CN112054780A - 弹性波装置 - Google Patents
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Abstract
提供能抑制通带外的杂散的弹性波装置。弹性波装置(1)具备高声速支承基板(3)、设置在高声速支承基板(3)上的低声速膜(4)、设置在低声速膜(4)上的压电体层(5)和设置在压电体层(5)上的IDT电极(6)。在高声速支承基板(3)传播的体波的声速比在压电体层(5)传播的弹性波的声速高。在低声速膜(4)传播的体波的声速比在压电体层(5)传播的体波的声速低。低声速膜(4)具有第1部分(A)和位于比第1部分(A)更靠高声速支承基板(3)侧的第2部分(B)。第1部分(A)及第2部分(B)由同种材料构成。在将低声速膜(4)的第1部分(A)处的密度设为ρ1，将第2部分(B)处的密度设为ρ2时，密度ρ1和密度ρ2不同。
Description
技术领域
本发明涉及弹性波装置。
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例。该弹性波装置具有：层叠体，依次层叠有高声速支承基板、低声速膜以及压电膜；和IDT(Interdigital Transducer，叉指换能器)电极，设置在压电膜上。通过设置如上述那样的层叠体，从而可提高Q值。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2012/086639号
然而，若将专利文献1记载的弹性波装置用作滤波器，则会在滤波器的通带外产生杂散(spurious)，从而存在滤波器特性劣化之虞。
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于，提供一种能够抑制通带外的杂散的弹性波装置。
用于解决课题的手段
本发明涉及的弹性波装置具备：高声速支承基板；低声速膜，设置在所述高声速支承基板上；压电体层，设置在所述低声速膜上；和IDT电极，设置在所述压电体层上，在所述高声速支承基板传播的体波(Bulk wave)的声速比在所述压电体层传播的弹性波的声速高，在所述低声速膜传播的体波的声速比在所述压电体层传播的体波的声速低，所述低声速膜具有第1部分、和位于比所述第1部分更靠所述高声速支承基板侧的第2部分，所述第1部分以及所述第2部分由同种材料构成，在将所述低声速膜的所述第1部分处的密度设为ρ1，将所述第2部分处的密度设为ρ2时，所述密度ρ1和所述密度ρ2不同。
发明效果
根据本发明涉及的弹性波装置，能够抑制通带外的杂散。
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俯视图。
图2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3是本发明的第1实施方式的变形例涉及的弹性波装置的主视剖视图。
附图标记说明
1…弹性波装置；
2…压电性基板；
3…高声速支承基板；
4…低声速膜；
4A、4B…第1、第2层；
5…压电体层；
6…DT电极；
7…电介质膜；
8、9…反射器；
16…第1汇流条；
17…第2汇流条；
18…第1电极指；
19…第2电极指；
24…低声速膜。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的具体的实施方式进行说明，由此使本发明变得明确。
另外，预先指出的是，本说明书记载的各实施方式为例示性的，能够在不同的实施方式之间进行结构的部分置换或者组合。
图1是本发明的第1实施方式涉及的弹性波装置的俯视图。另外，在图1中，省略了后述的电介质膜。
弹性波装置1具有压电性基板2。在压电性基板2上设置有IDT电极6。通过对IDT电极6施加交流电压，由此激励弹性波。在压电性基板2上的IDT电极6的弹性波传播方向两侧设置有一对反射器8以及反射器9。如此，本实施方式的弹性波装置1为弹性波谐振器。不过，本发明涉及的弹性波装置也可以为包含弹性波谐振器的滤波器装置等。
图2是第1实施方式涉及的弹性波装置的主视剖视图。
压电性基板2具有：高声速支承基板3、设置在高声速支承基板3上的低声速膜4、和设置在低声速膜4上的压电体层5。在压电体层5上设置有上述IDT电极6。
在本实施方式中，压电体层5为钽酸锂层。另外，压电体层5的材料不限定于上述，例如，也能够使用铌酸锂、氧化锌、氮化铝、石英或者PZT等压电体。
低声速膜4为相对低声速的膜。更具体地，在低声速膜4传播的体波的声速比在压电体层5传播的体波的声速低。低声速膜4在本实施方式中为氧化硅膜。氧化硅由SiOx表示，x为任意的正数。另外，低声速膜4的材料不限定于上述。
低声速膜4具有第1层4A、和位于比第1层4A更靠高声速支承基板3侧的第2层4B。更具体地，在高声速支承基板3上层叠有第2层4B，在第2层4B上层叠有第1层4A。低声速膜4具有位于第1层4A内的第1部分A、和位于第2层4B内的第2部分B。第1部分A位于第1层4A的厚度方向上的中央。第2部分B位于第2层4B的厚度方向上的中央。另外，第1部分A也可以为第1层4A中的任意的位置的部分，第2部分B也可以为第2层4B中的任意的位置的部分。
低声速膜4中的第1层4A以及第2层4B由同种材料构成。因此，第1部分A以及第2部分B也由同种材料构成。在本说明书中，同种材料指的是构成元素相同的材料。例如，在如本实施方式那样低声速膜4为氧化硅膜的情况下，在第1层4A以及第2层4B中，即使SiOx中的x不同，构成第1层4A以及第2层4B的材料也为同种材料。
在此，在将低声速膜4的第1部分A处的密度设为ρ1，将第2部分B处的密度设为ρ2时，在本实施方式中为ρ1＞ρ2。另外，只要密度ρ1和密度ρ2不同即可，也可以为ρ1＜ρ2。在形成低声速膜4时，例如能够通过使成膜的速度、压力不同，由此使密度ρ1和密度ρ2不同。
高声速支承基板3为相对高声速的基板。更具体地，在高声速支承基板3传播的体波的声速比在压电体层5传播的弹性波的声速高。作为高声速支承基板3的材料，例如，能够使用氧化铝、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(diamond-like carbon，类金刚石碳)或者金刚石等、以上述材料为主成分的媒质。
压电性基板2通过具有依次层叠有高声速支承基板3、低声速膜4以及压电体层5的层叠构造，由此能够将弹性波的能量有效地封闭在压电体层5侧，能够有效地提高Q值。
在压电性基板2上设置有电介质膜7以使得覆盖IDT电极6。电介质膜7在本实施方式中为氧化硅膜。另外，电介质膜7的材料不限定于上述。也可以不一定设置电介质膜7。不过，优选如本实施方式那样设置电介质膜7以使得覆盖IDT电极6。由此，IDT电极6不易破损。
如图1所示，IDT电极6具有彼此对置的第1汇流条16以及第2汇流条17。IDT电极6具有一端分别与第1汇流条16连接的多个第1电极指18。进而，IDT电极6具有一端分别与第2汇流条17连接的多个第2电极指19。多个第1电极指18和多个第2电极指19相互彼此交替插入。
IDT电极6、反射器8以及反射器9可以由层叠有多个金属层的层叠金属膜构成，也可以由单层的金属膜构成。
本实施方式的特征在于，低声速膜4的第1部分A处的密度ρ1和第2部分B处的密度ρ2不同。更具体地，本实施方式的特征在于，密度ρ1和密度ρ2的关系为ρ1＞ρ2。由此，能够抑制通带外的杂散。以下，通过将本实施方式和比较例进行比较，由此对其进行说明。另外，比较例与第1实施方式的不同点在于，ρ1＝ρ2。
在具有第1实施方式的结构的弹性波装置中，使密度ρ1和密度ρ2不同而进行了关于高阶模式的相位特性的模拟。更具体地，进行了关于在弹性波装置的通带的1.5倍附近产生的高阶模式的相位特性的模拟。在比较例的弹性波装置中，也进行了关于上述高阶模式的相位特性的模拟。上述各弹性波装置的设计参数如下所述。在此，将由IDT电极的电极指间距规定的波长设为λ。以下，例如也有时将0.01λ记载为1％λ。
高声速支承基板：材料…Si
低声速膜的第1层：材料…SiO2、厚度…0.15λ
低声速膜的第2层：材料…SiO2、厚度…0.15λ
压电体层：材料…LiTaO3、厚度…0.3λ
IDT电极：材料…A1、厚度…7％λ
IDT电极的波长：2μm
IDT电极的占空比：0.5
电介质膜：材料…SiO2、厚度…2.5％λ
在具有第1实施方式的结构的弹性波装置中，使低声速膜的密度ρ1在2.12g/cm3以上且2.30g/cm3以下的范围内发生了变化，使密度ρ2在2.03g/cm3以上且2.30g/cm3以下的范围内发生了变化。在比较例中，使密度ρ1以及密度ρ2在2.12g/cm3以上且2.30g/cm3以下的范围内发生了变化。
将第1实施方式以及比较例的结果示于表1～表3。更具体地，在表1中，示出密度ρ1为2.21g/cm3的情况下的结果。在表2中，示出密度ρ1为2.12g/cm3的情况下的结果。在表3中，示出密度ρ1为2.30g/cm3的情况下的结果。另外，将密度ρ1与密度ρ2之差的绝对值设为|Δρ|，将密度ρ1和密度ρ2的平均值设为ρave，将密度差比率设为|Δρ|/ρave×100(％)。
【表1】
【表2】
【表3】
如表1～表3所示可知，与比较例中的高阶模式的相位的值相比，第1实施方式中的高阶模式的相位的值小。如此，在第1实施方式中，能够抑制通带外的杂散。
如表1所示可知，在密度ρ1的值相同时，密度差比率越大，越可抑制高阶模式。在表2以及表3所示的结果中也是同样的。密度差比率优选为1％以上，更优选为4％以上。由此，能够更进一步抑制高阶模式。另外，密度差比率的上限没有特别限定，但例如优选为8％以下。
另外，如图2所示，在本实施方式中，低声速膜4具有第1层4A以及第2层4B。另外，低声速膜4也可以为单层的膜。在图3所示的第1实施方式的变形例中，在单层的低声速膜24中，第2部分B位于比第1部分A更靠高声速支承基板3侧。低声速膜24中的第1部分A所在的部分以及第2部分B所在的部分由同种材料构成，且为ρ1＞ρ2。在低声速膜24中，使密度ρ1和密度ρ2不同。更具体地，在低声速膜24中，在比高声速支承基板3侧的点更靠压电体层5侧的点，密度连续性或者离散性地变大。在该情况下，也能够与第1实施方式同样地抑制高阶模式。
以下，援引图2对本发明的第2实施方式的详情进行说明。第2实施方式与第1实施方式的不同点在于，密度ρ1和密度ρ2的关系为ρ1＜ρ2。除了上述的点以外，第2实施方式的弹性波装置具有与第1实施方式的弹性波装置1同样的结构。
在本实施方式中，由于密度ρ1和密度ρ2不同，因此也能够抑制通带外的杂散。以下，通过将本实施方式和比较例进行比较，由此对其进行说明。另外，比较例与第2实施方式的不同点在于，ρ1＝ρ2。
在具有第2实施方式的结构的弹性波装置中，使密度ρ1和密度ρ2不同而进行了关于瑞利模式(Rayleigh mode)的相位特性的模拟。瑞利模式产生在弹性波装置的通带的0.7倍附近的频带。在比较例的弹性波装置中，也进行了关于瑞利模式的相位特性的模拟。上述各弹性波装置的设计参数如下所述。
高声速支承基板：材料…Si
低声速膜的第1层：材料…SiO2、厚度…0.15λ
低声速膜的第2层：材料…SiO2、厚度…0.15λ
压电体层：材料…LiTaO3、厚度…0.3λ
IDT电极：材料…Al、厚度…7％λ
IDT电极的波长：2μm
IDT电极的占空比：0.5
电介质膜：材料…SiO2、厚度…2.5％λ
在具有第2实施方式的结构的弹性波装置中，使低声速膜的密度ρ1在2.12g/cm3以上且2.30g/cm3以下的范围内发生了变化，使密度ρ2在2.12g/cm3以上且2.48g/cm3以下的范围内发生了变化。在比较例中，使低声速膜的密度ρ1以及密度ρ2在2.12g/cm3以上且2.30g/cm3以下的范围内发生了变化。
将第2实施方式以及比较例的结果示于表4～表6。更具体地，在表4中，示出密度ρ1为2.21g/cm3的情况下的结果。在表5中，示出密度ρ1为2.12g/cm3的情况下的结果。在表6中，示出密度ρ1为2.30g/cm3的情况下的结果。
【表4】
【表5】
【表6】
如表4～表6所示可知，与比较例中的瑞利模式的相位的值相比，第2实施方式中的瑞利模式的相位的值小。如此，在第2实施方式中，能够抑制通带外的杂散。
如表4～表6所示可知，在密度ρ1的值相同时，密度差比率越大，越可抑制瑞利模式。密度差比率优选为1％以上，更优选为4％以上。由此，能够更进一步抑制瑞利模式。另外，密度差比率的上限没有特别限定，但例如优选为8％以下。
另外，在图3所示的第1实施方式的变形例中，低声速膜24为单层的膜，但即使在如第2实施方式那样ρ1＜ρ2的情况下，低声速膜也可以为单层的膜。在此，援引图3对第2实施方式的变形例进行说明。在本变形例中，低声速膜24为单层。低声速膜24中的第1部分A所在的部分以及第2部分B所在的部分由同种材料构成，且为ρ1＜ρ2。在低声速膜24中，在比高声速支承基板3侧的点更靠压电体层5侧的点，密度连续性或者离散性地变小。在该情况下，也能够与第2实施方式同样地抑制瑞利模式。
Claims (7)
1.一种弹性波装置，具备：
高声速支承基板；
低声速膜，设置在所述高声速支承基板上；
压电体层，设置在所述低声速膜上；和
IDT电极，设置在所述压电体层上，
在所述高声速支承基板传播的体波的声速比在所述压电体层传播的弹性波的声速高，
在所述低声速膜传播的体波的声速比在所述压电体层传播的体波的声速低，
所述低声速膜具有第1部分、和位于比所述第1部分更靠所述高声速支承基板侧的第2部分，所述第1部分以及所述第2部分由同种材料构成，
在将所述低声速膜的所述第1部分处的密度设为ρ1，将所述第2部分处的密度设为ρ2时，所述密度ρ1和所述密度ρ2不同。
2.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，
所述低声速膜具有第1层、和位于比所述第1层更靠所述高声速支承基板侧且密度与所述第1层不同的第2层，
所述第1部分位于所述第1层内，所述第2部分位于所述第2层内。
3.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，
所述低声速膜为单层的膜，在所述低声速膜中设置密度的梯度，使得所述密度ρ1和所述密度ρ2不同。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述密度ρ1和所述密度ρ2的关系为ρ1＞ρ2。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述密度ρ1和所述密度ρ2的关系为ρ1＜ρ2。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的弹性波装置，其中，
在将所述密度ρ1与所述密度ρ2之差的绝对值设为|Δρ|，将所述密度ρ1和所述密度ρ2的平均值设为ρave，将密度差比率设为|Δρ|/ρave×100(％)时，所述密度差比率为1％以上。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述低声速膜为氧化硅膜。
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