CN105684308A - 弹性波元件、滤波器元件以及通信装置 - Google Patents

弹性波元件、滤波器元件以及通信装置 Download PDF

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Abstract

在本发明的弹性波元件中，连结IDT电极(5)的多个第1电极指(23A)的第2汇流条(21B)侧的前端部分的第1虚拟线(L1)和连结IDT电极(5)的多个第2电极指(23B)的第1汇流条(21A)侧的前端部分的第2虚拟线(L2)，在将第1虚拟线(L1)与所述传播方向形成的角度设为第1倾斜角度θA、将第2虚拟线(L2)与所述传播方向形成的角度设为第2倾斜角度θB时，处于2°＜θA≤10°且2°＜θB≤10°的范围。

Description

弹性波元件、滤波器元件以及通信装置
技术领域
本发明涉及弹性波元件、滤波器元件以及通信装置。
背景技术
已知具有压电基板以及配置在压电基板的主面上的激励电极的弹性波元件。这种弹性波元件例如用于分波器的接收滤波器(Rx滤波器)或发送滤波器(Tx滤波器)。
在此，在分波器中Tx频带与Rx频带的间隔较窄的情况下，由于环境温度(-30℃～+85℃)的变化从而频率会移动，因此难以满足Tx频带以及Rx频带所需要的透射特性以及衰减特性。作为解决这一问题的技术，存在使用进行了温度补偿的压电基板的技术(参照JP特开2007-214902号公报等)。
发明内容
发明要解决的课题
另外，对于这样的Tx频带以及Rx频带的间隔较窄的分波器，除了应对环境温度的变化所引起的频率移动以外，在滤波器特性中还要求高陡度。
本发明鉴于上述情况而作，其目的在于，提供一种能够提高滤波器特性的弹性波元件、具有该弹性波元件的滤波器元件以及具备它们的通信装置。
用于解决课题的手段
本发明的一实施方式所涉及的弹性波元件具备压电基板和配置在该压电基板的上表面的激励弹性波的IDT电极，该IDT电极具有：第1汇流条以及第2汇流条，其在与所述弹性波的传播方向交叉的方向上彼此对置；多个第1电极指，其从所述第1汇流条向所述第2汇流条侧延伸；和多个第2电极指，其从所述第2汇流条向所述第1汇流条侧延伸，并具有与所述多个第1电极指在所述传播方向上相邻的部分，连结所述IDT电极中的多个所述第1电极指的所述第2汇流条侧的前端部分的第1虚拟线、和连结所述IDT电极中的多个所述第2电极指的所述第1汇流条侧的前端部分的第2虚拟线，在将所述第1虚拟线与所述传播方向所成的角度设为第1倾斜角度θA、将所述第2虚拟线与所述传播方向所成的角度设为第2倾斜角度θB时，处于2°＜θA≤10°且2°＜θB≤10°的范围。
本发明的一实施方式所涉及的滤波器元件具有：上述弹性波元件；配置在所述压电基板上的、与所述弹性波元件串联连接的串联谐振器；和与所述弹性波元件并联连接的并联谐振器。
本发明的一实施方式所涉及的通信装置具备：天线；与该天线电连接的上述滤波器元件；和与该滤波器元件电连接的RF-IC。
发明效果
根据本发明的弹性波元件以及具备弹性波元件的滤波器元件，能够实现插入损耗的降低或通带的陡度的提高，能够提高滤波器特性。
此外，根据具备这些弹性波元件、滤波器元件的通信装置，通过这些元件的滤波器特性的提高从而能够进行良好的通信。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式所涉及的弹性波元件的构成的俯视图。
图2是相当于在图1的弹性波元件中以Ic-Ic线切断时的剖面的剖视图。
图3是表示图1的弹性波元件的变形例的构成的俯视图。
图4是表示在图1的弹性波元件中倾斜角度θ为0°的阻抗特性的图。
图5是表示制作图1的弹性波元件并进行测量后的结果的图。
图6是表示制作图1的弹性波元件并进行测量后的结果的图。
图7是表示制作图1的弹性波元件并进行测量后的结果的图。
图8是相当于在本发明的一实施方式的变形例所涉及的弹性波元件中以图1的Ic-Ic线切断时的剖面的剖视图。
图9是表示制作图8的弹性波元件并进行测量后的结果的图。
图10是表示制作图8的弹性波元件并进行测量后的结果的图。
图11是表示制作图8的弹性波元件并进行测量后的结果的图。
图12是表示制作图8的弹性波元件并进行测量后的结果的图。
图13是表示图1的弹性波元件的变形例的构成的俯视图。
图14是表示本发明的一实施方式的变形例所涉及的弹性波元件的构成的俯视图。
图15是表示本发明的一实施方式的变形例所涉及的弹性波元件的构成的俯视图，是将图14的弹性波元件的一部分进行放大后的放大俯视图。
图16是用于说明图14的弹性波元件的效果的示意图。
图17是表示制作图14的弹性波元件并进行测量后的结果的图。
图18是表示将图1的弹性波元件安装于电路基板的弹性波装置的构成的剖视图。
图19是表示本发明的一实施方式所涉及的滤波器元件的电路构成的图。
图20是表示比较例所涉及的滤波器元件的电路构成的图。
图21是通过仿真对图18、图19的滤波器元件进行计算的结果。
图22是表示本发明的一实施方式的变形例所涉及的滤波器元件的电路构成的图。
图23是通过仿真对图22的滤波器元件的滤波器特性进行计算的结果。
图24是表示图22的滤波器元件的变形例的构成的俯视图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式所涉及的弹性波(SAW：SurfaceAcousticWave)元件。另外，以下的说明中所使用的图是示意图，附图上的尺寸比率等不一定与现实一致。
弹性波元件(以下也称作SAW元件)可以将某个方向设为上方或下方，但在下面，为了方便起见，定义正交坐标系xyz，并且将z方向的正侧设为上方，使用上表面、下表面等用语。
(SAW元件的构成的概要)
图1是表示本发明的一实施方式所涉及的SAW元件1的构成的俯视图。图2是图1的Ic-Ic线的剖视图。
如图1所示，SAW元件1具有基板3、设置在基板3的上表面3a的激励(IDT：InterDigitalTransducer)电极5以及反射器7。此外，除此以外，SAW元件1还可以具有覆盖上表面3a的保护层、用于与IDT电极5进行信号的输入输出的布线等。
基板3由钽酸锂(LiTaO3)晶体所构成的具有压电性的单晶基板构成。更具体来说，基板3由36°～48°Y-X切割的LiTaO3构成。基板3的平面形状以及各种尺寸也可以适当设定。作为一例，基板3的厚度(z方向)例如为0.2mm以上且0.7mm以下。
IDT电极5由第1梳齿电极13A以及第2梳齿电极13B所构成的一对梳齿电极13构成。另外，以下，有时将第1梳齿电极13A以及第2梳齿电极13B简称为梳齿电极13，不对它们进行区别。此外，关于第1梳齿电极13A所涉及的构成等，有时如“第1汇流条21A”等那样，标注“第1”以及“A”，而关于第2梳齿电极13B所涉及的构成等，有时如“第2汇流条21B”等那样，标注“第2”以及“B”。此外，有时会省略这些“第1”、“第2”、“A”以及“B”。
如图1所示，梳齿电极13具有：彼此对置的2根汇流条21；从各汇流条21向其他汇流条21侧延伸的多个电极指23；以及在多个电极指23之间从各汇流条21向其他汇流条21侧延伸的多个伪(dummy)电极指25。而且，1对梳齿电极13配置为多个电极指23彼此交叉(啮合)。另外，也可以不配置伪电极指25。
弹性波在与多个电极指23正交的方向上传播。因此，在对基板3的晶体方位加以考虑的基础上，2根汇流条21配置为在与想使弹性波传播的方向交叉的方向上彼此对置，多个电极指23形成为在相对于想使弹性波传播的方向而正交的方向上延伸。
另外，弹性波的传播方向虽然根据多个电极指23的朝向等来设定，但在本实施方式中为了方便起见，有时会以弹性波的传播方向为基准来说明多个电极指23的朝向等。
此外，正交坐标系xyz被定义为如下的坐标系：x轴与电极指23正交(与弹性波的传播方向平行)，y轴与电极指23平行，z轴与IDT电极5正交。即，正交坐标系xyz不是以基板3的外形为基准而是以IDT电极5(弹性波的传播方向)为基准来定义的。
汇流条21例如形成为以大致固定的宽度呈直线状延伸的长条状，相对于弹性波的传播方向(x方向)倾斜。因此，汇流条21的彼此对置侧的缘部21a为直线状，此外，相对于弹性波的传播方向倾斜。汇流条21(缘部21a)的倾斜角度例如在2根汇流条21间彼此相同。另外，汇流条21也可以与布线一体地形成。另外，汇流条21也可以相对于弹性波的传播方向不倾斜。
多个电极指23形成为以大致固定的宽度呈直线状延伸的长条状，并在弹性波的传播方向上以大致固定的间隔进行排列。如图2所示，一对梳齿电极13的多个电极指23设置为作为相邻的电极指23的中心间间隔的重复间隔的间距Pt例如与想要发生谐振的频率下的弹性波的波长λ的半波长同等。另外，作为间距Pt的重复间隔，也可以使用从相邻的电极指23的相同侧的端到端的间隔。此外，作为多个电极指23的间距Pt，能够使用相邻的2根电极指23的中心间间隔的平均值。
波长λ(2Pt)例如设定为1.5μm以上且6μm以下。各电极指23的宽度w1根据SAW元件1所需要的电气特性等来适当设定，例如，相对于间距Pt而设定为0.3Pt以上且0.7Pt以下。第1电极指23A以及第2电极指23B的交叉宽度(啮合的深度)例如设定为10λ以上且70λ以下。
多个电极指23的长度设定为大致相同。此外，如上所述，2根汇流条21的缘部21a(电极指23的根部位置)是与弹性波的传播方向倾斜、彼此平行的直线状。因此，用直线连结多个第1电极指23A的第2汇流条21B侧的前端部分的第1虚拟线L1以及用直线连结多个第2电极指23B的第1汇流条21A侧的前端部分的第2虚拟线L2，相对于弹性波的传播方向，向相同方向倾斜。
在此，第1虚拟线L1只要是连结多个第1电极指23A的前端部分的线即可，理想的是以直线来描画。在第1电极指23A的前端部分的位置散乱的情况下，将连接位于端部的第1电极指23A的前端部分彼此的理想的直线设为第1虚拟线L1即可。描画第1虚拟线L1的第1电极指23A的前端部分指示与第2汇流条21B对置的整个边。
在如本实施方式那样第1电极指23A形成为矩形的情况下，第1虚拟线L1通过与第2汇流条21B对置的第1电极指23A的边即可。另外，第1虚拟线L1也可以定义为与后述的第1间隙24A重叠。第2虚拟线L2也与前述的第1虚拟线L1的定义同样。
第1虚拟线L1相对于弹性波的传播方向的倾斜角度θA和第2虚拟线L2相对于弹性波的传播方向的倾斜角度θB，例如设定为彼此相同。关于倾斜角度θ的优选范围会在后面叙述。另外，倾斜角度θ按照每相邻的2个电极指23的前端部分来定义或者测量。此外，倾斜角度θA以及倾斜角度θB也可以大小不同。
多个伪电极指25例如形成为以大致固定的宽度呈直线状延伸的长条状。第1伪电极指25A从第1汇流条21A向第2电极指23B侧延伸。第2伪电极指25B也与第1伪电极指25A同样地，从第2汇流条21B向第1电极指23A侧延伸。多个伪电极指25在x轴方向上，配置在电极指23之间(若是第1伪电极指25A则配置在第1电极指23A之间)。
而且，伪电极指25是一方的梳齿电极13的伪电极指25的前端隔着间隙24与另一方的梳齿电极13的电极指23的前端对置。伪电极指25的宽度(x方向)可以与电极指23的宽度不同，但例如设定为与电极指23的宽度同等。多个伪电极指25的长度(y方向)例如彼此相同。在此，第1汇流条21A侧的间隙24称作第1间隙24A，第2汇流条21B侧的间隙24称作第2间隙24B。
间隙长度G(间隙24的y方向的长度)例如在多个间隙长度G之间彼此相同。间隙长度G例如为0.10μm以上且1.00μm以下。此外，若将弹性波的波长设为λ，则间隙长度G例如为0.1λ以上且0.6λ以下。
IDT电极5例如由金属材料形成。作为该金属材料，可以列举例如Al或以Al为主要成分的合金(Al合金)。Al合金例如是Al-Cu合金。另外，IDT电极5也可以由多个金属层构成。IDT电极5的各种尺寸根据SAW元件1所需要的电气特性等来适当设定。作为一例，IDT电极5的厚度(z方向)例如为50nm以上且400nm以下。
IDT电极5既可以直接配置在基板3的上表面3a，也可以借助其他构件来配置在基板3的上表面3a。作为其他构件，能够使用例如Ti、Cr或它们的合金等。在借助其他构件将IDT电极5配置在基板3的上表面3a的情况下，其他构件的厚度设定为几乎不会给IDT电极5的电气特性带来影响的程度的厚度(例如Ti的情况下为IDT电极5的厚度的5％的厚度)。
若通过IDT电极5对基板3施加电压，则在基板3的上表面3a附近会激励沿着上表面3a在x方向上传播的弹性波。此外，弹性波在电极指23与电极指23的非配置区域(相邻的电极指23间的长条状的区域)的边界处进行反射。然后，形成以电极指23的间距Pt为半波长的驻波。驻波被变换为与该驻波相同频率的电信号，并通过电极指23来取出。以此方式，SAW元件1作为谐振器或者滤波器而发挥作用。
反射器7形成为格子状。即，反射器7具有：在与弹性波的传播方向交叉的方向上彼此对置的反射器汇流条27；以及在这些汇流条27间在与弹性波的传播方向正交的方向上延伸的多个反射器电极指29。
反射器汇流条27例如形成为以大致固定的宽度呈直线状延伸的长条状，并平行配置在弹性波的传播方向上。2根反射器汇流条27间的距离例如与IDT电极5的2根汇流条21间的距离大致相同。此外，例如，如图3所示，反射器汇流条27也可以相对于弹性波的传播方向，例如进行倾斜使得与汇流条21(缘部21a)的倾斜角度相同。通过将汇流条21与反射器汇流条27设为相同的倾斜角度，从而在基板3的上表面3a设置多个SAW元件1时能够节省空间地配置。因此，能够有助于小型化，并能够提高设计的自由度。
此外，多个反射器电极指29形成为以大致固定的宽度呈直线状延伸的长条状，并以与IDT电极5的电极指23大致同等的间距Pt进行排列。反射器电极指29的宽度例如与电极指23的宽度大致同等。反射器7例如由与IDT电极5相同的材料形成，并且形成为与IDT电极5同等的厚度。
保护层11例如覆盖IDT电极5以及反射器7，并且覆盖了上表面3a之中的从IDT电极5以及反射器7露出的部分。保护层11的厚度例如设定为1nm以上且50nm以下。
保护层11由具有绝缘性的材料构成，有助于保护IDT电极5不受腐蚀等。保护层11由SiO2等材料形成，通过用SiO2填埋IDT电极5，从而能够降低SAW元件1的温度的变化对电气特性的影响。
图4(a)以及(b)是示出了倾斜角度θ为0°的SAW元件的阻抗特性的曲线图。横轴表示了频率f。在图4(a)中，纵轴表示阻抗的绝对值|Z|，在图4(b)中，纵轴表示了阻抗Z的相位α。另外，该倾斜角度θ为0°的SAW元件的构成与后述的比较例的SAW元件相同。
如图4(a)所示，在SAW元件1中，出现阻抗的绝对值|Z|成为极小的谐振点和阻抗的绝对值|Z|成为极大的反谐振点。此外，如图4(b)所示，在谐振点与反谐振点之间，阻抗的相位α成为最大相位αmax。
接着，为了确认本实施方式的SAW元件1的效果，制作倾斜角度θ不同的多个SAW元件(比较例以及实施例的SAW元件)，并进行了测量。另外，为了方便起见，倾斜角度θA以及倾斜角度θB设定为相同。比较例是倾斜角度θ为0°的SAW元件，实施例是制作了11个倾斜角度θ在2°以上且22°以下以2°间隔不同的SAW元件1。
图5是表示在基板3使用42°YX-LiTaO3、44°YX-LiTaO3以及46°YX-LiTaO3、使SAW元件1的倾斜角度θ发生了变化时的Δf的实测结果的曲线图。在此，所谓Δf，如图4(a)所示，是指从SAW元件1的谐振点到反谐振点的间隔。横轴表示倾斜角度θ(°)，纵轴表示Δf(MHz)。
以下示出比较例以及实施例共同的条件。
IDT电极5、反射器7：
材料：Al-Cu合金
(其中，在基板3与导电层15之间存在6nm的由Ti构成的基底层。)
厚度e(Al-Cu合金层)：154nm
保护层11：
材料：SiO2
厚度T：15nm
IDT电极的电极指：
间距Pt(第1电极指23A与第2电极指23B的中心间间隔)：1.06μm
Duty(w1/Pt)：0.5
根数：300根
交叉宽度W：42.4μm
伪电极指的长度：4.24μm
反射器的电极指的根数：30根
从图5的结果可知，若使倾斜角度θ大于2°，则与倾斜角度为0°时相比，能够减小Δf。即，通过将第1倾斜角度θA以及第2倾斜角度θB设定为大于2°，并沿着第1以及第2虚拟线L1、L2排列配置电极指的前端部分，从而能够减小Δf。结果，能够得到能够提高滤波器特性的陡度的SAW元件。
通过这样使第1虚拟线L1以及第2虚拟线L2相对于弹性波的传播方向而向相同方向倾斜，从而能够减少多个电极指23的交叉范围(交叉宽度W(图1))的偏差，能够提高施加了高电力时的耐久性能。
(倾斜角度θ的优选范围)
图6是表示在基板3使用42°YX-LiTaO3、44°YX-LiTaO3以及46°YX-LiTaO3、使SAW元件1的倾斜角度θ发生了变化时的阻抗的相位α的最大相位αmax的实测结果的图。横轴表示倾斜角度θ(°)，纵轴表示αmax(°)。在全部3种基板3中，若使倾斜角度θ从θ＝0°起逐渐增大至θ＝10°，则都能够增大最大相位αmax，并能够减小传播损耗。
图7(a)～(d)是示出了在基板3使用了46°YX-LiTaO3的、倾斜角度θ为0°和6°的SAW元件1的阻抗特性的曲线图。图7中的虚线表示倾斜角度θ为0°的SAW元件，实线表示倾斜角度θ为6°的SAW元件。横轴表示频率f。在图7(a)中，纵轴表示阻抗的绝对值|Z|，在图7(b)中，纵轴表示了阻抗Z的相位α。图7(c)是将图7(b)的虚线所包围的部分进行放大后的图。图7(d)是将图7(b)的单点划线所包围的部分进行放大后的图。
从该结果可知，与倾斜角度θ为0°相比，倾斜角度θ为6°的一方的最大相位αmax较大。进而可知，在从谐振频率起到谐振频率fr与反谐振频率fa的大致中间频率fm为止的频带wf1中，与倾斜角度θ为0°相比，倾斜角度θ为6°的一方的相位整体上较大。即，在频带wf1内示出了如下情况：与倾斜角度θ为0°相比，倾斜角度θ为6°的一方的传播损耗较小。
如上所述，在使倾斜角度θ大于2°的情况下，能够减小Δf，因此能够提高滤波器特性的陡度。此外，在将倾斜角度θ设为10°以下的情况下，能够增大最大相位αmax，因此能够减小传播损耗。即，在由LiTaO3构成的基板3中，通过使IDT电极5的电极指23倾斜，从而能够提高陡度，并降低传播损耗。
此外，通过将倾斜角度θ设为2°＜θ≤10°，从而能够减小Δf并且增大最大相位αmax。结果，能够得到能够提高滤波器特性的陡度、并且在频带wf1内传播损耗得到了降低的SAW元件。
(SAW元件的变形例1)
图8是表示本发明的一实施方式的变形例所涉及的SAW元件1的主要部分的剖视图。本变形例的SAW元件1使用了粘合基板300，在这一点上与上述实施方式不同。
SAW元件1具有：粘合基板300；以及配置在粘合基板300的上表面300a的与图1同样的IDT电极5以及反射器7。粘合基板300具有基板30以及粘合于基板30的下表面30b的支承基板10。
基板30由钽酸锂(LiTaO3)单晶体等的具有压电性的基板构成。更优选地，基板30由36°～48°Y-X切割的LiTaO3构成。
支承基板10是在基板30的与形成IDT电极的面(300a)对置的面(30b)，直接或者借助粘接层来设置具有比LiTaO3基板的热膨胀系数小的热膨胀系数的支承基板10。本变形例通过对粘接面用等离子体等进行活化处理后无粘接层地进行粘合、即所谓的直接接合来进行了粘合。另外，作为热膨胀系数，能够使用材料的线膨胀系数等。
支承基板10通过由热膨胀系数比基板3的材料小的材料构成，从而能够对SAW元件1的电气特性的温度变化进行补偿。作为这样的材料，能够列举例如蓝宝石等晶体材料、多晶体或单晶体的硅等半导体材料以及氧化铝质烧结体等陶瓷材料。另外，支承基板10也可以层叠由彼此不同的材料构成的多个层来构成。
基板30的厚度例如是固定的，其大小可以根据应用SAW元件1的技术领域、SAW元件1所需要的规格等来适当设定。作为一例，基板30的厚度例如为2μm以上且30μm以下。压电基板3的平面形状以及各种尺寸也可以适当设定。
支承基板10的厚度可以与基板30的厚度同样地适当设定。但是，支承基板10的厚度考虑基板30的厚度来进行设定，以使得适当进行温度补偿。作为一例，相对于基板30的厚度为2μm以上且30μm以下，支承基板10的厚度为100μm以上且300μm以下。支承基板10的平面形状以及各种尺寸例如与基板30同等。
基板30以及支承基板10例如也可以借助未图示的粘接层来彼此粘合。粘接层的材料既可以是有机材料，也可以是无机材料。作为有机材料，可以列举例如热固化性树脂等树脂。作为无机材料，可以列举例如SiO2。作为粘接层的材料，可以使用比支承基板10更难以反射体波的材料。在该情况下能够降低体波的影响。
制作倾斜角度θ不同的多个SAW元件(比较例以及实施例的SAW元件)，并进行了测量。另外，倾斜角度θA和倾斜角度θB设定为相同。比较例是倾斜角度θ为0°的SAW元件，实施例是制作了11个倾斜角度θ在2°～22°以2°间隔不同的SAW元件。
图9是表示在基板30使用42°YX-LiTaO3以及46°YX-LiTaO3、使SAW元件1的倾斜角度θ发生了变化时的Δf的实测结果的曲线图。横轴表示倾斜角度θ(°)，纵轴表示了Δf(MHz)。
IDT电极5以及反射器7等基板30的上表面300a上的构成与上述实施方式同样。以下示出作为本变形例的主要部分的粘合基板300的条件。
粘合基板300：
基板3种类：42°YX-LiTaO3以及46°YX-LiTaO3
厚度：20μm
支承基板10种类：硅
厚度：230μm
粘合方式：直接接合
根据图9所示的测量结果可知，若增大倾斜角度θ，则Δf会变小。即，通过将第1倾斜角度θA以及第2倾斜角度θB的倾斜角度设定为大于0°，并沿着第1、第2虚拟线L1、L2排列配置电极指的前端部分，从而能够减小Δf。结果，SAW元件1能够提高滤波器特性的陡度。另外，与上述实施方式的SAW元件1的图5相比，Δf相对于倾斜角度θ的变化并不平滑，但在本变形例中，可以认为是由于体波的寄生(spurious)在阻抗特性上产生了影响的缘故。
此外，图10是表示在基板30使用42°YX-LiTaO3以及46°YX-LiTaO3、使本变形例的SAW元件1的倾斜角度θ发生了变化时的阻抗的相位α的最大相位αmax的实测结果的图。横轴表示倾斜角度θ(°)，纵轴表示αmax(°)。
在切割角不同的全部2种粘合基板300中，从倾斜角度θ＝0°起到倾斜角度θ＝10°为止，若增大倾斜角度θ，则都能够抑制最大相位αmax的下降。
在上述实施方式中，若从倾斜角度θ＝0°逐渐增大至倾斜角度θ＝10°，则最大相位αmax呈现了增大的趋势。但是，在本变形例的SAW元件1中由于使用了粘合基板，因此成为将基板30作为芯层而将支承基板10作为包层的波导，可以认为某特定频率以外的频带成为基板30内的弹性波传播的禁止带。
因此，在某特定频率以外的频带中，变得难以向基板30内部泄露弹性波，弹性波向基板30内的泄露所引起的传播损耗减小。因此，在本变形例的SAW元件1中，从倾斜角度θ＝0°时起传播损耗较小，即使从倾斜角度θ＝0°起使倾斜角度增大至倾斜角度θ＝10°，最大相位αmax也难以变大，可以认为结果变化较小。另外，在前述的特定频率下，弹性波在基板30内传播，作为寄生特性会在阻抗特性上出现其影响。
图11(a)～(d)是示出了在基板30使用了46°YX-LiTaO3的、倾斜角度θ被设定为0°和6°的SAW元件1的阻抗特性的曲线图。图11中的虚线表示了倾斜角度θ为0°的SAW元件，实线表示了倾斜角度θ为6°的SAW元件。横轴表示了频率f。
在图11(a)中，纵轴表示阻抗的绝对值|Z|，在图11(b)中，纵轴表示阻抗Z的相位α。图11(c)是将图11(b)的虚线所包围的部分进行放大后的曲线图。图11(d)是将图11(b)的单点划线所包围的部分进行放大后的曲线图。
在倾斜角度θ为0°的情况下，可知在由图11(d)中的s1或者图11(c)中的s2所示的某特定频率下，在阻抗特性上发生了寄生。这是在使用粘合基板时发生的寄生。这是基板30的厚度等为主要原因而发生的现象，该特定频率或寄生彼此的间隔发生变化。
从该结果可知，与倾斜角度θ为0°的情况相比，倾斜角度θ为6°的情况下寄生降低了。即，通过使连结多个第1电极指23A的前端部分的第1虚拟线L1、和连结多个第2电极指23B的前端部分的第2虚拟线L2相对于弹性波的传播方向倾斜，从而能够减小Δf，并能够提高滤波器特性的陡度。另外，根据这样的构成，能够获得降低在粘合基板300内发生的体波的寄生的效果。
此外，通过使第1虚拟线L1以及第2虚拟线L2相对于弹性波的传播方向而向相同方向倾斜，从而能够抑制多个电极指23的交叉范围(交叉宽度W(图1))的偏差，并能够提高施加了高电力时的耐久性能。
关于在从谐振频率起到谐振频率fr与反谐振频率fa的大致中间频率fm为止的频带wf1中例如与倾斜角度θ为0°相比，倾斜角度θ为6°的一方的传播损耗较小的现象、在从比反谐振频率fa高的频率附近到阻带端频率fb(未图示)的频带wf2(未图示)内传播损耗变大的现象，与上述实施方式同样。
(倾斜角度θ的优选范围)
图12是示出了在基板30使用了46°YX-LiTaO3的、倾斜角度θ为0°和2°的SAW元件1的阻抗特性的曲线图。另外，横轴表示了频率f。纵轴表示了阻抗Z的相位α。虚线表示了倾斜角度θ为0°的SAW元件，实线表示了倾斜角度θ为2°的SAW元件。
从该结果可知，在将倾斜角度θ设定为2°的情况下，如图12所示，能够大大降低在s2的部分所示的频域中发生的寄生。此外，如图12所示，在倾斜角度θ为0°的情况下在t的部分发生了粘合基板特有的相位的凹陷，但通过将倾斜角度θ设为2°，能够大大降低该凹陷。
如上所述，由于通过增大倾斜角度θ从而能够减小Δf，因此能够提高滤波器特性的陡度。此外，倾斜角度θ通过设为2°＜θ≤10°，从而能够减小Δf，并且能够增大最大相位αmax。结果，能够得到能够提高滤波器特性的陡度、并且在频带wf1内传播损耗得到了降低的SAW元件。
此外，这样的构成的SAW元件能够抑制在使用粘合基板时所发生的特有的寄生，能够得到温度变化所引起的频率移动较小的优异的SAW元件。
在上述实施方式中，示出了按照第1虚拟线L1以及第2虚拟线L2的倾斜也使汇流条21发生了倾斜的情况，但如图13所示，汇流条21也可可以不按照第1虚拟线L1以及第2虚拟线L2来倾斜。在此情况下，通过调整电极指23以及伪电极指25的长度，从而使交叉宽度保持固定的同时，使电极指23的前端部分沿着第1虚拟线L1或第2虚拟线L2来配置即可。
(SAW元件的变形例2)
如图14所示，第1伪电极指25A的宽度也可以大于第2电极指23B的宽度。此时，构成为第2伪电极指25B的宽度也大于第1电极指23A的宽度。
第1伪电极指25A以及第2伪电极指25B的宽度构成为在x轴方向上变大。第1伪电极指25A以及第2伪电极指25B既可以如图14所示，整体都是宽幅的，也可以如图15所示，一部分是宽幅的。即，既可以如图15(a)所示，第2伪电极指25B的第2汇流条21B侧的一部分是宽幅的，也可以如图15(b)所示，第2伪电极指25B的第2电极指23A侧的一部分是宽幅的。此外，也可以如图14以及图15所示，第1电极指23A以及第2电极指23B的一部分是宽幅的。
第1电极指23A的宽度设定为在第1电极指23A以及第2电极指23B的交叉区域Cr之外大于位于交叉区域Cr内的宽度。此外，第2电极指23B的宽度也设定为在交叉区域Cr之外大于位于交叉区域Cr内的第2电极指23B的宽度。另外，在以下说明中，有时将伪电极指25以及电极指23的宽度变大的部分称为宽幅部。
电极指23的一部分以及伪电极指25的宽幅部设定为相对于交叉区域Cr内的电极指23的占空比Dt，占空比Dt变大。占空比Dt设得越大，就越能够如后述那样获得降低弹性波向IDT电极5的外部泄露的效果。在此，所谓占空比Dt，是指如图16所示，将伪电极指25的宽幅部的宽度w除以伪电极指25以及相邻的电极指23的间距Pt而得到的值。即，能够通过占空比Dt＝宽度w/间距Pt来计算。
在如本变形例的SAW元件1那样相对于IDT电极5的弹性波的传播方向而倾斜的倾斜型谐振器的情况下，如图16所示，交叉区域Cr外的伪电极指25以及电极指23会位于纵方向(x轴方向)的弹性波的传播方向上。因此，通过在交叉区域Cr外的伪电极指25以及电极指23设置宽幅部，从而能够使交叉区域Cr外的伪电极指25以及电极指23的阻带向低域侧移动。由此，能够在从谐振频率起数MHz低频率侧也高效地反射在纵方向上传播的弹性波，并能够降低通过交叉区域Cr外的伪电极指25以及电极指23，进而向其外侧的泄露。结果，能够降低谐振附近的损耗。
此外，通过具有伪电极指25，从而能够相对于交叉区域Cr内的弹性波的速度(声速)而减小交叉区域Cr外的弹性波的声速，因此能够降低弹性波在横方向(y轴方向)上泄露的情况。
为了确认这样的SAW元件1的效果，制作在电极指23的一部分以及伪电极指25设置了宽幅部的SAW元件1，并进行了电气特性的测量。基本的构成与上述实施方式的SAW元件1同样。图17(a)是表示使用了42°YX-LiTaO3的基板的SAW元件1的测量结果的曲线图，图17(b)是表示使用了将46.3°YX-LiTaO3的基板与由硅构成的支承基板粘贴而成的粘合基板的SAW元件1的测量结果的曲线图。横轴表示交叉区域Cr外的占空比Dt，纵轴表示谐振点的阻抗。
从该结果可知，在使交叉区域Cr外的伪电极指25以及电极指23的占空比Dt从作为交叉区域Cr内的值的0.50变化至0.60的情况下，能够降低谐振点的阻抗，并能够降低谐振点的损耗。此外，根据图17可知，在使交叉宽度在15λ～30λ发生了变化的情况下也能够获得同样的效果。特别是可知，交叉宽度越短，谐振点处的损耗降低的效果越大。
(SAW装置的构成的概要)
图18是表示应用了上述SAW元件1的SAW装置51的示例的剖视图。
SAW装置51例如构成了分波器等滤波器元件。SAW装置51具有SAW元件31以及安装SAW元件31的电路基板53。
SAW元件31例如构成为所谓的晶片级封装的SAW元件。SAW元件31具有：上述的SAW元件1；覆盖基板3的SAW元件1侧的盖33；贯通盖33的端子35；和覆盖基板3的与配置了SAW元件1的面相反一侧的面的背面部37。
盖33由树脂等构成，并在IDT电极5以及反射器7的上方(z方向的正侧)构成了用于使弹性波容易传播的振动空间33a。在基板3的上表面3a上，形成了与IDT电极5连接的布线38和与布线38连接的焊盘39。端子35形成在焊盘39上，与IDT电极5电连接。背面部37例如具有：用于根据温度变化等将基板3表面所充电的电荷进行放电的背面电极、和覆盖该背面电极的保护层。
电路基板53例如由所谓刚性的印刷布线基板构成。在电路基板53的安装面53a，形成了安装用焊盘55。
SAW元件31使盖33侧与安装面53a对置配置。然后，端子35与安装用焊盘55通过焊料57来粘接。然后，SAW元件31通过密封树脂59来密封。
(滤波器元件的构成的概要)
图19是本发明的一实施方式所涉及的滤波器元件600的示意性的电路图。滤波器元件600由包含梯型滤波器电路的第1弹性波滤波器700、和包含DMS型滤波器电路的第2弹性波滤波器800构成。第1弹性波滤波器700的通带设定为位于比第2弹性波滤波器800的通带低的频率。
第1弹性波滤波器700作为发送带通滤波器而工作，是由串联电连接的串联SAW元件63、64、65、66和并联电连接的并联SAW元件67、68、69构成的梯型滤波器。并联SAW元件67、68、69与接地端子70连接。此外，串联SAW元件63与发送信号端子62A连接，串联SAW元件66与天线端子61连接。另外，串联SAW元件有时称为串联谐振器，并联SAW元件有时称为并联谐振器。此外，串联谐振器以及并联谐振器具备具有彼此交叉的第1谐振电极指以及第2谐振电极指的IDT电极结构的谐振电极指。另外，谐振电极指相当于上述的电极指23。
第2弹性波滤波器800作为接收带通滤波器而工作，与天线端子61连接的天线侧SAW元件71、第1DMS型滤波器72、第2DMS型滤波器73、与接收信号端子62B连接的接收侧SAW元件74被串联连接。
在将上述实施方式的SAW元件1用于滤波器元件600的情况下，使用仿真器来计算并求取了第1弹性波滤波器700与比较例的弹性波滤波器701的从发送信号端子到天线端子的透射特性。
第1弹性波滤波器700使用了下述所示的粘合基板300。
粘合基板300：
基板30种类：46°YX-LiTaO3
厚度：20μm
支承基板10种类：硅
厚度：230μm
粘合方式：直接接合
此外，第2弹性波滤波器800使用了下述所示的粘合基板301。
粘合基板301：
基板3种类：42°YX-LiTaO3
厚度：20μm
支承基板10种类：硅
厚度：230μm
粘合方式：直接接合
关于进行了仿真的滤波器元件的构成，串联SAW元件63、64、65、66设为倾斜角度θ为6°的SAW元件，并联SAW元件67、68、69设为倾斜角度θ为0°的SAW元件，设为了第1弹性波滤波器700。然后，将比较例设为了如下的第1弹性波滤波器701：图20所示那样的串联SAW元件75、76、77、78以及并联SAW元件67、68、69全都是倾斜角度θ为0°的SAW元件。另外，作为倾斜角度θ为0°的SAW元件，使用倾斜角度θ为0°以上且2°以下的SAW元件即可。
图21(a)～(c)是示出了从信号端子62A到天线端子61的透射特性的仿真结果的曲线图。图21中的虚线表示了比较例，实线表示了实施例。横轴表示了频率f。纵轴表示透射特性，图21(a)是将发送带域附近进行放大后的曲线图，图21(b)是示出了发送带域附近的0[dB]至-80[dB]的透射特性的曲线图，图21(c)是将图21(b)的单点划线所包围的部分进行放大后的曲线图。
可知相对于比较例，在实施例中，串联SAW元件63、64、65、66的与频带wf1内相当的频域上的透射特性变大，滤波器特性的通带的损耗降低。此外，在比较例中，在串联SAW元件63、64、65、66中，在与使用粘合基板时发生的寄生的特定频率s1相当的频域上的透射特性上，寄生发生而导致滤波器特性的损耗变大。可知相对于此，在实施例中，通过倾斜角度θ为6°的SAW元件的寄生降低效果，从而与特定频率s1相当的频域上的透射特性上的寄生的发生得到抑制，滤波器特性的损耗降低。在环境温度升高的情况下，由于发送带通滤波器的波形向低频侧移动，并且频带wf1的透射特性变小，因此预先使频带wf1的透射特性较大有助于提高滤波器元件600的质量。
此外，倾斜角度θ为6°的SAW元件与倾斜角度θ为0°的SAW元件相比能够减小Δf，因此在透射特性-44[dB]处，比较例与实施例的频率差Δfh为约0.5[MHz]，可知相对于比较例，实施例提高了透射特性的陡度。
本发明的一实施方式的变形例的SAW元件在实施例的第1弹性波滤波器700以及比较例的第1弹性波滤波器701中使用了粘合基板300，但在取代粘合基板300而使用了LiTaO3单层的基板3的情况下，相对于比较例，在实施例中，与串联SAW元件63、64、65、66的频带wf1内相当的频域上的透射特性变大，能够降低滤波器的损耗。此外，倾斜角度θ为6°的SAW元件与倾斜角度θ为0°的SAW元件相比能够减小Δf，因此相对于比较例，实施例能够提高透射特性的陡度。
此外，即使在SAW元件1如图7(d)所示具有在比反谐振频率fa更高的频率附近相位较大的特性的情况下，通过将SAW元件1串联连接成串联臂，也能够降低第1弹性波滤波器700的特性的劣化。
(滤波器元件的变形例1)
在上述实施方式的滤波器元件600中，虽是在串联SAW元件63、64、65、66全部应用了SAW元件1的情况，但存在由于设计而给滤波器特性带来不良影响的情况。因此，也可以如图22所示，仅在串联SAW元件63、64、65、66之中的一部分应用SAW元件1。通过在一部分的串联SAW元件应用SAW元件1，从而能够通过设计来高效地配置电容元件，或者能够使基板30上的电极指设计小型化，因此能够提高基板30上的设计自由度。
具体地，在本变形例的滤波器元件600中，在串联SAW元件63、64、65、66之中间距Pt最小的SAW元件65、66应用作为倾斜型谐振器的本实施方式的SAW元件1，在串联SAW元件63、64应用通常的SAW元件，由此能够获得充分的效果(与频带wf1内相当的频域上的透射特性变大、透射特性的陡度提高)。
另一方面，在串联SAW元件中全部应用了SAW元件1的构成的情况(比较例2)下，虽然与频带wf1内相当的频域上的透射特性变得良好，但有时透射特性的陡度并不提高，而作为不良影响，与后述的频带wf2内相当的频域上的透射特性会较小。这是由于如图11(d)所示，在与SAW元件1的谐振点相比位于低频域的频带wf2中，传播损耗略微较大。在间距Pt较大的串联SAW元件应用了SAW元件1的情况下，间距Pt较大的串联SAW元件的频带wf2位于滤波器特性的通带的低频侧，滤波器元件600的质量有时下降。
为了确认本变形例的滤波器元件600的效果，进行了滤波器元件600的仿真。图23中用曲线图示出仿真的结果。图23(b)以及(c)是将图23(a)中的通带的高频侧的端部附近的一部分进行放大后的图。从该结果可知，能够提高通带的高频侧的特性。另外，只要在串联SAW元件63、64、65、66之中间距Pt最小的SAW元件中应用SAW元件1的构成，便能够高效地获得较高效果。
在上述实施方式的滤波器元件600或变形例的滤波器元件600中，使用多个本实施方式的SAW元件1的情况下，使用了相对于弹性波的传播方向而言IDT电极5向相同方向倾斜的构成，但也可以如图24所示，相对于弹性波的传播方向而向彼此不同的方向倾斜。图24是在串联SAW元件65、66中使用了IDT电极5(电极指23的排列)向彼此不同的方向倾斜的SAW元件1的情况。
通过将这样IDT电极5(电极指23的排列)向不同的方向倾斜的SAW元件1用于串联谐振器，从而能够提高压电基板300上的设计自由度。即，例如若是图24所例示的滤波器元件600，则通过应用于串联谐振器65、66的SAW元件1的IDT电极5(电极指23的排列)向彼此不同的方向倾斜，从而能够在两者之间形成空间。因此，能够在该空间中配置并联谐振器69。结果，能够实现滤波器元件600的小型化。
(滤波器元件的变形例2)
进而，也可以与串联SAW元件63、64、65、66的至少1个并联连接电容元件。例如，变形例1所涉及的SAW元件1由于串联SAW元件63、64、65、66之中间距Pt较小，因此通过与SAW元件1并联连接电容元件，从而SAW元件1的反谐振点向低频率侧移动。由此，由于SAW元件1的反谐振点位于通带的高频侧的端部附近，因此能够进一步提高通带的陡度。作为电容元件，例如能够在基板2上配置梳齿状的电极。
<通信装置>
将上述实施方式的滤波器元件600用于具有天线和控制滤波器元件600的RF-IC(射频集成电路)的通信装置。天线与天线端子61连接，RF-IC与滤波器元件600的发送信号端子62A以及接收信号端子62B电连接。这样的通信装置由于滤波器元件600的陡度较高，所以能够降低噪声或串扰，因此能够提高通信的质量。

Claims (16)

1.一种弹性波元件，其具备：
压电基板；和
配置在该压电基板的上表面的激励弹性波的IDT电极，
该IDT电极具有：
第1汇流条以及第2汇流条，其在与所述弹性波的传播方向交叉的方向上彼此对置；
多个第1电极指，其从所述第1汇流条向所述第2汇流条侧延伸；和
多个第2电极指，其从所述第2汇流条向所述第1汇流条侧延伸，并具有与所述多个第1电极指在所述传播方向上相邻的部分，
连结所述IDT电极中的多个所述第1电极指的所述第2汇流条侧的前端部分的第1虚拟线、和连结所述IDT电极中的多个所述第2电极指的所述第1汇流条侧的前端部分的第2虚拟线，在将所述第1虚拟线与所述传播方向所成的角度设为第1倾斜角度θA、将所述第2虚拟线与所述传播方向所成的角度设为第2倾斜角度θB时，处于
2°＜θA≤10°且2°＜θB≤10°的范围。
2.根据权利要求1所述的弹性波元件，其中，
所述压电基板由LiTaO3构成。
3.根据权利要求1或2所述的弹性波元件，其中，
所述第1虚拟线以及所述第2虚拟线相对于所述弹性波的传播方向而向相同方向倾斜。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的弹性波元件，其中，
所述第1汇流条具有向所述第2电极指侧延伸的第1伪电极指，并且所述第2汇流条具有向所述第1电极指侧延伸的第2伪电极指。
5.根据权利要求4所述的弹性波元件，其中，
所述第1伪电极指的宽度大于所述第2电极指的宽度，所述第2伪电极指的宽度大于所述第1电极指的宽度。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的弹性波元件，其中，
所述第1电极指的宽度在所述第1电极指以及所述第2电极指的交叉区域之外，大于位于该交叉区域内的所述第1电极指的宽度，所述第2电极指的宽度在所述交叉区域之外，大于位于该交叉区域内的所述第2电极指的宽度。
7.根据权利要求6所述的弹性波元件，其中，
在将所述弹性波的波长设为λ时，所述第1电极指以及所述第2电极指的与所述传播方向交叉的方向的所述交叉区域中的交叉宽度为15λ以上且30λ以下。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的弹性波元件，其中，
在所述压电基板的配置了所述IDT电极的面的相反一侧的面，配置了具有比所述压电基板的热膨胀系数小的热膨胀系数的支承基板。
9.一种滤波器元件，其具有：
权利要求1～8中任一项所述的弹性波元件；
串联谐振器，其配置在所述压电基板上，与所述弹性波元件串联连接；和
并联谐振器，其配置在所述压电基板上，与所述弹性波元件并联连接。
10.根据权利要求9所述的滤波器元件，其中，
所述串联谐振器具备具有彼此交叉的多个第1谐振电极指以及多个第2谐振电极指的IDT电极结构的谐振电极指，
所述弹性波元件的所述IDT电极中的所述第1电极指与所述第2电极指的中心间间隔，小于所述谐振电极指中的所述第1谐振电极指与所述第2谐振电极指的中心间间隔。
11.根据权利要求10所述的滤波器元件，其中，
具有多个所述串联谐振器，
所述弹性波元件的所述IDT电极中的所述第1电极指与所述第2电极指的中心间间隔，比所述串联谐振器的所述谐振电极指中的所述第1谐振电极指与所述第2谐振电极指的中心间间隔的任一个都小。
12.根据权利要求10或11所述的滤波器元件，其中，
在所述串联谐振器中，连结多个所述第1谐振电极指的前端部分的第3虚拟线以及连结多个所述第2谐振电极指的前端部分的第4虚拟线与所述串联谐振器的弹性波的传播方向所成的角度分别为0°以上且2°以下。
13.根据权利要求8～12中任一项所述的滤波器元件，其中，
还具有与所述弹性波元件并联连接的电容元件。
14.根据权利要求9～13中任一项所述的滤波器元件，其中，
具有多个所述弹性波元件。
15.根据权利要求14所述的滤波器元件，其中，
多个所述弹性波元件相对于所述弹性波的传播方向而向彼此不同的方向倾斜。
16.一种通信装置，其具备：
天线；
权利要求9～15中任一项所述的滤波器元件，其与该天线电连接；和
RF-IC，其与该滤波器元件电连接。
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