CN106464230B - 弹性波装置 - Google Patents

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Abstract

提供利用活塞模式、能谋求小型化的弹性波装置。在弹性波装置(1)中，在IDT电极(3)的交叉区域，在IDT中央部(3A)的两侧设置低音速部(3B1、3B2)，在低音速部(3B1、3B2)的电极指方向外侧设置高音速部(3C1、3C2)。由此能利用活塞模式。高音速部(3C1、3C2)的弹性波传播方向端部的宽度比高音速部(3C1、3C2)的IDT电极(3)的弹性波传播方向中央的宽度相对窄。

Description

弹性波装置
技术领域
本发明涉及在压电基板上形成IDT电极的弹性波装置，特别涉及利用活塞模式(piston mode)的弹性波装置。
背景技术
过去，已知利用所谓的活塞模式的声表面波装置。例如在下述的专利文献1和专利文献2中，在IDT电极的电极指所延伸的电极指方向中央的两侧设置低音速部，在低音速部的电极指方向两侧设置高音速部。低音速部通过扩展电极指的宽度、或者通过在电极指层叠使加速降低的质量附加膜来形成。高音速部是仅与一方的汇流条连接的电极指沿着弹性波传播方向配置的部分。即，在交叉宽度区域的电极指方向外侧设置高音速部。在专利文献1中，高音速部的宽度、即电极指方向尺寸被设为至少1λ以上、优选3λ以上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2011-101350号公报
专利文献2：JP特表2013-518455号公报
发明内容
发明要解决的课题
声表面波谐振器中的交叉宽度至少设为10λ以上。另外，λ是声表面波的波长。如前述那样，在专利文献1中，高音速部的宽度在单侧被设为至少1λ以上。因此，在交叉宽度区域的电极指方向两侧必须设置这样的宽度的高音速部。因此，在IDT电极中，汇流条的内侧的面积有变大的倾向。因此，变得难以推进小型化。
本发明的目的在于，提供利用活塞模式、能推进小型化的弹性波装置。
用于解决课题的手段
本发明所涉及的弹性波装置具备：压电基板；和设置在该压电基板上的IDT电极，上述IDT电极具有多根第1电极指、和与上述多根第1电极指相互交错插入的多根第2电极指，在上述多根第1、第2电极指所延伸的电极指方向的中央区域的上述电极指方向两侧，设置与该中央区域相比传播的弹性波的音速更低的低音速部，在上述低音速部的上述电极指方向外侧，设置与该中央区域相比传播的弹性波的音速更高的高音速部，在将上述高音速部的上述电极指方向尺寸设为高音速部的宽度时，上述IDT电极的弹性波传播方向端部的上述高音速部的宽度比上述IDT电极的弹性波传播方向中央的上述高音速部的宽度相对狭。
在本发明所涉及的弹性波装置的某特定的局面中，在上述IDT电极的上述弹性波传播方向中央存在上述高音速部的宽度固定的部分。
在本发明所涉及的弹性波装置的其他特定的局面中，从上述IDT电极的上述弹性波传播方向中央朝向上述弹性波传播方向端部让上述高音速部的宽度逐渐变小。
在本发明所涉及的弹性波装置的另外特定的局面中，上述IDT电极的上述弹性波传播方向端部的上述高音速部的宽度是上述IDT电极的所述弹性波传播方向中央的上述高音速部的宽度的至少0.3倍。
在本发明所涉及的弹性波装置的再其他特定的局面中，上述低音速部由与上述中央区域相比电极指的宽度更大的大宽度部形成。
在本发明所涉及的弹性波装置的再其他特定的局面中，上述低音速部通过在上述第1、第2电极指上设置质量附加膜而形成。
在本发明所涉及的弹性波装置的另外特定的局面中，在上述IDT电极中，在上述多根第1电极指电连接第1汇流条，在上述多根第2电极指电连接第2汇流条，上述第1、第2电极指在弹性波传播方向上相互重合的交叉区域与上述第1汇流条之间的区域以及上述交叉区域与上述第2汇流条之间的区域分别是上述高音速部。
在本发明所涉及的弹性波装置的某特定的局面中，上述高音速部通过在汇流条设置开口部而形成。
在本发明所涉及的弹性波装置的某特定的局面中，上述汇流条具有位于比设置上述开口的部分更靠交叉宽度方向中央侧位置的内侧汇流条部，作为上述低音速部而包含该内侧汇流条部。
发明的效果
根据本发明所涉及的弹性波装置，由于IDT电极的弹性波传播方向端部的高音速部的宽度比IDT电极的弹性波传播方向中央的高音速部的宽度狭，因此能相应减小IDT电极的面积。因此能推进弹性波装置的小型化。
附图说明
图1(a)是表示本发明的第1实施方式的弹性波装置中的IDT电极的示意俯视图，图1(b)是本发明的第1实施方式的弹性波装置的概略俯视图。
图2是表示本发明的第1实施方式的IDT电极的各音速部分的配置的概略俯视图。
图3是表示现有的利用活塞模式的弹性波装置的IDT电极的主要部分的示意俯视图。
图4是表示现有的弹性波装置中的沿着弹性波传播方向的部分与振幅的关系的图。
图5是表示现有的弹性波装置中的IDT电极的弹性波传播方向中央以及IDT电极的弹性波传播方向一端近旁的沿着电极指方向的各部分的振幅的变化的图。
图6是表示本发明的第2实施方式所涉及的弹性波装置的IDT电极的示意俯视图。
图7是用于说明本发明的第1实施方式的变形例的表示IDT电极的各音速部分的配置的概略俯视图。
图8是用于说明本发明的第1实施方式的其他变形例的表示IDT电极的各音速部分的配置的概略俯视图。
图9是用于说明第1实施方式的再其他变形例的IDT电极的示意的局部截取俯视图。
具体实施方式
下面参考附图来说明本发明的具体的实施方式，由此使本发明变得明了。
图1(a)是表示本发明的第1实施方式所涉及的弹性波装置的IDT电极的示意俯视图，图1(b)是第1实施方式的弹性波装置的概略俯视图。
如图1(b)所示那样，弹性波装置1具有压电基板2。压电基板2由LiTaO3或LiNbO3等压电单晶构成。压电基板2由压电陶瓷构成。
压电基板2上设有概略示出其位置的IDT电极3。在IDT电极3的弹性波传播方向两侧设置反射器4A、4B。在图1(b)中，关于反射器4A、4B，也概略地仅示出其设置的位置。
图1(a)是放大表示IDT电极3的示意俯视图。IDT电极3具有第1汇流条5和第2汇流条6。第1汇流条5和第2汇流条6在与弹性波传播方向正交的电极指方向上对置。
在第1汇流条5连接多根第1电极指7。第1电极指7朝向第2汇流条6侧延伸。另一方面，在第2汇流条6连接多根第2电极指8。第2电极指8朝向第1汇流条5侧延伸。多根第1电极指7和多根第2电极指8平行地延伸。将该第1电极指7以及第2电极指8所延伸的方向设为电极指方向。弹性波传播方向成为与电极指方向正交的方向。
多根第1电极指7和多根第2电极指8从弹性波传播方向观察时重合的部分是交叉区域。该交叉区域的电极指方向尺寸成为交叉宽度。
在交叉区域，若对相邻的电极指施加电压，则由于压电效应而激振弹性波。于是在IDT电极3中，在第1电极指7的前端设置大宽度部7a。在第2电极指8的前端也设置大宽度部8a。另外，在弹性波传播方向上，在与大宽度部8a重合的区域，对第1电极指7设置大宽度部7b。同样地，对第2电极指8，也在与大宽度部7a在弹性波传播方向上重合的位置设置大宽度部8b。大宽度部7a、7b相比于第1电极指7的剩余的部分，宽度、即沿着弹性波传播方向的尺寸被设得更大。大宽度部8a、8b也相比于第2电极指8的剩余的部分而宽度被设得更大。大宽度部7a、7b的电极指方向尺寸和大宽度部8a、8b的电极指方向尺寸并没有特别限定，但优选相等。大宽度部7a、7b的宽度以及大宽度部8a、8b的宽度也并没有特别限定，但优选相等。
在设置大宽度部7a、7b、8a、8b的区域，弹性波的传播速度变慢。即，在交叉区域设置作为中央区域的图1(a)所示的IDT中央部3A，在IDT中央部3A的电极指方向两侧设置低音速部3B1、3B2。在该交叉区域，相比于在IDT中央部3A传播的弹性波的速度，在低音速部3B1、3B2传播的弹性波的速度变低。
而且，在低音速部3B1、3B2的电极指方向外侧设置高音速部3C1、3C2。在高音速部3C1，在弹性波传播方向上仅存在多根第1电极指7。在高音速部3C2，在弹性波传播方向上仅存在多根第2电极指8。
因而如图2概略示出的那样，在IDT电极3，在上述IDT中央部3A的电极指方向两侧设置低音速部3B1、3B2，进而在其外侧设置高音速部3C1、3C2。因而与专利文献1和专利文献2记载的弹性波装置同样，能利用活塞模式来减小横模所引起的杂散。
此外在本实施方式中，IDT电极3的高音速部3C1、3C2的宽度、即电极指方向尺寸，在IDT电极3中的弹性波传播方向上并不均匀。更具体地，随着从IDT电极3的弹性波传播方向中央去往IDT电极3的弹性波传播方向两端，高音速部3C1的宽度逐渐变小。若以高音速部3C1为例，则第1汇流条5的内侧侧缘5a随着从IDT电极3的弹性波传播方向中央去往弹性波传播方向端部而倾斜，从而向第2汇流条6侧靠近。由此，高音速部3C1的宽度随着从IDT电极3的弹性波传播方向中央去往外侧而逐渐变窄。高音速部3C2也同样。第2汇流条6的内侧侧缘6a随着从弹性波传播方向中央去往弹性波传播方向端部而倾斜，向第1汇流条5侧靠近。因此，高音速部3C2也是其宽度随着从弹性波传播方向中央去往端部而变窄。
因此，通过将第1、第2汇流条5、6的外侧侧缘5b、6b与第1、第2汇流条5、6的内侧侧缘5a、6a平行地配置，能减小IDT电极3的电极指方向尺寸。更详细地，能在弹性波传播方向两端侧使IDT电极3的电极指方向尺寸比IDT电极3的弹性波传播方向中央更小。因此能谋求IDT电极3的小型化、或压电基板2上的电极形成空间的减低，进而能谋求弹性波装置1的小型化。
另外，图1(b)所示的反射器4A、4B由周知的栅状反射器形成。该反射器4A、4B的IDT电极3侧端部的电极指方向尺寸也能对应于IDT电极3的弹性波传播方向端部的电极指方向尺寸而缩短。因此能谋求弹性波装置1的小型化。
另外，上述IDT电极3、反射器4A、4B能由适宜的金属或合金形成。另外，也可以通过层叠多个金属膜形成的层叠金属膜来设置IDT电极3和反射器4A、4B。
在本实施方式的弹性波装置1中，如上述那样利用活塞模式，并且能谋求弹性波装置的小型化。此外，即使如上述那样使高音速部3C1、3C2的宽度在IDT电极3的弹性波传播方向端部狭窄，损耗也不会劣化。以下对其进行更详细的说明。
图3是表示现有的利用活塞模式的弹性波装置的IDT电极的主要部分的示意俯视图。在现有的利用活塞模式的IDT电极101中具备第1、第2汇流条102、103。在第1汇流条102的内侧侧缘102a连接多根第1电极指104。在第2汇流条103的内侧侧缘103a连接多根第2电极指105。在第1电极指104的前端设置大宽度部104a。在第2电极指105的前端没置大宽度部105a。在此，第1、第2汇流条102、103的内侧侧缘102a、103a与弹性波传播方向平行地延伸。因而如图3所示那样，在IDT中央部101A的电极指方向两侧设置低音速部101B1、101B2。进而在低音速部101B1的外侧设置高音速部101C1，在低音速部101B2的电极指方向外侧设置高音速部101C2。因而能与上述实施方式同样地利用活塞模式。在此，第1、第2汇流条102、103的内侧侧缘102a、103a与弹性波传播方向平行。因而高音速部101C1以及高音速部101C2的电极指方向尺寸即宽度，在弹性波传播方向上固定。
图4是表示在IDT电极101的两侧设置反射器的现有的弹性波装置中的沿着弹性波传播方向的部分与振幅的关系的图。如从图4所明确的那样，可知在IDT电极101的中央振幅最大，随着朝向反射器而振幅变小。即，可知，在IDT电极101的弹性波传播方向端部振幅充分小。
另一方面，在图5示出在图3所示的IDT电极101的两侧配置反射器的现有的弹性波装置中的沿着电极指方向的各部分的振幅的变化。图5的实线表示图3的一点划线X1-X1、即穿过IDT电极101的弹性波传播方向上的中心的部分的振幅的变化。另外虚线表示沿着图3的一点划线X2-X2的部分的振幅的变化。即，示出IDT电极101的弹性波传播方向端部的振幅的变化。
如从图5所明确的那样，可知不管在弹性波传播方向中央以及弹性波传播方向端部的哪一者，在IDT中央部101A振幅都大，在低音速部101B1、101B2都随着去往外侧而衰减，在高音速部101C1、101C2的电极指方向外侧，振幅衰减得大致成为0。另外，如比较图5的实线和虚线所明确的那样，可知相比于IDT电极101的弹性波传播方向中央，在弹性波传播方向端部振幅更小。
因此可知，在IDT电极101的弹性波传播方向端部，由于振幅充分小，因此即使使高音速部101C1、101C2的宽度较小，损耗也难以劣化。换言之，在图5的实线所示的IDT电极101的弹性波传播方向中央，能通过将高音速部的宽度设为宽度B来在高音速部使振幅大致为0。与此相对，在虚线所示的IDT电极101的弹性波传播方向端部，即使使高音速部101C1、101C2的宽度小到宽度A，也能使振幅在高音速部101C1、101C2的外侧端大致为0。
因而如上述那样，可知在IDT电极的弹性波传播方向端部，由于振幅相对变小，因此即使使高音速部的宽度较小也不会加大损耗，能减小面积。
即，在图1(a)所示的本实施方式所用的IDT电极3中，相比于弹性波传播方向中央，弹性波传播方向端部的高音速部3C1、3C2的宽度更小，出于上述的理由，能不增大损耗地谋求小型化。
此外，在使高音速部3C1、3C2的宽度较小的部分，多根第1电极指7、多根第2电极指8的高音速部3C1、3C2的尺寸变短。因此，由此电极指的电阻变小，因此也能由此减小损耗。另外，高音速部3C1、3C2的电极指方向尺寸优选在IDT电极3的弹性波传播方向端部较小。不过，期望高音速部3C1、3C2的最小宽度是最大宽度的至少0.3倍。若高音速部的宽度不足0.3倍，则不能使在高音速部外侧端的弹性波的振幅充分小，有时弹性波向汇流条方向泄漏而让器件的损耗劣化。以下通过具体的事例来进行说明。
如前述那样，在图3所示的IDT电极101的两侧配置反射器的结构中，如图4那样求取沿着弹性波传播方向的部分与振幅的关系。其结果，如图5所示那样，可知IDT电极的弹性波传播方向端部的IDT电极的交叉宽度方向中央部的振幅是IDT电极的弹性波传播方向中央的IDT电极的交叉宽度方向中央部的振幅的约0.2倍。另外，IDT电极的电极指的对数为150对，反射器的电极指的根数为20根，压电基板是128°Y-XLiNbO3，IDT电极是从上起Ti(0.005λ)/AlCu(0.07λ)/Ti(0.005λ)/Pt(0.017λ)/NiCr(0.005λ)的结构。另外，()内表示厚度，λ是以IDT电极的电极指的间距确定的波长。另外，设置SiO2膜来覆盖IDT电极，厚度设为0.3λ。
在此，高音速部内的弹性波的振幅朝向交叉宽度方向外侧指数函数地衰减。若在高音速部的外侧的振幅成为IDT电极的弹性波传播方向中央部的在高音速部内侧的端的振幅的1/10以下，由于认为不会给器件的损耗带来影响，因此高音速部的宽度至少需要成为该值的宽度。高音速部宽度B与高音速部宽度A的比A/B被求得为约0.3，该高音速部宽度B用于在IDT电极的弹性波传播方向中央部使在高音速部外侧的振幅成为IDT电极的弹性波传播方向中央部的在高音速部内侧的端的振幅的1/10，该高音速部宽度A用于在IDT电极的弹性波传播方向端部使在高音速部外侧的振幅成为IDT电极的弹性波传播方向中央部的在高音速部内侧的端的振幅的1/10。
因而可知，IDT电极的弹性波传播方向端部的高音速部的宽度是IDT电极的弹性波传播方向中央的高音速部的宽度的0.3倍以上即可。
图6是本发明的第2实施方式所涉及的弹性波装置中所用的IDT电极的示意俯视图。在IDT电极13，高音速部3C1、3C2的宽度在弹性波传播方向上存在成为固定的部分。更具体地，第1汇流条15的内侧侧缘15a在弹性波传播方向中央具有与弹性波传播方向平行延伸的部分，在该平行延伸的部分的两侧具有向第2汇流条16侧逐渐靠近的倾斜部分。第2汇流条16的内侧侧缘16a也同样。因此，高音速部3C1、3C2的宽度在IDT电极13的弹性波传播方向中央跨某长度固定，在该弹性波传播方向两侧，随着朝向弹性波传播方向端部而变窄。
另外，汇流条15、16的外侧侧缘15b、16b也同样在弹性波传播方向中央具有与弹性波传播方向平行的部分。该平行的部分的两侧倾斜，从而随着朝向弹性波传播方向端部而靠近第2汇流条16或第1汇流条15侧。
第2实施方式，除了上述那样让高音速部3C1、3C2的宽度在弹性波传播方向上具有固定的部分以外，其他都与第1实施方式同样。因此，在第2实施方式，也与第1实施方式同样地，不增大损耗就能谋求小型化。另外，通过减小电极指电阻还能减低损耗。
如从第2实施方式所明确的那样，在本发明中，高音速部的宽度可以在弹性波传播方向上存在固定的部分。另外，高音速部的宽度也可以不是连续变化，可以阶梯状变化。
进而在第1实施方式中，说明了在IDT电极3的两侧设置反射器4A、4B的弹性波谐振器，但也可以是弹性波滤波器等其他弹性波装置。即，能在包含1个以上IDT电极的适宜的弹性波装置中运用本发明。
另外，在第1实施方式中，通过在第1、第2电极指7、8的前端设置大宽度部7a、8a而形成低音速部3B1、3B2。也可以取而代之，通过在第1、第2电极指的前端部分层叠电介质膜作为质量附加膜等而形成低音速部。或者也可以通过在低音速部间的IDT中央部3A层叠为了提高音速而发挥作用的电介质膜等，或者通过在提高该音速的膜上形成构成IDT中央部的电极指部分，来使IDT中央部3A高速化。在该情况下，低音速部3B1、3B2成为相对低音速，构成低音速部3B1、3B2。
如上述那样在IDT中央部3A的两侧设置低音速部的构成，能与过去已知的各种利用活塞模式的弹性波装置同样地变形。
另外，高音速部的宽度只要确保了在IDT电极的弹性波传播方向全域的范围使弹性波的振幅充分衰减的宽度即可，不一定非要在IDT电极中让交叉宽度方向一方侧和交叉宽度方向相反侧对称。例如也可以如图7所示的变形例那样，一方的高音速部3C1和另一方的高音速部3C3为非对称。另外，也可以如图8所示的变形例那样，在一方的高音速部3C1施予加权，在另一方的高音速部3C4不施予加权。
进而，图9是第1实施方式的再其他变形例中的IDT电极的示意的局部截取俯视图。在本变形例的IDT电极21中，汇流条23具有开口部23a。开口部23a的外侧是外侧汇流条部23b，内侧是内侧汇流条部23c。高音速部由设于汇流条23的开口部23a形成。另外，低音速部包含位于开口部的交叉宽度方向内侧的内侧汇流条部23c而形成。如此在本发明中，高音速部以及低音速部能以各种形态形成。
本发明所涉及的弹性波装置中，所使用的弹性波能用声表面波或声边界波、板波等适宜的弹性波。
标号的说明
1 弹性波装置
2 压电基板
3 IDT电极
3A IDT中央部
3B1、3B2 低音速部
3C1、3C2、3C3、3C4 高音速部
4A、4B 反射器
5 第1汇流条
5a、6a 内侧侧缘
5b、6b 外侧侧缘
6 第2汇流条
7、8 第1、第2电极指
7a、7b、8a、8b 大宽度部
13 IDT电极
15 第1汇流条
15a、16a 内侧侧缘
15b、16b 外侧侧缘
16 第2汇流条
21 IDT电极
23 汇流条
23a 开口部
23b 外侧汇流条部
23c 内侧汇流条部
101 IDT电极
101A IDT中央部
101B 低音速部
101C 高音速部
102、103 第1、第2汇流条
102a、103a 内侧侧缘
104、105 第1、第2电极指
104a、105a 大宽度部

Claims (9)

1.一种弹性波装置，具备：
压电基板；和
设于该压电基板上的IDT电极，
所述IDT电极具有多根第1电极指、和与所述多根第1电极指相互交错插入的多根第2电极指，
在所述多根第1、第2电极指所延伸的电极指方向上的中央区域的所述电极指方向两侧，设置与该中央区域相比传播的弹性波的音速更低的低音速部，在所述低音速部的所述电极指方向外侧，设置与该中央区域相比传播的弹性波的音速更高的高音速部，
在将所述高音速部的所述电极指方向尺寸设为高音速部的宽度时，所述IDT电极的弹性波传播方向端部的所述高音速部的宽度比所述IDT电极的弹性波传播方向中央的所述高音速部的宽度相对狭。
2.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，
在所述IDT电极的所述弹性波传播方向中央存在所述高音速部的宽度固定的部分。
3.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，
随着从所述IDT电极的所述弹性波传播方向中央朝向所述弹性波传播方向端部，所述高音速部的宽度逐渐变小。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述IDT电极的所述弹性波传播方向端部的所述高音速部的宽度是所述IDT电极的所述弹性波传播方向中央的所述高音速部的宽度的至少0.3倍。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述低音速部由与所述中央区域相比电极指的宽度更大的大宽度部形成。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述低音速部通过在所述第1、第2电极指上设置质量附加膜而形成。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的弹性波装置，其中，
在所述IDT电极中，在所述多根第1电极指电连接第1汇流条，在所述多根第2电极指电连接第2汇流条，所述第1、第2电极指在弹性波传播方向上相互重合的交叉区域与所述第1汇流条之间的区域以及所述交叉区域与所述第2汇流条之间的区域，分别是所述高音速部。
8.根据权利要求1～3中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述高音速部通过在汇流条设置开口部而形成。
9.根据权利要求8所述的弹性波装置，其中，
所述汇流条具有位于比设置所述开口部的部分更靠交叉宽度方向中央侧位置的内侧汇流条部，作为所述低音速部而包含该内侧汇流条部。
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