CN111587535B - 弹性波装置、多工器、高频前端电路以及通信装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题是抑制高阶模。在将多个弹性波谐振器(31~39)中的在电学上最靠近第1端子(101)的弹性波谐振器设为天线端谐振器的情况下,天线端谐振器为第1弹性波谐振器(3A),多个弹性波谐振器(31~39)中的天线端谐振器以外的至少一个弹性波谐振器为第2弹性波谐振器(3B)。弹性波装置(1)满足第1条件。第1条件为如下的条件,即,第1弹性波谐振器(3A)以及第2弹性波谐振器(3B)的高声速构件(4A、4B)各自包含硅基板,第1弹性波谐振器(3A)的硅基板中的压电体层(6A)侧的面(41A)为(111)面或(110)面,第2弹性波谐振器(3B)的硅基板中的压电体层(6B)侧的面(41B)为(100)面。
Description
技术领域
本发明一般涉及弹性波装置、多工器、高频前端电路以及通信装置,更详细地,涉及具备多个弹性波谐振器的弹性波装置、多工器、高频前端电路以及通信装置。
背景技术
以往,作为用于谐振器(弹性波谐振器)等的弹性波装置,已知有具有压电膜的弹性波装置(例如,参照专利文献1)。
在专利文献1记载的弹性波装置具备:高声速支承基板,传播的体波(Bulk wave)声速与在压电膜传播的弹性波声速相比为高速;低声速膜,层叠在高声速支承基板上,传播的体波声速与在压电膜传播的体波声速相比为低速;压电膜,层叠在低声速膜上;以及IDT电极,形成在压电膜的一个面。
而且,在专利文献1记载了如下的内容,即,包含IDT电极的电极构造没有特别限定,能够变形为构成将谐振器进行了组合的梯型滤波器、纵向耦合滤波器、格型滤波器、横向型滤波器。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2012/086639号
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1记载的弹性波装置中,存在如下的问题,即,在比弹性波谐振器的谐振频率靠高频率侧产生高阶模。另外,在将专利文献1记载的弹性波装置分别应用于多工器、高频前端电路以及通信装置的情况下,也存在如下的问题,即,在弹性波装置中产生高阶模。
本发明的目的在于,提供一种能够抑制高阶模的弹性波装置、多工器、高频前端电路以及通信装置。
用于解决课题的手段
本发明的一个方式涉及的弹性波装置设置在作为天线端子的第1端子与不同于所述第1端子的第2端子之间。所述弹性波装置具备多个弹性波谐振器。所述多个弹性波谐振器包含:多个串联臂谐振器,设置在将所述第1端子和所述第2端子连结的第1路径上;以及多个并联臂谐振器,设置在将所述第1路径上的多个节点的每一个和接地连结的多个第2路径上。在将所述多个弹性波谐振器中的在电学上最靠近所述第1端子的弹性波谐振器设为天线端谐振器的情况下,所述天线端谐振器为第1弹性波谐振器、SAW谐振器或BAW谐振器,所述多个弹性波谐振器中的所述天线端谐振器以外的至少一个弹性波谐振器为第2弹性波谐振器或第3弹性波谐振器。在所述天线端谐振器为所述第1弹性波谐振器的情况下,所述至少一个弹性波谐振器为所述第2弹性波谐振器。在所述天线端谐振器为所述SAW谐振器或所述BAW谐振器的情况下,所述至少一个弹性波谐振器为所述第3弹性波谐振器。所述SAW谐振器包含压电体基板和具有多个电极指的IDT电极。所述IDT电极形成在所述压电体基板上。所述第1弹性波谐振器、所述第2弹性波谐振器以及所述第3弹性波谐振器各自包含压电体层、具有多个电极指的IDT电极、以及高声速构件。所述第1弹性波谐振器、所述第2弹性波谐振器以及所述第3弹性波谐振器各自的所述IDT电极形成在所述压电体层上。所述高声速构件夹着所述压电体层位于与所述IDT电极相反侧。在所述高声速构件中,传播的体波的声速与在所述压电体层传播的弹性波的声速相比为高速。在所述第1弹性波谐振器、所述第2弹性波谐振器以及所述第3弹性波谐振器的每一个中,在将由所述IDT电极的电极指周期决定的弹性波的波长设为λ时,所述压电体层的厚度为3.5λ以下。在所述天线端谐振器为所述第1弹性波谐振器且所述至少一个弹性波谐振器为所述第2弹性波谐振器的情况下,所述弹性波装置满足第1条件、第2条件、以及第3条件中的至少一者。所述第1条件为如下的条件:所述第1弹性波谐振器以及所述第2弹性波谐振器的所述高声速构件各自包含硅基板,所述第1弹性波谐振器的所述硅基板中的所述压电体层侧的面为(111)面或(110)面,所述第2弹性波谐振器的所述硅基板中的所述压电体层侧的面为(100)面。所述第2条件为如下的条件:所述第1弹性波谐振器的所述压电体层比所述第2弹性波谐振器的所述压电体层薄。所述第3条件为如下的条件:所述第1弹性波谐振器以及所述第2弹性波谐振器各自包含低声速膜,且所述第1弹性波谐振器的所述低声速膜比所述第2弹性波谐振器的所述低声速膜薄。所述低声速膜设置在所述高声速构件与所述压电体层之间。在所述低声速膜中,传播的体波的声速与在所述压电体层传播的体波的声速相比为低速。
本发明的一个方式涉及的多工器具备由所述弹性波装置构成的第1滤波器和第2滤波器。所述第2滤波器设置在所述第1端子与不同于所述第1端子的第3端子之间。所述第1滤波器的通带与所述第2滤波器的通带相比为低频带。
本发明的一个方式涉及的高频前端电路具备所述多工器和与所述多工器连接的放大电路。
本发明的一个方式涉及的通信装置具备高频前端电路和RF信号处理电路。所述RF信号处理电路对由天线接收的高频信号进行处理。所述高频前端电路在所述天线与所述RF信号处理电路之间传递所述高频信号。
发明效果
本发明的一个方式涉及的弹性波装置、多工器、高频前端电路以及通信装置能够抑制高阶模。
附图说明
图1是本发明的实施方式1涉及的弹性波装置的电路图。
图2是具备同上的弹性波装置的通信装置的结构图。
图3A是同上的弹性波装置中的第1弹性波谐振器的剖视图。图3B是同上的弹性波装置中的第2弹性波谐振器的剖视图。
图4A是同上的弹性波装置中的第1弹性波谐振器的主要部分俯视图。图4B示出同上的弹性波装置中的第1弹性波谐振器,是图4A的A-A线剖视图。
图5A是同上的弹性波装置中的第2弹性波谐振器的主要部分俯视图。图5B示出同上的弹性波装置中的第2弹性波谐振器,是图5A的A-A线剖视图。
图6是同上的弹性波装置中的第1弹性波谐振器以及第2弹性波谐振器各自的阻抗-频率特性图。
图7是同上的弹性波装置中的第1弹性波谐振器以及第2弹性波谐振器各自的相位-频率特性图。
图8A是本发明的实施方式1的变形例1涉及的弹性波装置中的第1弹性波谐振器的剖视图。图8B是同上的弹性波装置中的第2弹性波谐振器的剖视图。
图9是本发明的实施方式1的变形例2涉及的多工器的电路图。
图10是本发明的实施方式1的变形例3涉及的弹性波装置的电路图。
图11A是本发明的实施方式2涉及的弹性波装置中的第1弹性波谐振器的剖视图。图11B是同上的弹性波装置中的第2弹性波谐振器的剖视图。
图12是关于参考例1涉及的弹性波谐振器示出IDT电极的厚度与高阶模相位特性的关系的曲线图。
图13是关于参考例1涉及的弹性波谐振器示出IDT电极的厚度与谐振频率的关系的曲线图。
图14是关于参考例1涉及的弹性波谐振器示出IDT电极的厚度与谐振频率对IDT电极的厚度的依赖性的关系的曲线图。
图15是关于参考例2涉及的弹性波谐振器示出IDT电极的厚度与TCF(TemperatureCoefficient of Frequency,频率温度系数)的关系的曲线图。
图16是参考例2涉及的弹性波谐振器的反射特性图。
图17关于参考例2涉及的弹性波谐振器,是阻抗的频率特性图。
图18A是本发明的实施方式3涉及的弹性波装置中的第1弹性波谐振器的剖视图。图18B是同上的弹性波装置中的第2弹性波谐振器的剖视图。
图19是关于参考例3涉及的弹性波谐振器示出压电体层的厚度与高阶模相位特性的关系的曲线图。
图20是关于参考例3涉及的弹性波谐振器示出压电体层的厚度与Q值的关系的曲线图。
图21A是本发明的实施方式3的变形例1涉及的弹性波装置中的第1弹性波谐振器的剖视图。图21B是同上的弹性波装置中的第2弹性波谐振器的剖视图。
图22是本发明的实施方式3的变形例2涉及的弹性波装置的第1弹性波谐振器以及第2弹性波谐振器的剖视图。
图23是同上的弹性波装置的电路图。
图24A是本发明的实施方式4涉及的弹性波装置中的第1弹性波谐振器的剖视图。图24B是同上的弹性波装置中的第2弹性波谐振器的剖视图。
图25是示出参考例4涉及的弹性波谐振器的低声速膜的厚度与高阶模相位特性的关系的曲线图。
图26是示出参考例4涉及的弹性波谐振器的低声速膜的厚度与Q值的关系的曲线图。
图27是本发明的实施方式4的变形例涉及的弹性波装置的第1弹性波谐振器以及第2弹性波谐振器的剖视图。
图28A是本发明的实施方式5涉及的弹性波装置中的第1弹性波谐振器的剖视图。图28B是同上的弹性波装置中的第2弹性波谐振器的剖视图。
图29是关于参考例5涉及的弹性波谐振器示出电介质膜的厚度与TCF的关系的曲线图。
图30是关于参考例5涉及的弹性波谐振器示出电介质膜的厚度与相对带宽的关系的曲线图。
图31是本发明的实施方式5的变形例1涉及的弹性波装置中的第1弹性波谐振器以及第2弹性波谐振器的剖视图。
图32A是本发明的实施方式5的变形例2涉及的弹性波装置中的第1弹性波谐振器的剖视图。图32B是同上的弹性波装置中的第2弹性波谐振器的剖视图。
图33是本发明的实施方式5的变形例3涉及的弹性波装置中的第1弹性波谐振器以及第2弹性波谐振器的剖视图。
图34A是本发明的实施方式6涉及的弹性波装置中的第1弹性波谐振器的剖视图。图34B是同上的弹性波装置中的第2弹性波谐振器的剖视图。
图35是关于参考例6涉及的弹性波谐振器示出压电体层的切割角与机电耦合系数的关系的曲线图。
图36是关于参考例6涉及的弹性波谐振器示出压电体层的切割角与TCF的关系的曲线图。
图37是关于参考例6涉及的弹性波谐振器示出压电体层的切割角与相对带宽的关系的曲线图。
图38A是实施方式7涉及的弹性波装置中的SAW谐振器的俯视图。图38B示出同上的弹性波装置中的SAW谐振器,是图38A的A-A线剖视图。
图39是同上的弹性波装置中的第3弹性波谐振器的剖视图。
图40是示出同上的弹性波装置中的SAW谐振器以及第3弹性波谐振器各自的相位的频率特性的曲线图。
图41是示出同上的弹性波装置中的SAW谐振器以及第3弹性波谐振器各自的相位的频率特性的另一个例子的曲线图。
图42是实施方式7的变形例1涉及的弹性波装置中的BAW谐振器的剖视图。
图43是实施方式7的变形例2涉及的弹性波装置中的BAW谐振器的剖视图。
具体实施方式
以下,参照附图对实施方式1~7涉及的弹性波装置、多工器、高频前端电路以及通信装置进行说明。
在以下的实施方式1~7等中参照的图3A、3B、4A、4B、5A、5B、8A、8B、11A、11B、18A、18B、21A、21B、22、24A、24B、27、28A、28B、31、32A、32B、33、34A、34B、38A、38B、39、42以及43均为示意性的图,图中的各构成要素的大小、厚度各自之比未必一定反映了实际的尺寸比。
(实施方式1)
(1.1)弹性波装置、多工器、高频前端电路以及通信装置各自的整体结构
以下,参照附图对实施方式1涉及的弹性波装置1、多工器100、高频前端电路300以及通信装置400进行说明。
(1.1.1)弹性波装置
如图1所示,实施方式1涉及的弹性波装置1设置在第1端子101与不同于第1端子101的第2端子102之间,第1端子101是与弹性波装置1的外部的天线200电连接的天线端子。弹性波装置1为梯型滤波器,具备多个(例如,9个)弹性波谐振器31~39。多个弹性波谐振器31~39包含:多个(例如,5个)串联臂谐振器(弹性波谐振器31、33、35、37、39),设置在将第1端子101和第2端子102连结的第1路径r1上;以及多个(4个)并联臂谐振器(弹性波谐振器32、34、36、38),设置在将第1路径r1上的多个(4个)节点N1、N2、N3、N4的每一个和接地连结的多个(4个)第2路径r21、r22、r23、r24上。另外,在弹性波装置1中,也可以在第1路径r1上作为串联臂谐振器以外的元件而配置具有电感器或电容器的功能的元件。此外,在弹性波装置1中,也可以在各第2路径r21、r22、r23、r24上作为并联臂谐振器以外的元件而配置具有电感器或电容器的功能的元件。
(1.1.2)多工器
如图2所示,实施方式1涉及的多工器100具备第1端子101、第2端子102、第3端子103、由弹性波装置1构成的第1滤波器11、以及第2滤波器12。
第1端子101是与多工器100的外部的天线200电连接的天线端子。
第1滤波器11是设置在第1端子101与第2端子102之间的第1接收侧滤波器。第1滤波器11使第1滤波器11的通带的信号通过,并使通带以外的信号衰减。
第2滤波器12是设置在第1端子101与第3端子103之间的第2接收侧滤波器。第2滤波器12使第2滤波器12的通带的信号通过,并使通带以外的信号衰减。
第1滤波器11和第2滤波器12具有相互不同的通带。在多工器100中,第1滤波器11的通带与第2滤波器12的通带相比为低频带。因此,在多工器100中,第2滤波器12的通带处于比第1滤波器11的通带靠高频率侧。在多工器100中,例如,第1滤波器11的通带的最大频率比第2滤波器12的通带的最小频率低。
在多工器100中,第1滤波器11和第2滤波器12与公共的第1端子101连接。
此外,多工器100还具备第4端子104、第5端子105、第3滤波器21、以及第4滤波器22。但是,在多工器100中,第4端子104、第5端子105、第3滤波器21、以及第4滤波器22不是必需的构成要素。
第3滤波器21是设置在第1端子101与第4端子104之间的第1发送侧滤波器。第3滤波器21使第3滤波器21的通带的信号通过,并使通带以外的信号衰减。
第4滤波器22是设置在第1端子101与第5端子105之间的第2发送侧滤波器。第4滤波器22使第4滤波器22的通带的信号通过,并使通带以外的信号衰减。
(1.1.3)高频前端电路
如图2所示,高频前端电路300具备多工器100、放大电路303(以下,也称为第1放大电路303)、以及开关电路301(以下,也称为第1开关电路301)。此外,高频前端电路300还具备放大电路304(以下,也称为第2放大电路304)和开关电路302(以下,也称为第2开关电路302)。但是,在高频前端电路300中,第2放大电路304以及第2开关电路302不是必需的构成要素。
第1放大电路303将经由了天线200、多工器100以及第1开关电路301的高频信号(接收信号)放大并输出。第1放大电路303是低噪声放大器电路。
第1开关电路301具有:两个被选择端子,与多工器100的第2端子102以及第3端子103独立地连接;以及公共端子,与第1放大电路303连接。也就是说,第1开关电路301经由第2端子102而与第1滤波器11连接,经由第3端子103而与第2滤波器12连接。
第1开关电路301例如由SPDT(Single Pole Double Throw,单刀双掷)型的开关构成。第1开关电路301通过控制电路而被控制。第1开关电路301按照来自上述控制电路的控制信号而将公共端子和被选择端子进行连接。第1开关电路301也可以由开关IC(Integrated Circuit,集成电路)构成。另外,在第1开关电路301中,与公共端子连接的被选择端子并不限于一个,也可以是多个。也就是说,高频前端电路300也可以构成为应对载波聚合(Carrier Aggregation)。
第2放大电路304将从高频前端电路300的外部(例如,后述的RF信号处理电路401)输出的高频信号(发送信号)放大,并经由第2开关电路302以及多工器100输出到天线200。第2放大电路304是功率放大器电路。
第2开关电路302例如由SPDT型的开关构成。第2开关电路302通过上述控制电路而被控制。第2开关电路302按照来自上述控制电路的控制信号而将公共端子和被选择端子进行连接。第2开关电路302也可以由开关IC构成。另外,在第2开关电路302中,与公共端子连接的被选择端子并不限于一个,也可以是多个。
(1.1.4)通信装置
如图2所示,通信装置400具备RF信号处理电路401和高频前端电路300。RF信号处理电路401对由天线200接收的高频信号进行处理。高频前端电路300在天线200与RF信号处理电路401之间传递高频信号(接收信号、发送信号)。通信装置400还具备基带信号处理电路402。基带信号处理电路402不是必需的构成要素。
RF信号处理电路401例如为RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit,射频集成电路),进行对高频信号(接收信号)的信号处理。例如,RF信号处理电路401对从天线200经由高频前端电路300输入的高频信号(接收信号)进行下转换等信号处理,并向基带信号处理电路402输出通过该信号处理而生成的接收信号。基带信号处理电路402例如为BBIC(Baseband Integrated Circuit,基带集成电路)。由基带信号处理电路402处理的接收信号例如作为图像信号而用于图像显示或作为声音信号而用于通话。
此外,RF信号处理电路401例如对从基带信号处理电路402输出的高频信号(发送信号)进行上转换等信号处理,并向第2放大电路304输出进行了信号处理的高频信号。基带信号处理电路402例如进行对来自通信装置400的外部的发送信号的给定的信号处理。
(1.2)弹性波装置
在弹性波装置1中,如图1所示,在将多个弹性波谐振器31~39中的在电学上最靠近第1端子101的弹性波谐振器31设为天线端谐振器的情况下,天线端谐振器为第1弹性波谐振器3A(参照图3A),多个弹性波谐振器31~39中的天线端谐振器以外的至少一个弹性波谐振器33~39为第2弹性波谐振器3B(参照图3B)。在实施方式1涉及的弹性波装置1中,多个串联臂谐振器中的在电学上最靠近第1端子101的串联臂谐振器和多个并联臂谐振器中的在电学上最靠近第1端子101的并联臂谐振器各自为第1弹性波谐振器3A。
(1.3)第1弹性波谐振器以及第2弹性波谐振器的结构
如图3A以及3B所示,第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B各自包含压电体层6A、6B、IDT(Interdigital Transducer,叉指换能器)电极7A、7B、以及高声速构件4A、4B。各IDT电极7A、7B形成在压电体层6A、6B上。所谓“形成在压电体层6A、6B上”,包含直接形成在压电体层6A、6B上的情况和间接形成在压电体层6A、6B上的情况。各高声速构件4A、4B夹着各压电体层6A、6B位于与IDT电极7A、7B相反侧。各压电体层6A、6B具有IDT电极7A、7B侧的第1主面61A、61B和高声速构件4A、4B侧的第2主面62A、62B。在各高声速构件4A、4B中,传播的体波的声速与在压电体层6A、6B传播的弹性波的声速相比为高速。
在第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B的每一个中,在将由IDT电极7A、7B的电极指周期决定的弹性波的波长设为λ时,压电体层6A、6B的厚度为3.5λ以下。在第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B的每一个中,在压电体层6A、6B的厚度为3.5λ以下的情况下,虽然Q值变高,但是也产生高阶模。
此外,第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B各自还包含低声速膜5A、5B。低声速膜5A、5B设置在高声速构件4A、4B与压电体层6A、6B之间。在各低声速膜5A、5B中,传播的体波的声速与在压电体层6A、6B传播的体波的声速相比为低速。各高声速构件4A、4B为高声速支承基板42A、42B。各高声速支承基板42A、42B对低声速膜5A、5B、压电体层6A、6B以及IDT电极7A、7B进行支承。在各高声速支承基板42A、42B中,在其中传播的多个体波之中声速最低的体波的声速与在压电体层6A、6B传播的弹性波的声速相比为高速。第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B各自为在IDT电极7A、7B的弹性波传播方向的两侧分别具备反射器(例如,短路栅格)的单端口型弹性波谐振器。但是,反射器不是必需的。另外,第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B各自并不限于单端口型弹性波谐振器,例如,也可以是由多个IDT电极构成的纵向耦合型弹性波谐振器。
(1.3.1)压电体层
各压电体层6A、6B例如是Γ°Y切割X传播LiTaO3压电单晶(例如,50°Y切割X传播LiTaO3压电单晶)。在将LiTaO3压电单晶的3个晶轴设为X轴、Y轴、Z轴的情况下,Γ°Y切割X传播LiTaO3压电单晶是用将以X轴为中心轴从Y轴向Z轴方向旋转了Γ°的轴作为法线的面进行了切断的LiTaO3单晶,且是声表面波在X轴方向上传播的单晶。Γ°例如为50°。若将切割角设为Γ(°)并将各压电体层6A、6B的欧拉角设为(θ,ψ),则各压电体层6A、6B的切割角Γ=θ+90°。其中,Γ和Γ±180×n同义(在晶体学上等价)。在此,n为自然数。各压电体层6A、6B并不限于Γ°Y切割X传播LiTaO3压电单晶,例如也可以是Γ°Y切割X传播LiTaO3压电陶瓷。
在实施方式1涉及的弹性波装置1中的第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B中,作为在各压电体层6A、6B传播的弹性波的模式,存在纵波、SH波、SV波、或它们复合的模式。在第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B中,使用以SH波为主分量的模式作为主模。所谓高阶模,是指产生于比在压电体层6A、6B传播的弹性波的主模靠高频率侧的杂散模。关于在各压电体层6A、6B传播的弹性波的模式是否将“以SH波为主分量的模式作为主模”,例如能够使用压电体层6A、6B的参数(材料、欧拉角以及厚度等)、IDT电极7A、7B的参数(材料、厚度以及电极指周期等)、低声速膜5A、5B的参数(材料、厚度等)等,通过有限元法对位移分布进行分析,并分析变形,从而进行确认。压电体层6A、6B的欧拉角能够通过分析来求出。
各压电体层6A、6B的材料并不限于LiTaO3(钽酸锂),例如,也可以是LiNbO3(铌酸锂)。在各压电体层6A、6B例如由Y切割X传播LiNbO3压电单晶或压电陶瓷构成的情况下,第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B通过利用洛夫波作为弹性波,从而能够使用以SH波为主分量的模式作为主模。另外,关于各压电体层6A、6B的单晶材料、切割角,例如,只要根据滤波器的要求规格(通过特性、衰减特性、温度特性以及带宽等滤波器特性)等适当地决定即可。
在将由各IDT电极7A、7B的电极指周期决定的弹性波的波长设为λ时,各压电体层6A、6B的厚度为3.5λ以下。
(1.3.2)IDT电极
各IDT电极7A、7B能够由Al、Cu、Pt、Au、Ag、Ti、Ni、Cr、Mo、W或以这些金属中的任一种为主体的合金等适当的金属材料形成。此外,IDT电极7A、7B也可以具有将由这些金属或合金构成的多个金属膜进行了层叠的构造。例如,虽然各IDT电极7A、7B为Al膜,但是并不限于此,例如,也可以是形成在压电体层6A、6B上的由Ti膜构成的密接膜和形成在密接膜上的由Al膜构成的主电极膜的层叠膜。密接膜的厚度例如大致为10nm。此外,主电极膜的厚度例如大致为130nm。
(1.3.2.1)第1弹性波谐振器的IDT电极
如图4A以及4B所示,IDT电极7A包含第1汇流条71A、第2汇流条72A、多个第1电极指73A、以及多个第2电极指74A。另外,在图4B中,省略了图3A所示的高声速构件4A以及低声速膜5A的图示。
第1汇流条71A以及第2汇流条72A是将与沿着高声速构件4A的厚度方向的第1方向D1(Γ°Y方向)正交的第2方向D2(X轴方向)作为长边方向的长条状。在IDT电极7A中,第1汇流条71A和第2汇流条72A在与第1方向D1和第2方向D2这双方正交的第3方向D3上相互对置。
多个第1电极指73A与第1汇流条71A连接并朝向第2汇流条72A延伸。在此,多个第1电极指73A从第1汇流条71A起沿着第3方向D3延伸。多个第1电极指73A的前端和第2汇流条72A分离。例如,多个第1电极指73A彼此的长度以及宽度相同。
多个第2电极指74A与第2汇流条72A连接并朝向第1汇流条71A延伸。在此,多个第2电极指74A从第2汇流条72A起沿着第3方向D3延伸。多个第2电极指74A各自的前端与第1汇流条71A分离。例如,多个第2电极指74A彼此的长度以及宽度相同。在图4A的例子中,多个第2电极指74A的长度以及宽度与多个第1电极指73A的长度以及宽度分别相同。
在IDT电极7A中,多个第1电极指73A和多个第2电极指74A在第2方向D2上各一根交替地相互隔开排列。因此,在第1汇流条71A的长边方向上相邻的第1电极指73A和第2电极指74A分离。在将第1电极指73A以及第2电极指74A的宽度设为WA(参照图4B)并将相邻的第1电极指73A和第2电极指74A的间隔宽度设为SA的情况下,在IDT电极7A中,占空比由WA/(WA+SA)来定义。IDT电极7A的占空比例如为0.5。在将由IDT电极7A的电极指周期决定的弹性波的波长设为λ时,λ与电极指周期相等。电极指周期由多个第1电极指73A或多个第2电极指74A的重复周期PλA(参照图4B)来定义。因此,重复周期PλA与λ相等。IDT电极7A的占空比是第1电极指73A以及第2电极指74A的宽度WA相对于电极指周期的二分之一的值(WA+SA)之比。
包含多个第1电极指73A和多个第2电极指74A的一组电极指只要是多个第1电极指73A和多个第2电极指74A在第2方向D2上隔开排列的结构即可,也可以是多个第1电极指73A和多个第2电极指74A不交替地相互隔开排列的结构。例如,也可以混合存在第1电极指73A和第2电极指74A各一根隔开排列的区域、和第1电极指73A或第2电极指74A在第2方向D2上排列有两个的区域。IDT电极7A中的多个第1电极指73A以及多个第2电极指74A各自的数目没有特别限定。
(1.3.2.2)第2弹性波谐振器的IDT电极
如图5A以及5B所示,IDT电极7B包含第1汇流条71B、第2汇流条72B、多个第1电极指73B、以及多个第2电极指74B。另外,在图5B中,省略了图3B所示的高声速构件4B以及低声速膜5B的图示。
第1汇流条71B以及第2汇流条72B是将与沿着高声速构件4B的厚度方向的第1方向D1(Γ°Y方向)正交的第2方向D2(X轴方向)作为长边方向的长条状。在IDT电极7B中,第1汇流条71B和第2汇流条72B在与第1方向D1和第2方向D2这双方正交的第3方向D3上相互对置。
多个第1电极指73B与第1汇流条71B连接并朝向第2汇流条72B延伸。在此,多个第1电极指73B从第1汇流条71B起沿着第3方向D3延伸。多个第1电极指73B的前端和第2汇流条72B分离。例如,多个第1电极指73B彼此的长度以及宽度相同。
多个第2电极指74B与第2汇流条72B连接并朝向第1汇流条71B延伸。在此,多个第2电极指74B从第2汇流条72B起沿着第3方向D3延伸。多个第2电极指74B各自的前端与第1汇流条71B分离。例如,多个第2电极指74B彼此的长度以及宽度相同。在图5A的例子中,多个第2电极指74B的长度以及宽度与多个第1电极指73B的长度以及宽度分别相同。
在IDT电极7B中,多个第1电极指73B和多个第2电极指74B在第2方向D2上各一根交替地相互隔开排列。因此,在第1汇流条71B的长边方向上相邻的第1电极指73B和第2电极指74B分离。在将第1电极指73B以及第2电极指74B的宽度设为WB(参照图5B)并将相邻的第1电极指73B和第2电极指74B的间隔宽度设为SB的情况下,在IDT电极7B中,占空比由WB/(WB+SB)来定义。IDT电极7B的占空比例如为0.5。在将由IDT电极7B的电极指周期决定的弹性波的波长设为λ时,λ与电极指周期相等。电极指周期由多个第1电极指73B或多个第2电极指74B的重复周期PλB(参照图5B)来定义。因此,重复周期PλB与λ相等。IDT电极7B的占空比是第1电极指73B以及第2电极指74B的宽度WB相对于电极指周期的二分之一的值(WB+SB)之比。
包含多个第1电极指73B和多个第2电极指74B的一组电极指只要是多个第1电极指73B和多个第2电极指74B在第2方向D2上隔开排列的结构即可,也可以是多个第1电极指73B和多个第2电极指74B不交替地相互隔开排列的结构。例如,也可以混合存在第1电极指73B和第2电极指74B各一根隔开排列的区域、和第1电极指73B或第2电极指74B在第2方向D2上排列有两个的区域。IDT电极7B中的多个第1电极指73B以及多个第2电极指74B各自的数目没有特别限定。
(1.3.3)第1弹性波谐振器以及第2弹性波谐振器各自的低声速膜
在第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B的每一个中,如图3A以及3B所示,包含设置在作为高声速支承基板42A、42B的高声速构件4A、4B与压电体层6A、6B之间的低声速膜5A、5B,由此弹性波的声速下降。弹性波在本质上能量集中于低声速的介质。因此,在第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B的每一个中,能够提高弹性波能量向各压电体层6A、6B内以及激励弹性波的各IDT电极7A、7B内的封闭效果。因此,在第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B的每一个中,与未设置低声速膜5A、5B的情况相比,能够降低损耗并提高Q值。第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B各自例如也可以包含介于低声速膜5A、5B与压电体层6A、6B之间的密接层。由此,第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B各自能够抑制在低声速膜5A、5B与压电体层6A、6B之间产生剥离。密接层例如由树脂(环氧树脂、聚酰亚胺树脂等)、金属等构成。此外,在第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B的每一个中,并不限于密接层,也可以在低声速膜5A、5B与压电体层6A、6B之间、压电体层6A、6B上、或低声速膜5A、5B下的任一者具备电介质膜。
各低声速膜5A、5B的材料例如为从由氧化硅、玻璃、氮氧化硅、氧化钽、以及氧化硅中添加了氟或碳或硼的化合物构成的组选择的至少一种材料。
在第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B中,例如在低声速膜5A、5B为氧化硅的情况下,与不包含低声速膜5A、5B的情况相比,能够改善频率温度特性。LiTaO3的弹性常数具有负的温度特性,氧化硅具有正的温度特性。因此,在第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B中,能够减小TCF(Temperature Coefficient of Frequency,频率温度系数)的绝对值。此外,氧化硅的固有声阻抗小于LiTaO3的固有声阻抗。因此,在第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B中,能够谋求基于机电耦合系数的增大的相对带宽的扩大和频率温度特性的改善这两者。
若将由IDT电极7A、7B的电极指周期决定的弹性波的波长设为λ,则低声速膜5A、5B的厚度例如为2.0λ以下。
(1.3.4)高声速构件
各高声速构件4A、4B是对压电体层6A、6B以及IDT电极7A、7B等进行支承的高声速支承基板42A、42B。在各高声速支承基板42A、42B中,传播的体波的声速与在压电体层6A、6B传播的弹性波的声速相比为高速。
(1.3.4.1)第1弹性波谐振器的高声速构件
虽然高声速构件4A的俯视形状(从第1方向D1观察高声速构件4A时的外周形状)为长方形,但是并不限于长方形,例如也可以为正方形。高声速构件4A为晶体基板。具体地,高声速构件4A为具有立方晶系的晶体构造的晶体基板。作为一个例子,在高声速构件4A中为硅基板。高声速构件4A的厚度例如为120μm。
在第1弹性波谐振器3A中,高声速构件4A包含的硅基板中的压电体层6A侧的面41A为(111)面。(111)面在具有金刚石构造的硅的晶体构造中与〔111〕的晶轴正交。所谓“硅基板中的压电体层6A侧的面41A为(111)面”,面41A并不仅限于(111)面,意味着包含从(111)面的偏离角(offangle)大于0度且为5度以下的晶面。此外,所谓“硅基板中的压电体层6A侧的面41A为(111)面”,包含与(111)面等价的晶面,意味着面41A为{111}面。在第1弹性波谐振器3A中,并不限于硅基板中的压电体层6A侧的面41A为(111)面的情况,也可以是(110)面。(110)面在具有金刚石构造的硅的晶体构造中与〔110〕的晶轴正交。所谓“硅基板中的压电体层6A侧的面41A为(110)面”,面41A并不仅限于(110)面,意味着包含从(110)面的偏离角大于0度且为5度以下的晶面。此外,所谓“硅基板中的压电体层6A侧的面41A为(110)面”,包含与(110)面等价的晶面,意味着面41A为{110}面。关于面41A的面方位,例如,能够通过X射线衍射法进行分析。具有晶体构造的晶体基板除了硅基板以外,例如还可以是锗基板、金刚石基板等。因此,高声速构件4A的材料并不限于硅,例如,也可以是锗、金刚石等。
(1.3.4.2)第2弹性波谐振器的高声速构件
虽然高声速构件4B的俯视形状(从第1方向D1观察高声速构件4B时的外周形状)为长方形,但是并不限于长方形,例如也可以为正方形。高声速构件4B为晶体基板。具体地,高声速构件4B为具有立方晶系的晶体构造的晶体基板。作为一个例子,在高声速构件4B中为硅基板。高声速构件4B的厚度例如为120μm。
在第2弹性波谐振器3B中,高声速构件4B包含的硅基板中的压电体层6B侧的面41B为(100)面。(100)面在具有金刚石构造的硅的晶体构造中与〔100〕的晶轴正交。所谓“硅基板中的压电体层6B侧的面41B为(100)面”,面41B并不仅限于(100)面,意味着包含从(100)面的偏离角大于0度且为5度以下的晶面。在硅基板中,(100)面、(001)面以及(010)面为相互等价的晶面,因此所谓“硅基板中的压电体层6B侧的面41B为(100)面”,意味着面41B为{100}面。关于面41B的面方位,例如能够通过X射线衍射法进行分析。具有晶体构造的晶体基板除了硅基板以外,例如还可以是锗基板、金刚石基板等。因此,高声速构件4B的材料并不限于硅,例如也可以是锗、金刚石等。
(1.4)第1弹性波谐振器、第2弹性波谐振器以及弹性波装置的特性
图6示出第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B各自的阻抗-频率特性的例子。此外,图7示出第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B各自的相位-频率特性。在图6以及7中,标记为“Si(111)”的线表示在第1弹性波谐振器3A中将高声速构件4A包含的硅基板的面41A设为(111)面的情况下的特性。此外,标记为“Si(110)”的线表示在第1弹性波谐振器3A中将高声速构件4A包含的硅基板的面41A设为(110)面的情况下的特性。此外,标记为“Si(100)”的线表示在第2弹性波谐振器3B中将高声速构件4B包含的硅基板的面41B设为(100)面的情况下的特性。
关于第1弹性波谐振器3A,将由硅基板构成的高声速构件4A包含的硅基板的面41A设为(111)面或(110)面。低声速膜5A、压电体层6A以及IDT电极7A的厚度使用由IDT电极7A的电极指周期决定的弹性波的波长即λ进行了标准化。在第1弹性波谐振器3A中,λ设为1μm。在第1弹性波谐振器3A中,将由氧化硅构成的低声速膜5A的厚度设为0.34λ,将由50°Y切割X传播LiTaO3压电单晶构成的压电体层6A的厚度设为0.3λ,将由铝构成的IDT电极7A的厚度设为0.08λ。另外,这些数值是一个例子。
关于第2弹性波谐振器3B,将由硅基板构成的高声速构件4B包含的硅基板的面41B设为(100)面。低声速膜5B、压电体层6B以及IDT电极7B的厚度使用由IDT电极7B的电极指周期决定的弹性波的波长即λ进行了标准化。在第2弹性波谐振器3B中,λ设为1μm。将由氧化硅构成的低声速膜5B的厚度设为0.34λ,将由50°Y切割X传播LiTaO3压电单晶构成的压电体层6B的厚度设为0.3λ,将由铝构成的IDT电极7B的厚度设为0.08λ。另外,这些数值是一个例子。
根据图6以及7可知,在第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B中,在比谐振频率靠高频率侧产生了高阶模。此外,根据图6以及7可知,关于处于4500MHz至6000MHz之间的高阶模的响应的大小,存在〔高声速构件4B包含的硅基板的面41B为(100)面的第2弹性波谐振器3B〕>〔高声速构件4A包含的硅基板的面41A为(110)面的第1弹性波谐振器3A〕>〔高声速构件4A包含的硅基板的面41A为(111)面的第1弹性波谐振器3A〕的大小关系。也就是说,根据图6以及7可知,在第1弹性波谐振器3A中,与第2弹性波谐振器3B相比,能够降低高阶模的强度。
另一方面,在第2弹性波谐振器3B中,与第1弹性波谐振器3A相比,不易产生由热冲击试验造成的硅基板的裂缝、剥离等。在此,裂缝以及剥离例如起因于硅基板的侧面的面方位、和由高声速构件4A、4B与压电体层6A、6B的线膨胀系数差等造成的热应力而产生。在第1弹性波谐振器3A中,在产生了裂缝、剥离等的情况下,有时产生滤波器通带中的插入损耗的增大等特性劣化。另外,LiTaO3的线膨胀系数大于硅的线膨胀系数。
根据以上的结果,本申请的发明人们认为:在弹性波装置1中,从抑制高阶模的观点出发,优选使用第1弹性波谐振器3A和第2弹性波谐振器3B中的第1弹性波谐振器3A。另一方面,本申请的发明人们认为:在弹性波装置1中,从抑制特性劣化的观点出发,优选使用第1弹性波谐振器3A和第2弹性波谐振器3B中的第2弹性波谐振器3B。
此外,本申请的发明人们发现:在将弹性波装置1应用于例如多工器100等的情况下,弹性波装置1的高阶模对其它滤波器造成的影响的大部分由多个弹性波谐振器31~39中的从天线200观察时在电学上最靠近天线200的天线端谐振器的特性决定。在实施方式1涉及的弹性波装置1中,从在防止特性劣化的同时抑制高阶模的观点出发,由第1弹性波谐振器3A构成了包含天线端谐振器的第1小组的弹性波谐振器31、32的每一个,由第2弹性波谐振器3B构成了第1小组以外的第2小组的弹性波谐振器33~39的每一个。在弹性波装置1中,将第1小组的弹性波谐振器31、32汇集而进行了单芯片化,将第2小组的弹性波谐振器33~39汇集而进行了单芯片化。在弹性波装置1中,也可以是,由第1弹性波谐振器3A仅构成了多个弹性波谐振器31~39中的作为天线端谐振器的弹性波谐振器31,由第2弹性波谐振器3B构成了天线端谐振器以外的弹性波谐振器32~39的每一个。
(1.5)效果
实施方式1涉及的弹性波装置1设置在作为天线端子的第1端子101与不同于第1端子101的第2端子102之间。弹性波装置1具备多个弹性波谐振器31~39。多个弹性波谐振器31~39包含:多个串联臂谐振器(弹性波谐振器31、33、35、37、39),设置在将第1端子101和第2端子102连结的第1路径r1上;以及多个并联臂谐振器(弹性波谐振器32、34、36、38),设置在将第1路径r1上的多个节点N1、N2、N3、N4的每一个和接地连结的多个第2路径r21、r22、r23、r24上。在将多个弹性波谐振器31~39中的在电学上最靠近第1端子101的弹性波谐振器设为天线端谐振器的情况下,天线端谐振器为第1弹性波谐振器3A,多个弹性波谐振器31~39中的天线端谐振器以外的至少一个弹性波谐振器为第2弹性波谐振器3B。第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B各自包含:压电体层6A、6B、具有多个电极指(第1电极指73A、73B以及多个第2电极指74A、74B)的IDT电极7A、7B、以及高声速构件4A、4B。第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B各自的IDT电极7A、7B形成在压电体层6A、6B上。高声速构件4A、4B夹着压电体层6A、6B位于与IDT电极7A、7B相反侧。在高声速构件4A、4B中,传播的体波的声速与在压电体层6A、6B传播的弹性波的声速相比为高速。在第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B的每一个中,在将由IDT电极7A、7B的电极指周期决定的弹性波的波长设为λ时,压电体层6A、6B的厚度为3.5λ以下。弹性波装置1满足第1条件。第1条件为如下的条件:第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B的高声速构件4A、4B各自包含硅基板,第1弹性波谐振器3A的硅基板中的压电体层6A侧的面41A为(111)面或(110)面,第2弹性波谐振器3B的硅基板中的压电体层6B侧的面41B为(100)面。
在实施方式1涉及的弹性波装置1中,天线端谐振器为第1弹性波谐振器3A,第1弹性波谐振器3A的硅基板中的压电体层6A侧的面41A为(111)面或(110)面,由此能够抑制高阶模。此外,在实施方式1涉及的弹性波装置1中,多个弹性波谐振器31~39中的天线端谐振器以外的至少一个弹性波谐振器33~39为第2弹性波谐振器3B,第2弹性波谐振器3B的硅基板中的压电体层6B侧的面41B为(100)面,由此能够抑制特性劣化。
此外,在实施方式1涉及的弹性波装置1中,第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B各自包含低声速膜5A、5B。低声速膜5A、5B设置在高声速构件4A、4B与压电体层6A、6B之间。在低声速膜5A、5B中,传播的体波的声速与在压电体层6A、6B传播的体波的声速相比为低速。高声速构件4A、4B是传播的体波的声速与在压电体层6A、6B传播的弹性波的声速相比为高速的高声速支承基板42A、42B。由此,在弹性波装置1中,在第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B的每一个中,通过弹性波在本质上能量集中于低声速的介质这样的性质,能够提高弹性波能量向压电体层6A、6B内以及激励弹性波的IDT电极7A、7B内的封闭效果。因而,在弹性波装置1中,在第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B的每一个中,与不包含低声速膜5A、5B的情况相比,能够提高Q值,能够降低损耗。
此外,在实施方式1涉及的弹性波装置1中,第1弹性波谐振器3A和第2弹性波谐振器3B为相互不同的芯片。在图1的例子中,被一个单点划线包围的两个第1弹性波谐振器3A集成在一个芯片,被另一个单点划线包围的7个第2弹性波谐振器3B集成在另一个芯片。
此外,实施方式1涉及的弹性波装置1设置在作为天线端子的第1端子101与不同于第1端子101的第2端子102之间。弹性波装置1具备多个弹性波谐振器31~39。多个弹性波谐振器31~39包含:多个串联臂谐振器(弹性波谐振器31、33、35、37、39),设置在将第1端子101和第2端子102连结的第1路径r1上;以及多个并联臂谐振器(弹性波谐振器32、34、36、38),设置在将第1路径r1上的多个节点N1、N2、N3、N4的每一个和接地连结的多个第2路径上。在将多个弹性波谐振器31~39中的在电学上最靠近第1端子101的弹性波谐振器设为天线端谐振器的情况下,天线端谐振器为第1弹性波谐振器3A,多个弹性波谐振器31~39中的天线端谐振器以外的至少一个弹性波谐振器为第2弹性波谐振器3B。第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B各自的IDT电极7A、7B形成在压电体层6A、6B上。高声速构件4A、4B夹着压电体层6A、6B位于与IDT电极7A、7B相反侧。在高声速构件4A、4B中,传播的体波的声速与在压电体层6A、6B传播的弹性波的声速相比为高速。在第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B的每一个中,在将由IDT电极7A、7B的电极指周期决定的弹性波的波长设为λ时,压电体层6A、6B的厚度为3.5λ以下。第1弹性波谐振器3A的高阶模的强度比第2弹性波谐振器3B的高阶模的强度小。
在以上的结构的弹性波装置1中,能够抑制高阶模。
(1.6)实施方式1的变形例1
实施方式1的变形例1涉及的弹性波装置与实施方式1涉及的弹性波装置1的不同点在于,代替实施方式1涉及的弹性波装置1的第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B而具备如图8A以及8B所示的第1弹性波谐振器3Aa以及第2弹性波谐振器3Ba。变形例1涉及的弹性波装置的其它结构与实施方式1涉及的弹性波装置1相同,因此适当地省略图示以及说明。关于变形例1涉及的弹性波装置,对于与实施方式1涉及的弹性波装置1同样的构成要素,标注相同的附图标记并省略说明。
第1弹性波谐振器3Aa以及第2弹性波谐振器3Ba各自不包含实施方式1涉及的弹性波装置1的第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B的低声速膜5A、5B。在第1弹性波谐振器3Aa以及第2弹性波谐振器3Ba的每一个中,在高声速构件4A、4B上形成有压电体层6A、6B。第1弹性波谐振器3Aa以及第2弹性波谐振器3Ba各自也可以在高声速构件4A、4B与压电体层6A、6B之间包含密接层、电介质膜等。
(1.7)实施方式1的变形例2
如图9所示,实施方式1的变形例2涉及的多工器100b具备多个由多个弹性波谐振器31~39构成的谐振器组30。在多个谐振器组30中,第1端子101为公共端子,且第2端子102为独立端子。在多工器100b中,多个谐振器组30的天线端谐振器(弹性波谐振器31)集成在一个芯片。由此,变形例2涉及的多工器100b能够在具备多个谐振器组30的结构中谋求小型化,且能够减小天线端谐振器的特性偏差。在图9中,例如,一个谐振器组30中的7个第2弹性波谐振器3B集成在一个芯片。此外,多个谐振器组30中的每一组的两个第1弹性波谐振器3A(在图示例中,为4个第1弹性波谐振器3A)集成在一个芯片。另外,虽然在变形例2涉及的多工器100b中,多个谐振器组30的弹性波谐振器31、32集成在一个芯片,但是只要至少多个谐振器组30的弹性波谐振器31集成在一个芯片即可。
在实施方式1的变形例2涉及的多工器100b中,在多个谐振器组30中,例如使各谐振器组30的弹性波的波长不同,构成通带频率相互不同的滤波器。
(1.8)实施方式1的变形例3
在实施方式1的变形例3涉及的弹性波装置1c中,如图10所示,多个(8个)弹性波谐振器31~38的连接关系与实施方式1涉及的弹性波装置1不同。变形例3涉及的弹性波装置1c的其它结构与实施方式1涉及的弹性波装置1相同,因此适当地省略图示以及说明。关于变形例3涉及的弹性波装置1c,对于与实施方式1涉及的弹性波装置1同样的构成要素,标注相同的附图标记并省略说明。
在弹性波装置1c中,在多个弹性波谐振器31~38中,多个(4个)串联臂谐振器(弹性波谐振器31、33、35、37)中的一个串联臂谐振器(弹性波谐振器31)和多个(4个)并联臂谐振器(弹性波谐振器32、34、36、38)中的一个并联臂谐振器(弹性波谐振器32)与作为天线端子的第1端子101直接连接。所谓“一个串联臂谐振器(弹性波谐振器31)与第1端子101直接连接”,意味着不经由其它弹性波谐振器32~38而与第1端子101电连接。此外,所谓“一个并联臂谐振器(弹性波谐振器32)与第1端子101直接连接”,意味着不经由其它弹性波谐振器31、33~38而与第1端子101电连接。
虽然在弹性波装置1c中,上述一个串联臂谐振器(弹性波谐振器31)和上述一个并联臂谐振器(弹性波谐振器32)这两者作为天线端谐振器而由第1弹性波谐振器3A构成,但是并不限于此。例如,在弹性波装置1c中,只要上述一个串联臂谐振器(弹性波谐振器31)和上述一个并联臂谐振器(弹性波谐振器32)中的至少一者作为天线端谐振器而由第1弹性波谐振器3A构成即可。
(实施方式2)
实施方式2涉及的弹性波装置的电路结构与实施方式1涉及的弹性波装置1的电路结构相同,因此省略图示以及说明。实施方式2涉及的弹性波装置与实施方式1涉及的弹性波装置1的不同点在于,代替实施方式1涉及的弹性波装置1的第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B而具备如图11A以及11B所示的第1弹性波谐振器3Ad以及第2弹性波谐振器3Bd。关于实施方式2涉及的弹性波装置,对于与实施方式1涉及的弹性波装置1同样的构成要素,标注相同的附图标记并省略说明。
在实施方式2涉及的弹性波装置中,第1弹性波谐振器3Ad的IDT电极7A的厚度和第2弹性波谐振器3Bd的IDT电极7B的厚度不同。第1弹性波谐振器3Ad以及第2弹性波谐振器3Bd的结构与实施方式1涉及的弹性波装置1的第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B分别相同,各IDT电极7A、7B、各压电体层6A、6B、各低声速膜5A、5B的厚度不同。在实施方式2涉及的弹性波装置中,IDT电极7A的电极指(图4A的第1电极指73A、第2电极指74A)的电极指长边方向(图4A的第3方向D3)上的每单位长度的质量比IDT电极7B的电极指(图5A的第1电极指73B、第2电极指74B)的电极指长边方向(图5A的第3方向D3)上的每单位长度的质量大。“电极指的电极指长度方向上的单位长度”例如是在图4A以及图5A中从第2方向D2观察时第1电极指73A、73B和第2电极指74A、74B重叠的区域(激励弹性波的区域)中的第1电极指73A、73B以及第2电极指74A、74B的第3方向D3的长度(交叉宽度LA、LB)。
关于第1弹性波谐振器3Ad,将由硅基板构成的高声速构件4A的面41A设为(111)面。低声速膜5A、压电体层6A以及IDT电极7A的厚度使用由IDT电极7A的电极指周期决定的弹性波的波长即λ进行了标准化。在第1弹性波谐振器3Ad中,λ设为1μm。图12示出如下情况下的IDT电极的厚度和高阶模的相位特性的关系,即,在具有与第1弹性波谐振器3Ad同样的结构的参考例1的弹性波谐振器中,将由氧化硅构成的低声速膜的厚度设为0.225λ,将由50°Y切割X传播LiTaO3压电单晶构成的压电体层的厚度设为0.225λ,使由铝构成的IDT电极的厚度作为相对于λ的比例而变化为3%(0.03λ)、5%(0.05λ)、7%(0.07λ)、9%(0.09λ)、11%(0.11λ)。此外,图13示出使参考例1的弹性波谐振器中的IDT电极的厚度发生了变化的情况下的谐振频率的变化。图14示出参考例1的弹性波谐振器中的IDT电极的厚度和参考例1的弹性波谐振器的谐振频率对IDT电极的厚度的依赖性的关系。在图14中,纵轴的“谐振频率对IDT电极的厚度的依赖性”是将图13的结果中的谐振频率的变化作为IDT电极的厚度的函数而用二次曲线进行近似并根据该二次曲线的微分系数求出的值。在参考例1的弹性波谐振器中,在阻抗的相位的频率特性(未图示)中,处于3700MHz至4200MHz的模式是主模,在5500MHz至6000MHz产生的模式是成为问题的高阶模。
根据图12可知,在参考例1的弹性波谐振器中,使IDT电极的厚度变得越厚,高阶模的响应处于越被抑制的倾向。该倾向在将高声速构件包含的硅基板的压电体层侧的面设为(110)面、(100)面的情况下也是同样的。在抑制参考例1的弹性波谐振器的高阶模的观点上,IDT电极的厚度优选厚的。也就是说,在抑制第1弹性波谐振器3Ad的高阶模的观点上,IDT电极7A的电极指(第1电极指73A、第2电极指74A)的电极指长边方向上的每单位长度的质量优选更大的。
此外,根据图13可知,在参考例1的弹性波谐振器中,使IDT电极的厚度变得越厚,谐振频率处于变得越小的倾向。此外,根据图14可知,在参考例1的弹性波谐振器中,使IDT电极的厚度变得越厚,谐振频率对IDT电极的厚度的依赖性处于变得越大的倾向。因此,在降低由制造时的晶片面内的IDT电极的偏差造成的谐振频率的偏差的观点上,参考例1的弹性波谐振器中的IDT电极的厚度优选薄的。
在实施方式2涉及的弹性波装置中,与实施方式1涉及的弹性波装置1同样地,天线端谐振器为第1弹性波谐振器3Ad,第1弹性波谐振器3Ad的高声速构件4A包含的硅基板中的压电体层6A侧的面41A为(111)面或(110)面,由此能够抑制高阶模。此外,在实施方式2涉及的弹性波装置中,多个弹性波谐振器31~39中的天线端谐振器以外的至少一个弹性波谐振器33~39为第2弹性波谐振器3Bd,第2弹性波谐振器3Bd的高声速构件4B包含的硅基板中的压电体层6B侧的面为(100)面,由此能够抑制特性劣化。
此外,在实施方式2涉及的弹性波装置中,第1弹性波谐振器3Ad的IDT电极7A的电极指(第1电极指73A、第2电极指74A)的电极指长边方向上的每单位长度的质量比第2弹性波谐振器3Bd的IDT电极7B的电极指(第1电极指73B、第2电极指74B)的电极指长边方向上的每单位长度的质量大。由此,在实施方式2涉及的弹性波装置中,能够在降低谐振频率的偏差的同时进一步抑制高阶模。
图15是示出具有与第1弹性波谐振器3Ad同样的结构的参考例2的弹性波谐振器中的IDT电极的厚度和TCF的关系的曲线图。参考例2的弹性波谐振器的谐振频率与参考例1的弹性波谐振器的谐振频率不同。在参考例2的弹性波谐振器中,将λ设为2μm,将由氧化硅构成的低声速膜的厚度设为0.35λ,将由50°Y切割X传播LiTaO3压电单晶构成的压电体层的厚度设为0.3λ,使IDT电极的厚度在70nm至180nm的范围发生了变化。
根据图15可知,在参考例2的弹性波谐振器中,例如,为了使TCF的绝对值为10ppm以下,将IDT电极的厚度设为70nm至140nm的范围为宜,为了使TCF的绝对值为5ppm以下,将IDT电极的厚度设为90nm至125nm的范围为宜。该倾向在将高声速构件包含的硅基板的压电体层侧的面设为(110)面、(100)面的情况下也是同样的。此外,在参考例2的弹性波谐振器中,若持续减小IDT电极的厚度,则IDT电极的电阻值增加,损耗增大,因此在降低损耗的观点上,IDT电极的厚度优选大的。因此,在实施方式2涉及的弹性波装置中,在高阶模的温度稳定性、抑制滤波器的损耗的增大的观点上,优选第1弹性波谐振器3Ad的IDT电极7A的电极指(第1电极指73A、第2电极指74A)的电极指长边方向上的每单位长度的质量比第2弹性波谐振器3Bd的IDT电极7B的电极指(第1电极指73B、第2电极指74B)的电极指长边方向上的每单位长度的质量小。
此外,在参考例2的弹性波谐振器中,IDT电极的电极指的电极指长边方向上的每单位长度的质量越大,Q值处于变得越高的倾向。该倾向在将高声速构件包含的硅基板的压电体层侧的面设为(110)面、(100)面的情况下也是同样的。因此,在参考例2的弹性波谐振器中,在提高Q值的观点上,电极指长边方向上的每单位长度的质量优选更大的。因此,在实施方式2涉及的弹性波装置中,能够在谋求Q值的提高的同时抑制高阶模。
另外,参考例2的弹性波谐振器与第1弹性波谐振器3Ad以及第2弹性波谐振器3Bd同样地,包含高声速构件和低声速膜,因此能够提高弹性波能量向压电体层内以及激励弹性波的IDT电极内的封闭效果。因此,在参考例2的弹性波谐振器中,在阻抗的相位特性中,在比反谐振频率靠高频侧产生阻带纹波。在此,所谓“阻带纹波”,是在弹性波谐振器的阻抗的相位特性中由于阻带端的影响而在比反谐振频率高的频率产生的纹波。详细地,所谓“阻带纹波”,是在比相对于弹性波的阻带(阻止频带)的上端频率(阻带端)靠高频率侧由于IDT电极的反射特性(参照图16)的旁瓣特性的影响而产生的纹波。在图16中,横轴为频率,左侧的纵轴为反射率γ的绝对值,右侧的纵轴为反射率γ的偏角。另外,在图16的横轴中,ω2为阻带的上端频率,ω1为阻带的下端频率。反射率γ的偏角例如与在文献“声表面波器件仿真技术入门”、桥本研也、Realize公司、p.215记载的“∠Γ”是相同的意思。阻带是产生相对于弹性波的布拉格反射的频带。作为反射带的中心频率的布拉格反射的布拉格频率由电极指周期和弹性波的声速决定。反射带的宽度由IDT电极的材料、厚度以及电极指的宽度等决定。
图17是示出参考例2的弹性波谐振器的阻抗的相位特性的曲线图。关于图17中的单点划线和虚线,IDT电极的电极指的电极指长边方向上的每单位长度的质量不同。在图17中,用单点划线表示IDT电极的质量相对大的情况下的阻抗的相位特性,用虚线表示IDT电极的质量相对小的情况下的阻抗的相位特性。在图17中,处于比包含1.70GHz的通带靠高频率侧的纹波为阻带纹波。根据图17可知,在参考例2的弹性波谐振器中,在IDT电极的电极指的电极指长边方向上的每单位长度的质量相对大的情况下,比通带的最大频率靠高频率侧的阻带纹波的强度更小。在图17的例子中,通带包含1.70GHz,阻带纹波产生在1.79GHz附近。该倾向在将高声速构件包含的硅基板的压电体层侧的面设为(110)面、(100)面的情况下也是同样的。在参考例2的弹性波谐振器中,通过改变IDT电极的厚度,从而改变IDT电极的电极指的电极指长边方向上的每单位长度的质量,但是并不限于此,也可以通过改变IDT电极的比重,从而改变IDT电极的电极指的电极指长边方向上的每单位长度的质量。
(实施方式3)
实施方式3涉及的弹性波装置的电路结构与实施方式1涉及的弹性波装置1的电路结构相同,因此省略图示以及说明。实施方式3涉及的弹性波装置与实施方式1涉及的弹性波装置1的不同点在于,代替实施方式1涉及的弹性波装置1的第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B而具备如图18A以及18B所示的第1弹性波谐振器3Ae以及第2弹性波谐振器3Be。关于实施方式3涉及的弹性波装置,对于与实施方式1涉及的弹性波装置1同样的构成要素,标注相同的附图标记并省略说明。
在实施方式3涉及的弹性波装置中,第1弹性波谐振器3Ae的压电体层6A比第2弹性波谐振器3Be的压电体层6B薄。第1弹性波谐振器3Ae以及第2弹性波谐振器3Be的结构与实施方式1涉及的弹性波装置1的第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B分别相同。在第1弹性波谐振器3Ae以及第2弹性波谐振器3Be中,各压电体层6A、6B、各低声速膜5A、5B的厚度与实施方式1涉及的弹性波装置1的各压电体层6A、6B、各低声速膜5A、5B的厚度不同。
关于第1弹性波谐振器3Ae,将由硅基板构成的高声速构件4A的面41A设为(111)面。低声速膜5A、压电体层6A以及IDT电极7A的厚度使用由IDT电极7A的电极指周期决定的弹性波的波长即λ进行了标准化。在第1弹性波谐振器3Ae中,λ设为1μm。图19示出如下情况下的压电体层的厚度和高阶模的相位特性的关系,即,在具有与第1弹性波谐振器3Ad同样的结构的参考例3的弹性波谐振器中,将由氧化硅构成的低声速膜的厚度没为0.2λ,将由铝构成的IDT电极的厚度设为0.08λ,使由50°Y切割X传播LiTaO3压电单晶构成的压电体层的厚度在0.2λ至0.3λ的范围发生了变化。此外,图20示出使参考例3的弹性波谐振器中的压电体层的厚度在0.1λ至0.4λ的范围发生了变化的情况下的Q值的变化。在参考例3的弹性波谐振器中,高阶模的响应产生在5500MHz附近。
根据图19可知,在参考例3的弹性波谐振器中,使压电体层的厚度变得越薄,高阶模的响应处于越被抑制的倾向。该倾向在将高声速构件的压电体层侧的面设为(110)面、(100)面的情况下也是同样的。在抑制参考例3的弹性波谐振器的高阶模的观点上,压电体层的厚度优选更薄的。也就是说,在抑制第1弹性波谐振器3Ae的高阶模的观点上,压电体层6A的厚度更优选薄的。
此外,根据图20可知,在参考例3的弹性波谐振器中,使压电体层的厚度变得越薄,Q值处于变得越小的倾向。总而言之,在参考例3的弹性波谐振器中,高阶模的抑制和Q值的提高处于此消彼长的关系。此外,在参考例3的弹性波谐振器中,随着压电体层的厚度变薄,由压电体层的厚度偏差造成的特性偏差处于变大的倾向。
实施方式3涉及的弹性波装置与实施方式1涉及的弹性波装置1(参照图1~图5B)同样地,设置在作为天线端子的第1端子101与不同于第1端子101的第2端子102之间。弹性波装置1具备多个弹性波谐振器31~39。多个弹性波谐振器31~39包含:多个串联臂谐振器(弹性波谐振器31、33、35、37、39),设置在将第1端子101和第2端子102连结的第1路径r1上;以及多个并联臂谐振器(弹性波谐振器32、34、36、38),设置在将第1路径r1上的多个节点N1、N2、N3、N4的每一个和接地连结的多个第2路径r21、r22、r23、r24上。在将多个弹性波谐振器31~39中的在电学上最靠近第1端子101的弹性波谐振器设为天线端谐振器的情况下,天线端谐振器为第1弹性波谐振器3Ae,多个弹性波谐振器31~39中的天线端谐振器以外的至少一个弹性波谐振器为第2弹性波谐振器3Be。第1弹性波谐振器3Ae以及第2弹性波谐振器3Be各自包含:压电体层6A、6B、具有多个电极指(多个第1电极指73A、73B以及多个第2电极指74A、74B)的IDT电极7A、7B、以及高声速构件4A、4B。第1弹性波谐振器3Ae以及第2弹性波谐振器3Be各自的IDT电极7A、7B形成在压电体层6A、6B上。高声速构件4A、4B夹着压电体层6A、6B位于与IDT电极7A、7B相反侧。在高声速构件4A、4B中,传播的体波的声速与在压电体层6A、6B传播的弹性波的声速相比为高速。在第1弹性波谐振器3Ae以及第2弹性波谐振器3Be的每一个中,在将由IDT电极7A、7B的电极指周期决定的弹性波的波长设为λ时,压电体层6A、6B的厚度为3.5λ以下。弹性波装置满足第1条件以及第2条件。第1条件为如下的条件:第1弹性波谐振器3Ae以及第2弹性波谐振器3Be的高声速构件4A、4B各自包含硅基板,第1弹性波谐振器3Ae的硅基板中的压电体层6A侧的面41A为(111)面或(110)面,第2弹性波谐振器3Be的硅基板中的压电体层6B侧的面41B为(100)面。第2条件为如下的条件:第1弹性波谐振器3Ae的压电体层6A比第2弹性波谐振器3Be的压电体层6B薄。
在实施方式3涉及的弹性波装置中,天线端谐振器为第1弹性波谐振器3Ae,第1弹性波谐振器3Ae的硅基板中的压电体层6A侧的面41A为(111)面或(110)面,由此能够抑制高阶模。此外,在实施方式3涉及的弹性波装置中,多个弹性波谐振器31~39中的天线端谐振器以外的至少一个弹性波谐振器33~39为第2弹性波谐振器3Be,第2弹性波谐振器3Be的硅基板中的压电体层6B侧的面41B为(100)面,由此能够抑制特性劣化。此外,在实施方式3涉及的弹性波装置中,第1弹性波谐振器3Ae的压电体层6A比第2弹性波谐振器3Be的压电体层6B薄,由此能够抑制高阶模。
虽然实施方式3涉及的弹性波装置满足了第1条件和第2条件这两者,但是只要满足第1条件和第2条件中的至少一者,就能够抑制高阶模。因此,在实施方式3涉及的弹性波装置中,第1弹性波谐振器3Ae的高声速构件4A的压电体层6A侧的面41A和第2弹性波谐振器3Be的高声速构件4B的压电体层6B侧的面41B也可以是同样的面方位。例如,第1弹性波谐振器3Ae的硅基板的压电体层6A侧的面41A和第2弹性波谐振器3Be的硅基板的压电体层6B侧的面41B的双方可以是(111)面,也可以是(110)面,还可以是(100)面。
(实施方式3的变形例1)
实施方式3的变形例1涉及的弹性波装置与实施方式3涉及的弹性波装置的不同点在于,代替实施方式3涉及的弹性波装置的第1弹性波谐振器3Ae以及第2弹性波谐振器3Be而具备如图21A以及21B所示的第1弹性波谐振器3Af以及第2弹性波谐振器3Bf。实施方式3的变形例1涉及的弹性波装置的其它结构与实施方式3涉及的弹性波装置相同,因此适当地省略图示以及说明。关于实施方式3的变形例1涉及的弹性波装置,对于与实施方式3涉及的弹性波装置同样的构成要素,标注相同的附图标记并省略说明。
第1弹性波谐振器3Af以及第2弹性波谐振器3Bf各自还包含支承基板44A、44B。高声速构件4A、4B代替高声速支承基板42A、42B而包含高声速膜45A、45B。高声速膜45A、45B形成在支承基板44A、44B上。在此,所谓“形成在支承基板44A、44B上”,包含直接形成在支承基板44A、44B上的情况和间接形成在支承基板44A、44B上的情况。在高声速膜45A、45B中,在其中传播的多个体波中的最低速的体波的声速与在压电体层6A、6B传播的弹性波的声速相比为高速。低声速膜5A、5B形成在高声速膜45A、45B上。在此,所谓“形成在高声速膜45A、45B上”,包含直接形成在高声速膜45A、45B上的情况和间接形成在高声速膜45A、45B上的情况。在低声速膜5A、5B中,传播的横波体波的声速与在压电体层6A、6B传播的体波的声速相比为低速。压电体层6A、6B形成在低声速膜5A、5B上。在此,所谓“形成在低声速膜5A、5B上”,包含直接形成在低声速膜5A、5B上的情况和间接形成在低声速膜5A、5B上的情况。
各支承基板44A、44B的材料为硅,但是并不限于此,也可以是蓝宝石、钽酸锂、铌酸锂、石英等压电体、矾土、氧化镁、氮化硅、氮化铝、碳化硅、氧化锆、堇青石、莫来石、块滑石、镁橄榄石等各种陶瓷、玻璃等电介质、氮化镓等半导体、树脂等。
在第1弹性波谐振器3Af以及第2弹性波谐振器3Bf的每一个中,高声速膜45A、45B发挥功能,使得主模的弹性波的能量不会泄漏到比高声速膜45A、45B靠下的构造。
在第1弹性波谐振器3Af以及第2弹性波谐振器3Bf的每一个中,在高声速膜45A、45B的厚度充分厚的情况下,主模的弹性波的能量分布于压电体层6A、6B以及低声速膜5A、5B的整体,还分布于高声速膜45A、45B的低声速膜5A、5B侧的一部分,不分布于支承基板44A、44B。通过高声速膜45A、45B来封闭弹性波的机理是与作为非泄漏的SH波的洛夫波型的表面波的情况同样的机理,例如,在文献“声表面波器件仿真技术入门”、桥本研也、Realize公司、p.26-28有所记载。上述机理与使用由声多层膜构成的布拉格反射器来封闭弹性波的机理不同。
各高声速膜45A、45B的材料例如为从由类金刚石碳、氮化铝、氧化铝、碳化硅、氮化硅、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、氧化镁以及金刚石构成的组选择的至少一种材料。
关于各高声速膜45A、45B的厚度,在将弹性波封闭在压电体层6A、6B以及低声速膜5A、5B的功能的观点上,越厚越好。第1弹性波谐振器3Af以及第2弹性波谐振器3Bf各自除了高声速膜45A、45B、低声速膜5A、5B以及压电体层6A、6B以外还可以具有密接层、电介质膜等。
实施方式3的变形例1涉及的弹性波装置与实施方式3涉及的弹性波装置同样地,第1弹性波谐振器3Af的压电体层6A比第2弹性波谐振器3Bf的压电体层6B薄,由此能够抑制高阶模。此外,在实施方式3的变形例1涉及的弹性波装置中,第1弹性波谐振器3Af以及第2弹性波谐振器3Bf各自具备高声速膜45A、45B,因此能够抑制主模的弹性波的能量泄漏到支承基板44A、44B。
(实施方式3的变形例2)
在实施方式3的变形例2涉及的弹性波装置1g中,如图22以及23所示,包含第1弹性波谐振器3Ag和第2弹性波谐振器3Bg的多个弹性波谐振器31~39被集成化在一个芯片。关于第1弹性波谐振器3Ag以及第2弹性波谐振器3Bg,对与实施方式3涉及的弹性波装置的第1弹性波谐振器3Ae以及第2弹性波谐振器3Be同样的构成要素标注相同的附图标记并省略说明。
在实施方式3的变形例2涉及的弹性波装置1g中,如图22所示,第1弹性波谐振器3Ag的高声速构件4A和第2弹性波谐振器3Bg的高声速构件4B成为一体的高声速构件。此外,第1弹性波谐振器3Ag的低声速膜5A和第2弹性波谐振器3Bg的低声速膜5B成为一体的低声速膜。此外,第1弹性波谐振器3Ag的压电体层6A和第2弹性波谐振器3Bg的压电体层6B成为一体的压电体层。在图23中,用单点划线表示多个弹性波谐振器31~39被集成化在一个芯片的情况。在实施方式3的变形例2涉及的弹性波装置1g中,与实施方式3涉及的弹性波装置相比,能够谋求小型化。此外,实施方式3的变形例2涉及的弹性波装置与实施方式3涉及的弹性波装置同样地,第1弹性波谐振器3Ag的压电体层6A比第2弹性波谐振器3Bg的压电体层6B薄,由此能够抑制高阶模。
(实施方式4)
实施方式4涉及的弹性波装置的电路结构与实施方式1涉及的弹性波装置1的电路结构相同,因此省略图示以及说明。实施方式4涉及的弹性波装置与实施方式1涉及的弹性波装置1的不同点在于,代替实施方式1涉及的弹性波装置1的第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B而具备如图24A以及24B所示的第1弹性波谐振器3Ah以及第2弹性波谐振器3Bh。关于实施方式4涉及的弹性波装置,对于与实施方式1涉及的弹性波装置1同样的构成要素,标注相同的附图标记并省略说明。
在实施方式4涉及的弹性波装置中,第1弹性波谐振器3Ah的低声速膜5A比第2弹性波谐振器3Bh的低声速膜5B薄。第1弹性波谐振器3Ah以及第2弹性波谐振器3Bh的结构与实施方式1涉及的弹性波装置的第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B分别相同。在第1弹性波谐振器3Ah以及第2弹性波谐振器3Bh中,各压电体层6A、6B、各低声速膜5A、5B的厚度与实施方式1涉及的弹性波装置的各压电体层6A、6B、各低声速膜5A、5B的厚度不同。
关于第1弹性波谐振器3Ah,将由硅基板构成的高声速构件4A的面41A设为(111)面。低声速膜5A、压电体层6A以及IDT电极7A的厚度使用由IDT电极7A的电极指周期决定的弹性波的波长即λ进行了标准化。在第1弹性波谐振器3Ah中,λ设为1μm。图25示出如下情况下的低声速膜的厚度和高阶模的相位特性的关系,即,在具有与第1弹性波谐振器3Ah同样的结构的参考例4的弹性波谐振器中,将由铝构成的IDT电极的厚度设为0.08λ,将由50°Y切割X传播LiTaO3压电单晶构成的压电体层的厚度设为0.2λ,使由氧化硅构成的低声速膜的厚度在0.2λ至0.35λ的范围发生了变化。此外,图26示出使参考例4的弹性波谐振器中的低声速膜的厚度在0.15λ至0.35λ的范围发生了变化的情况下的Q值的变化。在参考例4的弹性波谐振器中,高阶模的响应产生在700MHz附近。
根据图25可知,在参考例4的弹性波谐振器中,使低声速膜的厚度变得越薄,高阶模的响应处于越被抑制的倾向。该倾向在将高声速构件包含的硅基板的压电体层侧的面设为(110)面、(100)面的情况下也是同样的。在抑制参考例4的弹性波谐振器的高阶模的观点上,低声速膜的厚度优选更薄的。也就是说,关于第1弹性波谐振器3Ah,在抑制第1弹性波谐振器3Ah的高阶模的观点上,低声速膜5A的厚度更优选薄的。此外,在参考例4的弹性波谐振器中,若使低声速膜的厚度变薄,则TCF的绝对值处于变大的倾向。该倾向在将高声速构件包含的硅基板的压电体层侧的面设为(110)面、(100)面的情况下也是同样的。关于第1弹性波谐振器3Ah,在抑制第1弹性波谐振器3Ah的高阶模的同时减小TCF的绝对值的观点上,低声速膜5A的厚度优选薄的。
此外,根据图26可知,在参考例4的弹性波谐振器中,使低声速膜的厚度变得越薄,Q值处于变得越小的倾向。该倾向在将高声速构件包含的硅基板的压电体层侧的面设为(110)面、(100)面的情况下也是同样的。在参考例4的弹性波谐振器中,高阶模的抑制和Q值的提高处于此消彼长的关系。因此,在实施方式4涉及的弹性波装置中,优选第2弹性波谐振器3Bh的低声速膜5B比第1弹性波谐振器3Ah的低声速膜5B厚。
实施方式4涉及的弹性波装置与实施方式1涉及的弹性波装置1(参照图1~图5B)同样地,设置在作为天线端子的第1端子101与不同于第1端子101的第2端子102之间。弹性波装置1具备多个弹性波谐振器31~39。多个弹性波谐振器31~39包含:多个串联臂谐振器(弹性波谐振器31、33、35、37、39),设置在将第1端子101和第2端子102连结的第1路径r1上;以及多个并联臂谐振器(弹性波谐振器32、34、36、38),设置在将第1路径r1上的多个节点N1、N2、N3、N4的每一个和接地连结的多个第2路径r21、r22、r23、r24上。在将多个弹性波谐振器31~39中的在电学上最靠近第1端子101的弹性波谐振器设为天线端谐振器的情况下,天线端谐振器为第1弹性波谐振器3Ah,多个弹性波谐振器31~39中的天线端谐振器以外的至少一个弹性波谐振器为第2弹性波谐振器3Bh。第1弹性波谐振器3Ah以及第2弹性波谐振器3Bh各自包含:压电体层6A、6B、具有多个电极指(多个第1电极指73A、73B以及多个第2电极指74A、74B)的IDT电极7A、7B、以及高声速构件4A、4B。第1弹性波谐振器3Ah以及第2弹性波谐振器3Bh各自的IDT电极7A、7B形成在压电体层6A、6B上。高声速构件4A、4B夹着压电体层6A、6B位于与IDT电极7A、7B相反侧。在高声速构件4A、4B中,传播的体波的声速与在压电体层6A、6B传播的弹性波的声速相比为高速。在第1弹性波谐振器3Ah以及第2弹性波谐振器3Bh的每一个中,在将由IDT电极7A、7B的电极指周期决定的弹性波的波长设为λ时,压电体层6A、6B的厚度为3.5λ以下。弹性波装置满足第1条件以及第3条件。第1条件为如下的条件:第1弹性波谐振器3Ah以及第2弹性波谐振器3Bh的高声速构件4A、4B各自包含硅基板,第1弹性波谐振器3Ah的硅基板中的压电体层6A侧的面41A为(111)面或(110)面,第2弹性波谐振器3Bh的硅基板中的压电体层6B侧的面41B为(100)面。第3条件为如下的条件:第1弹性波谐振器3Ah以及第2弹性波谐振器3Bh各自包含低声速膜5A、5B,且第1弹性波谐振器3Ah的低声速膜5A比第2弹性波谐振器3Bh的低声速膜5B薄。低声速膜5A、5B设置在高声速构件4A、4B与压电体层6A、6B之间。在低声速膜5A、5B中,传播的体波的声速与在压电体层6A、6B传播的体波的声速相比为低速。
在实施方式4涉及的弹性波装置中,天线端谐振器为第1弹性波谐振器3Ah,第1弹性波谐振器3Ah的硅基板中的压电体层6A侧的面41A为(111)面或(110)面,由此能够抑制高阶模。此外,在实施方式4涉及的弹性波装置中,多个弹性波谐振器31~39中的天线端谐振器以外的至少一个弹性波谐振器33~39为第2弹性波谐振器3Bh,第2弹性波谐振器3Bh的硅基板中的压电体层6B侧的面41B为(100)面,由此能够抑制特性劣化。此外,在实施方式4涉及的弹性波装置中,第1弹性波谐振器3Ah的低声速膜5A比第2弹性波谐振器3Bh的低声速膜5B薄,由此能够抑制高阶模。
虽然实施方式4涉及的弹性波装置满足了第1条件和第3条件这两者,但是只要满足第1条件和第3条件中的至少一者,就能够抑制高阶模。因此,在实施方式4涉及的弹性波装置中,第1弹性波谐振器3Ah的硅基板中的压电体层6A侧的面41A和第2弹性波谐振器3Bh的硅基板中的压电体层6B侧的面41B也可以为同样的面方位。例如,第1弹性波谐振器3Ah的硅基板中的压电体层6A侧的面41A和第2弹性波谐振器3Bh的硅基板中的压电体层6B侧的面41B的双方可以是(111)面,也可以是(110)面,还可以是(100)面。
(实施方式4的变形例)
在实施方式4的变形例涉及的弹性波装置中,如图27所示,包含第1弹性波谐振器3Ai和第2弹性波谐振器3Bi的多个弹性波谐振器31~39(参照图1)被集成化在一个芯片。关于第1弹性波谐振器3Ai以及第2弹性波谐振器3Bi,对与实施方式4涉及的弹性波装置的第1弹性波谐振器3Ah以及第2弹性波谐振器3Bh同样的构成要素标注相同的附图标记并省略说明。
在实施方式4的变形例涉及的弹性波装置中,第1弹性波谐振器3Ai的高声速构件4A和第2弹性波谐振器3Bi的高声速构件4B成为一体的高声速构件。此外,第1弹性波谐振器3Ai的低声速膜5A和第2弹性波谐振器3Bi的低声速膜5B成为一体的低声速膜。此外,第1弹性波谐振器3Ai的压电体层6A和第2弹性波谐振器3Bi的压电体层6B成为一体的压电体层。在实施方式4的变形例涉及的弹性波装置中,与实施方式4涉及的弹性波装置相比,能够谋求小型化。此外,在实施方式4的变形例涉及的弹性波装置中,第1弹性波谐振器3Ai的低声速膜5A比第2弹性波谐振器3Bi的低声速膜5B薄,由此能够与实施方式4涉及的弹性波装置同样地抑制高阶模。
(实施方式5)
实施方式5涉及的弹性波装置的电路结构与实施方式1涉及的弹性波装置1(图1~图5B)的电路结构相同,因此省略图示以及说明。实施方式5涉及的弹性波装置与实施方式1涉及的弹性波装置1的不同点在于,代替实施方式1涉及的弹性波装置1的第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B而具备如图28A以及28B所示的第1弹性波谐振器3Aj以及第2弹性波谐振器3Bj。关于实施方式5涉及的弹性波装置,对于与实施方式1涉及的弹性波装置1同样的构成要素,标注相同的附图标记并省略说明。
第1弹性波谐振器3Aj以及第2弹性波谐振器3Bj各自包含电介质膜8A、8B。各电介质膜8A、8B形成在压电体层6A、6B上。各IDT电极7A、7B形成在电介质膜8A、8B上。各电介质膜8A、8B的材料例如为氧化硅。
此外,在实施方式5涉及的弹性波装置中,与实施方式3涉及的弹性波装置同样地,第1弹性波谐振器3Aj的压电体层6A比第2弹性波谐振器3Bj的压电体层6B薄。第1弹性波谐振器3Aj以及第2弹性波谐振器3Bj的结构与实施方式1涉及的弹性波装置的第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B分别相同。在第1弹性波谐振器3Aj以及第2弹性波谐振器3Bj中,各压电体层6A、6B、各低声速膜5A、5B的厚度与实施方式1涉及的弹性波装置1的各压电体层6A、6B、各低声速膜5A、5B的厚度不同。
关于第1弹性波谐振器3Aj,将高声速构件4A包含的硅基板的面41A设为(111)面。低声速膜5A、压电体层6A以及IDT电极7A的厚度使用由IDT电极7A的电极指周期决定的弹性波的波长即λ进行了标准化。在第1弹性波谐振器3Aj中,λ设为1.48μm。图29示出如下情况下的电介质膜的厚度和TCF的关系,即,在具有与第1弹性波谐振器3Aj同样的结构的参考例5的弹性波谐振器中,将由铝构成的IDT电极的厚度设为0.07λ,将由50°Y切割X传播LiTaO3压电单晶构成的压电体层的厚度设为0.3λ,将由氧化硅构成的低声速膜的厚度设为0.35λ,使电介质膜的厚度在0nm至30nm的范围发生了变化。此外,图30示出参考例5的弹性波谐振器中的电介质膜的厚度和相对带宽的关系。
根据图29可知,在参考例5的弹性波谐振器中,在TCF为正的值的范围中使电介质膜的厚度变得越厚,TCF处于变得越小的倾向。该倾向在将高声速构件包含的硅基板中的压电体层侧的面设为(110)面、(100)面的情况下也是同样的。在抑制参考例5的弹性波谐振器的谐振特性相对于温度变化的频率变动的观点上,电介质膜的厚度只要为22nm以下,就优选更厚的。也就是说,关于第1弹性波谐振器3Aj,在减小第1弹性波谐振器3Aj的TCF的观点上,电介质膜8A的厚度优选厚的。此外,根据图30,在参考例5的弹性波谐振器中,若增大电介质膜的厚度,则相对带宽处于变窄的倾向。该倾向在将高声速构件包含的硅基板中的压电体层侧的面设为(110)面、(100)面的情况下也是同样的。关于第1弹性波谐振器3Aj,在使第1弹性波谐振器3Aj的相对带宽变宽的观点上,电介质膜8A的厚度优选薄的,更优选不包含电介质膜8A。
在实施方式5涉及的弹性波装置中,天线端谐振器为第1弹性波谐振器3Aj,第1弹性波谐振器3Aj的高声速构件4A包含的硅基板中的压电体层6A侧的面41A为(111)面或(110)面,由此能够抑制高阶模。此外,在实施方式5涉及的弹性波装置中,多个弹性波谐振器31~39(参照图1)中的天线端谐振器以外的至少一个弹性波谐振器33~39为第2弹性波谐振器3Bj,第2弹性波谐振器3Bj的高声速构件4B包含的硅基板中的压电体层6B侧的面41B为(100)面,由此能够抑制特性劣化。此外,在实施方式5涉及的弹性波装置中,第1弹性波谐振器3Aj的压电体层6A比第2弹性波谐振器3Bj的压电体层6B薄,由此能够抑制高阶模。
虽然实施方式5涉及的弹性波装置与实施方式3涉及的弹性波装置同样地满足了第1条件和第2条件这两者,但是只要满足第1条件和第2条件中的至少一者,就能够抑制高阶模。因此,在实施方式5涉及的弹性波装置中,第1弹性波谐振器3Aj的高声速构件4A包含的硅基板中的压电体层6A侧的面41A和第2弹性波谐振器3Bj的高声速构件4B包含的硅基板中的压电体层6B侧的面41B也可以为同样的面方位。例如,第1弹性波谐振器3Aj的硅基板中的压电体层6A侧的面41A和第2弹性波谐振器3Bj的硅基板中的压电体层6B侧的面41B的双方可以是(111)面,也可以是(110)面,还可以是(100)面。
此外,在实施方式5涉及的弹性波装置中,在满足第2条件时,第1弹性波谐振器3Aj以及第2弹性波谐振器3Bj各自还包含设置在压电体层6A、6B与IDT电极7A、7B之间的电介质膜8A、8B。第1弹性波谐振器3Aj的电介质膜8A的厚度比第2弹性波谐振器3Bj的电介质膜8B的厚度厚。因此,在实施方式5涉及的弹性波装置中,能够抑制第1弹性波谐振器3Aj的机电耦合系数变得过大。
在实施方式5涉及的弹性波装置中,也可以采用如下结构,即,在第1弹性波谐振器3Aj和第2弹性波谐振器3Bj之中,仅第1弹性波谐振器3Aj包含设置在压电体层6A与IDT电极7A之间的电介质膜8A,第2弹性波谐振器3Bj不包含设置在压电体层6B与IDT电极7B之间的电介质膜8B。
此外,在实施方式5涉及的弹性波装置中,也可以采用如下结构,即,在第1弹性波谐振器3Aj和第2弹性波谐振器3Bj之中,仅第2弹性波谐振器3Bj包含设置在压电体层6B与IDT电极7B之间的电介质膜8B,第1弹性波谐振器3Aj不包含设置在压电体层6A与IDT电极7A之间的电介质膜8A。
(实施方式5的变形例1)
在实施方式5的变形例1涉及的弹性波装置中,如图31所示,包含第1弹性波谐振器3Ak和第2弹性波谐振器3Bk的多个弹性波谐振器31~39(参照图1)被集成化在一个芯片。关于第1弹性波谐振器3Ak以及第2弹性波谐振器3Bk,对与实施方式5涉及的弹性波装置的第1弹性波谐振器3Aj以及第2弹性波谐振器3Bj同样的构成要素标注相同的附图标记并省略说明。
在实施方式5的变形例1涉及的弹性波装置中,第1弹性波谐振器3Ak的高声速构件4A和第2弹性波谐振器3Bk的高声速构件4B成为一体的高声速构件。此外,第1弹性波谐振器3Ak的低声速膜5A和第2弹性波谐振器3Bk的低声速膜5B成为一体的低声速膜。此外,第1弹性波谐振器3Ak的压电体层6A和第2弹性波谐振器3Bk的压电体层6B成为一体的压电体层。此外,第1弹性波谐振器3Ak的电介质膜8A和第2弹性波谐振器3Bk的电介质膜8B成为一体的电介质膜。在实施方式5的变形例1涉及的弹性波装置中,与实施方式5涉及的弹性波装置相比,能够谋求小型化。此外,在实施方式5的变形例1涉及的弹性波装置中,第1弹性波谐振器3Ak的压电体层6A比第2弹性波谐振器3Bk的压电体层6B薄,由此能够与实施方式5涉及的弹性波装置同样地抑制高阶模。
(实施方式5的变形例2)
实施方式5的变形例2涉及的弹性波装置与实施方式5涉及的弹性波装置的不同点在于,代替实施方式5涉及的弹性波装置的第1弹性波谐振器3Aj以及第2弹性波谐振器3Bj而具备如图32A以及32B所示的第1弹性波谐振器3Al以及第2弹性波谐振器3Bl。关于实施方式5的变形例2涉及的弹性波装置,对于与实施方式5涉及的弹性波装置同样的构成要素,标注相同的附图标记并省略说明。
此外,在实施方式5的变形例2涉及的弹性波装置中,与实施方式4涉及的弹性波装置同样地,第1弹性波谐振器3Al的低声速膜5A比第2弹性波谐振器3Bl的低声速膜5B薄。在实施方式5的变形例2涉及的弹性波装置中,第1弹性波谐振器3Al的压电体层6A的厚度和第2弹性波谐振器3Bl的压电体层6B的厚度相同。
在实施方式5的变形例2涉及的弹性波装置中,天线端谐振器为第1弹性波谐振器3Al,第1弹性波谐振器3Al的高声速构件4A包含的硅基板中的压电体层6A侧的面41A为(111)面或(110)面,由此能够抑制高阶模。此外,在实施方式5的变形例2涉及的弹性波装置中,多个弹性波谐振器31~39中的天线端谐振器以外的至少一个弹性波谐振器33~39(参照图1)为第2弹性波谐振器3Bl,第2弹性波谐振器3Bl的高声速构件4B包含的硅基板中的压电体层6B侧的面41B为(100)面,由此能够抑制特性劣化。此外,在实施方式5的变形例2涉及的弹性波装置中,第1弹性波谐振器3Al的低声速膜5A比第2弹性波谐振器3Bl的低声速膜5B薄,由此能够抑制高阶模。
(实施方式5的变形例3)
在实施方式5的变形例3涉及的弹性波装置中,如图33所示,包含第1弹性波谐振器3Am和第2弹性波谐振器3Bm的多个弹性波谐振器31~39(参照图1)被集成化在一个芯片。关于第1弹性波谐振器3Am以及第2弹性波谐振器3Bm,对与实施方式5的变形例2涉及的弹性波装置的第1弹性波谐振器3Al以及第2弹性波谐振器3Bl同样的构成要素标注相同的附图标记并省略说明。
在实施方式5的变形例3涉及的弹性波装置中,第1弹性波谐振器3Am的高声速构件4A和第2弹性波谐振器3Bm的高声速构件4B成为一体的高声速构件。此外,第1弹性波谐振器3Am的低声速膜5A和第2弹性波谐振器3Bm的低声速膜5B成为一体的低声速膜。此外,第1弹性波谐振器3Am的压电体层6A和第2弹性波谐振器3Bm的压电体层6B成为一体的压电体层。此外,第1弹性波谐振器3Am的电介质膜8A和第2弹性波谐振器3Bm的电介质膜8B成为一体的电介质膜。在实施方式5的变形例3涉及的弹性波装置中,与实施方式5的变形例2涉及的弹性波装置相比,能够谋求小型化。此外,在实施方式5的变形例3涉及的弹性波装置中,第1弹性波谐振器3Am的低声速膜5A比第2弹性波谐振器3Bm的低声速膜5B薄,由此能够与实施方式5涉及的弹性波装置同样地抑制高阶模。
(实施方式6)
实施方式6涉及的弹性波装置的电路结构与实施方式1涉及的弹性波装置1的电路结构相同,因此省略图示以及说明。实施方式6涉及的弹性波装置与实施方式1涉及的弹性波装置1的不同点在于,代替实施方式1涉及的弹性波装置1的第1弹性波谐振器3A和第2弹性波谐振器3B而具备如图34A以及34B所示的第1弹性波谐振器3An以及第2弹性波谐振器3Bn。关于实施方式6涉及的弹性波装置,对于与实施方式1涉及的弹性波装置1同样的构成要素,标注相同的附图标记并省略说明。
在实施方式6涉及的弹性波装置中,第1弹性波谐振器3An的压电体层6A的切割角θA比第2弹性波谐振器3Bn的压电体层6B的切割角θB大。
关于第1弹性波谐振器3An,将由硅基板构成的高声速构件4A的面41A设为(111)面。低声速膜5A、压电体层6A以及IDT电极7A的厚度使用由IDT电极7A的电极指周期决定的弹性波的波长即λ进行了标准化。在第1弹性波谐振器3An中,λ设为2.00μm。图35示出如下情况下的切割角和机电耦合系数的关系,即,在具有与第1弹性波谐振器3An同样的结构的参考例6的弹性波谐振器中,将由铝构成的IDT电极的厚度设为0.07λ,将由Γ°Y切割X传播LiTaO3压电单晶构成的压电体层的厚度设为0.3λ,将由氧化硅构成的低声速膜的厚度设为0.35λ,使切割角θ在40°至90°的范围发生了变化。在图35中,用单点划线表示以SH波为主模的情况下的切割角和机电耦合系数的关系,用虚线表示以SV波为主模的情况下的切割角和机电耦合系数的关系。此外,图36示出参考例6的弹性波谐振器中的切割角和TCF的关系。此外,图37示出参考例6的弹性波谐振器中的切割角和相对带宽的关系。
根据图35可知,在参考例6的弹性波谐振器中,切割角变得越大,以SH波为主模的机电耦合系数处于变得越小的倾向,切割角变得越大,以SV波为主模的机电耦合系数处于变得越大的倾向。该倾向在将高声速构件包含的硅基板中的压电体层侧的面设为(110)面、(100)面的情况下也是同样的。在增大参考例6的弹性波谐振器的机电耦合系数的观点上,切割角优选更小的。
此外,根据图36可知,在参考例6的弹性波谐振器中,切割角变得越大,TCF的绝对值处于变得越小的倾向。该倾向在将高声速构件包含的硅基板中的压电体层侧的面设为(110)面、(100)面的情况下也是同样的。在减小参考例6的弹性波谐振器的TCF的观点上,切割角优选更大的。
此外,根据图37可知,在参考例6的弹性波谐振器中,切割角变得越大,相对带宽处于变得越窄的倾向。该倾向在将高声速构件包含的硅基板中的压电体层侧的面设为(110)面、(100)面的情况下也是同样的。在使参考例6的弹性波谐振器的相对带宽变宽的观点上,切割角优选更小的。
在实施方式6涉及的弹性波装置中,天线端谐振器为第1弹性波谐振器3An,第1弹性波谐振器3An的高声速构件4A包含的硅基板中的压电体层6A侧的面41A为(111)面或(110)面,由此能够抑制高阶模。此外,在实施方式6涉及的弹性波装置中,多个弹性波谐振器31~39(参照图1)中的天线端谐振器以外的至少一个弹性波谐振器33~39为第2弹性波谐振器3Bn,第2弹性波谐振器3Bn的高声速构件4B包含的硅基板中的压电体层6B侧的面41B为(100)面,由此能够抑制特性劣化。
此外,在实施方式6涉及的弹性波装置中,第1弹性波谐振器3An的压电体层6A的切割角θA比第2弹性波谐振器3Bn的压电体层6B的切割角θB大,因此能够使第1弹性波谐振器3An的TCF的绝对值比第2弹性波谐振器3Bn的TCF的绝对值小。由此,在实施方式6涉及的弹性波装置中,能够抑制与高阶模的温度变化相伴的频率变动。此外,在实施方式6涉及的弹性波装置中,第2弹性波谐振器3Bn的压电体层6B的切割角θB比第1弹性波谐振器3An的压电体层6A的切割角θA小。由此,在实施方式6涉及的弹性波装置中,与弹性波谐振器31~39全部为第1弹性波谐振器3An的情况相比,能够抑制机电耦合系数以及相对带宽的特性下降。
另外,在实施方式6涉及的弹性波装置中,在第1弹性波谐振器3An以及第2弹性波谐振器3Bn的每一个中,在比通带靠低频侧产生瑞利波。因此,在实施方式6涉及的弹性波装置中,关于第1弹性波谐振器3An,将由IDT电极7A的电极指周期决定的弹性波的波长设为λ(μm),将IDT电极7A的厚度设为TIDT(μm),将IDT电极7A的比重设为ρ(g/cm3),将电极指的宽度WA除以电极指周期的二分之一的值(WA+SA)而得到的值即占空比设为Du,将压电体层6A的厚度设为TLT(μm),将低声速膜5A的厚度设为TVL(μm),在该情况下,以由下述式(1)求出的θ0(°)为基准,第1弹性波谐振器3An的压电体层6A的切割角θA优选在θ0±4°的范围内。
[数学式1]
作为能够抑制杂散的对策,已知有使用具有特定的切割角的压电体基板的对策。另一方面,在滤波器11中,有时希望与所要求的滤波器特性对应地对构成第1弹性波谐振器3A的IDT电极7A的厚度TIDT、占空比Du、压电体层6A的厚度TLT、以及低声速膜5A的厚度TVL进行优化。本申请的发明人们经过精心研究的结果,发现:关于使用了Γ°Y切割X传播的LiTaO3压电单晶的第1弹性波谐振器3An,能够抑制在比通带靠低频侧产生的瑞利波的响应的切割角并不是唯一决定的,而是根据λ、TIDT、ρ、Du、TLT、以及TVL而变化,能够使用上述式(1)来规定。
由此,通过根据IDT电极7A以及压电体层6A的构造参数来决定压电体层6A的切割角,从而能够降低比通带靠低频侧的衰减带中的杂散。
在导出上述式(1)时,本申请的发明人们通过基于有限元法的仿真关于各构造参数和压电体层6A的切割角的关系求出了使标准化膜厚(TIDT/λ)、占空比Du、标准化厚度(TLT/λ)、以及标准化膜厚(TVL/λ)发生了变化的情况下的、瑞利波的杂散变得极小的切割角的变化。
在该结果中,标准化膜厚(TIDT/λ)变得越大,上述切割角变得越小。此外,占空比Du变得越大,上述切割角变得越小。此外,标准化厚度(TLT/λ)变得越大,上述切割角变得越大。此外,标准化膜厚(TVL/λ)变得越大,上述切割角变得越大。
在实施方式6涉及的弹性波装置中,第1弹性波谐振器3An的压电体层6A的切割角θA在θ0±4°的范围内,由此能够减小瑞利波的响应强度。
(实施方式7)
实施方式7涉及的弹性波装置的电路结构与实施方式1涉及的弹性波装置1的电路结构相同,因此省略图示以及说明。实施方式7涉及的弹性波装置代替实施方式1涉及的弹性波装置1的第1弹性波谐振器3A而具备如图38A以及38B所示的SAW(Surface AcousticWave,声表面波)谐振器3D,代替第2弹性波谐振器3B而具备如图39所示的第3弹性波谐振器3C。关于实施方式7涉及的弹性波装置,对于与实施方式1涉及的弹性波装置1同样的构成要素,标注相同的附图标记并省略说明。
SAW谐振器3D包含压电体基板60和形成在压电体基板60上的IDT电极7D。
压电体基板60例如为50°Y切割X传播LiTaO3基板。压电体基板60的切割角并不限于50°,也可以是其它值。此外,压电体基板并不限于LiTaO3基板,例如也可以为LiNbO3基板。LiNbO3基板例如为128°Y切割X传播LiNbO3基板。
IDT电极7D具有与实施方式1涉及的弹性波装置1的第1弹性波谐振器3A的IDT电极7A(参照图4A以及4B)同样的结构。即,IDT电极7D具备与IDT电极7A的第1汇流条71A、第2汇流条72A、多个第1电极指73A以及多个第2电极指74A各自同样的、第1汇流条71D、第2汇流条72D、多个第1电极指73D以及多个第2电极指74D。
第3弹性波谐振器3C具有与第1弹性波谐振器3A以及第2弹性波谐振器3B同样的结构。详细地,第3弹性波谐振器3C包含压电体层6C、IDT电极7C、以及高声速构件4C。IDT电极7C形成在压电体层6C上。IDT电极7C具有与实施方式1涉及的弹性波装置1的第1弹性波谐振器3A的IDT电极7A(参照图4A以及4B)同样的结构。即,IDT电极7C具备与IDT电极7A的第1汇流条71A、第2汇流条72A、多个第1电极指73A以及多个第2电极指74A各自同样的、第1汇流条、第2汇流条、多个第1电极指73C以及多个第2电极指74C。高声速构件4C夹着压电体层6C位于与IDT电极7C相反侧。压电体层6C具有IDT电极7C侧的第1主面61C和高声速构件4C侧的第2主面62C。在高声速构件4C中,传播的体波的声速与在压电体层6C传播的弹性波的声速相比为高速。
此外,第3弹性波谐振器3C还包含低声速膜5C。低声速膜5C设置在高声速构件4C与压电体层6C之间。在低声速膜5C中,传播的体波的声速与在压电体层6C传播的体波的声速相比为低速。高声速构件4C为高声速支承基板42C。高声速支承基板42C对低声速膜5C、压电体层6C以及IDT电极7C进行支承。在高声速支承基板42C中,传播的体波的声速与在压电体层6C传播的弹性波的声速相比为高速。第3弹性波谐振器3C是在IDT电极7C的弹性波传播方向的两侧分别具备反射器(例如,短路栅格)的单端口型弹性波谐振器。但是,反射器不是必需的。另外,第3弹性波谐振器3C并不限于单端口型弹性波谐振器,例如也可以是纵向耦合弹性波谐振器。
压电体层6C例如为Γ°Y切割X传播LiTaO3压电单晶(例如,50°Y切割X传播LiTaO3压电单晶)。
在第3弹性波谐振器3C中,作为在压电体层6C传播的弹性波的模式,存在纵波、SH波、SV波、或它们复合的模式。在第3弹性波谐振器3C中,使用以SH波为主分量的模式作为主模。
图40的虚线表示SAW谐振器3D的阻抗的相位的频率特性。此外,图40的单点划线表示第3弹性波谐振器3C的阻抗的相位的频率特性。在此,在SAW谐振器3D中,IDT电极7D的厚度使用由IDT电极7D的电极指周期决定的弹性波的波长即λ进行了标准化。在第3弹性波谐振器3C中,λ设为2μm。此外,在SAW谐振器3D中,将由42°Y切割X传播LiTaO3压电单晶构成的压电体基板60的厚度设为120μm,将由铝构成的IDT电极7C的厚度设为0.08λ,将占空比设为0.5。此外,关于第3弹性波谐振器3C,将由硅基板构成的高声速构件4C包含的硅基板中的压电体层6C侧的面41C设为(100)面。低声速膜5C、压电体层6C以及IDT电极7C的厚度使用由IDT电极7C的电极指周期决定的弹性波的波长即λ进行了标准化。在第3弹性波谐振器3C中,λ设为2μm。在第3弹性波谐振器3C中,作为一个例子,将由氧化硅构成的低声速膜的厚度设为0.35λ,将由50°Y切割X传播LiTaO3压电单晶构成的压电体层6C的厚度设为0.3λ,将由铝构成的IDT电极7C的厚度设为0.08λ,将占空比设为0.5。
根据图40,在第3弹性波谐振器3C中,在阻抗的相位特性中,在通带的最大频率侧产生阻带纹波。在图40的例子中,通带包含1950MHz,阻带纹波产生在2050MHz附近。相对于此,在SAW谐振器3D中,在阻抗的相位特性中,在2050MHz附近未产生纹波。然而,在SAW谐振器3D中,与第3弹性波谐振器3C相比,通带的特性下降。这些倾向在如图41所示那样在比图40的情况靠低频率侧具有通带的情况下也是同样的。图41的虚线表示SAW谐振器3D的阻抗的相位的频率特性。此外,图41的单点划线表示第3弹性波谐振器3C的阻抗的相位的频率特性。在图41的例子中,通带包含970MHz,阻带纹波产生在1030MHz附近。
实施方式7涉及的弹性波装置与实施方式1涉及的弹性波装置1(参照图1~图5B)同样地,设置在作为天线端子的第1端子101与不同于第1端子101的第2端子102之间。弹性波装置1具备多个弹性波谐振器31~39。多个弹性波谐振器31~39包含:多个串联臂谐振器(弹性波谐振器31、33、35、37、39),设置在将第1端子101和第2端子102连结的第1路径r1上;以及多个并联臂谐振器(弹性波谐振器32、34、36、38),设置在将第1路径r1上的多个节点N1、N2、N3、N4的每一个和接地连结的多个第2路径r21、r22、r23、r24上。在将多个弹性波谐振器31~39中的在电学上最靠近第1端子101的弹性波谐振器31设为天线端谐振器的情况下,天线端谐振器为SAW谐振器3D,多个弹性波谐振器31~39中的天线端谐振器以外的至少一个弹性波谐振器33~39为第3弹性波谐振器3C。SAW谐振器3D包含压电体基板60和形成在压电体基板60上并具有多个电极指(多个第1电极指73D以及多个第2电极指74D)的IDT电极7D。第3弹性波谐振器3C包含:压电体层6C、具有多个电极指(多个第1电极指73C以及多个第2电极指74C)的IDT电极7C、以及高声速构件4C。第3弹性波谐振器3C的IDT电极7C形成在压电体层6C上。高声速构件4C夹着压电体层6C位于与IDT电极7C相反侧。在高声速构件4C中,传播的体波的声速与在压电体层6C传播的弹性波的声速相比为高速。在第3弹性波谐振器3C中,在将由IDT电极7C的电极指周期决定的弹性波的波长设为λ时,压电体层6C的厚度为3.5λ以下。在弹性波装置中,在天线端谐振器为SAW谐振器3D的情况下,多个弹性波谐振器31~39中的天线端谐振器以外的至少一个弹性波谐振器33~39为第3弹性波谐振器3C。
在实施方式7涉及的弹性波装置中,在天线端谐振器为SAW谐振器3D的情况下,多个弹性波谐振器31~39中的天线端谐振器以外的至少一个弹性波谐振器33~39为第3弹性波谐振器3C,由此能够在抑制反射特性以及通过特性的下降的同时抑制高阶模。
(实施方式7的变形例1)
实施方式7的变形例1涉及的弹性波装置与实施方式7涉及的弹性波装置的不同点在于,代替实施方式7涉及的弹性波装置的SAW谐振器3D而具备如图42所示的BAW(BulkAcoustic Wave,体声波)谐振器。关于实施方式7的变形例1涉及的弹性波装置,对于与实施方式7涉及的弹性波装置同样的构成要素,标注相同的附图标记并省略说明。
BAW谐振器3E包含第1电极96、压电体膜97、以及第2电极98。压电体膜97形成在第1电极96上。第2电极98形成在压电体膜97上。
BAW谐振器3E还具备支承构件90E。支承构件90E对第1电极96、压电体膜97以及第2电极98进行支承。支承构件90E包含支承基板91和形成在支承基板91上的电绝缘膜92。支承基板91例如为硅基板。电绝缘膜92例如为硅氧化膜。压电体膜97例如由PZT(锆钛酸铅)构成。
BAW谐振器3E在第1电极96中的与压电体膜97侧相反侧具有空腔99。BAW谐振器3E能够通过增大第1电极96与第1电极96正下方的介质的声阻抗比从而抑制弹性波能量向支承构件90E侧的传播,与未形成空腔99的情况相比,能够提高机电耦合系数。BAW谐振器3E为FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator,薄膜体声波谐振器)。另外,构成FBAR的BAW谐振器3E的构造是一个例子,并没有特别限定。
在BAW谐振器3E中,与SAW谐振器3D同样地,在阻抗的相位特性中,在通带的高频侧不产生阻带纹波。此外,在BAW谐振器3E中,与SAW谐振器3D同样地,与第3弹性波谐振器3C相比,通带的特性下降。
实施方式7的变形例1涉及的弹性波装置与实施方式1涉及的弹性波装置1(参照图1~图5B)同样地,设置在作为天线端子的第1端子101与不同于第1端子101的第2端子102之间。弹性波装置1具备多个弹性波谐振器31~39。多个弹性波谐振器31~39包含:多个串联臂谐振器(弹性波谐振器31、33、35、37、39),设置在将第1端子101和第2端子102连结的第1路径r1上;以及多个并联臂谐振器(弹性波谐振器32、34、36、38),设置在将第1路径r1上的多个节点N1、N2、N3、N4的每一个和接地连结的多个第2路径r21、r22、r23、r24上。在将多个弹性波谐振器31~39中的在电学上最靠近第1端子101的弹性波谐振器31设为天线端谐振器的情况下,天线端谐振器为BAW谐振器3E,多个弹性波谐振器31~39中的天线端谐振器以外的至少一个弹性波谐振器33~39为第3弹性波谐振器3C。BAW谐振器3E包含:第1电极96、形成在第1电极96上的压电体膜97、以及形成在压电体膜97上的第2电极98。第3弹性波谐振器3C包含:压电体层6C、具有多个电极指(多个第1电极指73C以及多个第2电极指74C)的IDT电极7C、以及高声速构件4C。第3弹性波谐振器3C的IDT电极7C形成在压电体层6C上。高声速构件4C夹着压电体层6C位于与IDT电极7C相反侧。在高声速构件4C中,传播的体波的声速与在压电体层6C传播的弹性波的声速相比为高速。在第3弹性波谐振器3C中,在将由IDT电极7C的电极指周期决定的弹性波的波长设为λ时,压电体层6C的厚度为3.5λ以下。在弹性波装置中,在天线端谐振器为BAW谐振器3E的情况下,多个弹性波谐振器31~39中的天线端谐振器以外的至少一个弹性波谐振器33~39为第3弹性波谐振器3C。
在实施方式7的变形例1涉及的弹性波装置中,在天线端谐振器为BAW谐振器3E的情况下,多个弹性波谐振器31~39中的天线端谐振器以外的至少一个弹性波谐振器33~39为第3弹性波谐振器3C,由此能够在抑制反射特性以及通过特性的下降的同时抑制高阶模。
实施方式7的变形例2涉及的弹性波装置代替实施方式7的变形例1涉及的弹性波装置的BAW谐振器3E而具备如图43所示的BAW谐振器3F。
BAW谐振器3F包含第1电极96、压电体膜97、以及第2电极98。压电体膜97形成在第1电极96上。第2电极98形成在压电体膜97上。
BAW谐振器3F还具备支承构件90F。支承构件90F对第1电极96、压电体膜97以及第2电极98进行支承。支承构件90F包含支承基板91和形成在支承基板91上的声多层膜95。声多层膜95对由压电体膜97产生的体声波(bulk acoustic waves)进行反射。声多层膜95是如下的构造,即,声阻抗相对高的多个高声阻抗层93和声阻抗相对低的多个低声阻抗层94在支承基板91的厚度方向上每隔一层交替地排列。高声阻抗层93的材料例如为Pt。低声阻抗层94的材料例如为氧化硅。支承基板91例如为硅基板。压电体膜97例如由PZT构成。
BAW谐振器3F在第1电极96中的与压电体膜97侧相反侧具有上述的声多层膜95。BAW谐振器3F为SMR(Solidly Mounted Resonator,固态安装谐振器)。另外,构成SMR的BAW谐振器3F的构造是一个例子,没有特别限定。
在BAW谐振器3F中,与SAW谐振器3D同样地,在阻抗的相位特性中,在通带的高频侧不产生阻带纹波。此外,在BAW谐振器3F中,与SAW谐振器3D同样地,与第3弹性波谐振器3C相比,阻带的反射特性下降。
在实施方式7的变形例2涉及的弹性波装置中,在天线端谐振器为BAW谐振器3F的情况下,多个弹性波谐振器31~39中的天线端谐振器以外的至少一个弹性波谐振器33~39为第3弹性波谐振器3C,由此能够在抑制反射特性以及通过特性的下降的同时抑制高阶模。
上述的实施方式1~7等只不过是本发明的各种各样的实施方式之一。只要能够达到本发明的目的,上述的实施方式1~7等就能够根据设计等而进行各种变更。
(总结)
根据以上说明的实施方式1~7等,公开了以下的方式。
第1方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)设置在作为天线端子的第1端子(101)与不同于第1端子(101)的第2端子(102)之间。弹性波装置(1;1c;1g)具备多个弹性波谐振器(31~39)。多个弹性波谐振器(31~39)包含:多个串联臂谐振器(弹性波谐振器31、33、35、37、39),设置在将第1端子(101)和第2端子(102)连结的第1路径(r1)上;以及多个并联臂谐振器(弹性波谐振器32、34、36、38),设置在将第1路径(r1)上的多个节点(N1、N2、N3、N4)的每一个和接地连结的多个第2路径上。在将多个弹性波谐振器(31~39)中的在电学上最靠近第1端子(101)的弹性波谐振器设为天线端谐振器的情况下,天线端谐振器为第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)、SAW谐振器(3D)或BAW谐振器(3E;3F),多个弹性波谐振器(31~39)中的天线端谐振器以外的至少一个弹性波谐振器为第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)或第3弹性波谐振器(3C)。在上述天线端谐振器为第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)的情况下,上述至少一个弹性波谐振器为第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)。在上述天线端谐振器为SAW谐振器(3D)或BAW谐振器(3E;3F)的情况下,多个弹性波谐振器(31~39)中的上述天线端谐振器以外的至少一个弹性波谐振器为第3弹性波谐振器(3C)。SAW谐振器(3D)包含压电体基板(60)和具有多个电极指(多个第1电极指73D以及多个第2电极指74D)的IDT电极(7D)。IDT电极(7D)形成在压电体基板(60)上。第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)、第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)以及第3弹性波谐振器(3C)各自包含:压电体层(6A、6B、6C)、具有多个电极指(多个第1电极指73A、73B、73C以及多个第2电极指74A、74B、74C)的IDT电极(7A、7B、7C)、以及高声速构件(4A、4B、4C)。第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)、第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)以及第3弹性波谐振器(3C)各自的IDT电极(7A、7B、7C)形成在压电体层(6A、6B、6C)上。高声速构件(4A、4B、4C)夹着压电体层(6A、6B、6C)位于与IDT电极(7A、7B、7C)相反侧。在高声速构件(4A、4B、4C)中,传播的体波的声速与在压电体层(6A、6B、6C)传播的弹性波的声速相比为高速。在第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)、第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)以及第3弹性波谐振器(3C)的每一个中,在将由IDT电极(7A、7B、7C)的电极指周期决定的弹性波的波长设为λ时,压电体层(6A、6B、6C)的厚度为3.5λ以下。在上述天线端谐振器为第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)且上述至少一个弹性波谐振器为第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)的情况下,弹性波装置(1;1c;1g)满足第1条件、第2条件、以及第3条件中的至少一者。上述第1条件为如下的条件:第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)以及第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)的高声速构件(4A、4B)各自包含硅基板,第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)的硅基板中的压电体层(6A)侧的面(41A)为(111)面或(110)面,第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)的硅基板中的压电体层(6B)侧的面(41B)为(100)面。上述第2条件为如下的条件:第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)的压电体层(6A)比第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)的压电体层(6B)薄。上述第3条件为如下的条件:第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)以及第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)各自包含低声速膜(5A、5B),且第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)的低声速膜(5A)比第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)的低声速膜(5B)薄。低声速膜(5A、5B)设置在高声速构件(4A、4B)与压电体层(6A、6B)之间。在低声速膜(5A、5B)中,传播的体波的声速与在压电体层(6A、6B)传播的体波的声速相比为低速。
在第1方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)中,能够抑制高阶模。
在第2方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)中,在第1方式中,BAW谐振器(3E;3F)包含第1电极(96)、压电体膜(97)、以及第2电极(98)。压电体膜(97)形成在第1电极(96)上。第2电极(98)形成在压电体膜(97)上。
在第3方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)中,在第1或第2方式中,在上述天线端谐振器为第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)且上述至少一个弹性波谐振器为第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)的情况下,弹性波装置(1;1c;1g)满足第4条件。上述第4条件为如下的条件:第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)的IDT电极(7A)的电极指的电极指长边方向上的每单位长度的质量比第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)的IDT电极(7B)的电极指的电极指长边方向上的每单位长度的质量大。
在第3方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)中,能够增大机电耦合系数,且能够抑制阻带纹波。
在第4方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)中,在第1或第2方式中,在上述天线端谐振器为第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)且上述至少一个弹性波谐振器为第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)的情况下,弹性波装置(1;1c;1g)满足第4条件。上述第4条件为如下的条件:第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)的IDT电极(7A)的电极指的电极指长边方向上的每单位长度的质量比第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)的IDT电极(7B)的电极指的电极指长边方向上的所述每单位长度的质量小。
在第4方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)中,能够使第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)的TCF比第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)的TCF小。
在第5方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)中,在第1~第4方式中的任一者中,在上述天线端谐振器为第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)且上述至少一个弹性波谐振器为第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)的情况下,满足上述第1条件和上述第2条件中的至少一者。在第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)和第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)之中,仅第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)包含低声速膜(5A)。低声速膜(5A)设置在高声速构件(4A)与压电体层(6A)之间。在低声速膜(5A)中,传播的体波的声速与在压电体层(6A)传播的体波的声速相比为低速。
在第5方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)中,能够谋求基于机电耦合系数的增大的相对带宽的扩大和频率温度特性的改善这两者。
在第6方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)中,在第1~第4方式中的任一者中,在上述天线端谐振器为第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)且上述至少一个弹性波谐振器为第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)的情况下,满足上述第1条件和上述第2条件中的至少一者。在第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)和第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)之中,仅第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)包含低声速膜(5B)。低声速膜(5B)设置在高声速构件(4B)与压电体层(6B)之间。在低声速膜(5B)中,传播的体波的声速与在压电体层(6B)传播的体波的声速相比为低速。
在第6方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)中,能够进一步抑制在第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)中产生的高阶模。
在第7方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)中,在第1~第6方式中的任一者中,压电体层(6A、6B、6C)的材料为钽酸锂或铌酸锂。低声速膜(5A、5B、5C)的材料为氧化硅。高声速构件(4A、4B、4C)的材料为硅。
在第7方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)中,与未设置低声速膜(5A、5B、5C)的情况相比,能够降低损耗并提高Q值。
在第8方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)中,在第1~第6方式中的任一者中,高声速构件(4A、4B)包含高声速膜(45A、45B)和对高声速膜(45A、45B)进行支承的支承基板(44A、44B)。在高声速膜(45A、45B)中,传播的体波的声速与在压电体层(6A、6B)传播的弹性波的声速相比为高速。第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)、第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)以及第3弹性波谐振器(3C)各自包含形成在高声速膜(45A、45B)上的低声速膜(5A、5B、5C)。在低声速膜(5A、5B、5C)中,传播的体波的声速与在压电体层(6A、6B、6C)传播的体波的声速相比为低速。在弹性波装置(1;1c;1g)中,在满足上述第1条件的情况下,支承基板(44A、44B)为上述硅基板。
在第8方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)中,能够抑制弹性波泄漏到支承基板(44A、44B)。
在第9方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)中,在第8方式中,压电体层(6A、6B、6C)的材料为钽酸锂或铌酸锂。低声速膜(5A、5B、5C)的材料为从由氧化硅、玻璃、氮氧化硅、氧化钽、氧化硅中添加了氟、碳或硼的化合物构成的组选择的至少一种材料。高声速膜(45A、45B)的材料为从由类金刚石碳、氮化铝、氧化铝、碳化硅、氮化硅、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、氧化镁以及金刚石构成的组选择的至少一种材料。
在第10方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)中,在第1~第7方式中的任一者中,第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)、第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)以及第3弹性波谐振器(3C)各自包含低声速膜(5A、5B、5C)。低声速膜(5A、5B、5C)设置在高声速构件(4A、4B、4C)与压电体层(6A、6B、6C)之间。在低声速膜(5A、5B、5C)中,传播的体波的声速与在压电体层(6A、6B、6C)传播的体波的声速相比为低速。高声速构件(4A、4B、4C)为高声速支承基板(42A、42B、42C)。在高声速支承基板(42A、42B、42C)中,传播的体波的声速与在压电体层(6A、6B、6C)传播的弹性波的声速相比为高速。
在第10方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)中,与第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)、第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)以及第3弹性波谐振器(3C)各自不包含低声速膜(5A、5B、5C)的情况相比,能够降低损耗并提高Q值。
在第11方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)中,在第1~第10方式中的任一者中,在满足上述第2条件时,第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)以及第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)各自还包含设置在压电体层(6A、6B)与IDT电极(7A、7B)之间的电介质膜(8A、8B)。第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)的电介质膜(8A)的厚度比第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)的电介质膜(8B)的厚度厚。
在第11方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)中,能够抑制第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)的机电耦合系数变得过大。
在第12方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)中,在第1~第10方式中的任一者中,在上述天线端谐振器为第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)且上述至少一个弹性波谐振器为第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)的情况下,满足上述第1条件和上述第2条件中的至少一者。在第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)和第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)之中,仅第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)还包含设置在压电体层(6A)与IDT电极(7A)之间的电介质膜(8A)。
在第13方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)中,在第1~第10方式中的任一者中,在上述天线端谐振器为第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)且上述至少一个弹性波谐振器为第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)的情况下,满足上述第1条件和上述第2条件中的至少一者。在第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)和第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)之中,仅第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)还包含设置在压电体层(6B)与IDT电极(7B)之间的电介质膜(8B)。
在第14方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)中,在第1~第13方式中的任一者中,在上述天线端谐振器为第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)且上述至少一个弹性波谐振器(32~39)为第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)的情况下,第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)的压电体层(6A)的切割角(θA)比第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)的压电体层(6B)的切割角(θB)大。
在第14方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)中,能够使第1弹性波谐振器(3An)的TCF的绝对值小于第2弹性波谐振器(3Bn)的TCF的绝对值。由此,在第14方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)中,能够抑制高阶模的与温度变化相伴的频率变动。此外,在第14方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)中,第2弹性波谐振器(3Bn)的压电体层(6B)的切割角(θB)比第1弹性波谐振器(3An)的压电体层(6A)的切割角(θA)小,因此与弹性波谐振器(31~39)全部为第1弹性波谐振器(3An)的情况相比,能够抑制机电耦合系数以及相对带宽的特性下降。
在第15方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)中,在第1~第14方式中的任一者中,在上述天线端谐振器为第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An)且上述至少一个弹性波谐振器(33~39)为第2弹性波谐振器(3B;3Ba~3Bn)的情况下,关于第1弹性波谐振器(3A;3Aa~3An),以通过下述式(1)求出的θ0为基准,压电体层(6A)的切割角(θA)在θB±4°的范围内。下述式(1)是如下情况下的式子,即,将上述波长设为λ(μm),将IDT电极(7A)的厚度设为TIDT(μm),将IDT电极(7A)的比重设为ρ(g/cm3),将电极指的宽度(WA)除以电极指周期(重复周期PλA)的二分之一的值(WA+SA)而得到的值即占空比设为Du,将压电体层(6A)的厚度设为TLT(μm),将低声速膜(5A)的厚度设为TVL(μm)。
[数学式2]
在第15方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)中,能够减小瑞利波的响应强度。
在第16方式涉及的弹性波装置(1;1g)中,在第1~第15方式中的任一者中,多个串联臂谐振器(弹性波谐振器31、33、35、37、39)中的一个串联臂谐振器(弹性波谐振器31)在电学上比多个并联臂谐振器(弹性波谐振器32、34、36、38)靠近第1端子(101)。上述一个串联臂谐振器(弹性波谐振器31)为上述天线端谐振器。
在第17方式涉及的弹性波装置(1c)中,在第1~第15方式中的任一者中,多个串联臂谐振器(弹性波谐振器31、33、35、37)中的一个串联臂谐振器(弹性波谐振器31)和多个并联臂谐振器(弹性波谐振器32、34、36、38)中的一个并联臂谐振器(弹性波谐振器32)与第1端子(101)直接连接。一个串联臂谐振器(弹性波谐振器31)和所述一个并联臂谐振器中的至少一者为上述天线端谐振器。
在第18方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)中,在第1~第17方式中的任一者中,上述天线端谐振器是与多个弹性波谐振器(31~39)中的上述天线端谐振器以外的弹性波谐振器(32~39)不同的芯片。
在第18方式涉及的弹性波装置(1;1c;1g)中,能够抑制上述天线端谐振器以外的弹性波谐振器的特性的偏差。
第19方式涉及的多工器(100;100b)具备第1滤波器(11)和第2滤波器(12)。第1滤波器(11)由第1~第18方式中的任一者记载的弹性波装置(1;1c;1g)构成。第2滤波器(12)设置在第1端子(101)与不同于第1端子(101)的第3端子(103)之间。第1滤波器(11)的通带与第2滤波器(12)的通带相比为低频带。
在第19方式涉及的多工器(100;100b)中,能够抑制在第1滤波器(11)中产生的高阶模对第2滤波器(12)造成的影响。
在第20方式涉及的多工器(100;100b)中,在第19方式中,具备多个由多个弹性波谐振器(31~39)构成的谐振器组(30)。在多个谐振器组(30)中,第1端子(101)为公共端子,且第2端子(102)为独立端子。多个谐振器组(30)的上述天线端谐振器集成在一个芯片。
在第20方式涉及的多工器(100;100b)中,能够降低多个谐振器组(30)的上述天线端谐振器的特性偏差,且能够谋求多工器(100;100b)的小型化。
在第21方式涉及的多工器(100;100b)中,在第19或第20方式中,第1滤波器(11)的通带的最大频率比第2滤波器(12)的通带的最小频率低。
第22方式涉及的高频前端电路(300)具备:第19~第21方式中的任一者记载的多工器(100;100b)、和与多工器(100;100b)连接的放大电路(303)。
第22方式涉及的高频前端电路(300)能够抑制高阶模。
第23方式涉及的通信装置(400)具备第22方式记载的高频前端电路(300)和RF信号处理电路(401)。RF信号处理电路(401)对由天线(200)接收的高频信号进行处理。高频前端电路(300)在天线(200)与RF信号处理电路(401)之间传递高频信号。
在第23方式涉及的通信装置(400)中,能够抑制高阶模。
附图标记说明
1、1c、1g:弹性波装置;
11:第1滤波器;
12:第2滤波器;
21:第3滤波器;
22:第4滤波器;
31、33、35、37、39:弹性波谐振器(串联臂谐振器);
32、34、36、38:弹性波谐振器(并联臂谐振器);
3A、3Aa、3Ab、3Ac、3Ad、3Ae、3Af、3Ag、3Ah、3Ai、3Aj、3Ak、3Al、3Am、3An:第1弹性波谐振器;
3B、3Ba、3Bb、3Bc、3Bd、3Be、3Bf、3Bg、3Bh、3Bi、3Bj、3Bk、3Bl、3Bm、3Bn:第2弹性波谐振器;
3C:第3弹性波谐振器;
3D:SAW谐振器;
3E:BAW谐振器;
3F:BAW谐振器;
30:谐振器组;
4A、4B、4C:高声速构件;
41A、41B、41C:面;
42A、42B、42C:高声速支承基板;
44A、44B:支承基板;
45A、45B:高声速膜;
5A、5B、5C:低声速膜;
6A、6B、6C:压电体层;
61A、61B、61C:第1主面;
62A、62B、62C:第2主面;
7A、7B、7C、7D:IDT电极;
71A、71B、71D:第1汇流条;
72A、72B、72D:第2汇流条;
73A、73B、73C、73D:第1电极指;
74A、74B、74C、74D:第2电极指;
8A、8B:电介质膜;
90E、90F:支承构件;
91:支承基板;
92:电绝缘膜;
93:高声阻抗层;
94:低声阻抗层;
95:声多层膜;
96:第1电极;
97:压电体膜;
98:第2电极;
99:空腔;
100、100b:多工器;
101:第1端子;
102:第2端子;
103:第3端子;
104:第4端子;
200:天线;
300:高频前端电路;
301:开关电路(第1开关电路);
302:开关电路(第2开关电路);
303:放大电路(第1放大电路);
304:放大电路(第2放大电路);
400:通信装置;
401:RF信号处理电路;
402:基带信号处理电路;
r1:第1路径;
r21、r22、r23、r24:第2路径;
N1、N2、N3、N4:节点;
WA:宽度;
SA:间隔宽度;
PλA:重复周期;
WB:第2电极指的宽度;
SB:间隔宽度;
PλB:重复周期;
Γ:切割角。
Claims (23)
1.一种弹性波装置,设置在作为天线端子的第1端子与不同于所述第1端子的第2端子之间,其中,
所述弹性波装置具备多个弹性波谐振器,
所述多个弹性波谐振器包含:
多个串联臂谐振器,设置在将所述第1端子和所述第2端子连结的第1路径上;以及
多个并联臂谐振器,设置在将所述第1路径上的多个节点的每一个和接地连结的多个第2路径上,
在将所述多个弹性波谐振器中的在电连接上最靠近所述第1端子的弹性波谐振器设为天线端谐振器的情况下,
在所述天线端谐振器为第1弹性波谐振器的情况下,所述多个弹性波谐振器中的所述天线端谐振器以外的至少一个弹性波谐振器为第2弹性波谐振器,
在所述天线端谐振器为SAW谐振器或BAW谐振器的情况下,所述多个弹性波谐振器中的所述天线端谐振器以外的至少一个弹性波谐振器为第3弹性波谐振器,
所述SAW谐振器包含:
压电体基板;以及
IDT电极,形成在压电体基板上,并具有多个电极指,
所述第1弹性波谐振器、所述第2弹性波谐振器以及所述第3弹性波谐振器各自包含:
压电体层;
IDT电极,形成在所述压电体层上,并具有多个电极指;以及
高声速构件,夹着所述压电体层位于与所述IDT电极相反侧,传播的体波的声速与在所述压电体层传播的弹性波的声速相比为高速,
在将由所述IDT电极的电极指周期决定的弹性波的波长设为λ时,所述压电体层的厚度为3.5λ以下,
在所述天线端谐振器为所述第1弹性波谐振器且所述至少一个弹性波谐振器为所述第2弹性波谐振器的情况下,所述弹性波装置满足第1条件、第2条件、以及第3条件中的至少一者,
所述第1条件为如下的条件:所述第1弹性波谐振器以及所述第2弹性波谐振器的所述高声速构件各自包含硅基板,所述第1弹性波谐振器的所述硅基板中的所述压电体层侧的面为(111)面或(110)面,所述第2弹性波谐振器的所述硅基板中的所述压电体层侧的面为(100)面,
所述第2条件为如下的条件:所述第1弹性波谐振器的所述压电体层比所述第2弹性波谐振器的所述压电体层薄,
所述第3条件为如下的条件:所述第1弹性波谐振器以及所述第2弹性波谐振器各自包含低声速膜,所述低声速膜设置在所述高声速构件与所述压电体层之间,传播的体波的声速与在所述压电体层传播的体波的声速相比为低速,且所述第1弹性波谐振器的所述低声速膜比所述第2弹性波谐振器的所述低声速膜薄。
2.根据权利要求1所述的弹性波装置,其中,
所述BAW谐振器包含:
第1电极;
压电体膜,形成在所述第1电极上;以及
第2电极,形成在所述压电体膜上。
3.根据权利要求1或2所述的弹性波装置,其中,
在所述天线端谐振器为所述第1弹性波谐振器且所述至少一个弹性波谐振器为所述第2弹性波谐振器的情况下,所述弹性波装置满足第4条件,
所述第4条件为如下的条件:所述第1弹性波谐振器的所述IDT电极的电极指的电极指长边方向上的每单位长度的质量比所述第2弹性波谐振器的所述IDT电极的电极指的电极指长边方向上的所述每单位长度的质量大。
4.根据权利要求1或2所述的弹性波装置,其中,
在所述天线端谐振器为所述第1弹性波谐振器且所述至少一个弹性波谐振器为所述第2弹性波谐振器的情况下,所述弹性波装置满足第4条件,
所述第4条件为如下的条件:所述第1弹性波谐振器的所述IDT电极的电极指的电极指长边方向上的每单位长度的质量比所述第2弹性波谐振器的所述IDT电极的电极指的电极指长边方向上的所述每单位长度的质量小。
5.根据权利要求1或2所述的弹性波装置,其中,
在所述天线端谐振器为所述第1弹性波谐振器且所述至少一个弹性波谐振器为所述第2弹性波谐振器的情况下,所述弹性波装置满足所述第1条件和所述第2条件中的至少一者,
在所述第1弹性波谐振器和所述第2弹性波谐振器之中,仅所述第1弹性波谐振器包含低声速膜,所述低声速膜设置在所述高声速构件与所述压电体层之间,传播的体波的声速与在所述压电体层传播的体波的声速相比为低速。
6.根据权利要求1或2所述的弹性波装置,其中,
在所述天线端谐振器为所述第1弹性波谐振器且所述至少一个弹性波谐振器为所述第2弹性波谐振器的情况下,所述弹性波装置满足所述第1条件和所述第2条件中的至少一者,
在所述第1弹性波谐振器和所述第2弹性波谐振器之中,仅所述第2弹性波谐振器包含低声速膜,所述低声速膜设置在所述高声速构件与所述压电体层之间,传播的体波的声速与在所述压电体层传播的体波的声速相比为低速。
7.根据权利要求1或2所述的弹性波装置,其中,
所述压电体层的材料为钽酸锂或铌酸锂,
所述低声速膜的材料为氧化硅,
所述高声速构件的材料为硅。
8.根据权利要求1或2所述的弹性波装置,其中,
所述高声速构件包含:
高声速膜,传播的体波的声速与在所述压电体层传播的弹性波的声速相比为高速;以及
支承基板,对所述高声速膜进行支承,
所述第1弹性波谐振器、所述第2弹性波谐振器以及所述第3弹性波谐振器各自包含低声速膜,所述低声速膜形成在所述高声速膜上,传播的体波的声速与在所述压电体层传播的体波的声速相比为低速,
所述弹性波装置在满足所述第1条件的情况下,所述支承基板为所述硅基板。
9.根据权利要求8所述的弹性波装置,其中,
所述压电体层的材料为钽酸锂或铌酸锂,
所述低声速膜的材料为从由氧化硅、玻璃、氮氧化硅、氧化钽、氧化硅中添加了氟、碳或硼的化合物构成的组选择的至少一种材料,
所述高声速膜的材料为从由类金刚石碳、氮化铝、氧化铝、碳化硅、氮化硅、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、氧化镁以及金刚石构成的组选择的至少一种材料。
10.根据权利要求1或2所述的弹性波装置,其中,
所述第1弹性波谐振器、所述第2弹性波谐振器以及所述第3弹性波谐振器各自包含低声速膜,所述低声速膜设置在所述高声速构件与所述压电体层之间,传播的体波的声速与在所述压电体层传播的体波的声速相比为低速,
所述高声速构件是传播的体波的声速与在所述压电体层传播的弹性波的声速相比为高速的高声速支承基板。
11.根据权利要求1或2所述的弹性波装置,其中,
在所述弹性波装置中,在满足所述第2条件时,所述第1弹性波谐振器以及所述第2弹性波谐振器各自还包含设置在所述压电体层与所述IDT电极之间的电介质膜,
所述第1弹性波谐振器的电介质膜的厚度比所述第2弹性波谐振器的电介质膜的厚度厚。
12.根据权利要求1或2所述的弹性波装置,其中,
在所述天线端谐振器为所述第1弹性波谐振器且所述至少一个弹性波谐振器为所述第2弹性波谐振器的情况下,所述弹性波装置满足所述第1条件和所述第2条件中的至少一者,
在所述第1弹性波谐振器和所述第2弹性波谐振器之中,仅所述第1弹性波谐振器还包含设置在所述压电体层与所述IDT电极之间的电介质膜。
13.根据权利要求1或2所述的弹性波装置,其中,
在所述天线端谐振器为所述第1弹性波谐振器且所述至少一个弹性波谐振器为所述第2弹性波谐振器的情况下,所述弹性波装置满足所述第1条件和所述第2条件中的至少一者,
在所述第1弹性波谐振器和所述第2弹性波谐振器之中,仅所述第2弹性波谐振器还包含设置在所述压电体层与所述IDT电极之间的电介质膜。
14.根据权利要求1或2所述的弹性波装置,其中,
在所述弹性波装置中,在所述天线端谐振器为所述第1弹性波谐振器且所述至少一个弹性波谐振器为所述第2弹性波谐振器的情况下,
所述第1弹性波谐振器的所述压电体层的切割角比所述第2弹性波谐振器的所述压电体层的切割角大。
15.根据权利要求1或2所述的弹性波装置,其中,
在所述弹性波装置中,在所述天线端谐振器为所述第1弹性波谐振器且所述至少一个弹性波谐振器为所述第2弹性波谐振器的情况下,
关于所述第1弹性波谐振器,将所述波长设为λ,其单位为μm,将所述IDT电极的厚度设为TIDT,其单位为μm,将所述IDT电极的比重设为ρ,其单位为g/cm3,将所述电极指的宽度除以所述电极指周期的二分之一的值而得到的值即占空比设为Du,将所述压电体层的厚度设为TLT,其单位为μm,将所述低声速膜的厚度设为TVL,其单位为μm,在该情况下,以由下述式(1)求出的θ0°为基准,所述第1弹性波谐振器的所述压电体层的切割角在θ0±4°的范围内,
[数学式1]
16.根据权利要求1或2所述的弹性波装置,其中,
所述多个串联臂谐振器中的一个串联臂谐振器在电连接上比所述多个并联臂谐振器靠近所述第1端子,
所述一个串联臂谐振器为所述天线端谐振器。
17.根据权利要求1或2所述的弹性波装置,其中,
所述多个串联臂谐振器中的一个串联臂谐振器和所述多个并联臂谐振器中的一个并联臂谐振器与所述第1端子直接连接,
所述一个串联臂谐振器和所述一个并联臂谐振器中的至少一者为所述天线端谐振器。
18.根据权利要求1或2所述的弹性波装置,其中,
所述天线端谐振器是与所述至少一个弹性波谐振器不同的芯片。
19.一种多工器,具备:
第1滤波器,由权利要求1~18中的任一项所述的弹性波装置构成;以及
第2滤波器,设置在所述第1端子与不同于所述第1端子的第3端子之间,
所述第1滤波器的通带与所述第2滤波器的通带相比为低频带。
20.根据权利要求19所述的多工器,其中,
具备多个由所述多个弹性波谐振器构成的谐振器组,
在多个所述谐振器组中,所述第1端子为公共端子,且所述第2端子为独立端子,
多个所述谐振器组的所述天线端谐振器集成在一个芯片。
21.根据权利要求19或20所述的多工器,其中,
所述第1滤波器的所述通带的最大频率比所述第2滤波器的所述通带的最小频率低。
22.一种高频前端电路,具备:
权利要求19~21中的任一项所述的多工器;以及
放大电路,与所述多工器连接。
23.一种通信装置,具备:
权利要求22所述的高频前端电路;以及
RF信号处理电路,对由天线接收的高频信号进行处理,
所述高频前端电路在所述天线与所述RF信号处理电路之间传递所述高频信号。
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