CN102823130A - 弹性波装置 - Google Patents

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Abstract

具备在压电基板上与IDT电极串联连接且具有梳齿状电极对的电容电极的弹性波装置中，谋求兼顾高性能化与小型化。弹性波装置(1)具备：压电基板(30)；形成在压电基板(30)之上的IDT电极(29)；和形成在压电基板(30)之上且与IDT电极(29)串联连接的电容电极(28)。电容电极(28)具有分别由相互插入其间的一对梳齿状电极构成的多个电容电极部(28a～28e)。多个电容电极部(28a～28e)相互地并联连接。多个电容电极部(28a～28e)按照电容电极部(28a～28e)的交叉幅宽方向(D1)与IDT电极(29)的交叉幅宽方向(D2)发生倾斜的方式形成。多个电容电极部(28a～28e)沿着IDT电极(29)中的弹性波传播方向(D1)排列。

Description

弹性波装置
技术领域
本发明涉及弹性波装置。本发明尤其涉及在压电基板上具备与IDT电极串联连接且具有梳齿状电极对的电容电极的弹性波装置。
背景技术
目前，各种利用了弹性表面波、弹性边界波等的弹性波的弹性波装置已得到应用。弹性波装置具备压电基板、在压电基板之上形成的IDT电极。弹性波装置中，利用该IDT电极中激振得到的弹性波来实现谐振特性、滤波器特性等。
但是，为了提高弹性波装置的特性，存在有设置附加电容的情形。具体而言，例如，如下述的专利文献1所记载的那样，存在有与构成梯型弹性表面波滤波器装置的IDT电极并联连接电容或与IDT电极串联连接电容的情形。如此，在对弹性波装置设置有电容的情况下，如专利文献1所记载的那样已知有形成在压电基板上，通过相互插入其间的梳齿状电极对来构成电容。通过由梳齿状电极对来构成电容，由于能够增大电极的对置面积，所以能够获得较大的静电电容。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开平8-65089号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，如专利文献1所记载的那样，在通过形成在压电基板上的梳齿状电极对(以下，称为“电容形成用梳齿状电极对”。)来形成电容的情况下，在电容形成用梳齿状电极对，会发生非意图的弹性波激振。因此，由于该非意图的弹性波产生，为了不使弹性波装置的特性劣化，优选电容形成用梳齿状电极对的交叉幅宽方向相对于IDT电极的交叉幅宽方向成为垂直地，设置电容形成用梳齿状电极对。
但是，如图12所示，为了获得较大的静电电容而增加电容形成用梳齿状电极对101的对个数时，电容形成用梳齿状电极对101在交叉幅宽方向上变细，由此，将在压电基板102上形成较大的死区103。
另一方面，如图13所示，为了获得较大的静电电容而增大电容形成用梳齿状电极对101的交叉幅宽的情况下，与图12所示的情况下不同，电容形成用梳齿状电极对101在交叉幅宽方向上变为细长，因此，难以产生较大的死区。因此，能够使弹性波装置实现小型化。但是，在增大电容形成用梳齿状电极对101的交叉幅宽时，电容形成用梳齿状电极对101中的电阻损耗变大，因此，存在弹性波装置的特性发生劣化这样的问题。具体而言，例如在弹性波装置为弹性波滤波器装置的情况下，存在插入损失变大这样的问题。
本发明是鉴于上述问题点而开发的，其目的在于，在压电基板上具备与IDT电极串联连接且具有梳齿状电极对的电容电极的弹性波装置中，谋求兼顾高性能化与小型化。
用于解决课题的手段
本发明所涉及的弹性波装置弹性波装置具备压电基板、IDT电极和电容电极。IDT电极形成在压电基板之上。电容电极形成在压电基板之上且与IDT电极串联连接。电容电极具有多个电容电极部。多个电容电极部分别具有由相互插入其间的一对梳齿状电极构成。多个电容电极部相互并联连接。多个电容电极部按照电容电极部的交叉幅宽方向与IDT电极的交叉幅宽方向发生倾斜的方式形成。多个电容电极部沿着IDT电极的弹性波传播方向而进行排列。
本发明所涉及的弹性波装置的某特定方式中，电容电极的至少一部分与IDT电极沿着与弹性波传播方向垂直的方向进行排列。
本发明所涉及的弹性波装置的其他特定方式中，多个电容电极部的各个具有多个电极指、汇流条。多个电极指向电容电极部的交叉幅宽方向进行延伸。汇流条与多个电极指相连接。且汇流条向相对于电容电极部的交叉幅宽方向而垂直的方向进行延伸。构成多个电容电极部的多个梳齿状电极中的至少一个汇流条与多个梳齿状电极中的另一个汇流条一体地形成。根据该构成，能够更进一步使电容电极小型化，能够更进一步使弹性波装置小型化。
本发明所涉及的弹性波装置的其他特定方式中，弹性波装置是利用弹性表面波的弹性表面波装置。
本发明所涉及的弹性波装置的再其他的特定方式中，弹性波装置是利用弹性边界波的弹性边界波装置。
本发明所涉及的弹性波装置的再其他特定方式中，弹性波装置是具备串联臂谐振器的梯型弹性波滤波器装置，该串联臂谐振器具有IDT电极。在该情况下，能够形成较大的电容，能够抑制因形成电容而产生的插入损失的恶化。因此，能够获得良好的滤波器特性。
本发明所涉及的弹性波装置的再其他特定方式中，弹性波装置具备与IDT电极串联且与电容电极并联连接的电感器。根据该构成，利用由电容电极与电感器所构成的LC并联谐振电路，能够在所希望频率产生衰减极。
本发明所涉及的弹性波装置的再另外其他特定方式中，多个电容电极部按照电容电极部的交叉幅宽方向与IDT电极的交叉幅宽方向进行正交的方式形成。
发明的效果
本发明中，电容电极由相互插入其间的一对梳齿状电极构成，具有相互并联连接的多个电容电极部。并且，多个电容电极部按照电容电极部的交叉幅宽方向与IDT电极的交叉幅宽方向进行正交的方式来形成。并且，多个电容电极部沿着IDT电极的弹性波传播方向而进行排列。因此，例如，与电容电极由一对梳齿状电极构成的情况相比，能够减小交叉幅宽，且能够获得较大的电容。因此，能够兼顾弹性波装置的高性能化与小型化。
附图说明
图1是实施本发明的一实施方式所涉及的弹性波装置的等效电路图。
图2是实施本发明的一实施方式所涉及的弹性波装置的一部分的示意性俯视图。
图3是表示实施本发明的一实施方式中的弹性波滤波器装置的一部分的简略的剖视图。
图4是将实施本发明的一实施方式所涉及的弹性波装置的电容电极部分进行扩大后的示意性剖视图。
图5是表示实施本发明的一实施方式中的弹性波装置的插入损失的图表的一个示例。
图6是表示实施例以及比较例中的弹性波滤波器装置的滤波器特性的图表。
图7是比较例所涉及的弹性波装置的一部分的示意性俯视图。
图8是第1变形例所涉及的弹性波装置的一部分的示意性俯视图。
图9是第2变形例所涉及的弹性波装置的一部分的示意性俯视图。
图10是第3变形例所涉及的弹性波滤波器装置的简略的剖视图。
图11是第4变形例所涉及的弹性波滤波器装置的简略的剖视图。
图12是用于说明第1参考例所涉及的弹性波装置中的IDT电极与电容形成用梳齿状电极对的配置的示意性俯视图。
图13是用于说明第2参考例所涉及的弹性波装置中的IDT电极与电容形成用梳齿状电极对的配置的示意性俯视图。
具体实施方式
以下，关于实施本发明的优选的方式，以图1所示的、作为弹性波滤波器装置的弹性波装置1为例进行说明。其中，弹性波装置1仅仅只是例示。本发明所涉及的弹性波装置并不限于弹性波装置1。本发明所涉及的弹性波装置也可以不是弹性波滤波器装置，例如也可以为弹性波谐振器。
图1是本实施方式所涉及的弹性波装置的等效电路图。图2是本实施方式所涉及的弹性波装置的一部分的示意性俯视图。图3是本实施方式中的弹性波滤波器装置的一部分的简略的剖视图。图4是将本实施方式所涉及的弹性波装置的电容电极部分进行扩大后的示意性剖视图。图5是表示本实施方式中的弹性波装置的插入损失的图表的一个示例。
本实施方式所涉及的弹性波装置1是利用弹性表面波的弹性表面波装置。详细而言，弹性波装置1是具有梯型弹性表面波滤波器部20的梯型弹性表面波滤波器装置。该本实施方式的弹性波装置1被用作为UMTS Band2的双工器(duplexer)的发送侧带通滤波器(发送频带：1850MHz～1910MHz)。
弹性波装置1具备与天线11连接的信号输出端子21、与发送侧信号端子12连接的信号输入端子22。在信号输出端子21与信号输入端子22之间连接有梯型弹性表面波滤波器部20。
如图1以及图2所示，梯型弹性表面波滤波器部20具有在信号输入端子22与信号输出端子21之间连接的串联臂23。在串联臂23中，串联连接有多个串联臂谐振器S1、S2-1、S2-2、S3。
在串联臂23与接地电位之间连接有多个并联臂24～26。在并联臂24～26各个中设置有并联臂谐振器P1～P3。在并联臂谐振器P1与接地电位之间连接有电感器L2。在并联臂谐振器P2以及P3的连接点、和接地电位之间连接有电感器L3。
在此，串联臂谐振器S1、S2-1、S2-2、S3与并联臂谐振器P1～P3由相互插入其间的1对梳齿状电极构成的IDT电极、在IDT电极的两侧所设置的2个反射器构成。
另外，电容C2与串联臂谐振器S2-2并联连接。
并且，LC谐振电路27连接在串联臂谐振器S1与信号输入端子22之间。LC谐振电路27具有相互并联连接的电感器L1以及电容C1。通过设置该LC谐振电路27，如图5所示，在4300MHz附近形成以箭头所示的衰减极。
此外，图5所示的图表是在下述的设计参数的情况下的图表。
(设计参数)
串联臂谐振器S3：
对个数：168对，交叉幅宽：30.29μm，波长：1.8931μm，占空比：0.486，级数：3
串联臂谐振器S2-2：
对个数：230对，交叉幅宽：37.34μm，波长：1.9232μm，占空比：0.475，级数：2
串联臂谐振器S2-1：
对个数：200对，交叉幅宽：30.47μm，波长：1.9148μm，占空比：0.441，级数：1
串联臂谐振器S1：
对个数：168对，交叉幅宽：30.26μm，波长：1.8938μm，占空比：0.476，级数：3
并联臂谐振器P3：
对个数：124对，交叉幅宽：58.22μm，波长：1.9811μm，占空比：0.475，级数：2
并联臂谐振器P2：
对个数：120对，交叉幅宽：49.47μm，波长：1.9744μm，占空比：0.475，级数：2
并联臂谐振器P1：
对个数：104对，交叉幅宽：42.77μm，波长：1.9828μm，占空比：0.475，级数：2
电容C1：0.57pF
电容C2：0.21pF
电感器L1：1.5nH
电感器L2：0.1nH
电感器L3：1.0nH
电感器L4：3.6nH
如图3所示，梯型弹性表面波滤波器部20具有压电基板30、形成在压电基板30之上的电极31。通过该电极31来构成所述串联臂23、并联臂24～26、串联臂谐振器S1，S2-1，S2-2，S3、并联臂谐振器P1～P3、LC谐振电路27等。此外，电感器L1～L3是通过在安装了压电基板30的安装基板(未图示)上形成的电极来构成。
此外，作为压电基板30，能够利用由适当的压电材料构成的基板。压电基板30例如也可以由LiTaO3、LiNbO3、水晶、压电陶瓷等来形成。电极31能够由适当的导电材料来形成。电极31例如能够由Al、Pt、Au、Ag、Cu、Ni、Ti、Pd等金属或者包含这些的金属的一种以上的合金来形成。另外，电极31例如也能够通过由上述金属或合金构成的多个导电膜的层叠体来构成。
接下来，对电容C1进行详细说明。电容C1形成在压电基板30之上，由与构成串联臂谐振器S1的一部分的IDT电极29串联连接的电容电极28(参照图2)来构成。如图4所示，电容电极28与IDT电极29沿着与弹性波传播方向D3垂直的交叉幅宽方向D2而进行排列。
电容电极28具有相互并联连接的多个电容电极部28a～28e。多个电容电极部28a～28e的各个由相互插入其间的一对梳齿状电极28a1、28a2、28b1、28b2、28c1、28c2、28d1、28d2、28e1、28e2来形成。各梳齿状电极28a1、28a2、28b1、28b2、28c1、28c2、28d1、28d2、28e1、28e2具备：多个电极指32、以及与多个电极指32连接的汇流条(bus bar)33。在本实施方式中，构成多个电容电极部28a～28e的多个梳齿状电极28a1、28a2、28b1、28b2、28c1、28c2、28d1、28d2、28e1、28e2中的至少一个汇流条33与多个梳齿状电极28a1、28a2、28b1、28b2、28c1、28c2、28d1、28d2、28e1、28e2中的其他汇流条33一体地形成。具体而言，在本实施方式中，梳齿状电极28a2的汇流条33与梳齿状电极28b1的汇流条33一体地形成。梳齿状电极28b2的汇流条33与梳齿状电极28c1的汇流条33一体地形成。梳齿状电极28c2的汇流条33与梳齿状电极28d1的汇流条33一体地形成。梳齿状电极28d2的汇流条33与梳齿状电极28e1的汇流条33一体地形成。因此，例如，与将各汇流条33单个独立地设置的情况相比较，能够使电容电极28实现小型化。因此，能够使弹性波装置1小型化。
本实施方式中，多个电容电极部28a～28e按照电容电极部28a～28e的交叉幅宽方向D 1与IDT电极29的交叉幅宽方向D2进行正交的方式来形成。并且，多个电容电极部28a～28e沿着与交叉幅宽方向D1平行的、IDT电极29中的弹性波传播方向D3而进行排列。因此，多个电极指32沿着交叉幅宽方向D1(＝弹性波传播方向D3)延伸地形成，汇流条33沿着交叉幅宽方向D2延伸地形成。
此外，本实施方式中，说明了电容电极部28a～28e的交叉幅宽方向D1与IDT电极29的交叉幅宽方向D2进行正交的情况。在此，本发明并不限于该构成。电容电极部的交叉幅宽方向与IDT电极的交叉幅宽方向也可以发生倾斜，并不必需一定为正交。
如上所述，在本实施方式中，通过多个电容电极部28a～28e并联连接来构成电容电极28。因此，即使在电容电极部28a～28e的各个的交叉幅宽小的情况下，也能够获得较大的静电电容。因此，能够获得较大的静电电容，能够抑制弹性波装置1的插入损失的恶化。
以下，基于具体例，对其效果进行详细说明。
图6示出了具有与上述实施方式所涉及的弹性波装置相同构成的实施例的弹性波装置的滤波器特性。另外，在图6中一并地表示如图7所示除了将电容电极28以一对梳齿状电极来形成以及使电容C1的静电电容值成为0.30pF来构成电容电极28之外的部分与所述实施例具有同样构成的比较例中的弹性波装置的滤波器特性。此外，实施例中的电容电极部28a～28e的交叉幅宽均设为34μm。比较例的交叉幅宽设为89μm。
如图6所示，实施例的弹性波装置1即便是电容C1的静电电容值与比较例的弹性波装置相比而成为较大的接近2倍，实施例中的通带(1850MHz～1910MHz)的插入损失与比较例中的通带的插入损失也为同等。由此可知：由并联连接的多个电容电极部28a～28e来构成电容电极28，通过减小电容电极部28a～28e的交叉幅宽，能够获得较大的静电电容，能够抑制通带中的插入损失的恶化。
另外，本实施方式中，电容电极部28a～28e的交叉幅宽方向D1与IDT电极29的交叉幅宽方向D3垂直。因此，即使在电容电极部28a～28e发生弹性表面波被激振，在实质上不会对弹性波装置1的特性造成影响。因此，能够抑制弹性波装置1的特性劣化。
并且，本实施方式中，多个电容电极部28a～28e沿着IDT电极29的弹性波传播方向D3而进行排列。因此，电容电极28与IDT电极29同样地，成为长边方向朝向弹性波传播方向D3的细长形状。因此，在压电基板30上难形成死区。而且，如能够增大电容C1的静电电容值，电感器L1所要求的电感值变小，所以，能够使形成有电感器L1的安装基板实现小型化。因此，能使压电基板30以及安装基板小型化，其结果，能够使弹性波装置1小型化。
以下，对所述实施方式的变形例进行说明。在下述说明中，对于与所述实施方式在实质上具有相同功能的部件赋予相同的标号，并省略说明。
(第1以及第2变形例)
图8是第1变形例所涉及的弹性波装置的一部分的示意性俯视图。图9是第2变形例所涉及的弹性波装置的一部分的示意性俯视图。
在所述实施方式中，说明电容电极部28a～28e在实质上具有相同形状的情况。在此，本发明中的电容电极部28a～28e也可以具有相互不同的形状。即，在本发明中，多个电容电极部的各个只要是由一对梳齿状电极来构成，而关于对个数、交叉幅宽、电极指间距等均不受限定。
例如，如图8所示，在电容电极部28a～28e，对个数也可以相互不同。另外，如图9所示，在电容电极部28a～28e，交叉幅宽也可以相互不同。
图8所示的第1变形例中，交叉幅宽被加权后的IDT电极29的汇流条29a与交叉幅宽对应地，在外周具有凹凸形状，与该凹凸形状对应，电容电极部28a～28e的对个数为不同。具体而言，在IDT电极29的交叉幅宽方向D2上邻接的部分的交叉幅宽越小则电容电极部28a～28e的对个数越多。更具体而言，IDT电极29的交叉幅宽越大，在沿着交叉幅宽方向D2的尺寸较大的部分，交叉幅宽方向D2上邻接的电容电极部28c的对个数变少，沿着交叉幅宽方向D2的尺寸变小。IDT电极29的交叉幅宽越小，在沿着交叉幅宽方向D2的尺寸较小的部分，在交叉幅宽方向D2上邻接的电容电极部28a、28e的对个数越多，沿着交叉幅宽方向D2的尺寸越大。电容电极部28b的对个数介于电容电极部28a的对个数与电容电极部28c的对个数之间。电容电极部28d的对个数介于电容电极部28c的对个数与电容电极部28e的对个数之间。
在图9所示的第2变形例中，与所述第1变形例相同地，在IDT电极29的交叉幅宽方向D2上邻接的部分的交叉幅宽越小则电容电极部28a～28e的对个数越多。并且，电容电极部28a～28e中的对个数越少，交叉幅宽越变长。具体而言，本变形例中，电容电极部28b的交叉幅宽设为大于其他的电容电极部28a、28c～28e的交叉幅宽。由此，能够进一步使弹性波装置小型化。
(第3以及第4变形例)
图10是第3变形例所涉及的弹性波滤波器装置的简略的剖视图。图11是第4变形例所涉及的弹性波滤波器装置的简略的剖视图。
在上述实施方式中，作为本发明的实施方式例举了利用弹性表面波的弹性表面波装置，本发明的弹性波装置并不限于弹性表面波装置。本发明并不限于弹性表面波装置，对于弹性边界波装置也适合。即，本发明的弹性波装置也可以是利用弹性边界波的弹性边界波装置。更具体而言，本发明的弹性波装置也可以是诸如图10所示的所谓的2介质型的弹性边界波装置，也可以是诸如图11所示的所谓3介质型的弹性边界波装置。
如图10所示，2介质型的弹性边界波装置中，在压电基板30之上形成电介质层34。通过该电介质层34来覆盖形成IDT电极的区域等、弹性边界波进行传播的区域。电介质层34的厚度只要是通过IDT电极所激振得到的弹性波成为弹性边界波的厚度即可，并不特别限定，能够根据要求特性而适当地设定。电介质层34例如能够由SiO2等的氧化硅、SiN等的氮化硅等来形成。
如图11所示，在3介质型的弹性边界波装置中，在电介质层34之上进一步形成电介质层35。电介质层35由电介质层35的音速比电介质层34的音速变快的材料来形成。具体而言，例如，电介质层34由SiO2等的氧化硅构成的情况下，电介质层35由SiN等的氮化硅等形成。因此，弹性边界波实质被禁闭于电介质层34中进行传播。
标号说明
1…弹性波装置
11…天线
12…发送侧信号端子
20…梯型弹性表面波滤波器部
21…信号输出端子
22…信号输入端子
23…串联臂
24～26…并联臂
27…LC谐振电路
28…电容电极
28a～28e  …电容电极部
28a1、28a2、28b1、28b2、28c1、28c2、28d1、28d2、28e1、28e2…梳齿状电极
29…IDT电极
29a…汇流条
30…压电基板
31…电极
32…电极指
33…汇流条
34…电介质层
35…电介质层
L1～L4…电感器
S1、S2-1、S2-2、S3…串联臂谐振器
P1、P2、P3…并联臂谐振器
C1、C2…电容
D1…电容电极部的交叉幅宽方向
D2…交叉幅宽方向
D3…IDT电极的交叉幅宽方向

Claims (8)

1.一种弹性波装置，其具备：
压电基板；
形成在所述压电基板之上的IDT电极；和
形成在所述压电基板之上且与所述IDT电极串联连接的电容电极，
所述弹性波装置的特征在于，
所述电容电极具有相互并联连接、并且分别由相互插入其间的一对梳齿状电极构成的多个电容电极部，
所述多个电容电极部按照所述电容电极部的交叉幅宽方向与所述IDT电极的交叉幅宽方向发生倾斜的方式形成，
所述多个电容电极部沿着所述IDT电极的弹性波传播方向而进行排列。
2.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，
所述电容电极的至少一部分与所述IDT电极沿着与弹性波传播方向垂直的方向进行排列。
3.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，其中，
所述多个电容电极部分别具有沿所述电容电极部的交叉幅宽方向进行延伸的多个电极指、以及与所述多个电极指相连接且沿相对于所述电容电极部的交叉幅宽方向而垂直的方向进行延伸的汇流条，
构成所述多个电容电极部的多个梳齿状电极中的至少一个汇流条与所述多个梳齿状电极中的另一个汇流条一体地形成。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的弹性波装置，其中，
所述弹性波装置是利用弹性表面波的弹性表面波装置。
5.根据权利要求1至3任意一项所述的弹性波装置，其中，
所述弹性波装置是利用弹性边界波的弹性边界波装置。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的弹性波装置，其中，
所述弹性波装置是具备具有所述IDT电极的串联臂谐振器的梯型弹性波滤波器装置。
7.根据权利要求6所述的弹性波装置，其中，
所述弹性波装置还具备：与所述IDT电极串联且与所述电容电极并联连接的电感器。
8.根据权利要求1至6任意一项所述的弹性波装置，其中，
所述多个电容电极部按照所述电容电极部的交叉幅宽方向与所述IDT电极的交叉幅宽方向正交的方式形成。
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