CN107852144B - 弹性波谐振器、弹性波滤波器、分波器、通信装置以及弹性波谐振器的设计方法 - Google Patents

弹性波谐振器、弹性波滤波器、分波器、通信装置以及弹性波谐振器的设计方法 Download PDF

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Abstract

弹性波谐振器具有：压电基板；以及位于该压电基板的上表面上的IDT电极。基于体波的谐振频率以及反谐振频率中的至少一者位于基于SAW的谐振频率与反谐振频率之间。

Description

弹性波谐振器、弹性波滤波器、分波器、通信装置以及弹性波 谐振器的设计方法
技术领域
本公开涉及使用弹性波的弹性波谐振器、具有该弹性波谐振器的弹性波滤波器、具有该弹性波滤波器的分波器及具有该分波器的通信装置以及弹性波谐振器的设计方法。
背景技术
已知如下声表面波谐振器(SAW谐振器)，该声表面波谐振器具有：压电基板；设置在该压电基板的上表面且对声表面波(SAW：Surface Acoustic Wave)进行激励的IDT(Interdigital Transducer)电极(例如专利文献1以及2)。
在专利文献1中，与IDT电极并联连接电容元件。已知，通过设置这样的电容元件，能够使SAW的反谐振频率向低频侧移动，能够减小从谐振频率至反谐振频率的频率之差。另外，在专利文献1中，通过将反射器兼用作电容元件实现了SAW谐振器的小型化。
在专利文献2中，并不是将压电基板以单体形式用于SAW谐振器，而是对SAW谐振器使用了将压电基板和热膨胀系数比该压电基板小的支承基板贴合后得到的贴合基板。通过利用这样的贴合基板，例如，SAW谐振器的电特性的温度变化就可得到补偿。在专利文献2中公开了：若使用贴合基板，就会产生杂散，且该杂散的要因是体波。并且，在专利文献2中，提出了用于将体波彼此抵消的电极结构。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP专利第5436729号公报
专利文献2：JP特开2014-229916号公报
发明内容
本公开的一方式涉及的弹性波谐振器具有：压电基板；以及位于该压电基板的上表面上的IDT电极。基于体波的谐振频率以及反谐振频率中的至少一者有一个以上且四个以下位于基于声表面波的谐振频率与反谐振频率之间。
本公开的一方式涉及的弹性波滤波器具有：压电基板；贴合于该压电基板的下表面的支承基板；以及位于所述压电基板的上表面上的多个IDT电极。所述多个IDT电极包含：第1IDT电极；以及厚度不同于该第1IDT电极的第2IDT电极。
本公开的一方式涉及的分波器具有：天线端子；将发送信号滤波后输出到所述天线端子的发送滤波器；以及对来自所述天线端子的接收信号进行滤波的接收滤波器。所述发送滤波器以及所述接收滤波器中的至少一者包含上述的弹性波滤波器。
本公开的一方式涉及的通信装置具有：天线；将所述天线端子与所述天线连接的上述分波器；以及与所述发送滤波器以及所述接收滤波器相连接的IC。
本公开的一方式涉及的弹性波谐振器的设计方法中，在IDT电极的电极指的间距为给定的初始值的情况下，对基于声表面波的谐振频率以及反谐振频率位于基于体波的谐振频率以及反谐振频率中的至少一个频率的两侧的所述电极指的厚度进行确定，按照在所述电极膜厚设定步骤中确定的所述电极指的厚度，对所述一个频率与给定的目标频率一致的所述电极指的间距进行确定。
附图说明
图1是表示本公开的实施方式涉及的弹性波谐振器的构成的俯视图。
图2是图1的II-II线处的剖视图。
图3(a)以及图3(b)是用于说明图1的弹性波谐振器的原理的图。
图4是表示IDT电极的厚度给谐振特性带来的影响的图。
图5(a)是表示压电基板的厚度给体波杂散的频率带来的影响的图。图5(b)是表示压电基板的厚度给体波杂散的频率间隔带来的影响的图。
图6是用于说明在图1的弹性波谐振器中利用的体波杂散的图。
图7是表示IDT电极的厚度以及间距的变化给图6的体波杂散带来的影响的图。
图8是表示图1的弹性波谐振器的设计方法的过程的一例的流程图。
图9(a)～图9(c)是表示作为图1的弹性波谐振器的利用例的梯子型滤波器的示意图。
图10(a)以及图10(b)是表示梯子型滤波器的实施例的特性的图。
图11是表示作为梯子型滤波器的利用例的分波器的示意图。
图12是表示作为分波器的利用例的通信装置的框图。
图13(a)～图13(c)是用于表示各种变形例的示意图。
图14是用于表示变形例的示意图。
具体实施方式
<弹性波谐振器>
以下，参照附图说明本公开的实施方式涉及的弹性波谐振器。另外，以下的说明中使用的图是示意性的，附图上的尺寸比率等未必与实际情况一致。
对于弹性波谐振器来说，虽然可以将任意方向设为上方或者下方，但是以下为了便于说明，定义由D1轴、D2轴以及D3轴构成的直角坐标系，并且有时将D3轴方向的正侧作为上方，使用上表面、下表面等用语。
(弹性波谐振器构成的概要)
图1是表示本公开的实施方式涉及的弹性波谐振器1的构成的俯视图。图2是图1的II-II线处的剖视图。其中，在图2中，后述的电极指的数目绘制得比图1少。
弹性波谐振器1是利用SAW以及体波作为弹性波且基于新的原理的谐振器。其中，弹性波谐振器1的构成除了各种尺寸等以外，基本与SAW谐振器的构成相同。具体来说，如下。
弹性波谐振器1例如具有贴合基板3和构成在贴合基板3的上表面上的电极部5。虽然未特别图示，但是弹性波谐振器1除此以外由SiO2等构成，还可以具有覆盖电极部5的保护层等。
贴合基板3例如具有压电基板7和贴合于压电基板7的下表面的支承基板9(图2)。另外，在图1中，示出了压电基板7的X轴、Y轴以及Z轴的一例。
压电基板7例如由具有压电性的单晶基板构成。单晶基板例如由钽酸锂(LiTaO3)、铌酸锂(LiNbO3)或者水晶(SiO2)构成。切角可以设为合适的切角。例如，若是钽酸锂，则是42°±10°Y板或者0°±10°X板等。若是铌酸锂，则是128°±10°Y板或者64°±10°Y板等。
另外，在以下，主要以压电基板7是由钽酸锂构成的38°以上且48°以下的Y板的形式为例进行说明。只要没有特别说明，后述的仿真结果等就是由钽酸锂构成的38°以上且48°以下的Y板的结果。若确定性地记载，则在该Y板中，主面(上表面以及下表面)与绕X轴从Y轴朝向Z轴以38°以上且48°以下的角度旋转后得到的Y′轴(未图示)正交。
压电基板7的厚度ts(图2)例如遍及压电基板7的平面方向整体是固定的。如后所述，在本实施方式的弹性波谐振器1中，与SAW谐振器不同，其厚度ts也是对谐振器特性进行规定的参数。
支承基板9例如由热膨胀系数比压电基板7的材料小的材料形成。由此，能够补偿弹性波谐振器1的电特性的温度变化。作为这样的材料，例如，能够列举硅等半导体、蓝宝石等单晶以及氧化铝质烧结体等陶瓷。另外，支承基板9可以层叠由互不相同的材料构成的多层来构成。
支承基板9的厚度例如遍及支承基板9的平面方向整体是固定的，其大小可以根据弹性波谐振器1所要求的规格等来适当设定。例如，支承基板9的厚度比压电基板7的厚度厚。在该情况下，例如，温度补偿的作用变强，或压电基板7的强度被增强。作为一例，支承基板9的厚度在100μm以上且300μm以下。支承基板9的平面形状以及各种尺寸例如与压电基板7相同。
压电基板7以及支承基板9例如经由未图示的粘接层被相互贴合着。粘接层的材料可以是有机材料，也可以是无机材料。作为有机材料，例如可列举热固化性树脂等树脂。作为无机材料，例如可列举SiO2。此外，压电基板7以及支承基板9可以利用等离子体等对粘接面进行活性化处理后以无粘接层的形式进行贴合，即通过所谓的直接接合来贴合。
电极部5的构成例如被设为与所谓1端口SAW谐振器用的电极部相同的构成。即，电极部5具有IDT电极11和位于IDT电极11的两侧的一对反射器13。
IDT电极11由形成在压电基板7的上表面上的导电图案(导电层)构成，如图1所示，具有一对梳齿电极15。
一对梳齿电极15例如具有：相互对置的母线17(图1)；从母线17向母线17的对置方向延伸的多个电极指19；以及在多个电极指19之间从母线17突出的虚拟电极21。并且，一对梳齿电极15配置成多个电极指19相互啮合(交叉)。
母线17例如形成为以大致固定的宽度在SAW的传播方向(D1轴方向、X轴方向)上以直线状延伸的长条状。一对梳齿电极15的母线17在与SAW的传播方向交叉的方向(D2轴方向)上对置。
多个电极指19例如形成为以大致固定的宽度在与SAW的传播方向正交的方向(D2轴方向)上以直线状延伸的长条状，且在SAW的传播方向(D1轴方向)上以大致固定的间隔被排列。
一般，在SAW谐振器中，一对梳齿电极15的多个电极指19其间距p(例如电极指19的中心间距离)被设置成与希望发生谐振的频率下的SAW的波长λ的半波长(λ/2)相同。另一方面，根据后述的说明可理解，在本实施方式的弹性波谐振器中，间距p并不限于这样的大小。另外，SAW的波长λ例如是1.5μm以上且6μm以下。
与SAW谐振器同样地，在多个电极指19的一部分，可以使其间距p相对地小，或者反之，使间距p相对地大，还可以进行使间距p变成通常间距p的整数倍的所谓的间拔处理。另外，在本实施方式中，在仅说间距p的情况下，只要没有特别说明，就是指除上述那样的特异部分(窄间距部、宽间距部或者间拔部等)以外的部分(多个电极指19的大部分)的间距p或者其平均值。此外，同样地，只要没有特别说明，仅说电极指19时，是指特异部分以外的电极指19。
多个电极指19的根数、长度(D2轴方向)以及宽度(D1轴方向)可以根据弹性波谐振器1所要求的电特性等适当设定。在该设定中，根据后述的说明可理解，基本上能够利用SAW谐振器的思路。作为一例，电极指19的根数在100根以上且400根以下。电极指19的长度以及宽度例如在多个电极指19间相互相同。
虚拟电极21例如在一个梳齿电极15中在多个电极指19的中间位置处从母线17突出，其前端隔着间隙与另一个梳齿电极15的电极指19的前端对置。虚拟电极21的长度以及宽度例如在多个虚拟电极21间相互相同。
反射器13例如由形成在压电基板7的上表面上的导电图案(导电层)构成，在俯视下形成为格子状。即，反射器13具有：在与SAW的传播方向交叉的方向上彼此对置的一对母线(省略符号)；和在这些母线间沿着与弹性波(例如SAW)的传播方向正交的方向(D2轴方向)延伸的多个条状电极(省略符号)。
与多个电极指19的排列连续地，在D1轴方向上排列反射器13的多个条状电极。条状电极的根数以及宽度可以根据弹性波谐振器1所要求的电特性等适当设定。多个条状电极的间距例如与多个电极指19的间距相同。此外，反射器13的端部的条状电极与IDT电极11的端部的电极指19的间隔例如与多个电极指19的间距p相同(可以是间距p的整数倍)。
构成IDT电极11以及反射器13等的导体层例如由金属构成。作为该金属，例如可列举Al或者以A1为主成分的合金(A1合金)。Al合金例如是A1-Cu合金。另外，导体层可以由多个金属层构成。
IDT电极11以及反射器13的厚度te(图2)例如遍及它们的整体是固定的。如后所述，在本实施方式的弹性波谐振器1中，该厚度te被用作规定谐振器特性的参数。
在以上这样的构成的弹性波谐振器1中，首先，产生与SAW谐振器相同的作用。具体来说，若向一个梳齿电极15输入电信号，由多个电极指19对压电基板7施加电压，则在压电基板7的上表面附近诱发沿该上表面传播的SAW。该SAW被多个电极指19以及反射器13的多个条状电极反射。其结果，形成以电极指19的间距p为大致半波长(λ/2)的SAW的驻波。驻波在压电基板7的上表面产生电荷(与驻波同一频率的电信号)，该电信号被另一个梳齿电极15的多个电极指19取出。
此外，在弹性波谐振器1中，如上所述，若由多个电极指19对压电基板7施加电压，则不仅是SAW，在压电基板7的内部传播的体波也会被激发。在专利文献2中，公开了如贴合基板3的压电基板7这样，若压电基板薄，则体波就会成为杂散的主要原因。在本实施方式中，将该体波杂散利用于使谐振频率与反谐振频率之间的频率之差Δf变小。
(新的弹性波谐振器的原理)
图3(a)以及图3(b)是用于说明弹性波谐振器1的原理的图。在图3(a)以及图3(b)中，横轴表示频率f(Hz)，纵轴表示阻抗的绝对值|Z|(Ω)。
另外，在以下的说明中，为了便于说明，有时对谐振点以及谐振频率使用同一符号。同样地，有时对反谐振点以及反谐振频率使用同一符号。
在图3(a)中，虚线L0表示与本实施方式的弹性波谐振器1不同的通常的SAW谐振器的谐振特性。如公知的那样，在SAW谐振器中，出现阻抗取极小值的SAW谐振点fsr和阻抗取极大值的SAW反谐振点fsa。SAW反谐振频率fsa比SAW谐振频率fsr高。此外，若两者之间的频率之差Δfs(＝fsa-fsr)变小，则例如在由SAW谐振器构成滤波器时，衰减量相对于频率变化的上升或者下降会变陡峭，滤波特性得到提高。
另外，关于该SAW谐振器，以在SAW谐振点fsr与SAW反谐振点fsa之间不存在体波杂散的情况为例进行说明。
在图3(b)中，实线L1表示本实施方式的弹性波谐振器1的谐振特性。在弹性波谐振器1中，因压电基板7薄，从而出现体波杂散SP0。在体波杂散SP0中，例如出现阻抗取极小值的体波谐振点fbr和阻抗取极大值的体波反谐振点fba。体波谐振频率fbr和体波反谐振频率fba的高低关系例如与SAW谐振频率fsr和SAW反谐振频率fsa的高低关系相反，体波谐振频率fbr比体波反谐振频率fba高。此外，两者间的频率之差Δfb(＝fbr-fba)例如比SAW中的频率之差Δfs小。
这里，若适当设定压电基板7的厚度ts和电极部5的厚度te以及电极指间隔等，则体波杂散SP0(体波谐振频率fbr以及体波反谐振频率fba)位于SAW谐振频率fsr与SAW反谐振频率fsa之间。其结果，由SAW谐振点fsr和体波反谐振点fba构成频率之差Δf1(＝fba-fsr)的谐振点和反谐振点。同样地，由体波谐振点fbr和SAW反谐振点fsa构成频率之差Δf2(＝fsa-fbr)的谐振点和反谐振点。
因此，在本实施方式的弹性波谐振器1中，将上述的SAW谐振点fsr与体波反谐振点fba的组合(频率之差Δf1)、或者体波谐振点fbr与SAW反谐振点fsa的组合(频率之差Δf2)用作正规的谐振点与反谐振点的组合。由于频率之差Δf1以及Δf2比Δfs小，所以可实现频率之差Δf小的谐振特性。这就是新的弹性波谐振器的原理。
另外，如上所述，在本实施方式中，有时并不将体波杂散看作杂散。其中，为了便于说明，有时针对利用谐振点或者反谐振点的体波也称为体波杂散。
(各种尺寸的设定)
以下，示出弹性波谐振器1的各种尺寸给SAW以及体波的谐振特性带来的影响，说明用于利用上述新的原理的各种尺寸的具体设定方法。
(电极厚度)
设想使电极部5(电极指19)的厚度te彼此不同的多个弹性波谐振器1，利用仿真计算来求取谐振特性。
仿真计算的条件如下。
压电基板：
材料：钽酸锂单晶
切角：42°Y板
厚度ts：7.2μm
支承基板：硅
IDT电极：
材料：A1-Cu合金
厚度te：在121～181nm的范围内每隔10nm不同
电极指的间距p：0.81207μm
电极指的占空比：0.5
另外，占空比是电极指的宽度/p。
图4是示出上述那样的仿真计算结果的图。
在该图中，横轴表示频率f(MHz)，纵轴表示阻抗的绝对值|Z|(Ω)。线L51～L57与电极的厚度te的对应关系如下。另外，括弧内表示利用电极指19的间距p对厚度te进行归一化后得到的归一化厚度te/2p的值。L51：121nm(约0.075)，L52：131nm(约0.081)，L53：141nm(约0.087)，L54：151nm(约0.093)，L55：161nm(约0.099)，L56：171nm(约0.105)，L51：181nm(约0.111)。
被虚线包围的区域Rr表示线L51～L57的基于SAW的谐振点出现的区域。此外，被虚线包围的区域Ra表示线L51～L57的基于SAW的反谐振点出现的区域。由箭头表示的区域R1～R4表示体波杂散出现的区域。
根据线L51～L57的比较可理解，若使电极部5的厚度te变厚，则基于SAW的谐振频率以及反谐振频率就会向低频侧移动。另一方面，即使使电极部5的厚度te变厚，体波杂散的频率与基于SAW的谐振频率以及反谐振频率相比，几乎没有变化。
因此，通过使电极部5的厚度te变厚或者变薄，能够使基于体波的谐振频率以及反谐振频率(在图4的例子中是区域R1的体波杂散)位于基于SAW的谐振频率以及反谐振频率之间。进一步地，能够调整SAW的谐振频率与体波的反谐振频率之间的频率之差Δf1(图3)、或者体波的谐振频率与SAW的反谐振频率之间的频率之差Δf2(图3)。
另外，如后所述，若使压电基板7的厚度变化，则体波杂散的频率就会变化。因此，根据压电基板7的厚度，即使不使电极部5的厚度te变厚或者变薄，体波杂散也会位于基于SAW的谐振频率和反谐振频率之间。即，在本实施方式的弹性波谐振器1的实现中，厚度te的调整不是必须的必要条件。
体波杂散不是仅在一个频率区域，而是在多个频率区域R1～R4出现。位于基于SAW的谐振频率以及反谐振频率之间的体波杂散可以是任一个区域的体波杂散。
在线L51以及L52中，粗略一看好像是在区域R1中没有产生体波杂散。此外，在线L53～L57中，电极部5的厚度te越厚，则区域R1的体波杂散的变化范围就越大。这是因为，体波杂散的激励效率高的频率随着厚度te变厚，向低频侧移动。即，若使厚度te变厚，则不仅能够使体波杂散的频率与基于SAW的谐振频率以及反谐振频率的相对关系发生变化，而且还能够增大体波杂散的变化范围。
图4不仅示出上述那样的电极部5的厚度te给谐振特性带来的定性的影响，而且也示出定量的影响的一例。以下，针对图4的各线L51～L57，示出基于SAW的反谐振频率fsa(区域Ra)与区域R2中的基于体波的反谐振频率fb2a以及它们的频率差(fb2a-fsa)的一览。另外，不是使用区域R1的体波杂散而是使用区域R2的体波杂散是因为，如上所述那样，线L51以及L52在区域R1中没有产生体波杂散等。
Figure BDA0001569205010000101
根据te＝＝121nm(te/2p≈0.075)的情况和te＝181nm(te/2p≈0.111)的情况的比较可理解，若将厚度te改变60nm(将te/2p改变0.036)(从te＝121nm变厚约50％)，则能够相对于体波杂散的频率，使基于SAW的谐振频率以及反谐振频率变化90MHz以上(若以2500MHz进行归一化，则为90/2500×100＝3.6％以上)。因此，例如，确认到用于实现本实施方式的弹性波谐振器1的体波以及SAW的频率的相对关系的调整能够通过对厚度te以实际的范围进行调整来充分实现。
此外，在图4中，体波杂散R1小妾看起来没有位于SAW的谐振频率与反谐振频率之间的线L51可被捕捉为现有技术的SAW谐振器的谐振特性来理解。此外，在线L51中，SAW谐振频率与SAW反谐振频率之间的频率之差Δfs约为100MHz。另一方面，例如，在线L57中，体波谐振频率与SAW反谐振频率之间的频率之差Δf1约为30MHz。因此，在图4的例子中，通过相对于现有技术的SAW谐振器使电极部5的厚度te变厚50％，从而能够使频率之差Δf变小到现有技术的30％，起到显著的效果。
为了实现本实施方式的弹性波谐振器1，电极部5的厚度te与通常的SAW谐振器的电极部5的厚度te相比较，可以变厚，也可以变薄。例如，与通常的SAW谐振器的电极部5相比较，可以使弹性波谐振器1的电极部5变厚。在该情况下，例如，作为压电基板7的材料以及切角等，容易采用实际利用的、或者容易利用的材料以及切角，并且容易利用频率比较低的体波杂散。利用频率比较低的体波杂散的效果将在后面叙述。
在通常的SAW谐振器中，将电极部5(电极指19)的厚度te设定成使SAW的激励效率最高。一般，利用电极指19的间距p对厚度te进行归一化后得到的归一化厚度te/2p是0.070左右。因此，例如，若归一化厚度te/2p在0.075以上，则存在考虑体波的可能性。此外，若归一化厚度te/2p超过0.080，则从通常的SAW谐振器的归一化厚度te/2p(0.07)变厚约15％厚，足够超出误差的范围，可以说大致可靠地考虑了体波。
此外，若电极部5的厚度te其归一化厚度在0.06以下和/或0.09以上，则损耗变大，是通常的设计中所不采用的厚度。这样，可以说即使在过厚的情况以及过薄的情况下也考虑了体波。
另外，在通常的SAW谐振器中，所谓电极指19的厚度是指，电极指19的交叉区域的中心附近的厚度。
(电极指间距)
虽然未特别图示，但是若使电极指19的间距p发生变化，则SAW的驻波以及体波的驻波(体波杂散)这两者的频率就会发生变化。即，若使间距p变小，则SAW的驻波以及体波的驻波的频率就会变高，进而，基于SAW以及体波的谐振频率以及反谐振频率就会变高。这根据IDT电极11的驻波的激励原理是显而易见的。
因此，若设定电极指19(电极部5)的厚度te使得得到期望的频率之差Δf1或者Δf2，并且适当设定间距p，则可实现频率之差Δf1、SAW谐振频率fsr以及体波反谐振频率fba的期望的组合、或者频率之差Δf2、体波谐振频率fbr以及SAW反谐振频率fsa的期望的组合。
具体来说，例如，首先，假定合适的值作为间距p。例如，对于在弹性波谐振器1中想要得到的SAW谐振频率fsr或者SAW反谐振频率fsa，与在通常的SAW谐振器中得到的情况同样地设定间距p。接着，基于该假定，计算出能够得到期望的频率之差Δf1或者Δf2的电极指19的厚度te。接着，在该计算出的厚度te下，计算出可得到期望的SAW谐振频率fsr以及体波反谐振频率fba、或者期望的体波谐振频率fbr以及SAW反谐振频率fsa的间距p。即使将间距p从最初假定的值改变，由于SAW以及体波这两者的频率一起变化，所以期望的频率之差Δf1或者Δf2被维持不变，可实现期望的fsr以及fba、或者期望的fbr以及fsa。
在上述那样的设定中，在使电极指19的厚度te变厚的情况下，由于SAW的谐振频率以及反谐振频率向低频侧移动，所以使电极指19的间距p变小，以便这些频率变高。相反，在使电极指19的厚度te变薄的情况下，由于SAW的谐振频率以及反谐振频率向高频侧移动，所以使电极指19的间距p变大，以便这些频率变低。
其中，如已经叙述的那样，在通过使电极指19的厚度te比通常的SAW谐振器中的厚度te厚从而实现本实施方式的弹性波谐振器1的情况下，作为压电基板7的材料以及切角等，容易采用实际利用的、或者容易利用的材料以及切角，并且容易利用频率比较低的体波杂散。因此，电极指19的间距p被认为是，在弹性波谐振器1中，大多情况下与通常的SAW谐振器的间距p相比会变小。
这里，通常的SAW谐振器中的间距p基本上是根据SAW的传播速度V和谐振频率fsr求取的波长λ0＝V/fsr的一半(λ0/2)。因此，在通过使间距p变小来调整频率的弹性波谐振器1(产品)中，若基于压电基板7的材料以及切角来确定传播速度V(可以实际测量)，测定实际的谐振频率fr(fsr或者fbr(＞fsr))，计算出λ0＝V/fr，则成为p＜λ0/2。另外，假设排除了间距p比半波长λ0/2小这样的情况、因制造误差而产生这样的状态的情况。间距p的制造误差例如是50nm。
如上所述，根据后面说明的压电基板7的厚度等，即使不调整电极指19的厚度te，有时也可得到期望的频率之差Δf1或者Δf2。在该情况下，例如可以仅是电极指19的间距p的调整。此外，例如，适当设定间距p的初始值的结果是，也可以考虑基于体波的反谐振频率或者谐振频率与想要得到的体波反谐振频率fba、或者体波谐振频率fbr大致一致。在该情况下，可以仅是电极指19的厚度te的调整。当然，也能够发生不需要调整厚度te以及间距p这两者的情况。
(压电基板的厚度的定性的影响)
本申请的发明人反复专心研究的结果，推定出各种频率的体波杂散按以下的机制发生。
若由IDT电极11对压电基板7施加电压，则振动方向的模式以及次数的模式中的至少一者产生彼此不同的多个种类的体波。振动方向的模式例如是在D3轴方向上振动的模式、在D2轴方向上振动的模式以及在D1轴方向上振动的模式。在各振动方向的模式中分别有多个次数的模式。该次数的模式例如用深度方向(D3轴方向)上的节以及腹的数目进行规定。
因此，设想了使压电基板7的厚度ts相互不同的多个SAW谐振器(与本实施方式的弹性波谐振器1不同，未进行电极指19的厚度te以及间距p的调整)，研究了压电基板7的厚度对各模式的体波的频率带来的影响。具体来说，通过仿真计算，计算在各种厚度的压电基板7中产生的各模式的体波的频率。
图5(a)是表示上述这样的仿真计算结果的图。
在该图中，横轴(ts)表示压电基板7的厚度。纵轴(f)表示体波的频率(在弹性波谐振器1中表现为体波谐振频率fbr)。多个线L11～L17表示振动方向的模式以及次数的模式中的至少一者相互不同的多个种类的体波的频率。
另外，在该图中，线L15、L16、L17的曲线只绘制到中途，但是实际上与线L11～L14同样地，随着厚度的增加，频率降低的线会继续。进一步地，虽然未图示，但是线L17以后(线L18、线L19…)也存在无数具有与L11～L17同样倾向的线。此外，在通常的贴合基板中，压电基板7的厚度大多推荐20μm。即，通常的贴合基板的厚度比图5(a)所示的厚度范围更加厚。
如该图所示，任一个模式的体波都是，若使压电基板7的厚度变薄，则频率就会变高。
线L11以及线L12表示振动方向的模式相互相同而次数的模式相互不同的体波的频率。如箭头所示，若使压电基板7的厚度变薄，则这两个体波的频率间隔会变大。另外，对于其他振动方向的模式相互相同而次数的模式相互不同的体波(例如线L13以及L14)也是同样的。
图5(b)是表示压电基板7的厚度与在上述那样的同一振动方向的模式下次数的模式不同的体波的频率间隔之间的关系的图。该图是通过仿真计算结果得到的。
横轴Df表示频率间隔。纵轴ts/2p表示压电基板7的归一化厚度。归一化厚度ts/2p是压电基板7的厚度ts除以电极指19的间距p的2倍(这里基本上与SAW的波长λ相同)后得到的结果，是无量纲的量(没有单位)。在该图中，各曲线表示通过仿真计算得到的体波的频率间隔，线表示近似曲线。
如该图所示，对于使压电基板7的归一化厚度变薄时的体波的频率间隔而言，压电基板7的归一化厚度越薄，则越急剧增加。例如，在归一化厚度ts/2p在5以上时，频率间隔不怎么变化。另一方面，若归一化厚度ts/2p在3以下，则频率间隔急剧增加。另外，若归一化厚度ts/2p在3以下，则曲线的倾斜度接近固定值。
因此，例如，若使压电基板7的厚度ts(归一化厚度ts/2p)比较薄，则体波杂散间的频率间隔会变大，因此能够仅使想要利用于使Δf变小用途的体波杂散的频率位于SAW谐振频率fsr以及SAW反谐振频率fsa之间及其周围的频率区域中，使真正成为杂散的其他体波杂散远离所述频率区域。
此外，例如，若使厚度ts(归一化厚度ts/2p)比较薄，则体波杂散间的频率会变高。其结果，例如，无数的体波杂散当中频率最低的体波杂散(线L11)容易接近在弹性波谐振器1中想要实现的谐振频率以及反谐振频率。由此，作为利用于使Δf变小用途的体波杂散，容易选择频率最低的体波杂散。基于此的效果将后述。
(压电基板的厚度的定量的影响)
参照图6，定量地评价压电基板7的厚度的影响，叙述压电基板7的厚度的范围的例子。
图6是表示图5(a)那样的压电基板7的厚度与体波的频率之间的关系的图，表示压电基板7的厚度比较薄的范围内频率低的一侧的三个体波的频率。
图6基于仿真计算得到。仿真的条件如下。
压电基板：
材料：钽酸锂单晶
切角：42°Y板
支承基板：硅
IDT电极：
材料：Al-Cu合金
厚度te：121nm
电极指的间距p：0.80413μm
电极指的占空比：0.5
另外，占空比是电极指的宽度/p。
在图6中，横轴表示归一化厚度ts/2p，纵轴表示归一化频率f×2p。归一化频率f×2p是频率f与电极指19的间距p的两倍(这里基本上与SAW的波长λ相同)之积。
线L21表示在图示的范围(t/2p在1以上且3以下的范围及其周围)中频率最低的体波。将该体波称为第1振动方向模式的第一次数模式的体波。另外，第1振动方向模式的振动方向在钽酸锂时是在大致D3轴方向上振动的体波。另外，该线L21是可产生的体波之中在第一低频侧产生的体波。
线L22表示线L21的体波和振动方向的模式相同的体波之中次数(在另一观点下是频率)仅低于线L21的体波的体波。将该体波称为第1振动方向模式的第二次数模式的体波。
线L23是振动方向的模式与线L21以及L22的体波不同的体波之中在图示的范围中频率最低的体波。将该体波称为第2振动方向模式的第一次数模式的体波。线L23虽然频率比线L21高，但是与线L22交叉，在归一化厚度ts/2p比该交叉点薄的范围中，频率比线L22低。另外，第2振动方向模式的振动方向在是钽酸锂时大致是在D2轴方向上振动的体波。
线L21～L23与图5(a)的线L11～L13对应。根据针对上述的线L21～L23的说明以及图6与图5(a)的比较可知，在图示的范围中，描绘位于比线L21更靠下的位置(频率低)的线的体波不存在。此外，在图示的范围中，描绘位于线L21与线L22或者线L23之间的线的体波也不存在。换言之，其他体波在图示的范围中位于比线L22以及L23更靠上的位置(频率高)。
因此，若SAW谐振频率fsr位于比线L21更低的频率侧，且SAW反谐振频率fsa收敛于被线L21～L23包围的区域，则能够将线L21的体波杂散利用于使频率之差Δf变小的用途当中。在弹性波谐振器1中，可以设定压电基板7的厚度ts(归一化厚度ts/2p)，使得变成这种频率关系。
就作为制作出的一个产品的弹性波谐振器来看，由于该产品作为归一化厚度ts/2p仅具有一个值，所以SAW反谐振频率fsa就收敛于最低频率的体波杂散的频率与次低频率的体波频率之间。并且，上述次低频率的体波频率指的是线L22的体波频率或线L23的体波频率(在交点处指双方)。
比线L21更靠低频侧的区域或者被线L21～L23包围的区域是上述那样不产生其他体波的区域，该区域与被其他线的任意组合包围的区域相比，是极广的特异区域。其除了能够实现在某频率范围(例如，SAW谐振频率fsr或者SAW反谐振频率fsa的周边的范围)中完全不产生体波杂散这样的图表纵轴方向的有利点以外，还能够实现即使压电基板7的厚度多少有些偏差也不会产生体波杂散这样的图表横轴方向的有利点。
归一化厚度ts/2p例如可以是1以上且3以下。在该情况下，例如能够如上所述利用频率最低的体波杂散(线L21)。
若ts/2p小于1，则例如SAW的损耗就会变大。此外，例如，SAW的频率容易受到压电基板7的下表面的状态的影响，频率特性在多个弹性波谐振器1间的偏差会变大。此外，例如，很难确保压电基板7的强度。反过来说，若ts/2p在1以上，则这样的不良情况就可以被消除或者减轻。
此外，若ts/2p在3以下，则例如如已经提及的那样，模式相互不同的体波彼此的频率间隔会比较大。此外，例如，在考虑了实际的SAW的传播速度等时，容易使频率最低的体波杂散的频率位于SAW谐振频率fsr与SAW反谐振频率fsa之间。
另外，归一化厚度ts/2p在1以上且3以下只是范围的一例，在归一化厚度ts/2p小于1或者大于3的范围中，频率最低的体波杂散的频率也可以位于SAW谐振频率fsr与SAW反谐振频率fsa之间。
弹性波谐振器1中的间距p的两倍(2p)例如是1.5μm以上且6μm以下。因此，ts例如是1.5μm以上且18μm以下。以压电基板7的薄型化所附带的其他效果(例如支承基板9的温度补偿效果的增大)等作为目的，可以比上述的范围更薄，ts可以设为1.5μm以上且小于10μm。
(支承基板)
在上述的例子中，以使用Si基板作为支承基板9的情况为例进行了说明，但是对于使用蓝宝石基板的情况，确认到也是同样的。具体来说，若用数学表达式表示图6所示的线L21～L23，则虽然对倾斜度等进行确定的各系数有所差异，但是都表示同样的倾向。具体来说，若将归一化厚度设为x，将归一化频率设为y，则在使用Si基板作为支承基板的情况下，线L21～L23的近似式如下。
L21：y＝71.865x4-706.82x3+2641.5x2-4567.1x+6518.1
L22：y＝466.89x4-2884x3+6768x2-7310.5x+7544.4
L23：y＝-66.245x3+689.86x2-2546x+6941.6
同样地，在使用蓝宝石基板的情况下，线L21～L23的近似式如下。
L21：y＝33.795x4-419.77x3+1966.9x2-4212.8x+6990.5
L22：y＝-54.624x3+625.48x2-2533.6x+7334.6
L23：y＝-258.23x3+1477.7x2-2912.2x+6418.1
(电极厚度以及电极指间距的组合)
如已经叙述的那样，例如，若使电极部5的厚度te变厚，则SAW谐振频率fsr以及SAW反谐振频率fsa就会变低。此外，该频率的降低能够通过使电极指19的间距p变小来补偿。此时，对于体波来说，越是高次的模式，频率越高。其结果，例如，更容易利用体波杂散。以下示出该情况。
图7是使IDT电极11的厚度te厚于图6的厚度时与图6相对应的图。
与图6同样地，图7也是基于仿真计算得到的。以下示出与图6不同的仿真条件。
IDT电极：
厚度te：201nm
电极指的间距p：0.75768μm
线L31～L33对应于线L21～L23。即，线L31～L33对应于第1振动方向模式的第一次数模式、第1振动方向模式的第二次数模式以及第2振动方向模式的第一次数模式。另外，图的横轴设成与图6相同。即，IDT电极11的厚度以及间距变成了调整前的值。并且，线L31表示与图5同样厚度时的仿真结果，线L32、线L33表示设为上述厚度时的仿真结果。
在图7中，与图6相比，线L32以及L33(特别是线L32)的频率变高，进而被线L31～L33包围的区域的频率的宽度变大。由此，在希望SAW谐振频率fsr和SAW反谐振频率fsa相比图6位于更高频侧的情况下，以及/或者，在希望体波杂散的频率相比图6位于更高频侧的情况下，在其周边的频率区域中出现真正成为杂散的线L32以及L33的体波杂散的可能性降低。
这样，图7的结果表示，通过调整IDT电极11的厚度以及间距，能够将图5中被线L21～L23包围的前述的特异范围挪到期望的位置。即，能够将特异区域挪动到高频侧，或者挪动到低频侧。进一步地，能够将可利用频率最低的体波杂散的压电基板7的厚度范围调整成使其进入可实现的区域，或者能够使厚度范围变大。
(设计方法)
图8是表示电极部5的厚度te以及电极指19的间距p等设计过程的一例的流程图。
该过程更加具体地示出了到此为止叙述的设计方法的过程。此外，如参照图3(b)所说明的那样，弹性波谐振器1有使用SAW谐振频率fsr以及体波反谐振频率fba(频率之差Δf1)的方式、和使用体波谐振频率fbr以及SAW反谐振频率fsa(频率之差Δf2)的方式，但是以前者为例进行说明。
在步骤ST1中，针对弹性波谐振器1的各种设计条件或者设计值进行初始设定。例如，适当选择压电基板7的材料、切角及厚度ts、以及电极指19的材料、厚度te、交叉宽度、间距p、占空比及根数等。此时，针对在步骤ST1之后变更的厚度te以及间距p也设定临时的值。此外，该初始设定例如如已经叙述的那样，可以使在弹性波谐振器1中希望得到的SAW谐振频率fsr或者SAW反谐振频率fsa(在图8的过程中是SAW谐振频率fsr)与在通常的SAW谐振器中得到的情况相同。
在步骤ST2中，基于步骤ST1中设定的设计条件或者设计值计算谐振特性。具体来说，例如进行仿真计算，计算出SAW谐振频率fsr、体波反谐振频率fba以及它们之间的频率之差Δf1。
在步骤ST3中，判定步骤ST2中计算出的频率之差Δf1是否与设为目标的频率之差Δft一致。另外，这里所说的是否一致的判定包含两者之差收敛于给定的允许范围内的判定。后述的步骤ST6以及ST9等也是同样的。并且，在判定为不一致时，前进到步骤ST4，在判定为一致时，跳过步骤ST4以及ST5前进到步骤ST6。
在步骤ST4中，变更电极部5的厚度te的设计值，使得计算出的频率之差Δf1接近设为目标的频率之差Δft。即，若Δf1(＝fba-fsr)＜Δft(也包含Δf1≤0)，则使厚度te的设计值变厚，使得SAW谐振频率fsr向低频侧移动。相反，若是Δf1＞Δft，则使厚度te的设计值变薄，使得SAW谐振频率fsr向高频侧移动。此时的变更量可以适当设定，此外可以是固定量，也可以根据Δf1与Δft之差的大小来调整。
在步骤ST5中，进行与步骤ST2同样的计算。然后，返回到步骤ST3。由此，直到在步骤ST3中变成肯定判定为止，都进行厚度te的设计值的变更。
在步骤ST6中，判定SAW谐振频率fsr是否与目标谐振频率ftr一致。并且，在判定为不一致时，前进到步骤ST7，在判定为一致时，跳过步骤ST7以及ST8前进到步骤ST9。
在步骤ST7中，变更电极指19的间距p的设计值，使得SAW谐振频率fsr接近目标谐振频率ftr。即，若fsr＜ftr，则使间距p的设计值变小，使得SAW谐振频率fsr向高频侧移动。相反，若fsr＞ftr，则使间距p的设计值变大，使得SAW谐振频率fsr向低频侧移动。此时的变更量可以适当设定，此外可以是固定量，也可以根据fsr与ftr之差的大小来调整。
在步骤ST8中，进行与步骤ST2同样的计算。然后，返回到步骤ST6。由此，直到步骤ST6中变成肯定判定为止，都进行间距p的设计值的变更。
在步骤ST9中，判定体波反谐振频率fba是否与目标反谐振频率fta一致。基本上，在步骤ST3中频率之差Δf1与目标值一致后，若步骤ST6中SAW谐振频率fsr与目标值一致，则体波反谐振频率fba(＝fsr+Δf1)也与目标反谐振频率fta一致。其中，由于间距p会给Δf1带来若干影响，所以确定性地进行这样的判定。
然后，在步骤ST9中判定为不一致时，返回到步骤ST3。由此，直到频率之差Δf1以及SAW谐振频率fsr这两者(进而是体波反谐振频率fba)与目标值一致为止，都重复进行步骤ST3以后的步骤。此外，在判定为一致时，设计过程结束。
另外，也可以取代步骤ST9而进行与步骤ST3同样的判定。此外，步骤ST6的判定和步骤ST9的判定是可逆的。即，使SAW谐振频率fsr与目标值一致的步骤和使体波反谐振频率fba与目标值一致的步骤可以理解成是相同的步骤。同样，在利用频率之差Δf2的情况下，使SAW反谐振频率fsa与目标值一致的步骤和使体波谐振频率fbr与目标值一致的步骤可以理解成是相同的步骤。
<弹性波谐振器的利用例>
以下，作为弹性波谐振器1的利用例，说明弹性波滤波器、分波器以及通信装置。
(弹性波滤波器)
图9(a)示意性表示包含弹性波谐振器1的弹性波滤波器51。弹性波滤波器51是所谓的梯子型谐振器滤波器，具有连接成梯子型的一个以上(图9(a)中是两个)的串联谐振器53A及53B以及一个以上(图9(a)中是3个)的并联谐振器55A～55C。另外，以下，有时省略这些符号的A、B或者C。
串联谐振器53以及并联谐振器55分别例如是包含IDT电极11及其两侧的反射器13的1端口谐振器。这些多个谐振器的IDT电极11以及一对反射器13(电极部5)例如设置在共同的压电基板7上。
一个以上的串联谐振器53例如串联连接在一对端子57(也可以取代端子而利用布线)间。即，一对梳齿电极15中的一个与一对端子57中的一个直接或者间接连接，一对梳齿电极15中的另一个与一对端子57中的另一个直接或者间接连接。
一个以上的并联谐振器55例如连接在一对端子57间(在另一观点下是任一个串联谐振器53的前或者后)与基准电位部之间。即，一对梳齿电极15中的一个连接在一对端子57间，一对梳齿电极15中的另一个与基准电位部连接。
串联谐振器53以及并联谐振器55构成为并联谐振器55的反谐振频率和串联谐振器53的谐振频率一致。由此，在一对端子57间，构成以并联谐振器55的反谐振频率以及串联谐振器53的谐振频率作为通带的中心的滤波器。
并且，一个以上的串联谐振器53以及一个以上的并联谐振器55之中的至少任一个由本实施方式的弹性波谐振器1构成。
例如，如将图9(a)进一步示意性示出的图9(b)所示，并联谐振器55中的一个由本实施方式的弹性波谐振器1构成，串联谐振器53以及其他并联谐振器55可以由现有的SAW谐振器59构成。若这样对并联谐振器55利用本实施方式的弹性波谐振器1，则由于能够使频率之差Δf变小，所以能够使通带的低频侧的衰减量的上升陡峭化，提高弹性波滤波器51的滤波特性。特别地，在多个并联谐振器55之中，可以对谐振频率最高的并联谐振器55使用本实施方式的弹性波谐振器1。
此外，例如，如作为与图9(b)不同的例子的示意图的图9(c)所示，串联谐振器53中的一个由本实施方式的弹性波谐振器1构成，其他串联谐振器53以及并联谐振器55可以由现有的SAW谐振器59构成。若这样对串联谐振器53使用本实施方式的弹性波谐振器1，则由于能够使频率之差Δf变小，所以能够使通带的高频侧的衰减量的下降陡峭化，提高弹性波滤波器51的滤波特性。特别地，在多个串联谐振器53之中，可以对谐振频率最低的串联谐振器53使用本实施方式的弹性波谐振器1。
这里，所谓现有的SAW谐振器59，具备激励声表面波的IDT电极，其与弹性波谐振器1不同，没有体波杂散位于声表面波的谐振频率与反谐振频率之间，或者有3处以上体波杂散位于声表面波的谐振频率与反谐振频率之间。即，在声表面波的谐振频率和反谐振频率之间，体波的谐振频率和反谐振频率包含0个或5个以上。
另外，虽然未特别图示，但是可以对串联谐振器53以及并联谐振器55这两者都应用本实施方式的弹性波谐振器1。在该情况下，能够在通带的低频侧以及高频侧这两者提高衰减量的变化的陡峭性。此外，在图9(b)以及图9(c)中，虽然将多个并联谐振器55之中的仅一个、或者多个串联谐振器53之中的仅一个设成了本实施方式的弹性波谐振器1，但是也可以将两个以上或者全部设为本实施方式的弹性波谐振器1。
如图9(b)以及图9(c)这样，在仅针对一个以上的串联谐振器53以及一个以上的并联谐振器55之中的一部分谐振器应用本实施方式的弹性波谐振器1的情况下，例如，能够得到上述那样的通带的端部的衰减量的变化陡峭化的效果，并且能够在SAW谐振器59中，使各种体波杂散的频率远离通带，从而减少通带周边的杂散。另外，在该情况下，关于SAW谐振器59的频率之差Δfs，例如由于压电基板7比较薄(例如是1λ～3λ的厚度)，所以位于被图6的线L21～L23包围的范围。此外，相反，在针对全部或者比较多的谐振器应用本实施方式的弹性波谐振器1的情况下，例如，能够增大上述那样的陡峭化的效果。
如图9(b)这样，在仅针对多个并联谐振器55之中的一部分应用本实施方式的弹性波谐振器1的情况下，弹性波谐振器1的电极部5的厚度te以及电极指19的间距p不同于其他并联谐振器55(SAW谐振器59)。同样，在如图9(c)这样仅针对多个串联谐振器53之中的一部分应用本实施方式的弹性波谐振器1的情况下，弹性波谐振器1的电极部5的厚度te以及电极指19的间距p不同于其他串联谐振器53(SAW谐振器59)。一般，作为并联谐振器55的SAW谐振器59和作为串联谐振器53的SAW谐振器59其电极部5的厚度te相同。
因此，根据构成一个以上的串联谐振器53以及一个以上的并联谐振器55的多个IDT电极11是否包含第1IDT电极11和厚度与该第1IDT电极11不同的第2IDT电极11，能够判定是否设置了本实施方式的弹性波谐振器1。另外，如已经叙述的那样，在作为压电基板7的材料以及切角等采用了实际利用的、或者容易利用的材料以及切角并且利用了频率比较低的体波杂散的情况下，在弹性波谐振器1中，与SAW谐振器59相比较，电极部5的厚度te变厚且电极指19的间距p变小的可能性高。
可以适当形成厚度不同的IDT电极11。例如，可以在进行厚(或者薄)的IDT电极11用的导体层的形成以及蚀刻后，进行薄(或者厚)的IDT电极11用的导体层的形成以及蚀刻。此外，例如，可以在进行用于形成厚的IDT电极11的一部分厚度的导体层的形成以及蚀刻后，进行用于形成厚的IDT电极11的剩余厚度以及薄的IDT电极11整体的导体层的形成以及蚀刻。在经由掩模使导体层成膜的情况下，同样可以通过另外的步骤来形成两者，可以通用用于形成厚的IDT电极11的一部分步骤和用于形成薄的IDT电极11的步骤。
(弹性波滤波器的实施例)
设想滤波器51的具体条件来研究其滤波特性。假设滤波器51的构成具有串联谐振器53A和并联谐振器55A以及并联谐振器55B这三个谐振器。在实施例中，对并联谐振器55A应用本实施方式的弹性波谐振器1。在比较例中，将全部谐振器设为通常的SAW谐振器59。此外，作为频率之差Δf，使用图3所示的Δf2，针对使其大小不同的两种情形(情形1、情形2)，生成实施例以及比较例的模型，进行仿真计算，对其结果进行比较。
以下示出情形1(比较例1以及实施例1)的条件(主要是设计值)。
压电基板：
材料：钽酸锂单晶
切角：42°Y板
厚度ts：2μm
支承基板：硅
IDT电极：
材料：A1-Cu合金
厚度te：
比较例1：121nm
实施例1：181nm
电极指的间距p：
比较例1：0.79115μm
实施例1：0.75325μm
电极指的占空比：0.5
情形2(实施例2)调整了间距p、厚度te等，使得Δf2比情形1更小。
图10(a)以及图10(b)表示情形1的滤波特性的仿真结果。
在这些图中，横轴表示频率F(MHz)，纵轴表示衰减量A(dB)。图10(b)是图10(a)之中的低频侧的放大图。在图10(a)以及图10(b)中，线L51表示比较例1，线L52表示实施例1。
如这些图所示，即使不将体波杂散理解为杂散，而是对滤波器51使用将体波杂散利用为谐振点或者反谐振点的弹性波谐振器1，也与仅由通常的SAW谐振器59构成的滤波器51同样地确认到滤波器51起到滤波器的作用。此外，确认到，通过使频率之差Δf变小，从而能够得到通带的端部的衰减量的变化(在本实施例中是低频侧的上升)的陡峭化的效果。
以下，示出对比较例1和实施例1的数值进行比较的结果。
Figure BDA0001569205010000241
这里，fL是衰减量为0.6dB时的频率，fA是衰减量为10dB时的频率，fD是fL-fA。因此，fD越小则陡峭性越高。此外，dB/fD是9.4(＝10-0.6)dB除以fD(MHz)得到的比值。
根据上述数值，确认到，实施例1相对于比较例1，陡峭性变高。具体来说，针对两者的dB/fD，是实施例1/比较例1×100≈2.29/1.16×100≈198％，陡峭性约变成两倍。
实施例2与实施例1相比，考虑了更低频侧的衰减特性，并调整了Δf2的大小。在实施例2的情况下，确认到，能够提高滤波器的通带外的低频侧的衰减特性。
另外，若关注于通带的低频侧的肩特性，则确认到，虽然陡峭性比实施例1降低了，但是与比较例1相比，陡峭性还是提高了。这样，通过调整Δf2的大小，不仅是肩特性，还能够提高通带外的衰减特性。
(分波器)
图11是表示作为弹性波谐振器1的利用例的分波器101的示意图。
分波器101例如具有：将来自发送端子105的发送信号滤波后输出到天线端子103的发送滤波器109；以及将来自天线端子103的接收信号滤波后输出到一对接收端子107的接收滤波器111。
发送滤波器109例如是与参照图9(a)说明的弹性波滤波器51同样的构成。即，发送滤波器109具有连接成梯子型的一个以上的串联谐振器以及一个以上的并联谐振器。并且，这些谐振器之中的至少一个由弹性波谐振器1构成。在图11的例子中，例示了一个串联谐振器以及一个并联谐振器由弹性波谐振器1构成，其他串联谐振器以及其他并联谐振器由现有的SAW谐振器59构成的情况。构成这些多个谐振器的IDT电极11以及一对反射器13(电极部5)例如设置在同一压电基板7上。
接收滤波器111例如由相互串联连接的SAW谐振器59以及SAW滤波器61构成。构成它们的IDT电极11以及一对反射器13例如设置在同一压电基板7上。构成接收滤波器111的压电基板7可以与构成发送滤波器109的压电基板7相同，也可以不同。
SAW滤波器61例如具有：作为纵耦合多重模式(包含二重模式)型谐振器滤波器且在SAW的传播方向上排列的多个IDT电极11；以及配置在其两侧的一对反射器13。
(通信装置)
图12是表示作为弹性波谐振器1的利用例的通信装置151的主要部分的框图。
通信装置151进行利用电波的无线通信。通信装置151通过具有上述的分波器101，从而利用弹性波谐振器1。具体来说，如下。
在通信装置151中，包含应发送的信息的发送信息信号TIS利用RF-IC(RadioFrequency Integrated Circuit)153完成调制以及频率上调(载波频率向高频信号的变换)后成为发送信号TS。发送信号TS利用带通滤波器155去除发送用的通带以外的不需要成分，被放大器157放大后输入到分波器101(发送端子105)。然后，分波器101从所输入的发送信号TS中去除发送用的通带以外的不需要成分，从天线端子103向天线159输出该去除后的发送信号TS。天线159将所输入的电信号(发送信号TS)变换成无线信号(电波)来进行发送。
此外，在通信装置151中，由天线159接收到的无线信号(电波)被天线159变换成电信号(接收信号RS)后输入到分波器101。分波器101从所输入的接收信号RS中去除接收用的通带以外的不需要成分后将其输出到放大器161。所输出的接收信号RS被放大器161放大，并通过带通滤波器163去除接收用的通带以外的不需要成分。然后，接收信号RS利用RF-IC153完成频率的下调以及解调后成为接收信息信号RIS。
另外，发送信息信号TIS以及接收信息信号RIS可以是包含适当信息的低频信号(基带信号)，例如是模拟的声音信号或者数字化的声音信号。无线信号的通带可以遵循UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)等各种规格。发送用的通带和接收用的通带通常相互不重叠。调制方式可以是相位调制、振幅调制、频率调制或者它们之中的任意两个以上的组合当中的任一个组合。关于电路方式，在图12中，例示了直接转换方式，但是也可以是这以外的合适的方式，例如是双超外差方式。此外，图12仅示意性示出了主要部分，可以在合适的位置追加低通滤波器、隔离器等，此外，也可以变更放大器等的位置。
如以上所述，在本实施方式中，弹性波谐振器1具有压电基板7和位于该压电基板7的上表面上的IDT电极11。并且，基于体波的谐振频率fbr以及反谐振频率fba中的至少一者位于基于SAW的谐振频率fsr与反谐振频率fsa之间。
因此，如参照图3(b)所说明的那样，能够利用SAW谐振频率fsr和体波反谐振频率fba来实现频率之差Δf1的谐振特性，或者利用体波谐振频率fbr和SAW反谐振频率fsa来实现频率之差Δf2的谐振特性。并且，由于Δf1或者Δf2比SAW谐振频率fsr与SAW反谐振频率fsa的频率之差Δfs小，所以可实现频率之差Δf比SAW谐振器小的谐振特性。本实施方式的弹性波谐振器1根据反转的构思，将在SAW谐振器中作为杂散来处理的体波利用于谐振特性的实现中，具有划时代的意义。此外，弹性波谐振器1与现有的SAW谐振器或者体波谐振器不同，不是以一种弹性波为前提，而是利用两种弹性波(SAW以及体波)，在这点上也具有划时代的意义。
此外，在本实施方式中，弹性波滤波器51具有连接成梯子型的一个以上的串联谐振器53以及一个以上的并联谐振器55，这些谐振器中的至少一个由本实施方式的弹性波谐振器1构成。
因此，包含频率之差Δf小的弹性波谐振器1，如参照图10(a)、图10(b)所说明的那样，能够使通带的端部的衰减量的上升或者下降陡峭化，提高滤波特性。具体来说，若一个以上的并联谐振器55中的至少一个由本实施方式的弹性波谐振器1构成，则能够使通带的低频侧的衰减量的上升陡峭化。此外，若一个以上的串联谐振器53中的至少一个由本实施方式的弹性波谐振器1构成，则能够使通带的高频侧的衰减量的下降陡峭化。
此外，根据另一观点，在本实施方式中，弹性波滤波器51具有：压电基板7；贴合于该压电基板7的下表面的支承基板9；以及位于压电基板7的上表面上且构成连接成梯子型的一个以上的串联谐振器53以及一个以上的并联谐振器55的多个IDT电极11。多个IDT电极11包含：第1IDT电极11(构成SAW谐振器59的IDT电极11)；以及厚度不同于该第1IDT电极11(例如比第1IDT电极11厚)的第2IDT电极11(构成弹性波谐振器1的IDT电极11)。
因此，能够由第1IDT电极11构成体波杂散不位于SAW谐振频率与SAW反谐振频率之间的通常的SAW谐振器59，并且能够由第2IDT电极11构成体波杂散位于SAW谐振频率与SAW反谐振频率之间的本实施方式的弹性波谐振器1。通过设置弹性波谐振器1，可起到上述各种效果。此外，通过使SAW谐振器59和弹性波谐振器1同时存在，也能够将两者的长处组合起来。
此外，在本实施方式中，弹性波谐振器1的设计方法具有：在IDT电极11的电极指19的间距p为给定的初始值的情况下，对基于SAW的谐振频率fsr以及反谐振频率fsa位于基于体波的谐振频率fbr以及反谐振频率fba中的至少一个频率的两侧的电极指19的厚度te进行确定的电极膜厚设定步骤(步骤ST3～ST5)；以及根据在电极膜厚设定步骤中确定出的电极指19的厚度te，对所述一个频率(fbr或者fba)与给定的目标频率一致的电极指19的间距p进行确定的步骤(步骤ST6～ST8。这里，可以将步骤ST6和ST9视为相同步骤，这一点如以上所叙述的那样。)。
因此，首先，实现了体波谐振频率fbr以及体波反谐振频率fba中的至少一个频率位于SAW谐振频率fsr与SAW反谐振频率fsa之间的本实施方式的弹性波谐振器1。此外，若改变电极指19的厚度te，则SAW谐振频率fsr以及SAW反谐振频率fsa会发生变化，而体波杂散的频率几乎没有变化，所以容易实现期望的频率之差Δf。另一方面，若改变间距p，则能够以大致同等的量使SAW以及体波的驻波的频率发生变化，所以通过设定厚度te后设定间距p，能够作为整体简单地实现频率之差Δf和其两端频率的期望的组合。
(变形例)
图13(a)～图13(c)表示体波谐振频率fbr以及体波反谐振频率fba中的至少一个频率位于SAW谐振频率fsr与SAW反谐振频率fsa之间的本实施方式的弹性波谐振器1的各种变形例。
如图13(a)所示，在电极指19(电极部5)之上，可以设置俯视下形状大致与电极指19(电极部5)的形状相同的附加膜201。附加膜201可以由导电体构成，也可以由绝缘体构成。另外，附加膜201也可以设置在电极指19之下。
这样的附加膜201例如对提高电极指19的弹性波的反射系数有帮助。特别是，在未图示的保护层形成得比电极指19厚，并且保护层的材料(例如SiO2)和电极指19的材料(例如Al或者Al合金)在音响方面近似时是有效的。在附加膜201由绝缘体构成的情况下，附加膜201不一定在俯视下是与电极部5的形状完全相同的形状，例如，也可以具有位于电极指19与虚拟电极21(图1)之间的部分。
在具有附加膜201的构成中，即使使附加膜201的厚度tm变厚，也能够得到与使电极指19的厚度te变厚时相同的效果。即，不怎么改变体波杂散的频率，就能够使基于SAW的谐振频率以及反谐振频率发生变化。另外，若由电极指19(金属层)和附加膜201(可以是导电体，也可以是绝缘体)来构成电极指203也是可以的。
在实施方式中，通过改变电极指19(或者201)的厚度te，从而不怎么改变体波杂散的频率，就可使基于SAW的谐振频率以及反谐振频率发生变化，或者使体波杂散的激励效率高的频率位移。另一方面，起到同样效果的参数除此以外还有其他各种参数。因此，除了厚度te的变化或者取代厚度te的变化，适当设定其他参数，也可以实现本实施方式的弹性波谐振器1。
例如，即使使电极指19的宽度w(占空比w/p)变化，也能够得到与使电极指19的厚度te变化的情况相同的效果。具体来说，若使占空比w/p变大，则与使电极指19的厚度te变厚的情况同样地，不怎么改变体波杂散的频率，就能够使基于SAW的谐振频率以及反谐振频率变低，或者使体波杂散的激励效率高的频率向低频侧位移。
其中，相比电极指19的占空比的变化，电极指19的厚度te的变化使基于SAW的谐振频率以及反谐振频率变低等的效果更显著。此外，若使占空比过大，则有可能会发生短路，所以在调整量上有界限。
此外，例如，如图13(b)所示，在压电基板7的上表面从电极部5之上起被保护层205覆盖的情况下，即使改变保护层205的厚度tp，也能够得到与改变电极指19的厚度te的情况相同的效果。具体来说，若使保护层205的厚度tp变厚，则与使电极指19的厚度te变厚的情况同样地，不怎么改变体波杂散的频率，就能够使基于SAW的谐振频率以及反谐振频率变低，或者使体波杂散的激励效率高的频率向低频侧位移。
此外，例如，虽然没有特别图示，但是通过使压电基板7的切角变化，能够使体波的激励效率高的频率位移。由此，可以调整体波的大小。例如，在钽酸锂单晶的Y板中，使切角越大，则体波的激励效率高的频率越向高频侧位移。
在实施方式中，仅一个体波杂散位于SAW谐振频率fsr与SAW反谐振频率fsa之间。其中，如图13(c)所示，也可以由两个体波杂散(在图示的例子中是两个体波杂散SP1以及SP2)位于SAW谐振频率fsr与SAW反谐振频率fsa之间。在该情况下，能够利用SAW谐振频率fsr和体波杂散SP1的反谐振频率fba来实现频率之差Δf1的谐振特性，或者利用体波杂散SP2的谐振频率fbr和SAW反谐振频率fsa来实现频率之差Δf2的谐振特性。
若体波杂散为三个以上(若体波的谐振频率和反谐振频率为五个以上)，则基于IDT电极的膜厚、间距的调整实质上很困难。另外，在存在两个体波杂散的情况下，如图13(c)所示，可以利用该两个体波杂散，也可以使一个体波杂散位于声表面波的谐振频率或者反谐振频率附近来减少其影响，或者使一个体波杂散位于体波的激励效率极低的频率来减少其影响。
此外，虽然未特别图示，但是对于体波杂散来说，无需使谐振频率fbr和反谐振频率fba这两者都位于SAW谐振频率fsr与SAW反谐振频率fsa之间。例如，若是要实现频率之差Δf1的谐振特性，则只要体波反谐振频率fba位于SAW谐振频率fsr与SAW反谐振频率fsa之间即可，若是要实现频率之差Δf2的谐振特性，则只要体波谐振频率fbr位于SAW谐振频率fsr与SAW反谐振频率fsa之间即可。其中，一般，由于体波谐振频率fbr与体波反谐振频率fba之间的频率之差比SAW谐振频率fsr与SAW反谐振频率fsa的频率之差Δfs小，所以实际上，认为大多情况下体波谐振频率fbr以及体波反谐振频率fba这两者都位于SAW谐振频率fsr与SAW反谐振频率fsa之间。
进一步地，在实施方式中，虽然作为弹性波滤波器5，以对梯子型滤波器使用了弹性波谐振器1的情况为例进行了说明，但是并不限于此。弹性波滤波器51可以如图11所示的接收滤波器111那样在具备纵耦合型谐振器13的滤波器中也使用弹性波谐振器1。
具体来说，如图14所示，可以在端子103、107之间，设置具备纵耦合型(串联连接型)的谐振器13和配置在基准电位之间的并联谐振器58的滤波器51A，使用弹性波谐振器1来作为该并联谐振器58。
这样的并联谐振器58如图14这样可以配置在比谐振器13更靠天线端子103的一侧，也可以配置在更靠接收端子107的一侧。
本公开涉及的技术并不限于以上的实施方式或者变形例，可以以各种方式来实施。
IDT电极的形状并不限于图示的形状。例如，IDT电极可以不具有虚拟电极。此外，例如，IDT电极可以是电极指的长度等在SAW的传播方向上变化的、实施了所谓切趾的电极。母线可以相对于SAW的传播方向倾斜。
本实施方式的弹性波谐振器即使不设置与IDT电极并联连接的电容元件，也能够使谐振频率与反谐振频率之间的频率之差Δf变小。但是，可以设置与IDT电极并联连接的电容元件。
若压电基板比较薄(例如厚度ts在30μm以下或者归一化厚度ts/2p在60以下)，则可产生体波杂散。因此，支承基板不是必须的必要条件。其中，在将支承基板贴合于压电基板的下表面的情况下，例如，能够提高在制造工序中将多个弹性波谐振器(薄的压电基板)相连的晶片的强度。此外，支承基板可以不具有温度补偿功能。
利用于谐振点或者反谐振点的体波杂散并不限于频率最低的体波杂散(例如图6的线L21)。例如，可以利用频率第二低的体波杂散(例如图6的线L21或者线L23)。
在参照图8说明的设计方法中，通过仿真计算推定了谐振特性，对满足诸条件(步骤ST3、ST6以及ST9)的各种尺寸(在实施方式中是厚度te以及间距p)进行了确定。但是，也可以取代仿真计算或者除了仿真计算以外，也可以制作样品来实际测量谐振特性，对满足诸条件的各种尺寸进行确定。即，本实施方式的设计方法并不限于通过软件来实现。
在实施方式的设计方法中，在假定了通常的SAW谐振器的各种尺寸并使该尺寸变化的思路下，对满足诸条件的各种尺寸进行了确定。但是，也可以考虑各种尺寸对SAW以及体波带来的影响，从一开始计算出弹性波谐振器的各种尺寸，或者基于其计算结果进行调整。
符号说明
1...弹性波谐振器，3...贴合基板，7...压电基板，9...支承基板，11...IDT电极，fsr...SAW谐振频率，fsa...SAW反谐振频率，fbr...体波谐振频率，fba...体波反谐振频率，SP0...体波杂散。

Claims (13)

1.一种弹性波谐振器，具有：
压电基板；以及
位于该压电基板的上表面上的IDT电极，
基于体波的谐振频率以及反谐振频率中的至少一者有一个以上且四个以下位于基于声表面波的谐振频率与反谐振频率之间，
基于频率最低的体波的谐振频率以及反谐振频率中的至少一者位于基于声表面波的谐振频率与反谐振频率之间。
2.一种弹性波谐振器，具有：
压电基板；以及
位于该压电基板的上表面上的IDT电极，
基于体波的谐振频率以及反谐振频率中的至少一者有一个以上且四个以下位于基于声表面波的谐振频率与反谐振频率之间，
在将所述IDT电极的电极指的间距设为p，将所述电极指的厚度设为te时，电极指的归一化厚度te/2p超过0.08，
所述IDT电极的电极指的间距小于声表面波的传播速度除以声表面波的谐振频率得到的波长的一半。
3.一种弹性波谐振器，具有：
压电基板；以及
位于该压电基板的上表面上的IDT电极，
基于体波的谐振频率以及反谐振频率中的至少一者有一个以上且四个以下位于基于声表面波的谐振频率与反谐振频率之间，
所述压电基板是由钽酸锂的单晶基板构成的切角在38°以上且48°以下的Y板，
在将所述IDT电极的电极指的间距设为p，将所述压电基板的厚度设为ts时，所述压电基板的归一化厚度ts/2p在1以上且3以下。
4.一种弹性波滤波器，其中，
具有连接成梯子型的一个以上的串联谐振器以及一个以上的并联谐振器，
所述一个以上的串联谐振器以及所述一个以上的并联谐振器中的至少一个由以下弹性波谐振器构成，所述弹性波谐振器，具有：
压电基板；以及
位于该压电基板的上表面上的IDT电极，
基于体波的谐振频率以及反谐振频率中的至少一者有一个以上且四个以下位于基于声表面波的谐振频率与反谐振频率之间，
所述一个以上的串联谐振器以及所述一个以上的并联谐振器包含声表面波谐振器，该声表面波谐振器具有厚度不同于所述弹性波谐振器的IDT电极的厚度的IDT电极，且基于体波的谐振频率以及反谐振频率不位于基于声表面波的谐振频率与反谐振频率之间，或者五个以上的基于体波的谐振频率以及反谐振频率位于基于声表面波的谐振频率与反谐振频率之间。
5.根据权利要求4所述的弹性波滤波器，其中，
所述弹性波谐振器的IDT电极的厚度比所述声表面波谐振器的IDT电极的厚度厚。
6.根据权利要求4或5所述的弹性波滤波器，其中，
所述一个以上的串联谐振器中的至少一个由所述弹性波谐振器构成。
7.一种弹性波滤波器，其中，
具有连接成梯子型的一个以上的串联谐振器以及一个以上的并联谐振器，
所述一个以上的并联谐振器中的至少一个由以下弹性波谐振器构成，
所述弹性波谐振器，具有：
压电基板；以及
位于该压电基板的上表面上的IDT电极，
基于体波的谐振频率以及反谐振频率中的至少一者有一个以上且四个以下位于基于声表面波的谐振频率与反谐振频率之间。
8.一种弹性波滤波器，其中包括弹性波谐振器，
所述弹性波谐振器，具有：
压电基板；以及
位于该压电基板的上表面上的IDT电极，
基于体波的谐振频率以及反谐振频率中的至少一者有一个以上且四个以下位于基于声表面波的谐振频率与反谐振频率之间，
基于频率最低的体波的谐振频率以及反谐振频率中的至少一者位于基于声表面波的谐振频率与反谐振频率之间，
该弹性波滤波器具有：
多个IDT电极，包括所述弹性波谐振器的所述IDT电极、以及位于所述压电基板的上表面上的其他IDT电极，
所述多个IDT电极包含第1IDT电极和厚度不同于该第1IDT电极的第2IDT电极。
9.根据权利要求8所述的弹性波滤波器，其中，
多个IDT电极构成连接成梯子型的一个以上的串联谐振器以及一个以上的并联谐振器。
10.根据权利要求8所述的弹性波滤波器，其中，
所述多个IDT电极构成纵耦合型谐振器和连接在所述纵耦合型谐振器与基准电位之间的并联谐振器，
所述第1IDT电极构成所述并联谐振器，所述第2IDT电极构成所述纵耦合型谐振器。
11.一种分波器，具有：
天线端子；
将发送信号滤波后输出至所述天线端子的发送滤波器；以及
对来自所述天线端子的接收信号进行滤波的接收滤波器，
所述发送滤波器以及所述接收滤波器中的至少一者包含权利要求4～10中任一项所述的弹性波滤波器。
12.一种通信装置，具有：
天线；
将所述天线端子连接到所述天线的权利要求11所述的分波器；以及
与所述发送滤波器以及所述接收滤波器连接的IC。
13.一种弹性波谐振器的设计方法，
所述弹性波谐振器具有：
压电基板；以及
位于该压电基板的上表面上的IDT电极，
基于体波的谐振频率以及反谐振频率中的至少一者有一个以上且四个以下位于基于声表面波的谐振频率与反谐振频率之间，
基于频率最低的体波的谐振频率以及反谐振频率中的至少一者位于基于声表面波的谐振频率与反谐振频率之间，
所述弹性波谐振器的设计方法具有：
电极膜厚设定步骤，在IDT电极的电极指的间距为给定的初始值的情况下，对基于声表面波的谐振频率以及反谐振频率位于基于体波的谐振频率以及反谐振频率中的至少一个频率的两侧的所述电极指的厚度进行确定；以及
按照在所述电极膜厚设定步骤中确定的所述电极指的厚度，对所述一个频率与给定的目标频率一致的所述电极指的间距进行确定的步骤。
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