CN109842397A - 弹性波装置、高频前端电路以及通信装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够使产生杂散的频率远离其它通信系统等利用的频带且能够有效地改善频率温度特性的弹性波装置。弹性波装置(1)具备：支承基板(2)；声反射层(3)，设置在支承基板(2)上；压电体层(6)，设置在声反射层(3)上；以及IDT电极(7)，设置在压电体层(6)上。声反射层(3)具有三层以上的低声阻抗层和两层以上的高声阻抗层。最靠近压电体层(6)的低声阻抗层(4a)的膜厚比最靠近该低声阻抗层的低声阻抗层的膜厚厚。

Description

弹性波装置、高频前端电路以及通信装置
技术领域
本发明涉及弹性波装置、高频前端电路以及通信装置。
背景技术
以往，弹性波装置被广泛用于便携式电话机的滤波器等。在下述的专利文献1公开了弹性波装置的一个例子。该弹性波装置具有设置在支承基板与压电体层之间的声反射层。在声反射层中，交替地层叠有低声阻抗层和高声阻抗层。专利文献1的弹性波装置利用S0模式等的板波作为主模式。多个低声阻抗层的膜厚以及多个高声阻抗层的膜厚分别设为全部相等。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2012/086441号
在专利文献1记载的弹性波装置中，具有在比主模式靠高频段侧产生大的杂散的倾向。例如，在制作了通信波段为3.5GHz频段的Band42用的器件的情况下，有时会在无线LAN使用的5GHz频段的频带产生杂散而成为问题。
进而，在上述弹性波装置中，未能充分改善频率温度特性。
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于，提供一种能够使产生杂散的频率远离其它通信系统等利用的频带且能够有效地改善频率温度特性的弹性波装置、高频前端电路以及通信装置。
用于解决课题的技术方案
本发明涉及的弹性波装置具备：支承基板；声反射层，设置在所述支承基板上；压电体层，设置在所述声反射层上；以及IDT电极，设置在所述压电体层上，所述声反射层具有三层以上的低声阻抗层和两层以上的高声阻抗层，最靠近所述压电体层的所述低声阻抗层的膜厚比最靠近该低声阻抗层的低声阻抗层的膜厚厚。
在本发明涉及的弹性波装置的某个特定的方面中，至少在三层所述低声阻抗层和两层所述高声阻抗层中，所述低声阻抗层和所述高声阻抗层交替地层叠。在该情况下，能够更进一步提高声反射层中的反射率，因此能够更进一步改善损耗。
在本发明涉及的弹性波装置的某个特定的方面中，最靠近所述压电体层的所述低声阻抗层的膜厚为最靠近该低声阻抗层的所述低声阻抗层的膜厚的1.38倍以下。在该情况下，能够使产生杂散的频率更加远离其它通信系统等利用的频带。因而，能够更进一步抑制杂散对其它通信系统等的影响。
在本发明涉及的弹性波装置的另一个特定的方面中，最靠近所述压电体层的所述低声阻抗层的膜厚为在该低声阻抗层中传播的横波弹性波的波长的所述压电体层的厚度方向上的分量的0.7倍以上且0.8倍以下的范围。在该情况下，能够在不导致声反射层的反射特性的劣化的情况下更进一步改善频率温度特性。
在本发明涉及的弹性波装置的又一个特定的方面中，除最靠近所述压电体层的所述低声阻抗层以外的各所述低声阻抗层的膜厚为在各所述低声阻抗层中传播的横波弹性波的波长的所述压电体层的厚度方向上的分量的0.2倍以上且0.3倍以下的范围，所述高声阻抗层的膜厚为在所述高声阻抗层中传播的横波弹性波的波长的所述压电体层的厚度方向上的分量的0.2倍以上且0.3倍以下的范围。在该情况下，能够将弹性波有效地封闭在压电体层侧。
在本发明涉及的弹性波装置的另一个特定的方面中，利用S0模式的板波。
在本发明涉及的弹性波装置的又一个特定的方面中，所述弹性波装置是产生与利用的主模式不同的模式的杂散的弹性波装置，在将所述杂散的谐振频率设为Fs，将所述主模式的谐振频率设为Fm，将所述杂散与所述主模式的谐振频率比设为Fs/Fm时，谐振频率比Fs/Fm在1.45以上且1.55以下的范围外。在该情况下，能够更进一步抑制杂散对其它通信系统等的影响。
在本发明涉及的弹性波装置的另一个特定的方面中，各所述低声阻抗层由氧化硅构成。
本发明涉及的高频前端电路具备按照本发明构成的弹性波装置和功率放大器。
本发明涉及的通信装置具备按照本发明构成的高频前端电路和RF信号处理电路。
发明效果
根据本发明，能够提供一种能够使产生杂散的频率远离其它通信系统等利用的频带且能够有效地改善频率温度特性的弹性波装置、高频前端电路以及通信装置。
附图说明
图1(a)是本发明的第一实施方式涉及的弹性波装置的主视剖视图，图1(b)是示出第一实施方式中的弹性波装置的电极构造的示意性俯视图。
图2是示出板波的传播模式的例子的图。
图3是示出第一比较例的弹性波装置的阻抗特性的图。
图4是示出第一比较例的主模式的频率处的压电体层的厚度方向上的位移的分布的图。
图5是示出第一比较例的产生杂散的频率处的压电体层的厚度方向上的位移的分布的图。
图6是示出本发明的第一实施方式的第一实验例以及第一比较例的弹性波装置的阻抗特性的图。
图7是示出最靠近压电体层的低声阻抗层的膜厚与谐振频率比Fs/Fm的关系的图。
图8是示出本发明的第一实施方式的第二实验例以及第一比较例的弹性波装置的阻抗特性的图。
图9是示出最靠近压电体层的低声阻抗层的膜厚与谐振频率比Fs/Fm的关系的图。
图10是示出最靠近压电体层的低声阻抗层的膜厚与频率温度系数TCF的关系的图。
图11是示出在声反射层传播的弹性波的位移的一个例子的图。
图12是用于对由设置在压电体层上的IDT电极激励的弹性波作为体波(bulkwave)而向基板侧传播时的体波的各分量进行说明的示意图。
图13是示出将各低声阻抗层的膜厚的关系设为与本发明的第二实施方式相同的情况下的、在声反射层传播的弹性波的位移的一个例子的图。
图14是具有高频前端电路的通信装置的结构图。
附图标记说明
1：弹性波装置，2：支承基板，3：声反射层，4a～4d：低声阻抗层，5a～5c：高声阻抗层，6：压电体层，7：IDT电极，8a：第一汇流条，8b：第一电极指，9a：第二汇流条，9b：第二电极指，18：反射器，19：反射器，201A、201B：双工器，202：天线元件，203：RF信号处理电路，211、212：滤波器，214：低噪声放大器电路，221、222：滤波器，224：低噪声放大器电路，225：开关，230：高频前端电路，231、232：滤波器，234a、234b：功率放大器电路，240：通信装置，244a、244b：功率放大器电路。
具体实施方式
以下，通过参照附图对本发明的具体的实施方式进行说明，从而明确本发明。
另外，需要指出的是，在本说明书记载的各实施方式是例示性的，能够在不同的实施方式间进行结构的部分置换或组合。
图1(a)是本发明的第一实施方式涉及的弹性波装置的主视剖视图。图1(b)是示出第一实施方式中的弹性波装置的电极构造的示意性俯视图。
弹性波装置1具有支承基板2。在本实施方式中，支承基板2由硅(Si)构成。另外，支承基板2的材料并不限定于上述材料，例如，也可以是玻璃、尖晶石、氮化铝、氧化铝、碳化硅、氮化硅、氮氧化硅、DLC、硅、蓝宝石、钽酸锂、铌酸锂、石英等压电体、矾土(alumina)、氧化锆、堇青石、多铝红柱石、滑石、镁橄榄石等各种陶瓷、金刚石、氧化镁、或者以上述各材料为主成分的材料、以上述各材料的混合物为主成分的材料中的任一者。
在支承基板2上设置有声反射层3。在声反射层3上设置有压电体层6。在压电体层6上设置有IDT电极7。通过对IDT电极7施加交流电压，从而激励弹性波。声反射层3为了使弹性波向压电体层6侧反射并将弹性波封闭在压电体层6侧而设置。
另外，可以在压电体层6与声反射层3之间设置有由钛、镍等构成的中间层。此外，也可以在声反射层3与支承基板2之间设置有由钛、镍等构成的中间层。进而，IDT电极7也可以经由氧化硅膜等间接地设置在压电体层6上。
声反射层3具有声阻抗相对低的多个低声阻抗层和声阻抗相对高的多个高声阻抗层。在本实施方式中，声反射层3由交替地层叠了低声阻抗层和高声阻抗层的层叠膜构成。
另外，也可以在低声阻抗层与高声阻抗层之间没置有由钛、镍等构成的中间层。
弹性波装置1中的声反射层3作为多个低声阻抗层而具有低声阻抗层4a、低声阻抗层4b、低声阻抗层4c以及低声阻抗层4d这四层低声阻抗层。声反射层3作为多个高声阻抗层而具有高声阻抗层5a、高声阻抗层5b以及高声阻抗层5c这三层高声阻抗层。
在本实施方式中，低声阻抗层4a、低声阻抗层4b、低声阻抗层4c以及低声阻抗层4d由氧化硅构成。氧化硅由SiOx(x为实数)来表示。x的值没有特别限定，在本实施方式中，各低声阻抗层由SiO2构成。另外，上述多个低声阻抗层的材料并不限定于上述材料，只要是声阻抗相对低的材料即可。
另一方面，高声阻抗层5a、高声阻抗层5b以及高声阻抗层5c由Pt构成。另外，上述多个高声阻抗层的材料并不限定于上述材料，例如也可以是W等金属、氮化铝、氮化硅、氧化钽或者氧化铪等电介质。多个高声阻抗层的材料只要是声阻抗相对高的材料即可。
声反射层3的多个低声阻抗层中的最靠近压电体层6的层是低声阻抗层4a。多个高声阻抗层中的最靠近压电体层6的层是高声阻抗层5a。虽然在本实施方式中，声反射层3的各层中的最靠近压电体层6的层是低声阻抗层，但是最靠近压电体层6的层也可以是高声阻抗层。
在此，声反射层3只要具有至少三层低声阻抗层即可，且只要具有至少两层高声阻抗层即可。在该情况下，声反射层3中的多个低声阻抗层以及多个高声阻抗层的层数的合计为五层以上，因此能够将弹性波有效地封闭在压电体层6侧。因此，能够提高声反射层3中的反射率而改善损耗。
另外，通过使包含上述三层低声阻抗层和上述两层高声阻抗层的五层声阻抗层为交替地层叠了低声阻抗层和高声阻抗层的结构，从而能够更进一步提高声反射层3中的反射率，因此能够更进一步改善损耗。
低声阻抗层4a的膜厚比作为其它低声阻抗层的低声阻抗层4b、低声阻抗层4c以及低声阻抗层4d的膜厚厚。另外，低声阻抗层4b、低声阻抗层4c以及低声阻抗层4d的膜厚相同。另一方面，在本实施方式中，高声阻抗层5a、高声阻抗层5b以及高声阻抗层5c的膜厚全部相同。在此，在本说明书中所谓膜厚相同，表示膜厚实质上相同至不损害弹性波装置的滤波器特性等的程度。另外，低声阻抗层可以不是单个层，而是具有由声阻抗相对低的材料构成的多个层的层叠构造。此外，也可以是在多个层之间具有由钛、镍等构成的中间层的层叠构造。设该情况下的低声阻抗层的膜厚表示层叠构造整体的膜厚。同样地，高声阻抗层可以不是单个层，而是具有由声阻抗相对高的材料构成的多个层的层叠构造。此外，也可以是在多个层之间具有由钛、镍等构成的中间层的层叠构造。设该情况下的高声阻抗层的膜厚表示层叠构造整体的膜厚。
各低声阻抗层的膜厚以及各高声阻抗层的膜厚被设定为，在激励在弹性波装置1中被利用为主模式的模式的频带中使弹性波的反射率高，并使弹性波向支承基板2的泄漏充分小。因为在压电体层6内激励的弹性波在声反射层3内的各层的边界面反射，所以关于存在于声反射层3内的各层的弹性波的能量，越是靠近压电体层6的层，越大。
在本实施方式中，压电体层6由铌酸锂(LiNbO3)构成。另外，压电体层6也可以由除铌酸锂以外的钽酸锂等压电单晶、氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)、石英(SiO2)、或者PZT等适当的压电陶瓷构成。
IDT电极7没有特别限定，在本实施方式中由Al构成。IDT电极7可以由单层的金属膜构成，也可以由层叠了多个金属层的层叠金属膜构成。
如图1(b)所示，在IDT电极7的、压电体层6上的弹性波传播方向两侧配置有反射器18以及反射器19。IDT电极7具有彼此相互对置的第一汇流条8a以及第二汇流条9a。IDT电极7具有一端与第一汇流条8a连接的多个第一电极指8b。进而，IDT电极7具有一端与第二汇流条9a连接的多个第二电极指9b。多个第一电极指8b和多个第二电极指9b彼此相互交替插入。
另外，在本申请中，如图1(b)所示，确定xyz的坐标系。即，x方向是与IDT电极7的第一电极指8b以及第二电极指9b垂直的方向，且是弹性波传播方向。y方向是与第一电极指8b以及第二电极指9b平行的方向，且是交叉宽度方向，z方向是压电体层6的厚度方向。
通过对IDT电极7施加交流电压，从而激励弹性波。激励的弹性波的传播方向上的波长，即，x方向上的波长是图1(b)所示的λx，由IDT电极的电极指间距确定。
利用的弹性波的模式没有特别限定，弹性波装置1利用S0模式的板波作为主模式。在此，所谓板波，是在将激励的弹性波的传播方向上的波长设为λx时，在利用波长λx进行了归一化的膜厚为1λx以下的压电体层中激励的各种波的统称。只要波集中在压电体层，用于使波集中的方式无关紧要。即，可以是压电体层的上下成为空洞且波仅被封闭在压电体层的膜类型的构造，也可以是向压电体层的上下中的至少一方反射弹性波的构造，例如存在声反射层的构造。本申请涉及使用声反射层将板波封闭在压电体层的构造。
在弹性波装置1中，作为压电体层6而使用了LiNbO3，因此板波S0模式在声速为5000～7000m/s附近被激励。在此，所谓声速，用激励弹性波的频率与弹性波的波长之积来表示。所谓激励弹性波的频率，是指弹性波装置的动作频率。此外，所谓弹性波的波长，是由在弹性波装置中形成在压电体层6的表面的IDT电极7的周期确定的长度。在一个IDT电极内电极指的周期变化的情况下，将该IDT电极内的周期的平均作为在该IDT中激励的弹性波的波长。只要在弹性波装置1中使用的压电体层6为LiNbO3，且根据上述求出的激励弹性波的频率与弹性波的波长之积为5000～7000m/s，就可认为该弹性波装置1使用了板波S0模式。
此外，在作为压电体层6而使用了LiTaO3的情况下，S0模式在声速为5000～7000m/s附近被激励，在使用A1N的情况下，在7000～10000m/s附近被激励。因此，即使在压电体层为这些材料的情况下，也是只要通过前述的方法求出的声速为上述的范围内，就可认为使用了S0模式。
图2是示出板波的传播模式的例子的图。
在图2中，示出了板波的各种传播模式下的位移的方向。U1方向、U2方向以及U3方向表示坐标系，U1方向以及U3方向以箭头的方向为正，U2方向以纸面向里方向为正。方向U1是板波的传播方向。U2方向是与压电体层的主面平行且与板波的传播方向垂直的方向。即，U2方向是SH方向。U3方向是压电体层的厚度方向。U1、U2、U3方向与图1(b)的坐标系中的x、y、z方向分别对应。
如图2所示，所谓A0模式、SH0模式、S0模式的板波，是位移的主分量分别为U3方向、U2方向、U1方向上的分量且在压电体层的厚度方向上不具有波节的波的统称。在压电体层的厚度方向上不具有波节的模式之中，频率一般按照A0模式、SH0模式、S0模式的顺序变高。此外，如图2所示，SH1模式、A1模式、S1模式的板波是在压电体层的厚度方向上具有一个波节的模式。一般来说，这些模式与S0模式等在压电体层的厚度方向上不具有波节的模式相比，频率高。
本实施方式的特征在于，是一种弹性波装置，具备：支承基板；设置在支承基板上的声反射层；设置在声反射层上的压电体层；以及设置在压电体层上的IDT电极，声反射层具有三层以上的低声阻抗层和两层以上的高声阻抗层，最靠近压电体层6的低声阻抗层4a的膜厚比最靠近该低声阻抗层4a的低声阻抗层4b的膜厚厚。由此，能够使产生杂散的频率远离其它通信系统等利用的频带，且能够有效地改善频率温度特性。以下对此进行说明。
制作具有本实施方式的结构的弹性波装置以及第一比较例的弹性波装置，并对阻抗特性进行了比较。第一比较例的弹性波装置与本实施方式的不同点在于，多个低声阻抗层的膜厚全都相同。具有本实施方式的结构的第一实验例的弹性波装置的条件如下。另外，参照图1中的附图标记。
压电体层6：材料为LiNbO3，膜厚为340nm，欧拉角为(90°，90°，40°)
IDT电极7：材料为Al，膜厚为85nm，占空比为0.5
由IDT电极7的电极指间距规定的弹性波的传播方向上的波长λx：1.7μm
低声阻抗层4a～4d：材料为SiO2，层数为四层
低声阻抗层4a的膜厚：340nm
低声阻抗层4b～4d的各膜厚：272nm
高声阻抗层5a～5c：材料为Pt，层数为三层
高声阻抗层5a～5c的各膜厚：105nm
支承基板2：材料为Si
第一比较例的弹性波装置的条件如下。
压电体层：材料为LiNbO3，膜厚为340nm，欧拉角为(90°，90°，40°)
IDT电极：材料为Al，膜厚为85nm，占空比为0.5
由IDT电极的电极指间距规定的弹性波的传播方向上的波长λx：1.7μm
低声阻抗层：材料为SiO2，层数为四层
低声阻抗层的各膜厚：272nm
高声阻抗层：材料为Pt，层数为三层
高声阻抗层的各膜厚：105nm
支承基板：材料为Si
在第一比较例中，低声阻抗层以及高声阻抗层的膜厚被设定为，在激励利用为主模式的S0模式的板波的频带中，弹性波的反射率变得充分高。在第一实验例中，除低声阻抗层4a以外的全部的低声阻抗层以及全部的高声阻抗层的膜厚设为与第一比较例相同。另一方面，低声阻抗层4a的膜厚设定为比其它全部的低声阻抗层的膜厚厚。
图3是示出第一比较例的弹性波装置的阻抗特性的图。图3的横轴是利用作为主模式的S0模式的板波的谐振频率对频率进行了归一化的归一化频率。
在第一比较例中，在归一化频率1.5附近出现阻抗成为极小、极大的点，可知产生了大的杂散。该杂散有时在其它通信系统等中成为问题。为了抑制对其它通信系统的影响，理想的是不产生杂散。然而，在难以不产生杂散的情况下，需要通过对产生杂散的频率进行控制，从而将杂散配置于在系统的动作上没有问题的频率。
在此，在第一实验例以及第一比较例的弹性波装置中，利用的S0模式的板波的相速度为大约6000m/s，比通常的声表面波的相速度高。另外，通常的声表面波的相速度是3500m/s～4000m/s左右。利用S0模式的板波的弹性波装置被期待应用于难以应用利用了通常的声表面波的弹性波装置的高频器件。
例如，设将第一比较例的弹性波装置应用于通带为3400MHz～3600MHz的Band42的高频器件，且主模式的谐振频率为3500MHz。此时，在5090MHz附近产生大的杂散。在该情况下，有可能对是5150MHz～5350MHz的5GHz频段的无线LAN频段造成影响。因此，需要使产生杂散的频率远离该频带。在此，Band42与无线LAN频段的频率比为1.45倍以上且1.55倍以下程度。因而，最好不要将杂散配置在作为主模式的S0模式的板波的谐振频率的1.45倍以上且1.55倍以下的范围内。因此，在将杂散的谐振频率设为Fs，将主模式的谐振频率设为Fm，将杂散与主模式的谐振频率比设为Fs/Fm时，最好使谐振频率比Fs/Fm在1.45以上且1.55以下的范围外。
另外，将主模式的频率以及产生杂散的频率处的压电体层的厚度方向上的位移的分布分别示于下述的图4以及图5。
图4是示出第一比较例的主模式的频率处的压电体层的厚度方向上的位移的分布的图。图5是示出第一比较例的产生杂散的频率处的压电体层的厚度方向上的位移的分布的图。图4中的实线表示U1方向上的分量，虚线表示U2方向上的分量。另外，因为U3方向上的分量大致为0，所以在图4中省略。双点划线表示弹性波装置中的各层的边界。图4中的位于上方的各文字表示第一比较例中的各层。更具体地，Al表示IDT电极，LN表示压电体层，SiO2表示各低声阻抗层，Pt表示各高声阻抗层，Si表示支承基板。在图5中也是同样的。
如图4所示，关于主模式，U1方向上的分量是主体，在压电体层中，不具有位移为0的波节。因而，主模式相当于图2所示的S0模式的板波。另一方面，如图5所示，关于杂散的模式，U2方向上的分量是主体，在压电体层中，具有一个波节。因而，杂散的模式相当于图2所示的SH1模式的板波。另外，在第一实施方式中也同样地，主模式是S0模式，杂散的模式是SH1模式。
图6是示出第一实施方式的第一实验例以及第一比较例的弹性波装置的阻抗特性的图。与图3同样地，图6的横轴是相对于第一实验例以及第一比较例各自的阻抗特性利用各自的主模式的谐振频率对频率进行了归一化的归一化频率。第一实验例中的主模式的谐振频率实际上比第一比较例低1％左右，但是在图6中，使第一实验例以及第一比较例中的主模式的谐振频率一致而进行了图示。另外，实线表示第一实验例的结果，虚线表示第一比较例的结果。
如图6所示，在第一实施方式的第一实验例以及第一比较例中，主模式大致重叠。另一方面，与第一比较例相比，在第一实验例中，能够使杂散的谐振频率接近主模式的谐振频率。更具体地，杂散的谐振频率Fs相对于主模式的谐振频率Fm的谐振频率比Fs/Fm在第一比较例中为1.454。相对于此，在第一实验例中，谐振频率比Fs/Fm变成1.384，能够使谐振频率比Fs/Fm在1.45以上且1.55以下的范围外。因而，在第一实施方式中，能够使产生杂散的频率远离其它通信系统等利用的频带。因此，能够充分抑制上述杂散对其它通信系统的影响。
在此，使最靠近压电体层的低声阻抗层的膜厚变化，并分别求出了谐振频率比Fs/Fm。
图7是示出最靠近压电体层的低声阻抗层的膜厚与谐振频率比Fs/Fm的关系的图。
如图7所示，可知最靠近压电体层的低声阻抗层的膜厚越厚，谐振频率比Fs/Fm变得越小。在此，图7中的单点划线表示除最靠近压电体层的低声阻抗层以外的低声阻抗层的膜厚。可知，在最靠近压电体层的低声阻抗层的膜厚比该膜厚厚的情况下，能够使谐振频率比Fs/Fm在1.45以上且1.55以下的范围外。
在此，示出在第一实施方式中将最靠近压电体层6的低声阻抗层4a的膜厚设为408nm的第二实验例的弹性波装置1的阻抗特性。第二实验例的弹性波装置1的条件如下。
压电体层6：材料为LiNbO3，膜厚为340nm，欧拉角为(90°，90°，40°)
IDT电极7：材料为Al，膜厚为85nm，占空比为0.5
由IDT电极7的电极指间距规定的弹性波的传播方向上的波长λx：1.7μm
低声阻抗层4a～4d：材料为SiO2，层数为四层
低声阻抗层4a的膜厚：408nm
低声阻抗层4b～4d的各膜厚：272nm
高声阻抗层5a～5c：材料为Pt，层数为三层
高声阻抗层5a～5c的各膜厚：105nm
支承基板2：材料为Si
图8是示出第一实施方式的第二实验例以及第一比较例的弹性波装置的阻抗特性的图。与图3同样地，图8的横轴是相对于第二实验例以及第一比较例各自的阻抗特性利用各自的主模式的谐振频率对频率进行了归一化的归一化频率。第二实验例中的主模式的谐振频率实际上比第一比较例低1％左右，但是在图8中，使第二实验例以及第一比较例中的主模式的谐振频率一致而进行了图示。另外，实线表示第二实验例的结果，虚线表示第一比较例的结果。
如图8所示，可知，在第二实验例中，由SH1模式的板波造成的杂散产生在比图6所示的第一实验例靠低频段侧。在由SH1模式造成的杂散处，谐振频率比Fs/Fm为1.298。像这样，在第二实验例中，也能够使产生作为最大的杂散的由SH1模式造成的杂散的频率远离其它通信系统等利用的频带。另外，在第二实验例中，在归一化频率1.5附近产生了由A1模式的板波造成的杂散。优选地，最好使由A1模式造成的杂散处的谐振频率比Fs/Fm也在1.45以上且1.55以下的范围外。
在第二实验例中，通过使最靠近压电体层6的低声阻抗层4a的膜厚比第一实验例厚，从而由A1模式造成的杂散产生在比第一实验例靠低频段侧。因而，优选对低声阻抗层4a的膜厚设置上限值。在此，使低声阻抗层4a的膜厚变化，并分别求出了由A1模式造成的杂散处的谐振频率比Fs/Fm。
图9是示出最靠近压电体层的低声阻抗层的膜厚与谐振频率比Fs/Fm的关系的图。在图9中，空心的圆形的标绘点以及实线表示与图7同样的由SH1模式造成的杂散处的结果。实心的圆形的标绘点以及虚线表示由A1模式造成的杂散处的结果。
如图9所示，在最靠近压电体层的低声阻抗层的膜厚为370nm的情况下，即，在比其它低声阻抗层的膜厚的1.38倍薄的情况下，能够使由A1模式造成的杂散处的谐振频率比Fs/Fm在1.45以上且1.55以下的范围外。因而，优选使最靠近压电体层的低声阻抗层的膜厚比其它低声阻抗层的膜厚的1.38倍薄。在该情况下，能够使由A1模式造成的杂散处的谐振频率比Fs/Fm在1.45以上且1.55以下的范围外。由此，能够更进一步抑制杂散对其它通信系统的影响。
如上所述，第一实施方式的第一实验例以及第二实验例中的杂散的模式是SH1模式以及A1模式。像它们这样，在压电体层6的厚度方向上具有波节且位移的变动大的模式与在厚度方向上位移的变动小的S0模式等相比，相对于波的能量所存在的层的膜厚的变动，频率等特性值容易变动。一般来说，在压电体层6的厚度方向上不具有波节且厚度方向上的位移的变动小的板波的模式之中，S0模式的频率最高，因此在利用S0模式作为主模式的情况下，成为在高频段侧产生的杂散的原因的模式大多像SH1模式、A1模式那样在压电体层6的厚度方向上具有波节。因此，通过使在声反射层3中最靠近压电体层6的低声阻抗层4a的膜厚变化，从而能够对主模式与杂散的频率的关系进行控制。
至于是哪种模式被激励而成为杂散，依赖于压电体层6的种类、方位等条件，因此存在除SH1模式、A1模式以外的模式成为杂散的情况。即使是这样的情况，在利用S0模式作为主模式的情况下，成为杂散的模式也是厚度方向上的位移的变动大的模式，并且是相对于波的能量所存在的层的膜厚的变动频率的变动大的模式，因此能够适当地应用本发明。
可是，虽然使压电体层6的膜厚变化也可得到上述效果，但是在该情况下，主模式的机电耦合系数等特性会大幅变化。另一方面，虽然使声反射层3中的全部的低声阻抗层以及高声阻抗层的膜厚变化也可得到上述效果，但是在该情况下，声反射层3整体的反射特性的频率依赖性会大幅变化，有时产生插入损失的劣化。相对于此，在第一实施方式中，仅最靠近压电体层6的低声阻抗层4a的膜厚比其它低声阻抗层的膜厚厚。因而，能够在不对主模式的特性造成大的影响的情况下，且在不导致声反射层3的反射特性的劣化的情况下，对主模式与杂散的频率的关系进行控制。
另外，即使在位于最靠压电体层侧的低声阻抗层4a的膜厚比剩余的低声阻抗层中的最靠近该低声阻抗层的低声阻抗层4b的膜厚薄的情况下，与以往例相比较，也能够在不对主模式的特性造成大的影响的情况下，且在不导致声反射层3的反射特性的劣化的情况下，对主模式与杂散的频率的关系进行控制。在此所谓的以往例，是指低声阻抗层的膜厚全都相同的情况下的构造。
以下，对在第一实施方式中能够有效地改善频率温度特性的情况进行说明。
除最靠近压电体层的低声阻抗层的膜厚以外的条件设为与上述第一实验例相同的条件，使最靠近压电体层的低声阻抗层的膜厚变化，并分别求出了频率温度系数TCF。
图10是示出最靠近压电体层的低声阻抗层的膜厚与频率温度系数TCF的关系的图。
如图10所示，可知，最靠近压电体层的低声阻抗层的膜厚变得越厚，频率温度系数TCF的绝对值变得越小。如上所述，在第一比较例中，最靠近压电体层的低声阻抗层的膜厚与其它低声阻抗层的膜厚相同。可知，通过使该膜厚比用单点划线示出的第一比较例中的最靠近压电体层的低声阻抗层的膜厚厚，从而能够减小频率温度系数TCF的绝对值。因而，在第一实施方式中，能够有效地改善频率温度特性。
另外，虽然在第一实施方式中示出了将S0模式的板波用作主模式的例子，但是并不限于此，即使将其它模式的板波用作主模式，也能够得到同样的效果。
以下，对第二实施方式涉及的弹性波装置进行说明。另外，参照与第一实施方式相同的附图标记。在本实施方式中，最靠近压电体层6的低声阻抗层4a的膜厚与第一实施方式不同。除上述的方面以外，第二实施方式的弹性波装置1具有与第一实施方式的弹性波装置1相同的结构。
在本实施方式中，最靠近压电体层6的低声阻抗层4a的膜厚也比其它低声阻抗层的膜厚厚。因而，与第一实施方式同样地，能够使杂散的谐振频率接近主模式的谐振频率，能够使产生杂散的频率远离其它通信系统等利用的频带。
在此，在本实施方式中，最靠近压电体层6的低声阻抗层4a的膜厚为在低声阻抗层4a中传播的横波弹性波的波长的压电体层6的厚度方向上的分量的3/4。除低声阻抗层4a以外的低声阻抗层的膜厚以及全部的高声阻抗层的膜厚为在各层中传播的横波弹性波的波长的压电体层6的厚度方向上的分量的1/4。由此，能够在不导致声反射层3的反射特性的劣化的情况下，更进一步改善频率温度特性。
另外，只要最靠近压电体层6的低声阻抗层4a的膜厚为在低声阻抗层4a中传播的横波弹性波的波长的压电体层6的厚度方向上的分量的0.7倍以上且0.8倍以下的范围，就能够得到上述效果。同样地，只要除低声阻抗层4a以外的低声阻抗层的膜厚以及全部的高声阻抗层的膜厚为在各层中传播的横波弹性波的波长的压电体层6的厚度方向上的分量的0.2倍以上且0.3倍以下的范围，就能够得到上述效果。
在此，规定低声阻抗层以及高声阻抗层的膜厚的上述横波弹性波的波长更具体地说是上述横波弹性波的中心频率处的波长。以下，对上述的能够在不导致声反射层3的反射特性的劣化的情况下更进一步改善频率温度特性这样的效果进行说明。
图11是示出在声反射层传播的弹性波的位移的一个例子的图。另外，图11中的M1表示低声阻抗层，M2表示高声阻抗层。图11中的左侧成为压电体层侧，右侧成为支承基板侧。实线表示低声阻抗层中的位移，虚线表示高声阻抗层中的位移。在后述的图13中也是同样的。
通常，关于声反射层的各层的膜厚设计，最好设为在构成声反射层的各层中传播的横波弹性波的波长的压电体层的厚度方向上的分量的1/4倍。由此，如图11所示，向远离压电体层的方向传播的波彼此相互减弱，向压电体层侧传播的波彼此相互增强。因而，弹性波被封闭在压电体层侧。
另外，在不同的介质中传播的横波弹性波的速度不同，波长也不同。因此，在图11中，低声阻抗层的膜厚和高声阻抗层的膜厚不同。
图12是用于对由设置在压电体层上的IDT电极激励的弹性波作为体波而向基板侧传播时的体波的各分量进行说明的示意图。图12所示的x、z方向与图1(b)的x、z方向分别对应。
在此，由IDT电极激励而作为体波向基板侧的方向传播的弹性波用大小由体波的声速和频率决定的波数矢量来表示。通过图12中的波数矢量A表示该波数矢量的一个例子。因为由IDT电极激励，所以该体波具有与基板的主面平行的方向x上的波数分量B，其大小由波长决定，该波长由IDT电极的电极指间距规定。根据上述，按照图12求出压电体层的厚度方向z上的波数分量C，并据此求出波长的压电体层的厚度方向z上的分量。
将由IDT电极的电极指间距规定的弹性波的传播方向上的波长设为λx，将频率设为f，将在介质中传播的横波体波的传播速度设为v，将在介质中传播的横波体波的波长的压电体层的厚度方向上的分量设为λz，此时，在介质为各向同性体的情况下，λz由下述的式子表示。
[数学式1]
通过对IDT电极施加交流电压而激励且向压电体层的厚度方向辐射的体波具有纵波以及横波的分量。进而，横波被分为SH波和SV波，SH波具有平行于压电体层与层叠在压电体层的层的边界面的位移分量，SV波具有与上述位移分量垂直的位移分量。SH波在不进行模式变换的情况下在边界面处反射/透射。另一方面，SV波和纵波在边界面处反射/透射时，相互进行模式变换。另外，纵波和横波由于声速不同，所以波长不同，能够高效地反射纵波的声反射层的各层的膜厚和能够高效地反射横波的声反射层的各层的膜厚不同。但是，由于纵波和SV波相互进行模式变换，所以通过设为与横波的波长相匹配的膜厚设计，从而能够使作为纵波入射到声反射层的分量也反射。因此，如上所述，通过将声反射层的各层的膜厚设计设为在构成声反射层的各层中传播的横波弹性波的波长的压电体层的厚度方向上的分量的1/4倍，从而能够将弹性波封闭在压电体层侧。然而，在将声反射层的全部的层设为上述波长的分量的1/4倍的情况下，不能充分提高频率温度特性。
图13是示出将各低声阻抗层的膜厚的关系设为与第二实施方式相同的情况下的、在声反射层传播的弹性波的位移的一个例子的图。
在本实施方式中，最靠近压电体层6的低声阻抗层4a的膜厚设为在低声阻抗层4a中传播的横波弹性波的波长的压电体层6的厚度方向上的分量的3/4倍。由此，如图13所示，能够在不使弹性波相互增强的关系以及相互减弱的关系从图11所示的关系变化的情况下，增大存在于低声阻抗层4a的弹性波的能量的比例。因此，能够在不导致声反射层3的反射特性的劣化的情况下，更进一步改善频率温度特性。
上述各实施方式的弹性波装置能够用作高频前端电路的双工器等。以下对该例子进行说明。
图14是通信装置以及高频前端电路的结构图。另外，在图14中，还一并图示了与高频前端电路230连接的各构成要素，例如，天线元件202、RF信号处理电路(RFIC)203。高频前端电路230以及RF信号处理电路203构成通信装置240。另外，通信装置240也可以包含电源、CPU、显示器。
高频前端电路230具备开关225、双工器201A、201B、滤波器231、232、低噪声放大器电路214、224、功率放大器电路234a、234b、244a、244b。另外，图14的高频前端电路230以及通信装置240是高频前端电路以及通信装置的一个例子，并不限定于该结构。
双工器201A具有滤波器211、212。双工器201B具有滤波器221、222。双工器201A、201B经由开关225与天线元件202连接。另外，上述弹性波装置可以是双工器201A、201B，也可以是滤波器211、212、221、222。
进而，例如对于将三个滤波器的天线端子公共化的三工器、将六个滤波器的天线端子公共化的六工器等具备三个以上的滤波器的多工器，也能够应用上述弹性波装置。
即，上述弹性波装置包括弹性波谐振器、滤波器、双工器、具备三个以上的滤波器的多工器。并且，该多工器并不限于具备发送滤波器以及接收滤波器这两者的结构，也可以是仅具备发送滤波器或者仅具备接收滤波器的结构。
开关225按照来自控制部(未图示)的控制信号，将天线元件202和对应于给定的波段的信号路径连接，例如由SPDT(Single Pole Double Throw，单刀双掷)型的开关构成。另外，与天线元件202连接的信号路径并不限于一个，可以是多个。即，高频前端电路230也可以应对载波聚合。
低噪声放大器电路214是接收放大电路，将经由天线元件202、开关225以及双工器201A的高频信号(在此是高频接收信号)放大，并向RF信号处理电路203输出。低噪声放大器电路224是接收放大电路，将经由天线元件202、开关225以及双工器201B的高频信号(在此是高频接收信号)放大，并向RF信号处理电路203输出。
功率放大器电路234a、234b是发送放大电路，将从RF信号处理电路203输出的高频信号(在此是高频发送信号)放大，并经由双工器201A以及开关225输出到天线元件202。功率放大器电路244a、244b是发送放大电路，将从RF信号处理电路203输出的高频信号(在此是高频发送信号)放大，并经由双工器201B以及开关225输出到天线元件202。
RF信号处理电路203通过下变频等对从天线元件202经由接收信号路径输入的高频接收信号进行信号处理，并输出进行该信号处理而生成的接收信号。此外，RF信号处理电路203通过上变频等对输入的发送信号进行信号处理，并将进行该信号处理而生成的高频发送信号向功率放大器电路234a、234b、244a、244b输出。RF信号处理电路203例如是RFIC。另外，通信装置也可以包含BB(基带)IC。在该情况下，BBIC对由RFIC进行了处理的接收信号进行信号处理。此外，BBIC对发送信号进行信号处理，并输出到RFIC。由BBIC进行了处理的接收信号、由BBIC进行信号处理之前的发送信号例如是图像信号、声音信号等。
另外，高频前端电路230也可以代替上述双工器201A、201B而具备双工器201A、201B的变形例涉及的双工器。
另一方面，通信装置240中的滤波器231、232不经由低噪声放大器电路214、224以及功率放大器电路234a、234b、244a、244b而连接在RF信号处理电路203与开关225之间。滤波器231、232也与双工器201A、201B同样地，经由开关225与天线元件202连接。
根据像以上那样构成的高频前端电路230以及通信装置240，通过具备作为本发明的弹性波装置的弹性波谐振器、滤波器、双工器、具备三个以上的滤波器的多工器等，从而能够使产生杂散的频率远离其它通信系统等利用的频带，且能够有效地改善频率温度特性。
以上，举出实施方式对本发明的实施方式涉及的弹性波装置、高频前端电路以及通信装置进行了说明，但是关于本发明，将上述实施方式中的任意的构成要素进行组合而实现的其它实施方式、在不脱离本发明的主旨的范围内对上述实施方式施加本领域技术人员想到的各种变形而得到的变形例、内置有本发明涉及的高频前端电路以及通信装置的各种设备也包含于本发明。
本发明能够作为弹性波谐振器、滤波器、双工器、能够应用于多波段系统的多工器、前端电路以及通信装置而广泛利用于便携式电话机等通信设备。

Claims (10)

1.一种弹性波装置，具备：
支承基板；
声反射层，设置在所述支承基板上；
压电体层，设置在所述声反射层上；以及
IDT电极，设置在所述压电体层上，
所述声反射层具有三层以上的低声阻抗层和两层以上的高声阻抗层，
最靠近所述压电体层的所述低声阻抗层的膜厚比最靠近该低声阻抗层的所述低声阻抗层的膜厚厚。
2.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，
至少在三层所述低声阻抗层和两层所述高声阻抗层中，所述低声阻抗层和所述高声阻抗层交替地层叠。
3.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，其中，
最靠近所述压电体层的所述低声阻抗层的膜厚为最靠近该低声阻抗层的所述低声阻抗层的膜厚的1.38倍以下。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的弹性波装置，其中，
最靠近所述压电体层的所述低声阻抗层的膜厚为在该低声阻抗层中传播的横波弹性波的波长的所述压电体层的厚度方向上的分量的0.7倍以上且0.8倍以下的范围。
5.根据权利要求4所述的弹性波装置，其中，
除最靠近所述压电体层的所述低声阻抗层以外的各所述低声阻抗层的膜厚为在各所述低声阻抗层中传播的横波弹性波的波长的所述压电体层的厚度方向上的分量的0.2倍以上且0.3倍以下的范围，
所述高声阻抗层的膜厚为在所述高声阻抗层中传播的横波弹性波的波长的所述压电体层的厚度方向上的分量的0.2倍以上且0.3倍以下的范围。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的弹性波装置，其中，
利用S0模式的板波。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述弹性波装置是产生与利用的主模式不同的模式的杂散的弹性波装置，
在将所述杂散的谐振频率设为Fs，将所述主模式的谐振频率设为Fm，将所述杂散与所述主模式的谐振频率比设为Fs/Fm时，谐振频率比Fs/Fm在1.45以上且1.55以下的范围外。
8.根据权利要求1～7中的任一项所述的弹性波装置，其中，
各所述低声阻抗层由氧化硅构成。
9.一种高频前端电路，具备：
权利要求1～8中的任一项所述的弹性波装置；以及
功率放大器。
10.一种通信装置，具备：
权利要求9所述的高频前端电路：以及
RF信号处理电路。
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