CN113366763B - 弹性波装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够谋求对泄漏模式的传播的抑制的弹性波装置。一种弹性波装置(1)，在基板(2)的第1主面(2a)侧设置有用于构成声反射器的空腔，在空腔上层叠第1电极(3)、压电薄膜(4)以及第2电极(5)而构成激励部(Y)，在第1引出电极(6)以及第2引出电极(7)中的至少一者中，在激励部(Y)的边(12a)的法线方向(B1)上设置有周期性的图案(11)。
Description
技术领域
本发明涉及具有在声反射器上设置有激励部的构造的弹性波装置。
背景技术
以往，已知具有声反射器的弹性波装置。例如，在下述的专利文献1记载的弹性波装置中，在支承基板的上表面设置有凹部。在支承基板上设置有包含下部电极、压电薄膜以及上部电极的层叠体。在上述凹部的上方，下部电极和上部电极隔着压电薄膜而相互重叠。在此，由凹部形成的空腔构成了声反射器。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4877966号公报
发明内容
发明要解决的课题
在像专利文献1记载的那样的弹性波装置中，在空腔的上方，下部电极和上部电极对置的部分成为激励部。下部电极以及上部电极与引出电极相连，引出电极用于与外部电连接。可是，由于制造误差等，有时下部电极、上部电极超过空腔的上方的区域而延伸到空腔的外侧。在这样的情况下，在空腔的外侧的区域，下部电极和上部电极隔着压电薄膜而对置。因此，在该对置部中，也会对压电薄膜施加电压而产生振动。与此相伴地，在该对置部分产生的振动有时泄漏到与下部电极或上部电极相连的引出电极。
若这样的泄漏模式传播到引出电极，则在弹性波装置中，有可能成为杂散分量。
本发明的目的在于，提供一种能够抑制泄漏模式的传播的弹性波装置。
用于解决课题的技术方案
本发明涉及的弹性波装置的特征在于，具备：基板，具有第1主面；第1电极，设置在所述基板的所述第1主面；压电薄膜，设置在所述基板的所述第1主面上，覆盖所述第1电极的至少一部分；第2电极，设置在所述压电薄膜上，具有隔着所述压电薄膜与所述第1电极对置的部分；以及声反射器，设置在所述基板，使得所述第1电极层叠在上表面，所述第1电极和所述第2电极在所述声反射器上隔着所述压电薄膜对置的部分被设为激励部，所述弹性波装置还具备：第1引出电极，与所述第1电极相连，从所述激励部引出到激励部外；以及第2引出电极，与所述第2电极相连，从所述激励部引出到激励部外，在所述第1引出电极以及所述第2引出电极中的至少一者中，沿着远离所述激励部的方向设置有周期性的图案。
发明效果
根据本发明涉及的弹性波装置，能够抑制泄漏模式向第1引出电极以及第2引出电极中的至少一者的传播。
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示意性俯视图。
图2是用于说明本发明的第1实施方式涉及的弹性波装置的主要部分的主视剖视图。
图3是本发明的第2实施方式涉及的弹性波装置中的第2引出电极附近的示意性俯视图。
图4是本发明的第3实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
图5是本发明的第4实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
图6是沿着图5中的B-B线的剖视图。
图7是用于说明本发明的第4实施方式的变形例涉及的弹性波装置中的周期性的图案的剖视图。
图8是本发明的第5实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
图9是本发明的第6实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
图10是本发明的第7实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
图11是本发明的第8实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
图12是本发明的第9实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
图13是用于说明本发明的第10实施方式涉及的弹性波装置的主要部分的主视剖视图。
图14是用于说明本发明的第11实施方式涉及的弹性波装置的主要部分的主视剖视图。
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是本发明的第1实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图，图2是用于说明其主要部分的主视剖视图。
弹性波装置1具有基板2。基板2包含氧化铝等绝缘性陶瓷或硅等。基板2的材料没有特别限定。基板2具有第1主面2a和第2主面2b。在第1主面2a设置有凹部2c。凹部2c为了构成作为声反射器的后述的空腔X而设置。
在第1主面2a上设置有第1电极3。第1电极3设置为到达凹部2c上。第1电极3的端部3a超过凹部2c到达凹部2c的外部的区域。层叠有压电薄膜4，使得覆盖第1电极3的至少一部分。在压电薄膜4上设置有第2电极5。第2电极5具有隔着压电薄膜4与第1电极3对置的部分。
通过层叠上述第1电极3以及压电薄膜4，从而凹部2c被封闭，构成了空腔X。空腔X作为声反射器而发挥作用。
在空腔X上，第1电极3和第2电极5隔着压电薄膜4对置的部分是激励部Y。在对第1电极3和第2电极5施加了交流电场时，压电薄膜4伸缩而激励弹性波。在本实施方式中，作为弹性波，激励厚度剪切模式(thickness slip mode)或厚度伸展模式(thicknessextension mode)的弹性波。即，弹性波装置1是利用了这样的模式的BAW装置。
上述第1电极3以及第2电极5的材料没有特别限定。作为这样的材料，例如能够使用Al、Cu、Mo、W、Ru等金属或者以这些金属为主体的合金。
关于压电薄膜4，可使用适当的压电材料。作为这样的压电材料，能够例示氮化铝、氧化锌、锆钛酸铅(PZT)那样的压电薄膜材料、或者铌酸锂或钽酸锂的单晶等。也可以在氮化铝中掺杂其它元素。作为这样的元素，可适当使用从包含钪、钇、镧以及铒的组中选择的至少一种稀土类元素。
为了在第1电极3与第2电极5之间施加电压，第1电极3以及第2电极5与外部电连接。为了实现这样的电连接，第1引出电极6以及第2引出电极7与第1电极3以及第2电极5分别相连。
第1引出电极6、第2引出电极7包含与构成上述第1电极3以及第2电极5的材料相同的材料。优选地，使用相同的材料将第1引出电极6、第2引出电极7与第1电极3、第2电极5设置为一体。
在图2中，被虚线Z1和虚线Z2夹着的部分成为前述的激励部Y。
可是，在弹性波装置1中，优选在空腔X中构成面积更大的激励部Y。因此，第1电极3被设置为到达空腔X的端部，为了使其可靠地到达端部，有时端部3a超过空腔X而延伸到第2引出电极7侧。在该情况下，隔着压电薄膜4，从空腔X的外周缘到达端部3a的第1电极3的部分将隔着压电薄膜4与第2电极5对置。即，在图2的被虚线Z2和虚线Z3夹着的区域中，会对压电薄膜4施加交流电场。因此，在被虚线Z2和虚线Z3夹着的部分也产生振动，这样的振动有可能作为泄漏模式而传播到第2引出电极7侧。
若这样的泄漏模式传播到第2引出电极7侧，则例如在构成了压电谐振器的情况下，会成为杂散而出现在谐振特性上。
在本实施方式的弹性波装置1中，通过设置有周期性的图案11，从而可抑制这样的泄漏模式。
如图1所示，在本实施方式中，激励部Y在俯视下具有五边形的形状，该五边形具有5个边12a～12e。在该5个边12a～12e中的一个边12a的法线方向B1上，周期性地设置有多个突出部11a、11b。更详细地，虽然未必一定要限定，但是在本实施方式中，第2引出电极7在边12a的法线方向B1上延伸。而且，第2引出电极7具有一对侧缘7a、7b。侧缘7a、7b在边12a的法线方向B1上延伸。而且，从侧缘7a起在与上述法线方向B1正交的方向上设置有多个突出部11a。在侧缘7b，也从侧缘7b起在与上述法线方向B1正交的方向上设置有多个突出部11b。多个突出部11a在法线方向B1上等间隔地配置。关于突出部11b，也在上述法线方向B1上等间隔地配置。因此，具有多个突出部11a、11b的图案11沿着上述法线方向B1是周期性的图案。另外，所谓“周期性”的情况，不仅包括图案包含的多个突出部彼此之间的距离全部相同的情况，还包括如下情况，即，在将任一突出部彼此之间的距离作为基准的情况下，具有突出部彼此之间的距离相差±20％以内的部分。
此外，在本实施方式中，一个突出部11a和一个突出部11b隔着第2引出电极7在与上述边12a平行的方向上对置。而且，包含该一个突出部11a和一个突出部11b的一对突出部对设置有多对。
不过，多个突出部11a、11b未必一定要构成对。此外，虽然多个突出部11a、11b在与侧缘7a、7b正交的方向上延伸，即，在与上述法线方向B1正交的方向上延伸，但是也可以在正交的方向以外的交叉的方向上延伸。
在弹性波装置1中，在第1电极3与第2电极5之间施加了交流电场的情况下，在激励部Y中激励前述的厚度剪切模式或厚度伸展模式的弹性波，能够得到谐振特性。
而且，在被虚线Z2和虚线Z3夹着的部分也被施加交流电场而产生泄漏模式。该泄漏模式从激励部Y朝向上述边12a的法线方向B1传播到第2引出电极7侧。然而，传播过来的泄漏模式被所述周期性的图案11布拉格反射，能够抑制泄漏模式向第2引出电极7侧的传播。因此，能够得到谐振特性良好的谐振器。
虽然在本实施方式中，周期性的图案11沿着上述法线方向B1设置，但是图案11只要在第1引出电极6、第2引出电极7中在远离激励部Y的方向上周期性地设置即可。
构成上述周期性的图案11的材料优选包含与第2引出电极7相同的金属。不过，也可以使用与第2引出电极7不同的金属。此外，并不限定于金属，也可以使用像氧化硅那样的电介质。
由于仅设置上述周期性的图案11即可，所以能够在不提高制造成本的情况下抑制泄漏模式的传播。
如图1所示，多个突出部11a包含与第2引出电极7相同的材料，使得与侧缘7a相连。关于多个突出部11b也是同样的。不过，多个突出部11a、11b也可以包含与第2引出电极7不同的材料。此外，多个突出部11a、11b的厚度没有特别限定，既可以与上述压电薄膜4与第2引出电极7的厚度的合计相等，也可以等于或小于厚度的合计。进而，还可以具有比它们的厚度的合计大的厚度。
优选地，多个突出部11a、11b由与第2引出电极7相同的材料形成为一体。在该情况下，能够简化工艺。
此外，在图3所示的第2实施方式中，突出部11a和突出部11b通过连结部11c连结而被一体化。像这样，也可以通过连结部11c将突出部11a和突出部11b一体化。在该情况下，虽然在图3中，连结部11c设置在第2引出电极7上，但是连结部11c也可以设置在第2引出电极7的下表面侧。在该情况下，只要在形成了图案11之后形成第2引出电极7即可。
图4是本发明的第3实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。在弹性波装置31中，多个突出部11a以及多个突出部11b各自不是矩形，而具有曲线状的外周缘。即，突出部11a以及突出部11b被设为对椭圆的一部分进行了分割的形状。像这样，构成图案11的突出部11a、11b的外周也可以是曲线状。
图5是本发明的第4实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。在弹性波装置41中，如图5所示，在俯视下，在第2引出电极7内设置有多个凸部11d。由此，构成了周期性的图案11。在图6中以剖视图示出沿着该图5的B-B线的部分。如图6所示，多个凸部11d设置为从第2引出电极7上向上方突出。该多个凸部11d在边12a的法线方向上等间隔地配置。由此，在法线方向上形成有周期性的图案11。
也可以通过设置如图6所示的凸部11d，从而设置周期性的图案11，即，也可以通过质量附加来设置周期性的图案11。
图7是用于说明本发明的第4实施方式的变形例涉及的弹性波装置中的周期性的图案的剖视图。图7也是关于与图5的B-B线相当的部分的剖视图。在该变形例中，代替凸部11d而设置有多个凹部11e。即，多个凹部11e在图5中的边12a的法线方向上等间隔地配置。由此，设置有周期性的图案11。像这样，也可以代替凸部11d而使用凹部11e来形成周期性的图案。
此外，在图7中，在凹部11e的底部残存有第2引出电极7的一部分。相对于此，关于凹部11e，其底部也可以位于压电薄膜4上。即，凹部11e也可以设置为不存在电极材料的电极缺失部。
构成上述图案11的材料优选包含与第2引出电极7相同的金属。
不过，也可以使用与第2引出电极7不同的金属。此外，并不限定于金属，也可以使用氧化硅那样的电介质。
在该情况下，只要设置上述周期性的图案11即可，因此能够在不提高制造成本的情况下抑制泄漏模式的传播。
另外，在设置了图6以及图7所示的凸部11d以及凹部11e的情况下，可在第2引出电极7内提供周期性的不匹配。因此，能够更有效地抑制泄漏模式的传播。
图8是本发明的第5实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。在第5实施方式的弹性波装置51中，与第1实施方式同样地，激励部Y在俯视下具有五边形的形状，具有5个边12a～12e。在本实施方式中，在边12a的法线方向B1和边12b的法线方向B2上分别设置有周期性的图案11。即，第2引出电极7从边12a和边12b的双方引出到激励部Y的外侧。而且，沿着边12a以及边12b各自的法线方向B1、B2，设置有多个突出部11a或多个突出部11b。像这样，第2引出电极7也可以跨越具有多边形的平面形状的激励部Y的多个边12a、12b。在该情况下，优选像本实施方式这样，最好沿着边12a以及边12b的双方的法线方向B1、B2设置周期性的图案11。在该情况下，边12a的法线方向B1上的多个突出部11a的周期和在边12b的法线方向B2上配置的多个突出部11b的周期既可以相等，也可以不同。关于该周期或突出部11a间以及突出部11b间的间距等，只要考虑声学堆栈(acoustic stack)的声学特性等来决定即可。
此外，在弹性波装置51中，多个突出部11a、11b设置为到达第2引出电极7内。
相对于此，也可以像图9所示的本发明的第6实施方式涉及的弹性波装置61那样，通过连结部11c将突出部11a和突出部11b连结。在该情况下，包含突出部11a、连结部11c以及突出部11b的构造随着远离激励部Y而呈辐射状扩展。
图10是本发明的第7实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。在弹性波装置71中，激励部Y在俯视下具有椭圆的形状。像这样，激励部Y的平面形状并不限于具有多个边的多边形，也可以是在至少一部分具有曲线的形状。由于激励部Y是椭圆形，所以能够认为该形状与前述的实施方式中的激励部Y的多边形的边极多的情况相同。因此，如图10所示，在第2引出电极7从激励部Y的外周缘延伸到外侧的情况下，只要将相对于如下的假想线正交的方向设为法线方向B1即可，该假想线是将第2引出电极7的侧缘7a、7b与激励部Y连接的两个点的连接点连结的线。而且，在该情况下，在上述法线方向B1上，多个突出部11a、11b也在上述法线方向B1上等间隔地配置。由此，设置有周期性的图案11。在该情况下，也与第1实施方式的情况同样地，由于设置有上述周期性的图案11，从而能够抑制泄漏模式的传播。
图11是本发明的第8实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。在弹性波装置81中，通过侧缘7a、7b和激励部Y的外周缘的接点的、与激励部Y的外周缘的切线正交的方向相当于上述法线方向B1、B2。而且，在该情况下，设置有从第2引出电极7的侧缘7a、7b突出的多个突出部11a、11b，使得到达从上述接点起在上述法线方向B1、B2上延伸的假想线。因此，构成辐射状的图案11。在该情况下，上述突出部11a、11b与上述法线方向B1、B2正交地相交。
图12是本发明的第9实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。在弹性波装置91中，第2引出电极7被分割为分割引出部7A～7C。像这样，第2引出电极7也可以分割为多条分割引出部7A～7C。而且，从分割引出部7A～7C的侧缘起在与边12a的法线方向B1正交的方向上设置有多个突出部11a、11b。另外，在相邻的分割引出部7A-7B间以及相邻的分割引出部7B-7C间，突出部11a以及突出部11b被公共化。
在本实施方式中，多个突出部11a、11b也在上述法线方向B1上周期性地配置，因此也能够抑制泄漏模式的传播。优选地，分割引出部7A～7C设为与上述法线方向B1平行且相互平行。在该情况下，能够减小寄生电阻。因此，能够提高能量封闭效果。
此外，分割引出部7A～7C优选在边12a延伸的方向上等间隔地配置。由此，不仅在上述法线方向B1上可得到布拉格反射效果，而且在边12a延伸的方向上也可得到布拉格反射效果。因此，能够更有效地抑制泄漏模式的传播。另外，上述分割引出部7A～7C未必一定要等间隔地配置，只要周期性地配置，就能够得到上述布拉格反射效果。因此，优选地，设置至少3条分割引出部7A～7C。
图13是用于说明本发明的第10实施方式涉及的弹性波装置的主要部分的主视剖视图。在弹性波装置101中，第2引出电极7超过空腔X而到达第1引出电极6侧。因此，在上述激励部Y的第1引出电极6侧，在被虚线Z4和虚线Z1夹着的部分也产生振动，产生泄漏模式。因此，在该情况下，只要在第1引出电极6中设置上述周期性的图案11即可。即，在第10实施方式涉及的弹性波装置101中，在第1引出电极6以及第2引出电极7的双方设置周期性的图案11，在任一侧均能够抑制泄漏模式的传播。
另外，在图13中，在第1电极3的端部3a位于空腔X内的情况下，也可以不在第2引出电极7侧设置周期性的图案11。
如上所述，在本发明中，只要在第1引出电极6以及第2引出电极7中的至少一者中设置周期性的图案11即可。
图14是用于说明本发明的第11实施方式涉及的弹性波装置的主要部分的主视剖视图。在弹性波装置111中，代替空腔X而设置有布拉格声反射器112。布拉格声反射器112作为声反射器而发挥作用。该布拉格声反射器112具有交替地层叠了声阻抗相对低的低声阻抗材料层112a、112c、112e和声阻抗相对高的高声阻抗材料层112b、112d、112f的构造。像这样，在本发明中，作为声反射器，也可以使用将低声阻抗材料层和高声阻抗材料层层叠而成的布拉格声反射器。在该情况下，低声阻抗材料层以及高声阻抗材料层的层叠数没有特别限定。
附图标记说明
1、31、41、51、61、71、81、91、101、111：弹性波装置；
2：基板；
2a、2b：第1主面、第2主面；
2c：凹部；
3：第1电极；
3a：端部；
4：压电薄膜；
5：第2电极；
6、7：第1引出电极、第2引出电极；
7A～7C：分割引出部；
7a、7b：侧缘；
11：图案；
11a、11b：突出部；
11c：连结部；
11d：凸部；
11e：凹部；
12a～12e：边；
112：布拉格声反射器；
112a、112c、112e：低声阻抗材料层；
112b、112d、112f：高声阻抗材料层。
Claims (12)
1.一种弹性波装置，具备：
基板，具有第1主面；
第1电极，设置在所述基板的所述第1主面；
压电薄膜，设置在所述基板的所述第1主面上，覆盖所述第1电极的至少一部分；
第2电极，设置在所述压电薄膜上，具有隔着所述压电薄膜与所述第1电极对置的部分；以及
声反射器，设置在所述基板，使得所述第1电极层叠在上表面，
所述第1电极和所述第2电极在所述声反射器上隔着所述压电薄膜对置的部分被设为激励部，
所述弹性波装置还具备：
第1引出电极，与所述第1电极相连，从所述激励部引出到激励部外；以及
第2引出电极，与所述第2电极相连，从所述激励部引出到激励部外，
在所述第1引出电极以及所述第2引出电极中的至少一者中，沿着远离所述激励部的方向设置有周期性的图案，
所述激励部在俯视下外周缘具有曲线状的形状，
在所述第1引出电极以及所述第2引出电极中的至少一者中，沿着相对于将与所述激励部连接的两个点的连接点连结的假想线的法线方向设置有周期性的图案。
2.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，
设置有所述周期性的图案的所述第1引出电极以及所述第2引出电极中的至少一者具有被分割为多个的多个分割引出部。
3.根据权利要求2所述的弹性波装置，其中，
所述多个分割引出部相互平行。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述周期性的图案在与所述第1引出电极或所述第2引出电极的被引出的方向交叉的方向上，具有从所述第1引出电极或所述第2引出电极突出的多个突出部。
5.根据权利要求4所述的弹性波装置，其中，
在所述第1引出电极或所述第2引出电极中，在与所述法线方向正交的方向上对置的一对突出部设置有多对。
6.根据权利要求5所述的弹性波装置，其中，
所述一对突出部设置为与所述第1引出电极或所述第2引出电极相连。
7.根据权利要求5或6所述的弹性波装置，其中，
具有所述一对突出部和将所述一对突出部间连结的连结部。
8.根据权利要求1～3中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述周期性的图案设置在所述第1引出电极或所述第2引出电极内，具有在所述法线方向上周期性地配置的凸部或凹部。
9.根据权利要求1～3中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述声反射器是空腔。
10.根据权利要求1～3中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述声反射器是层叠了声阻抗相对低的低声阻抗材料层和声阻抗相对高的高声阻抗材料层的布拉格声反射器。
11.根据权利要求1～3中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述弹性波装置是BAW装置。
12.根据权利要求9所述的弹性波装置，其中，
所述第1电极的端部超过构成所述空腔的凹部到达所述凹部的外部的区域。
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