λ为0.125～0.175的情况下，比H2/λ为0.067～0.108；
在比H1/λ为0.175～0.225的情况下，比H2/λ为0.084～0.136；
在比H1/λ为0.225～0.275的情况下，比H2/λ为0.103～0.175。
4.如权利要求2所述的板波元件，其特征在于，
所述压电体由铌酸锂构成，
所述压电体的厚度H1相对于所述兰姆波的波长λ的比H1/λ为0.075～0.125的情况下，所述第一介质层的厚度H2相对于波长λ的比H2/λ大于0且小于0.032；
在比H1/λ为0.125～0.175的情况下，比H2/λ大于0且小于0.046；
在比H1/λ为0.175～0.225的情况下，比H2/λ大于0且小于0.061；
在比H1/λ为0.225～0.275的情况下，比H2/λ大于0且小于0.084；
在比H1/λ为0.275～0.325的情况下，比H2/λ大于0且小于0.110。
5.如权利要求1所述的板波元件，其特征在于，所述压电体由压电单晶基板构成，所述压电单晶基板在以结晶的c轴为法线的平面被切割。
6.如权利要求5所述的板波元件，其特征在于，所述压电体的结晶构造是以所述压电体的所述上表面的法线作为c轴且以该法线作为中心的旋转孪晶。
7.如权利要求1所述的板波元件，其特征在于，所述压电体由压电薄膜构成，所述压电薄膜以所述压电体的所述上表面的法线为c轴而定向。
8.一种电子设备，其特征在于，具有：
权利要求1所述的板波元件；
与所述板波元件连接的信号线。
9.一种板波元件，其特征在于，具有：
压电体；
梳齿电极，其配置在所述压电体的上表面，并激励板波；
第一介质层，其配置在所述压电体的所述上表面以覆盖所述梳齿电极，横波以比所述板波的速度大的速度在所述第一介质层传播；
第二介质层，其配置在所述压电体的下表面，横波以比所述板波的速度大的速度在所述第二介质层传播。
10.如权利要求9所述的板波元件，其特征在于，所述第一介质层的厚度以及所述第二介质层的厚度大于所述板波的波长。
11.如权利要求9所述的板波元件，其特征在于，所述板波的速度由所述压电体的厚度以及所述梳齿电极的厚度确定，以使得所述板波的速度比在所述第一介质层传播的横波的速度以及在所述第二介质层传播的横波的速度慢。
12.如权利要求9所述的板波元件，其特征在于，还具有：
配置在所述第一介质的上表面的第一吸音层；
配置在所述第二介质的下表面的第二吸音层。
13.如权利要求9所述的板波元件，其特征在于，所述梳齿电极激励兰姆波作为主要波。
14.如权利要求9所述的板波元件，其特征在于，所述第一介质层的厚度和所述第二介质层的厚度大致相同。
15.如权利要求9所述的板波元件，其特征在于，所述第一介质层和所述第二介质层由同一介质构成。
16.如权利要求9所述的板波元件，其特征在于，所述压电体的结晶构造是以所述压电体的所述上表面的法线作为c轴且以该法线作为中心的旋转孪晶。
17.一种电子设备，其特征在于，具有：
权利要求9所述的板波元件；
与所述板波元件连接的信号线。
18.一种板波元件，其特征在于，
压电体；
梳齿电极，其配置在所述压电体的上表面，并激励板波；
第一介质层，其配置在所述压电体的所述上表面以覆盖所述梳齿电极；
第二介质层，其配置在所述压电体的下表面；
第三介质层，其配置在所述第一介质层的上表面，横波以比所述板波的速度大的速度在所述第三介质层传播；和
第四介质层，其配置在所述第二介质层的下表面，横波以比所述板波的速度大的速度在所述第四介质层传播，
横波以比在所述第一介质层传播的横波的速度小的速度在所述第一介质层传播，
横波以比在所述第四介质层传播的横波的速度小的速度在所述第二介质层传播。
19.如权利要求18所述的板波元件，其特征在于，所述第一介质层和所述第二介质层由氧化硅构成。
20.如权利要求18所述的板波元件，其特征在于，所述梳齿电极激励兰姆波作为主要波。
21.如权利要求18所述的板波元件，其特征在于，所述第三介质层的厚度和所述第四介质层的厚度大致相同。
22.如权利要求18所述的板波元件，其特征在于，所述第三介质层和所述第四介质层由同一介质构成。
23.如权利要求18所述的板波元件，其特征在于，所述压电体的结晶构造是以所述压电体的所述上表面的法线作为c轴且以该法线作为中心的旋转孪晶。
24.一种电子设备，其特征在于，具有：
权利要求18所述的板波元件；
与所述板波元件连接的信号线。
Claims (25)
1.一种板波元件，其特征在于，具有：
压电体；
梳齿电极，其配置在所述压电体的上表面，激励兰姆波作为主要波；
第一介质层，其配置在所述压电体的所述上表面以覆盖所述梳齿电极，并具有与所述压电体的频率温度特性相反的频率温度特性。
2.如权利要求1所述的板波元件，其特征在于，还具有第二介质层，所述第二介质层配置在所述压电体的下表面，并具有与所述压电体的频率温度特性相反的频率温度特性。
3.如权利要求1所述的板波元件，其特征在于，所述第一介质层由氧化硅构成。
4.如权利要求3所述的板波元件，其特征在于，
所述压电体由铌酸锂构成，
所述压电体的厚度H1相对于所述兰姆波的波长λ的比H1/λ为0.075～0.125的情况下，所述第一介质层的厚度H2相对于波长λ的比H2/λ为0.048～0.080；
在比H1/λ为0.125～0.175的情况下，比H2/λ为0.067～0.108；
在比H1/λ为0.175～0.225的情况下，比H2/λ为0.084～0.136；
在比H1/λ为0.225～0.275的情况下，比H2/λ为0.103～0.175。
5.如权利要求3所述的板波元件，其特征在于，
所述压电体由铌酸锂构成，
所述压电体的厚度H1相对于所述兰姆波的波长λ的比H1/λ为0.075～0.125的情况下，所述第一介质层的厚度H2相对于波长λ的比H2/λ大于0且小于0.032；
在比H1/λ为0.125～0.175的情况下，比H2/λ大于0且小于0.046；
在比H1/λ为0.175～0.225的情况下，比H2/λ大于0且小于0.061；
在比H1/λ为0.225～0.275的情况下，比H2/λ大于0且小于0.084；
在比H1/λ为0.275～0.325的情况下，比H2/λ大于0且小于0.110。
6.如权利要求1所述的板波元件，其特征在于，所述压电体由压电单晶基板构成，所述压电单晶基板在以结晶的c轴为法线的平面被切割。
7.如权利要求6所述的板波元件，其特征在于，所述压电体的结晶构造是以所述压电体的所述上表面的法线作为c轴且以该法线作为中心的旋转孪晶。
8.如权利要求1所述的板波元件，其特征在于，所述压电体由压电薄膜构成，所述压电薄膜以所述压电体的所述上表面的法线为c轴而定向。
9.一种电子设备，其特征在于，具有：
权利要求1所述的板波元件；
与所述板波元件连接的信号线。
10.一种板波元件，其特征在于，具有：
压电体；
梳齿电极，其配置在所述压电体的上表面，并激励板波；
第一介质层，其配置在所述压电体的所述上表面以覆盖所述梳齿电极，横波以比所述板波的速度大的速度在所述第一介质层传播；
第二介质层，其配置在所述压电体的下表面，横波以比所述板波的速度大的速度在所述第二介质层传播。
11.如权利要求10所述的板波元件，其特征在于，所述第一介质层的厚度以及所述第二介质层的厚度大于所述板波的波长。
12.如权利要求10所述的板波元件，其特征在于，所述板波的速度由所述压电体的厚度以及所述梳齿电极的厚度确定，以使得所述板波的速度比在所述第一介质层传播的横波的速度以及在所述第二介质层传播的横波的速度慢。
13.如权利要求10所述的板波元件，其特征在于，还具有：
配置在所述第一介质的上表面的第一吸音层；
配置在所述第二介质的下表面的第二吸音层。
14.如权利要求10所述的板波元件，其特征在于，所述梳齿电极激励兰姆波作为主要波。
15.如权利要求10所述的板波元件，其特征在于，所述第一介质层的厚度和所述第二介质层的厚度大致相同。
16.如权利要求10所述的板波元件，其特征在于，所述第一介质层和所述第二介质层由同一介质构成。
17.如权利要求10所述的板波元件，其特征在于，所述压电体的结晶构造是以所述压电体的所述上表面的法线作为c轴且以该法线作为中心的旋转孪晶。
18.一种电子设备，其特征在于，具有：
权利要求10所述的板波元件；
与所述板波元件连接的信号线。
19.一种板波元件，其特征在于，
压电体；
梳齿电极，其配置在所述压电体的上表面，并激励板波；
第一介质层，其配置在所述压电体的所述上表面以覆盖所述梳齿电极；
第二介质层，其配置在所述压电体的下表面；
第三介质层，其配置在所述第一介质层的上表面，横波以比所述板波的速度大的速度在所述第三介质层传播；和
第四介质层，其配置在所述第二介质层的下表面，横波以比所述板波的速度大的速度在所述第四介质层传播，
横波以比在所述第一介质层传播的横波的速度小的速度在所述第一介质层传播，
横波以比在所述第四介质层传播的横波的速度小的速度在所述第二介质层传播。
20.如权利要求19所述的板波元件，其特征在于，所述第一介质层和所述第二介质层由氧化硅构成。
21.如权利要求19所述的板波元件，其特征在于，所述梳齿电极激励兰姆波作为主要波。
22.如权利要求19所述的板波元件，其特征在于，所述第三介质层的厚度和所述第四介质层的厚度大致相同。
23.如权利要求19所述的板波元件，其特征在于，所述第三介质层和所述第四介质层由同一介质构成。
24.如权利要求19所述的板波元件，其特征在于，所述压电体的结晶构造是以所述压电体的所述上表面的法线作为c轴且以该法线作为中心的旋转孪晶。
25.一种电子设备，其特征在于，具有：
权利要求19所述的板波元件；
与所述板波元件连接的信号线。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110608 |