CN110352557B - 弹性波装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种能够在维持主模式的良好特性的同时抑制高阶模式的弹性波装置。弹性波装置(1)具备：材料层(2)，具有欧拉角(
θ1，ψ1)，且欧拉角(
θ1，ψ1)下的弹性常数由下述的式(1)来表示；由单晶构成的压电体(3)，直接或间接地层叠于材料层(2)，具有欧拉角(
θ2，ψ2)，且欧拉角(
θ2，ψ2)下的弹性常数由下述的式(1)来表示；和IDT电极(4)，设置在压电体(3)的第1主面以及第2主面之中的至少一方，材料层的弹性常数C11～C66之中非0的至少一个弹性常数和压电体的弹性常数C11～C66之中非0的至少一个弹性常数成为相反符号。[数学式1]
Description
技术领域
本发明涉及具有由单晶构成的压电体的弹性波装置、具有该弹性波装置的高频前端电路以及通信装置。
背景技术
以往，提出了各种在由硅构成的支承基板上直接或间接地层叠有压电体的弹性波装置。例如，在下述的专利文献1以及2记载的弹性波装置中，在硅基板上隔着SiO2膜层叠有LiTaO3单晶压电体。在下述的专利文献3记载的弹性波装置中，在硅的(111)面、(100)面或(110)面上隔着SiO2膜层叠有由LiTaO3构成的单晶的压电体。
在专利文献3中，通过利用(111)面，从而能够提高耐热性。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-55070号公报
专利文献2：日本特开2005-347295号公报
专利文献3：日本特开2010-187373号公报
发明内容
发明要解决的课题
在如专利文献1～3记载的那样的以往的弹性波装置中，能够使作为所利用的弹性波的主模式的能量集中在压电体内。但是，已知存在不仅仅是主模式而位于主模式的高频侧的高阶模式也同时陷获在压电体内的情况。因此，高阶模式成为杂散，存在弹性波装置的特性劣化的问题。
本发明的目的在于，提供一种能够在维持主模式的良好特性的同时抑制高阶模式的弹性波装置。
用于解决课题的手段
本发明涉及的弹性波装置，具备：材料层，具有欧拉角
且所述欧拉角
下的弹性常数由下述的式(1)来表示；压电体，具有相互对置的第1主面以及第2主面，直接或间接地层叠于所述材料层以使得所述第2主面处于所述材料层侧，具有欧拉角
且所述欧拉角
下的弹性常数由下述的式(1)来表示；和IDT电极，设置在所述压电体的所述第1主面以及所述第2主面之中的至少一方，所述材料层的弹性常数C11～C66之中非0的至少一个弹性常数和所述压电体的弹性常数C11～C66之中非0的至少一个弹性常数成为相反符号。
[数学式1]
在本发明涉及的弹性波装置的某个特定的方式中，在将所述材料层的旋转操作前的弹性常数设为cab 0时，所述欧拉角
下的所述弹性常数cab由式(cab)＝[α]-1[cab 0][β]来求出，在将旋转操作前的所述压电体的弹性常数设为cab 1时，所述压电体的所述欧拉角
下的所述弹性常数cab由式(cab)＝[α]-1[cab 1][β]来求出。
式中，α以及β如下。
[数学式2]
此外，l1、l2、l3、m1、m2、m3、n1、n2以及n3如下。
n1＝sinψsinθ
n2＝cosψsinθ
n3＝cosθ
在本发明涉及的弹性波装置的某个特定的方式中，被设为所述相反符号的弹性常数是所述式(1)中的C41～C43、C51～C54、C61～C65、C14、C24、C34、C15、C25、C35、C45、C16、C26、C36、C46以及C56之中的至少一个。在此情况下，通过调整欧拉角的ψ，从而能够容易地使弹性常数的符号反转。
在本发明涉及的弹性波装置的其他特定的方式中，被设为所述相反符号的弹性常数包含所述式(1)之中的弹性常数C41或C14。在此情况下，能够更有效地抑制高阶模式。
在本发明涉及的弹性波装置的又一其他特定的方式中，被设为所述相反符号的弹性常数包含所述式(1)之中的弹性常数C42或C24。在此情况下，能够更有效地抑制高阶模式。
在本发明涉及的弹性波装置的另一个特定的方式中，被设为所述相反符号的弹性常数包含所述式(1)之中的弹性常数C56或C65。在此情况下，能够更有效地抑制高阶模式。
在本发明涉及的弹性波装置的其他特定的方式中，由所述IDT电极激励的高阶模式的至少一部分在所述材料层和所述压电体双方中传播。
在本发明涉及的弹性波装置的其他特定的方式中，被设为所述相反符号的弹性常数的绝对值为1GPa以上。
在本发明涉及的弹性波装置的其他特定的方式中，所述材料层是体波的声速与在所述压电体中传播的弹性波的声速相比成为高速的高声速材料。
在本发明涉及的弹性波装置的又一其他特定的方式中，所述材料层由压电体以外的材料构成。
在本发明涉及的弹性波装置的其他特定的方式中，所述材料层由单晶构成。在为压电体以外的单晶的情况下，在材料层中不产生压电效应，因此能够抑制进一步的高阶模式的产生。
在本发明涉及的弹性波装置的又一其他特定的方式中，所述压电体由单晶构成。
在本发明涉及的弹性波装置的另一个特定的方式中，所述压电体的厚度为10λ以下。在此情况下，能够更有效地抑制高阶模式。
在本发明涉及的弹性波装置的又一其他特定的方式中，所述压电体为压电基板。
在本发明涉及的弹性波装置的又一其他特定的方式中，所述材料层由硅构成。
在本发明涉及的弹性波装置的另一个特定的方式中，所述压电体为压电基板，在所述压电基板直接或间接地层叠有材料层。
在本发明涉及的弹性波装置的又一其他特定的方式中，还具备：低声速膜，设置在所述材料层和所述压电体之间，所传播的体波的声速与在所述压电体中传播的弹性波的声速相比为低速。优选的是，所述低声速膜为氧化硅膜。在此情况下，能够改善频率温度特性。
在本发明涉及的弹性波装置的又一其他特定的方式中，所述低声速膜的厚度为2λ以下。
在本发明涉及的弹性波装置的又一其他特定的方式中，还具备：高声速膜，层叠在所述低声速膜和所述材料层之间，所传播的体波的声速与在所述压电体中传播的弹性波的声速相比为高速。在此情况下，能够有效地抑制在最接近主模式的频率位置产生的高阶模式。作为上述高声速膜，优选的是，使用氮化硅膜。更优选的是，氮化硅膜的膜厚被设为0.25λ以上且0.55λ以下。在此情况下，能够更加有效地抑制高阶模式。
发明效果
根据本发明涉及的弹性波装置、高频前端电路以及通信装置，能够在维持主模式的良好特性的同时有效地抑制位于主模式的高频侧的高阶模式。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式涉及的弹性波装置的主视剖视图。
图2是表示本发明的第1实施方式涉及的弹性波装置的电极构造的示意性俯视图。
图3是表示第1实施方式以及第1比较例的各弹性波装置的阻抗特性的图。
图4是将图3中的圆A所示的部分附近放大表示的图。
图5是表示在Li2B4O7的欧拉角为(0°，0°，0°)的情况下，硅单晶的欧拉角为(-45°，-54.7°，180°)以及(-45°，-54.7°，0°)的情况下的弹性波装置的阻抗特性的图。
图6是表示第2实施方式以及第3实施方式的各弹性波装置的阻抗特性的图。
图7是表示坐标系(X，Y，Z)和欧拉角
的关系的示意图。
图8是表示使由硅单晶构成的支承基板的弹性常数C41相对于由钽酸锂构成的压电单晶的弹性常数C41反转符号的弹性波装置和不反转符号的弹性波装置的阻抗特性的图。
图9是表示使由硅单晶构成的基板的弹性常数C42相对于由钽酸锂构成的压电单晶的弹性常数C42反转符号的弹性波装置和不反转符号的弹性波装置的阻抗特性的图。
图10是表示使由硅单晶构成的基板的弹性常数C56相对于由钽酸锂构成的压电单晶的弹性常数C56反转符号的弹性波装置和不反转符号的弹性波装置的阻抗特性的图。
图11是表示弹性常数C56的大小和高阶模式的相位最大值的关系的图。
图12是表示压电体的膜厚和高阶模式相位差的关系的图。
图13是本发明的第5实施方式涉及的弹性波装置的主视剖视图。
图14是表示第5实施方式的弹性波装置以及第2比较例的弹性波装置的阻抗特性的图。
图15是本发明的第6实施方式涉及的弹性波装置的主视剖视图。
图16是表示第5实施方式以及第6实施方式涉及的各弹性波装置的相位特性的图。
图17是将图16的一部分放大表示的图。
图18是表示第7实施方式的弹性波装置中的、氮化硅膜的膜厚和高阶模式相位最大值的关系的图。
图19是表示氮化硅膜的膜厚和高阶模式的相位最大值的关系的图。
图20是第1实施方式的变形例涉及的弹性波装置的主视剖视图。
图21是用于说明硅的晶体取向的定义的示意图。
图22是表示第8实施方式的弹性波装置以及第3比较例的弹性波装置的阻抗特性的图。
图23是第9实施方式涉及的弹性波装置的主视剖视图。
图24是表示在第9实施方式以及第4比较例中利用了在铌酸锂中传播的瑞利波的情况下的高阶模式的响应的图。
图25是表示材料层和压电体的欧拉角均为(0°，0°，0°)的情况下的、两者的坐标轴的关系的图。
图26是具有高频前端电路的通信装置的简要结构图。
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，预先指出的是，在本说明书中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。
(第1实施方式)
图1是本发明的第1实施方式涉及的弹性波装置的主视剖视图，图2是表示第1实施方式涉及的弹性波装置的电极构造的示意性俯视图。
弹性波装置1具有由单晶构成的材料层2。另外，材料层2是硅(Si)单晶。在材料层2上层叠有由单晶构成的压电体3。压电体3是Li2B4O7单晶。在本实施方式中，材料层2还具有支承压电体3的支承基板的功能。
压电体3具有相互对置的第1、第2主面3a、3b。上述压电体3直接层叠在材料层2上以使得第2主面3b处于材料层2侧。在第1主面3a上设置有IDT电极4以及反射器5、6。由此，在弹性波装置1中，构成了弹性波谐振器。另外，弹性波装置1是利用在压电体3中传播的声表面波的声表面波装置。不过，在本发明中，弹性波装置不限定于利用声表面波，只要利用弹性波即可。
IDT电极4以及反射器5、6由Al构成。不过，IDT电极4以及反射器5、6也可以由其他金属构成。此外，IDT电极4以及反射器5、6也可以由层叠了多个金属膜的层叠金属膜构成。
上述压电体3由Li2B4O7单晶构成，即由压电单晶构成。该Li2B4O7单晶的欧拉角被设为(0°，45°，0°)。此外，在将由IDT电极4的电极指间距规定的波长设为λ时，压电体3的膜厚被设为0.30λ。IDT电极4的膜厚被设为0.08λ。另外，在本实施方式中，λ为1.0μm。
弹性波装置1的特征在于，具备：材料层，具有欧拉角
且欧拉角
下的弹性常数由下述的式(1)来表示；压电体，具有相互对置的第1主面以及第2主面，直接或间接地层叠于材料层以使得第2主面处于材料层侧，具有欧拉角
且欧拉角
下的弹性常数由下述的式(1)来表示；和IDT电极，设置在压电体的第1主面以及第2主面之中的至少一方，材料层的弹性常数C11～C66之中非0的至少一个弹性常数和压电体的弹性常数C11～C66之中非0的至少一个弹性常数成为相反符号。由此，可谋求高阶模式的抑制。以下对此更详细地进行说明。
在单晶以及大体接近单晶的材料的情况下，根据晶体取向，弹性常数由下述的式(1)来表示。因此，压电体3不仅包含单晶的状态的压电体，还包含大体接近单晶的状态的压电体。此外，材料层2不仅包含单晶的状态的材料层，还包含大体接近单晶的状态的材料层。这在以下的所有的实施方式中是同样的。
[数学式3]
另外，在将旋转操作后的弹性常数设为cab的情况下，即，将某欧拉角下的弹性常数设为cab的情况下，弹性常数cab是相对于众所周知的硅弹性常数的张量分别进行了与三个欧拉角对应的旋转处理之后的弹性常数。通过该坐标变换的方法，能够导出各晶体取向中的弹性常数。
即，在将所述材料层的旋转操作前的弹性常数设为cab 0时，所述欧拉角
下的所述弹性常数cab由式(cab)＝[α]-1[cab 0][β]来求出，在将旋转操作前的所述压电体的弹性常数设为cab 1时，所述压电体的所述欧拉角
下的所述弹性常数cab由式(cab)＝[α]-1[cab 1][β]来求出。另外，关于坐标变换的方法，记载于文献“弹性波元件技术手册”(日本学术振兴会弹性波元件技术第150委员会，第1版第1次印刷，平成13年11月30日发行，549页)。
图3的实线表示本实施方式的弹性波装置的阻抗特性，虚线表示第1比较例的弹性波装置的阻抗特性。另外，在第1实施方式中，构成了材料层2的硅单晶的欧拉角为(-45°，-54.7°，180°)。相对于此，在第1比较例中，硅单晶的欧拉角被设为(-45°，-54.7°，0°)。
在此，在硅中，由
θ＝-54.7°指定的面表示硅的(111)面。在本实施方式以及第1比较例中，示出了ψ为180°和0°这两个取向的结果，但这两个取向都相当于在硅(111)面相对于被层叠的压电体的晶体构造在面内旋转180°而进行了层叠的构造。此外，在(-45°，-54.7°，180°)和(-45°，-54.7°，0°)这两个取向的硅内传播的弹性波的声速相同。这是因为，在前进波和后退波中弹性波的速度不变。换言之，在两个取向中，由式(1)表示的各弹性常数的绝对值相同，符号不同。
在图3中，在第1实施方式以及第1比较例双方中，在3.8GHz附近出现了主模式的响应。而且，在第1比较例中，在5.7GHz附近出现了基于高阶模式的响应。即，在图3的圆A所包围的部分，在第1比较例中出现了高阶模式的响应。
图4是将图3的圆A所示的附近放大表示的图。从图3以及图4明确可知，在第1比较例中，大幅出现了基于高阶模式的响应，相对于此，在本实施方式中，在5.7GHz附近几乎未出现高阶模式的响应。因此，可知，根据本实施方式，可抑制基于高阶模式的杂散，因此不易发生谐振特性的劣化。
在图3、图4所示的两个硅的取向中弹性波的声速相同。以往，在进行层叠构造的膜厚、材料的设计时，仅考虑各层的声速进行设计，但根据本结果可明确，关于对弹性波的模式造成影响的参数，不仅仅是声速，弹性常数的符号也产生了影响。
此外，根据图3可明确，第1实施方式中的主模式的响应的大小与第1比较例等同。因此，可知能够在维持主模式的特性的同时抑制高阶模式。
如上所述，在第1实施方式中，与第1比较例相比，能够抑制高阶模式的理由以下进行说明。
本申请的发明人们发现，在如下构造中，通过使压电体的晶体取向和材料层2中的晶体取向为特定的范围，能够抑制上述高阶模式的激励，从而完成了本发明，上述构造具备：材料层2，具有欧拉角
且欧拉角
下的弹性常数由式(1)来表示；压电体，具有相互对置的第1主面以及第2主面，直接或间接地层叠于材料层以使得第2主面处于材料层侧，具有欧拉角
且欧拉角
下的弹性常数由式(1)来表示；和IDT电极，设置在压电体的第1主面以及第2主面之中的至少一方。
下述的式(2)表示Li2B4O7的欧拉角为(0°，0°，0°)且20℃下的弹性常数。
[数学式4]
另外，上述式(2)示于N.M.Shorrocks et al.的文献(Proc.UltrasonicsSymposium(1981))。
另外，在通过旋转操作使单晶取向旋转了的情况下，由上述式(1)表示的弹性常数变化。下述的表1示出欧拉角为(0°，45°，0°)时的作为压电体的Li2B4O7的弹性常数。另外，以下，关于式(1)所示的弹性常数，用表1那样的表形式示出。在表1中，左端的纵轴的1～6表示Cab的a。此外，上端的栏的1～6表示Cab的b。
[表1]
[表1]
根据上述表1可明确，弹性常数C51～C54、C61～C64、C15、C16、C25、C26、C35、C36、C45、C46的值成为0，其他弹性常数不是0。
另一方面，作为材料层的欧拉角(-45°，-54.7°，0°)的硅单晶的弹性常数如下述的表2所示。此外，在第1比较例中使用的欧拉角(-45°，-54.7°，180°)的作为材料层的硅单晶的弹性常数如下述的表3所示。
[表2]
[表2]
[表3]
[表3]
若对表示第1实施方式的压电体3的弹性常数的上述表1和表示第1实施方式的材料层2的弹性常数的上述表2进行对比，则在弹性常数C41、C42、C65和处于与它们对称的位置的弹性常数C14、C24以及C56中，正负的符号在Li2B4O7与硅单晶之间颠倒。
另一方面，若对表示第1比较例的压电体3的弹性常数的上述表1和表示第1比较例的材料层2的弹性常数的上述表3进行对比，则明确可知，在第1比较例中，C41、C42、C65和处于与它们对称的位置的弹性常数C14、C24以及C56在Li2B4O7和硅单晶中符号不反转，为相同符号。此外，在表1和表3中，非0的弹性常数的符号全部为相同符号。
在本实施方式中，材料层2的弹性常数C11～C66之中非0的至少一个弹性常数和压电体3的弹性常数C11～C66之中非0的至少一个弹性常数成为相反符号。由此，可抑制高阶模式。其理由可以认为如下。
首先，在将由单晶或接近单晶的材料构成的压电体3和由单晶或接近单晶的材料构成的材料层2直接或间接地进行了层叠的构造中，产生由双方的膜厚决定的高阶模式。由于该高阶模式，在材料层2的表面之中压电体3侧的表面产生起因于高阶模式的应力。可以认为，由于该应力，在材料层2产生位移，激励了图3所示的高阶模式。另一方面，在上述压电体3和上述材料层2之间存在相反符号的弹性常数的情况下，材料层2欲向与从压电体3侧施加的应力方向相反的方向位移。因此，可以认为高阶模式的激励受到阻碍，可抑制高阶模式。
因此，像本实施方式那样，压电体3以及材料层2中的式(1)的弹性常数C11～C66之中非0的至少一个弹性常数在压电体3和材料层2中被设为相反符号即可。
另外，非0的弹性常数的符号、即正负能够通过变更晶体取向来调整。如上所述，在材料层2中，相对于欧拉角(-45°，-54.7°，180°)的第1比较例的情况，调整晶体取向以使得欧拉角的ψ成为0°，由此如第1实施方式那样，能够使C41、C42及C56和处于与它们对称的位置的弹性常数的符号颠倒。
式(1)中的弹性常数之中压电体3的弹性常数和材料层2的弹性常数成为相反符号的弹性常数，优选为C41～C43、C51～C54及C61～C65和处于与它们对称的位置的弹性常数的至少一个为宜。这是因为，对于这些弹性常数，通过上述晶体取向的调整，能够容易地使符号反转的缘故。
此外，在调整了材料层2的晶体取向的情况下，存在在材料层2中传播的弹性波的声速变化的情况，但在材料层2中传播的弹性波的声速比主模式的声速足够大。因此，如前述那样在压电体3中存在很多能量的主模式不会受到大的影响。因此，能够在维持基于主模式的响应的特性的同时独立地抑制高阶模式。
如上所述，在由单晶或接近单晶的材料构成的材料层2上层叠有由单晶或接近单晶的材料构成的压电体3的构造中的高阶模式的抑制，能够通过对材料层2的弹性常数的符号和压电体3的弹性常数的符号进行调整来实现。即，在具有欧拉角
且欧拉角
下的弹性常数由式(1)来表示的材料层2上层叠有具有欧拉角
且欧拉角
下的弹性常数由式(1)来表示的压电体3的构造中的高阶模式的抑制，能够通过对材料层2的弹性常数的符号和压电体3的弹性常数的符号进行调整来实现。
另外，将Li2B4O7的晶体取向的欧拉角为(0°，0°，0°)且硅单晶的晶体取向的欧拉角为(-45°，-54.7°，180°)以及(-45°，-54.7°，0°)的情况下的阻抗特性示于图5。即，在硅单晶的晶体取向与上述第1实施方式以及第1比较例相同，但Li2B4O7的晶体取向为(0°，0°，0°)的情况下，如式(2)所示，C41、C42、C65以及与它们对称的位置的弹性常数成为0。因此，如图5所示，高阶模式的响应未得到抑制。
另外，在图5中，虽然用实线示出硅单晶的晶体取向为(-45°，-54.7°，180°)的情况，用虚线示出硅单晶的晶体取向为(-45°，-54.7°，0°)的情况，但实际上实线和虚线大体重合。因此，无论硅单晶的晶体取向为哪一种情况，都未实现Li2B4O7单晶的弹性常数和非0的弹性常数的符号的反转。因此，未能抑制高阶模式。
即，在本发明中，如上所述，需要C51～C54、C61～C64、C15、C16、C25、C26、C35、C36、C45、C46的弹性常数之中至少一个不为0。
(第2实施方式)
第2实施方式与第1实施方式同样地，在由单晶或接近单晶的材料构成的材料层2上层叠有由单晶或接近单晶的材料构成的压电体3。即，在具有欧拉角
且欧拉角
下的弹性常数由式(1)来表示的材料层2上，层叠有具有欧拉角
且欧拉角
下的弹性常数由式(1)来表示的压电体3。不过，在第2实施方式中，压电体3由LiTaO3构成，其膜厚设为0.30λ，切割角设为50°Y。因此，LiTaO3的欧拉角被设为(0°，140°，0°)。
其他的结构，即IDT电极的材料、膜厚、压电体的膜厚以及λ设为与第1实施方式同样。
在第2实施方式中，由硅单晶构成的材料层的晶体取向的欧拉角设为(-45°，-54.7°，180°)。此外，除了具有硅单晶的晶体取向的欧拉角为(-45°，-54.7°，0°)的材料层之外，构成了与上述第2实施方式同样的第3实施方式的弹性波装置。
将上述(-45°，-54.7°，180°)的欧拉角的作为材料层的硅单晶的弹性常数示于下述的表4。
此外，将(-45°，-54.7°，0°)的欧拉角的作为材料层的硅单晶的弹性常数示于下述的表5。
此外，将作为压电体的LiTaO3的欧拉角(0°，140°，0°)下的弹性常数示于表6。
[表4]
[表4]
[表5]
[表5]
[表6]
[表6]
将上述第2实施方式以及第3实施方式的阻抗特性示于图6。图6的实线表示第2实施方式的结果，虚线表示第3实施方式的结果。根据图6明确可知，与第3实施方式相比，根据第2实施方式，可更加有效地抑制出现在5400MHz附近的高阶模式。
另外，图7是表示坐标系(X，Y，Z)和欧拉角
的关系的示意图。
在本说明书中，欧拉角
使用了文献“弹性波元件技术手册”(日本学术振兴会弹性波元件技术第150委员会，第1版第1次印刷，平成13年11月30日发行，549页)记载的右手系欧拉角。若以硅的情况为例进行说明，则如图21所示那样将硅的晶体轴定义为X轴、Y轴、Z轴。欧拉角
是指，以右螺旋的旋转方向为正，如图7所示，1)将(X，Y，Z)围绕Z轴旋转
设为(X1，Y1，Z1)，接着，2)将(X1，Y1，Z1)围绕X1轴旋转“θ”，设为(X2，Y2，Z2)。以该Z2轴为法线的面成为材料层或压电体的主面。进而，3)将(X2，Y2，Z2)围绕Z2轴旋转“ψ”，设为(X3，Y3，Z3)。此时，将前述的旋转操作用欧拉角表示为
式(1)所示的弹性常数是指，相对于材料层或压电体的弹性常数的文献值而通过前述的旋转操作对弹性常数进行了坐标变换之后的弹性常数。也就是说，即使为相同的材料，根据所使用的欧拉角，弹性常数的各成分也能够取各种值、符号。
此外，将材料层和压电体的欧拉角均为(0°，0°，0°)的情况下的两者的坐标轴的关系示于图25。图25的X、Y、Z轴为材料层的晶体轴，图25的Xa、Ya、Za为压电体的晶体轴。在欧拉角为(0°，0°，0°)的情况下，如图25所示，X和Xa、Y和Ya、Z和Za定义为相同的方向。在压电体中传播的弹性波为X传播的情况下，Xa方向和IDT电极变为垂直。
在弹性常数Cab与应力Ta以及形变Sb之间，存在下述的式(3)所示的关系。
[数学式5]
另外，在表4以及表5中，上述弹性常数的有效数字被设为2位。
此外，绝对值为1×109N/m2以下的弹性常数的值自身小，对高阶模式造成的影响小，因而视为零。反过来说，为了得到基于本发明的高阶模式抑制的效果，需要使绝对值为1×109N/m2以上的弹性常数的符号反转。
此外，在表4以及表5中标注了*的栏中，弹性常数在ψ的180°旋转中值不变化。相对于此，非0的其余的弹性常数，在将ψ旋转了180°的情况下，虽然绝对值不变，但符号变化。作为该符号变化的弹性常数，可列举C41、C42、C65以及与它们对称的C14、C24以及C56等。
此外，硅单晶的晶体取向为(-45°，-54.7°，0°)和(-45°，-54.7°，180°)的情况下的硅单晶的弹性常数C41(＝C14)、C42(＝C24)以及C65(＝C56)的符号如下述的表7所示。
[表7]
| Si | (-45°，-54.7°，0°) | (-45°，-54.7°，180°) |
| C<sub>41</sub>(＝C<sub>14</sub>) | 负 | 正 |
| C<sub>42</sub>(＝C<sub>24</sub>) | 正 | 负 |
| C<sub>65</sub>(＝C<sub>56</sub>) | 负 | 正 |
另一方面，LiTaO3的欧拉角为(0°，140°，0°)，在此情况下，LiTaO3的弹性常数如下述的表8所示。即，第2实施方式以及第3实施方式中的压电体的弹性常数如表8所示。
[表8]
[表8]
因此，表8中的C41＝C14、C42＝C24以及C65＝C56的符号如以下的表9所示。
[表9]
[表9]
| LiTaO<sub>3</sub> | (0°，140°，0°) |
| C<sub>41</sub>(＝C<sub>14</sub>) | 负 |
| C<sub>42</sub>(＝C<sub>24</sub>) | 负 |
| C<sub>65</sub>(＝C<sub>56</sub>) | 负 |
即，可知，在硅单晶的晶体取向的欧拉角设为(-45°，-54.7°，180°)的情况下，与(-45°，-54.7°，0°)的情况相比，在C41以及C65中符号被颠倒。
可是，将在上述弹性常数C41～C43、C51～C54及C61～C65和处于与它们对称的位置的弹性常数之中、压电体3的弹性常数和材料层2的弹性常数中仅一个弹性常数设为相反符号的情况下的阻抗特性分别示于图8～图10。以构造为第2实施方式中记载的构造、LiTaO3的欧拉角为(0°，140°，0°)且硅的欧拉角为(-45°，-54.7°，0°)的情况下的弹性常数为基准，适当变更C41(＝C14)、C42(＝C24)、C65(＝C56)的值来进行了评价。另外，在作为基准的构造中，LiTaO3的弹性常数和硅的弹性常数全部为相同符号。用图8～10的虚线示出作为该基准的构造的波形。
图8的实线表示仅将压电体3的弹性常数C41(＝C14)的符号和材料层2的弹性常数C41(＝C14)的符号设为相反符号的情况下的弹性波装置的阻抗特性，虚线表示将弹性常数C41(＝C14)设为相同符号的情况下的弹性波装置的阻抗特性。如图8所示可知，通过符号的反转稍微抑制了高阶模式。
图9的实线表示仅将压电体3的弹性常数C42(＝C24)的符号和材料层2的弹性常数C41(＝C14)的符号设为相反符号的情况下的弹性波装置的阻抗特性。虚线表示将弹性常数C42(＝C24)设为相同符号的情况下的弹性波装置的阻抗特性。
图10的实线表示仅将压电体3的弹性常数C56(＝C65)的符号和材料层2的弹性常数C41(＝C14)的符号设为相反符号的情况下的弹性波装置的阻抗特性。在图10中，也是虚线表示弹性常数C56(＝C65)未被设为相反符号的弹性波装置的阻抗特性。
根据图9明确可知，在仅将压电体3的弹性常数C42的符号和材料层2的弹性常数C41(＝C14)的符号设为相反符号的情况下，能够有效地压制高阶模式。进而，如图10所示可知，在使弹性常数C56的符号反转的情况下，能够更加有效地抑制高阶模式，几乎未出现基于高阶模式的响应。
因此，可知，优选的是，使弹性常数C41、C42以及C56之中弹性常数C56＝C65的符号反转最优选，将弹性常数C42＝C24设为相反符号其次优选。
因此，在本发明中，在压电体3的弹性常数和材料层2的弹性常数中被设为相反符号的弹性常数优选包含弹性常数C41，更优选的是，包含弹性常数C42为好，进一步优选的是，包含弹性常数C56或C65为宜。
另外，在第1实施方式以及第2实施方式中，材料层2由硅单晶构成，但即便使用蓝宝石、金刚石、SiC、GaN、AlN、GaAs、各种金属材料等其他单晶材料也能够得到同样的效果。而且，不限于单晶，只要是由弹性常数通过式(1)来表示的材料构成的材料层2，就能够得到同样的效果。在硅的情况下，热传导率高，散热性良好。此外，热线膨胀系数小，能够改善温度特性。优选的是，切割等的加工性也良好，材料层为硅。
不过，材料层优选由单晶构成，更优选为由压电体以外的单晶构成的材料层。在压电体的情况下，由于发现压电效应，因此有可能产生新的高阶模式。相对于此，通过使用由压电体以外的单晶构成的材料层，从而不易受到这样的进一步的高阶模式的影响。
此外，在第1以及第2实施方式中，使用了Li2B4O7或LiTaO3，但关于构成压电体的压电单晶也不限定于这些。
(第3实施方式)
在第3实施方式中，使用了具有相对于硅单晶的欧拉角为(-45°，-54.7°，0°)的情况下的弹性常数而仅使弹性常数C56＝C65的值变化了的虚构的弹性常数的材料层。其他内容设为与第2实施方式同样。
在此情况下，使C56＝C65的值发生了各种各样的变化。
图11是表示弹性常数C56的大小和高阶模式的相位最大值的关系的图。在LiTaO3的欧拉角为(0°，140°，0°)的情况下，弹性常数C56为-3.7GPa，是负的值。
因此，只要硅单晶的弹性常数C56为正，就能够抑制高阶模式。如图11所示可知，在硅单晶的弹性常数C56的值为大于0的正的值的区域中，能够将高阶模式的相位最大值抑制到-70°程度。因此，只要硅单晶的弹性常数C56为大于0的值，就能够不依赖于弹性常数C56的大小地有效地抑制高阶模式。更优选的是，通过设为1GPa以上，从而能够更加有效地抑制高阶模式。即，可知，在高阶模式的抑制中，不依赖于弹性常数的绝对值。
(第4实施方式)
在第4实施方式中，使在第2实施方式中由LiTaO3构成的压电体3的膜厚在0.05λ～15λ的范围内变化。
LiTaO3的晶体取向的欧拉角设为(0°，140°，0°)，硅单晶的晶体取向的欧拉角设为(-45°，-54.7°，0°)或(-45°，-54.7°，180°)。
图12的横轴是压电体的膜厚即LiTaO3的膜厚，纵轴是高阶模式相位差(°)。在此，高阶模式相位差表示硅单晶的欧拉角为(-45°，-54.7°，0°)的情况下的高阶模式相位差最大值与硅单晶的欧拉角为(-45°，-54.7°，180°)的情况下的高阶模式相位差最大值之差。该高阶模式相位差之差越大，则高阶模式强度的改善度越大。
根据图12可明确，压电体的膜厚薄则高阶模式的改善度高。这可以认为是由于若压电体薄，则更多的能量分布到由硅单晶构成的材料层内，高阶模式抑制效果提高。
此外，根据图12可知，高阶模式抑制效果在压电体的膜厚为10λ以下的区域中有效的。因此，优选的是，压电体的膜厚为10λ以下为宜。
(第5实施方式)
图13是本发明的第5实施方式涉及的弹性波装置的主视剖视图。
在弹性波装置21中，在材料层2与压电体3之间层叠有低声速膜22。低声速膜22由所传播的体波(bulk wave)的声速比在压电体3中传播的弹性波的声速低的低声速材料构成。在本实施方式中，该低声速膜22由氧化硅构成。另外，氧化硅也可以是SiO2。作为构成低声速膜的材料，能够使用具有与在压电膜中传播的弹性波相比为低声速的体波声速的适当的材料。作为这样的低声速材料，能够使用氧化硅、玻璃、氮氧化硅、氧化钽、或在氧化硅中添加了氟、碳、硼的化合物等、以该材料为主要成分的媒质。
在第5实施方式的弹性波装置中，也只要在材料层2和压电体3之间将由前述的式(1)表示的弹性常数C11～C66之中非0的至少一个弹性常数设为相反符号即可。由此，与第1～第4实施方式同样地，能够抑制高阶模式。基于更具体的实验例对此进行说明。
在第5实施方式的弹性波装置21中，将由LiTaO3构成的压电体3的厚度设为0，3λ，将欧拉角设为(0°，140°，0°)。作为氧化硅膜，使用了SiO2膜。而且，由SiO2膜构成的低声速膜22的厚度设为0.35λ。将作为材料层2使用的硅单晶的欧拉角与第2实施方式的情况同样地设为(-45°，-54.7°，0°)或(-45°，-54.7°，180°)。
由IDT电极4的电极指间距规定的波长λ为1.0μm，IDT电极4由Al构成，其膜厚设为0.08λ。
图14的实线表示第5实施方式的结果，是硅单晶的欧拉角为(-45°，-54.7°，180°)的情况下的阻抗特性。虚线表示第2比较例的特性，硅单晶的欧拉角为(-45°，-54.7°，0°)。可知，与虚线所示的特性相比，根据实线所示的特性，能够有效地抑制出现在5.1GHz附近的高阶模式。
像这样，也可以在压电体3与材料层2之间设置低声速膜22。在此情况下，通过设置低声速膜22，从而能够提高向压电体3的弹性波的能量集中度。由此能够减小损耗。此外，在由SiO2构成的低声速膜22的情况下，能够改善频率温度特性。进而，如在WO2012/086639中公开的那样，通过将SiO2膜的膜厚设为2λ以下，从而能够调整机电耦合系数。
(第6实施方式)
图15是第6实施方式涉及的弹性波装置的主视剖视图。弹性波装置31在低声速膜22与材料层2之间层叠有高声速膜32。关于其他结构，弹性波装置31与弹性波装置21相同。高声速膜32由所传播的体波的声速与在压电体3中传播的弹性波的声速相比为高速的高声速材料构成。这样的高声速材料只要满足上述声速关系，就没有特别限定。低声速膜22能够由前述的适当的低声速材料构成，但在本实施方式中，低声速膜22为氧化硅。此外，高声速膜32为氮化硅。
作为高声速膜32用的高声速材料，能够使用氮化铝、氧化铝、碳化硅、氮化硅、氮氧化硅、硅、蓝宝石、钽酸锂、铌酸锂、石英、矾土、氧化锆、堇青石、莫来石、块滑石、镁橄榄石、氧化镁、DLC膜或金刚石、以这些材料为主要成分的媒质、以这些材料的混合物为主要成分的媒质等。
像这样，在进一步层叠了高声速膜32的弹性波装置31中，也只要将材料层2的弹性常数C41～C43、C51～C54、及C61～C65和处于与它们对称的位置的弹性常数的至少一个弹性常数、和压电体3的弹性常数C41～C43、C51～C54、及C61～C65和处于与它们对称的位置的弹性常数的至少一个弹性常数设为相反符号即可。由此，能够抑制高阶模式。将此示于图16以及图17。
将由氮化硅构成的高声速膜的膜厚设为0.45λ。LiTaO3的欧拉角设为(0°，140°，0°)，硅单晶的欧拉角在第6实施方式中设为(-45°，-54.7°，180°)。其他结构与第5实施方式同样地，准备了第6实施方式涉及的弹性波装置。为了比较，准备了第5实施方式的弹性波装置。
图16以及图17是表示第6实施方式以及第5实施方式的弹性波装置的相位特性的图。在图16以及图17中，实线表示第6实施方式的结果，虚线表示第5实施方式的结果。可知，与虚线相比，根据实线的特性，能够抑制4600～4700MHz附近的高阶模式。此外，4700～5000MHz附近的相位特性接近-90°，因此还能够实现损耗的降低。进而，在5000～6000MHz附近产生了较弱的响应的高阶模式。但是，与不具有氮化硅膜的情况相比，高阶模式的响应(相位最大值)的峰自身变小。
即，可知，通过设置高声速膜32，从而能够更加有效地抑制高阶模式。
(第7实施方式)
作为第7实施方式，使在第6实施方式的弹性波装置31中作为高声速膜32的氮化硅膜的膜厚变化。图18是表示氮化硅膜的膜厚和高阶模式的相位最大值的关系的图。
根据图18明确可知，若氮化硅膜的膜厚成为0.25λ以上，则高阶模式的强度下降至大致-90°附近。因此，优选的是，氮化硅膜的膜厚为0.25λ以上。另外，图19是表示使氮化硅膜的膜厚变化了的情况下的在4000MHz～6000MHz的频带产生的高阶模式的相位最大值的变化的图。
根据图19明确可知，只要将氮化硅膜的膜厚设为0.55λ以下，就能够使出现在4000MHz～6000MHz的高阶模式的相位小于-60°。
因此，可知，为了在抑制离主模式最近的高阶模式的同时抑制高阶模式的整体的水平，氮化硅膜的膜厚设为0.25λ以上且0.55λ以下的范围为宜。
图20是第1实施方式的变形例涉及的弹性波装置的主视剖视图。在图20所示的弹性波装置51中，在材料层2的和与压电体3接触的一侧的面相反侧的面层叠有支承基板52。像这样，也可以进一步具备对材料层2进行支承的支承基板52。作为构成支承基板52的材料，没有特别限定，能够使用矾土、硅等的适当的绝缘性陶瓷、金属等。
(第8实施方式)
第8实施方式涉及的弹性波装置的层叠构造与第1实施方式的弹性波装置相同。不过，层叠构造如下。在由硅构成的厚度0.1λ的材料层上，层叠有厚度0.3λ的由LiTaO3构成的压电体。在该压电体上设置有厚度0.08λ的由Al构成的IDT电极。将LiTaO3的欧拉角设为(0°，140°，0°)，在第8实施方式中，硅的欧拉角设为(-45°，-54.7°，180°)。此外，作为第3比较例，除了硅的欧拉角为(-45°，-54.7°，0°)以外，与第8实施方式同样地制作了弹性波装置。将由硅构成的材料层的下表面作为无反射吸收端进行仿真，调查了高阶模式的响应。
图22的实线表示第8实施方式的结果，虚线表示第3比较例的结果。在第8实施方式中，也是弹性常数的符号在压电体和材料层中被设为相反符号。因此，根据图22明确可知，能够有效地抑制高阶模式。像这样，材料层也可以不是具有厚度的支承基板而是薄的材料层。此外，即使在像第8实施方式那样对板波的模式进行激励的构造中，也能够抑制高阶模式。
(第9实施方式)
图23是第9实施方式涉及的弹性波装置的主视剖视图。弹性波装置61具有126.5°Y切割的铌酸锂所构成的压电体62。在压电体62上设置有IDT电极63。IDT电极63设为在Pt膜上层叠有Al膜的层叠金属膜。Al膜的厚度设为0.06λ，Pt膜的厚度设为0.02λ。
此外，层叠有厚度0.3λ的氧化硅膜(SiO2膜)64以使得覆盖IDT电极63，在氧化硅膜64上层叠有由硅构成的材料层65。像这样，在压电体62的设置有IDT电极63的主面间接地层叠有材料层65。在第9实施方式中，硅的欧拉角设为(-45°，-54.7°，180°)。作为第4比较例，除了硅的欧拉角设为(-45°，-54.7°，0°)之外，与第9实施方式同样地制作了弹性波装置。
图24是表示在第9实施方式以及第4比较例中利用了在铌酸锂中传播的瑞利波的情况下的高阶模式的响应的图。如图24的虚线所示可知，在第4比较例中，高阶模式的响应在4040MHz附近较强地出现，相对于此，在实线所示的第9实施方式中，高阶模式的响应几乎没有出现。根据图24可知，即使在此情况下，通过在压电体和材料层中将弹性常数设为相反符号，也能够抑制高阶模式。
(压电体的厚度以及氧化硅膜的厚度)
由LiTaO3膜构成的压电体的膜厚优选为3.5λ以下。在此情况下，与超过了3.5λ的情况相比，Q值变高。更优选的是，为了进一步提高Q值，LiTaO3膜的膜厚为2.5λ以下为宜。
此外，在压电体的膜厚为2.5λ以下的情况下，与超过了2.5λ的情况相比，能够减小频率温度系数TCF的绝对值。更优选的是，将膜厚设为2λ以下为宜，在此情况下，能够将频率温度系数TCF的绝对值设为10ppm/℃以下。为了减小频率温度系数TCF的绝对值，进一步优选将压电体的膜厚设为1.5λ以下。
为了扩大机电耦合系数以及相对频带的调整范围，LiTaO3膜的膜厚优选为0.05λ以上且0.5λ以下的范围。
此外，在氧化硅膜的与压电体相反侧的面，作为高声速膜，能够层叠由各种各样的高声速材料构成的膜。作为该情况下的高声速膜，能够使用氮化硅膜、氧化铝膜或DLC膜等。
另外，已经确认了，在此情况下，即使变更了高声速膜的材质以及氧化硅膜的膜厚，机电耦合系数以及声速也几乎不变化。特别是，若氧化硅膜的膜厚为0.1λ以上且0.5λ以下，则无论高声速膜的材质如何，机电耦合系数都几乎不改变。此外，只要氧化硅膜的膜厚为0.3λ以上且2λ以下，则无论高声速膜的材质如何，声速都不改变。因此，优选的是，由氧化硅构成的低声速膜的膜厚为2λ以下，更优选的是为0.5λ以下为宜。
(弹性波装置的构造)
本发明的弹性波装置可以是弹性波谐振器，也可以是带通型的弹性波滤波器，弹性波装置的电极构造没有特别限定。
图26是具有高频前端电路的通信装置的简要结构图。通信装置240具有天线202、高频前端电路230、和RF信号处理电路203。高频前端电路230是与天线202连接的电路部分。高频前端电路230具有多工器210和放大器221～224。多工器210具有第1～第4滤波器211～214。对于该第1～第4滤波器211～214，能够使用上述的本发明的弹性波装置。多工器210具有与天线202连接的天线公共端子225。作为接收滤波器的第1～第3滤波器211～213的一端和作为发送滤波器的滤波器214的一端被共同连接于天线公共端子225。第1～第3滤波器211～213的输出端分别连接于放大器221～223。此外，在第4滤波器214的输入端连接有放大器224。
放大器221～223的输出端与RF信号处理电路203连接。放大器224的输入端与RF信号处理电路203连接。
另外，多工器可以仅具有多个发送滤波器，也可以具有多个接收滤波器。
本发明的弹性波装置作为弹性波谐振器、滤波器、双工器、能够应用于多频段系统的多工器、前端电路以及通信装置，能够广泛利用于便携式电话等通信设备。
附图标记说明
1...弹性波装置；
2...材料层；
3...压电体；
3a、3b...第1、第2主面；
4...IDT电极；
5、6...反射器；
21、31、51、61...弹性波装置；
22...低声速膜；
32...高声速膜；
52...支承基板；
62...压电体；
63...IDT电极；
64...氧化硅膜；
65...材料层；
202...天线元件；
203...RF信号处理电路；
210...多工器；
211～214...第1～第4滤波器；
221～224...放大器；
225...天线公共端子；
230...高频前端电路；
240...通信装置。
Claims (20)
1.一种弹性波装置，具备：
材料层，具有欧拉角
且所述欧拉角
下的弹性常数由下述的式(1)来表示；
压电体，具有相互对置的第1主面以及第2主面，从所述第2主面侧直接或间接地层叠于所述材料层，具有欧拉角
且所述欧拉角
下的弹性常数由下述的式(1)来表示；和
IDT电极，设置在所述压电体的所述第1主面以及所述第2主面之中的至少一方，
在下述的式(1)中，所述材料层的弹性常数C11～C66之中，C41～C43、C51～C54、C61～C65、C14、C15、C16、C24、C25、C26、C34、C35、C36、C45、C46、C56的弹性常数之中至少一个非0，
所述压电体的弹性常数C11～C66之中，C41～C43、C51～C54、C61～C65、C14、C15、C16、C24、C25、C26、C34、C35、C36、C45、C46、C56的弹性常数之中的至少一个非0，
所述材料层的弹性常数C41～C43、C51～C54及C61～C65以及处于与它们对称的位置的弹性常数之中的至少四个弹性常数、和所述压电体的弹性常数C11～C66之中的所述至少一个弹性常数所对应的至少四个弹性常数设为相反符号，
[数学式1]
2.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，
在将所述材料层的旋转操作前的弹性常数设为cab 0时，所述欧拉角
下的所述弹性常数cab由式(cab)＝[α]-1[cab 0][β]来求出，在将旋转操作前的所述压电体的弹性常数设为cab 1时，所述压电体的所述欧拉角
下的所述弹性常数cab由式(cab)＝[α]-1[cab 1][β]来求出，
式中，α以及β如下，
[数学式2]
此外，l1、l2、l3、m1、m2、m3、n1、n2以及n3如下，
n1＝sinψsinθ
n2＝cosψsinθ
n3＝cosθ。
3.根据权利要求2所述的弹性波装置，其中，
被设为所述相反符号的弹性常数包含所述式(1)之中的弹性常数C41或C14。
4.根据权利要求2或3所述的弹性波装置，其中，
被设为所述相反符号的弹性常数包含所述式(1)之中的弹性常数C42或C24。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的弹性波装置，其中，
被设为所述相反符号的弹性常数包含所述式(1)之中的弹性常数C56或C65。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的弹性波装置，其中，
由所述IDT电极激励的高阶模式的至少一部分在所述材料层和所述压电体双方中传播。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的弹性波装置，其中，
被设为所述相反符号的弹性常数的绝对值为1GPa以上。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述材料层是体波的声速与在所述压电体中传播的弹性波的声速相比成为高速的高声速材料。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述材料层由压电体以外的材料构成。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述材料层由单晶构成。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述压电体由单晶构成。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述压电体的厚度为10λ以下。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述材料层由硅构成。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述弹性波装置是层叠了所述压电体和所述材料层的对板波的模式进行激励的构造。
15.根据权利要求1～14中任一项所述的弹性波装置，其中，
还具备：低声速膜，设置在所述材料层和所述压电体之间，所传播的体波的声速与在所述压电体中传播的弹性波的声速相比为低速。
16.根据权利要求15所述的弹性波装置，其中，
所述低声速膜为氧化硅膜。
17.根据权利要求16所述的弹性波装置，其中，
所述低声速膜的厚度为2λ以下。
18.根据权利要求15～17中任一项所述的弹性波装置，其中，
还具备：高声速膜，层叠在所述低声速膜和所述材料层之间，所传播的体波的声速与在所述压电体中传播的弹性波的声速相比为高速。
19.根据权利要求18所述的弹性波装置，其中，
所述高声速膜为氮化硅膜。
20.根据权利要求19所述的弹性波装置，其中，
所述氮化硅膜的膜厚为0.25λ以上且0.55λ以下。
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| KR20210126055A (ko) * | 2019-04-08 | 2021-10-19 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 탄성파 장치 및 멀티플렉서 |
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| CN110994097B (zh) * | 2019-12-24 | 2021-12-07 | 无锡市好达电子股份有限公司 | 一种高频大带宽薄膜体波滤波器结构及其制备方法 |
| JP7355210B2 (ja) | 2020-02-17 | 2023-10-03 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置 |
| US20230084491A1 (en) * | 2021-09-13 | 2023-03-16 | RF360 Europe GmbH | Surface-Acoustic-Wave (SAW) Filter with a Compensation Layer Having Multiple Densities |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7994878B2 (en) * | 2008-05-30 | 2011-08-09 | Hitachi, Ltd. | Acoustic wave device and high-frequency filter using the same |
| CN104242862A (zh) * | 2013-06-10 | 2014-12-24 | 太阳诱电株式会社 | 声波装置 |
| JP2015115870A (ja) * | 2013-12-13 | 2015-06-22 | 株式会社村田製作所 | 弾性波デバイス |
| CN103891138B (zh) * | 2011-09-30 | 2016-12-07 | 株式会社村田制作所 | 弹性波装置 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3880150B2 (ja) | 1997-06-02 | 2007-02-14 | 松下電器産業株式会社 | 弾性表面波素子 |
| JP2003229741A (ja) * | 2001-11-30 | 2003-08-15 | Mitsubishi Materials Corp | 表面弾性波素子用基板及びこれを用いた表面弾性波素子 |
| JP2005037153A (ja) * | 2003-07-15 | 2005-02-10 | Seiko Epson Corp | 薄膜の評価方法 |
| JP4723207B2 (ja) | 2004-05-31 | 2011-07-13 | 信越化学工業株式会社 | 複合圧電基板 |
| JP2010187373A (ja) | 2009-01-19 | 2010-08-26 | Ngk Insulators Ltd | 複合基板及びそれを用いた弾性波デバイス |
| WO2012073871A1 (ja) * | 2010-11-30 | 2012-06-07 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置及びその製造方法 |
| WO2013061926A1 (ja) * | 2011-10-24 | 2013-05-02 | 株式会社村田製作所 | 弾性表面波装置 |
| US10340885B2 (en) * | 2014-05-08 | 2019-07-02 | Avago Technologies International Sales Pte. Limited | Bulk acoustic wave devices with temperature-compensating niobium alloy electrodes |
| WO2017043394A1 (ja) * | 2015-09-10 | 2017-03-16 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7994878B2 (en) * | 2008-05-30 | 2011-08-09 | Hitachi, Ltd. | Acoustic wave device and high-frequency filter using the same |
| CN103891138B (zh) * | 2011-09-30 | 2016-12-07 | 株式会社村田制作所 | 弹性波装置 |
| CN104242862A (zh) * | 2013-06-10 | 2014-12-24 | 太阳诱电株式会社 | 声波装置 |
| JP2015115870A (ja) * | 2013-12-13 | 2015-06-22 | 株式会社村田製作所 | 弾性波デバイス |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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