CN114788175A - 弹性波装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种即使在使用了具有各向异性的压电体的情况下也能充分抑制杂散的弹性波装置。弹性波装置(1)具备：压电体(2)；第1电极(3)，设置在压电体(2)的第1主面(2a)；第2电极(4)，设置在第2主面(2b)；声反射部，具有气隙(G)；及质量附加膜(6)，设置在第1电极(3)以及第2电极(4)上和所述第1电极(3)或所述第2电极(4)的外侧中的至少一者，在俯视时，所述第1电极以及质量附加膜中的至少一者与所述第2电极相互重叠的区域具有第1区域和包围第1区域的第2区域，关于质量附加膜(6)，在第2区域中，压电体(2)的平面内的第1方向(A)两侧的质量附加膜部分(6b、6d)的结构和第2方向(B)两侧的质量附加膜部分(6a、6c)的结构不同。

Description

弹性波装置
技术领域
本发明涉及具有在压电体的两主面层叠了电极的构造的弹性波装置。
背景技术
以往，已知有各种利用了在压电体传播的体波(bulk wave)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，公开了在气隙、声反射器上层叠了包含下部电极、压电体以及上部电极的层叠体的构造。在专利文献1中，公开了如下结构，即，为了抑制杂散，使中央的产生主谐振的第1区域上的上部电极的厚度比第1区域的周围的第2区域中的上部电极的厚度薄，或者相反，使中央的产生主谐振的第1区域上的上部电极的厚度比第1区域的周围的第2区域中的上部电极的厚度厚。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-159402号公报
发明内容
发明要解决的问题
在像专利文献1记载的那样的弹性波装置中，在作为压电体而使用了在与压电体主面平行的方向上具有各向异性的压电体的情况下，有时不能充分地抑制杂散。
本发明的目的在于，提供一种即使在使用了在与第1主面以及第2主面平行的平面内具有各向异性的压电体的情况下也能够充分抑制杂散的弹性波装置。
用于解决问题的技术方案
本申请的第1发明涉及的弹性波装置具备：压电体，具有相互对置的第1主面以及第2主面，在与所述第1主面以及所述第2主面平行的平面内具有各向异性；第1电极，设置在所述压电体的所述第1主面；第2电极，设置在所述压电体的所述第2主面，隔着所述压电体与所述第1电极对置；声反射部，配置在所述第2电极的与所述压电体相反侧的面；以及质量附加膜，在所述第1电极以及所述第2电极中的至少一者中，设置在所述第1电极或所述第2电极上和所述第1电极或所述第2电极的外侧中的至少一者，在俯视时，所述第1电极以及质量附加膜中的至少一者与所述第2电极相互重叠的区域包含第1区域和包围所述第1区域的第2区域，关于所述质量附加膜，在所述第2区域中，所述压电体的平面内的第1方向两侧的质量附加膜部分的结构与所述压电体的所述平面内的第2方向两侧的质量附加膜部分的结构不同，所述第2方向与所述第1方向不同。
本申请的第2发明涉及的弹性波装置具备：压电体，具有相互对置的第1主面以及第2主面，在与所述第1主面以及所述第2主面平行的平面内具有各向异性；第1电极，设置在所述压电体的所述第1主面；第2电极，设置在所述压电体的所述第2主面，隔着所述压电体与所述第1电极对置；以及声反射部，配置在所述第2电极的与所述压电体相反侧的面，所述第1电极和所述第2电极对置的激励区域具有第1区域和包围所述第1区域的第2区域，在所述第2区域中，所述第1电极以及所述第2电极中的至少一者的厚度比所述第1区域中的所述第1电极以及所述第2电极中的至少一者薄，并且，在所述第2区域中，所述压电体的平面内的第1方向两侧的所述第1电极以及所述第2电极的结构与所述压电体的所述平面内的所述第2方向两侧的所述第1电极以及所述第2电极的结构不同，所述第2方向与所述第1方向不同。
以下，将第1发明以及第2发明适当地统称为本发明。
发明效果
根据本申请的第1发明、第2发明，即使在作为压电体而使用了在与第1主面以及第2主面平行的平面内具有各向异性的压电体的情况下，也能够充分抑制杂散。
附图说明
图1的(a)是本发明的第1实施方式涉及的弹性波装置的俯视图，图1的(b)以及图1的(c)分别是沿着图1的(a)中的I-I线以及II-II线的剖视图。
图2是用于说明不具有质量附加膜的弹性波装置的二维模型的构造的示意性主视剖视图。
图3的(a)是示出在图2所示的弹性波装置中未设置质量附加膜的弹性波装置的关于第1方向A的谐振特性的图，图3的(b)是示出不具有框状部的弹性波装置的关于第2方向B的谐振特性的图。
图4是示出设置有框状部的弹性波装置的二维模型的构造的示意性主视剖视图。
图5的(a)是示出在图4所示的弹性波装置的二维模型的构造中在第1方向A上设置了最佳的框状部的构造的谐振特性的图，图5的(b)是示出在第1方向A上设置了第2方向B的最佳框状部的构造的谐振特性的图。
图6的(a)是示出在图4所示的弹性波装置的二维模型的构造中在第2方向B上设置了第1方向A的最佳框状部的构造的谐振特性的图，图6的(b)是示出在第2方向B上设置了最佳的框状部的构造的谐振特性的图。
图7是用于说明未设置框状部的弹性波装置的三维模型的构造的立体图。
图8是示出使用了图7所示的三维模型的情况下的未设置框状部的构造的谐振特性的图。
图9的(a)是用于说明设置有框状部的弹性波装置的三维构造的模型的立体图，图9的(b)是示出使用了设置有该框状部的三维模型的情况下的谐振特性的图。
图10的(a)是用于说明与130°方向垂直的框状部的宽度为1.6μm且与40°方向垂直的框状部的宽度为3.1μm的构造的弹性波装置的示意性俯视图，图10的(b)是示出在第1方向A上设置了第2方向B的最佳框状部且在第2方向B上设置了第1方向A的最佳框状部的构造的弹性波装置的谐振特性的图。
图11的(a)示出在图7所示的弹性波装置的三维模型的构造中在第1方向A上设置了最佳的框状部且在第2方向B上设置了最佳的框状部的构造的谐振特性的图，图11的(b)是示出在第1方向A以及第2方向B上均设置了第2方向B的最佳框状部的构造的弹性波装置的谐振特性的图。
图12的(a)是本发明的第2实施方式涉及的弹性波装置的俯视图，图12的(b)是该弹性波装置的主视剖视图，图12的(c)是右视剖视图。
图13的(a)是本发明的第3实施方式涉及的弹性波装置的俯视图，图13的(b)是沿着图13的(a)中的V-V线的剖视图。
图14的(a)以及图14的(b)是本发明的第4实施方式涉及的弹性波装置的主视剖视图以及右视剖视图。
图15的(a)以及图15的(b)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以及右视剖视图。
图16的(a)～图16的(c)是用于说明在构成第2区域的框状的凹部设置有绝缘膜的各变形例的部分切割主视剖视图。
图17的(a)以及图17的(b)是用于说明第6实施方式涉及的弹性波装置的俯视图以及主视剖视图。
图18是用于说明本发明的第7实施方式涉及的弹性波装置的部分切割主视剖视图。
图19的(a)以及图19的(b)是用于说明框状部的变形例的弹性波装置的各主视剖视图。
图20是用于说明本发明的第8实施方式涉及的弹性波装置的主视剖视图。
图21的(a)～图21的(d)是用于说明框状部的平面形状的变形例的各示意性俯视图。
图22的(a)以及图22的(b)是用于说明框状部的又一个变形例的各示意性俯视图。
图23是本发明的第9实施方式涉及的弹性波滤波器的电路图。
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，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之间进行结构的部分置换或组合。
图1的(a)是本发明的第1实施方式涉及的弹性波装置的俯视图，图1的(b)以及图1的(c)是沿着图1的(a)中的I-I线、II-II线的各剖视图。
弹性波装置1具有压电体2。压电体2具有第1主面2a和第2主面2b。第1主面2a与第2主面2b相互对置。
压电体2在与第1主面2a以及第2主面2b平行的平面内具有各向异性。所谓该各向异性，是指在上述平面内，在第1方向和与第1方向不同的第2方向上，结晶性不同，弹性波装置中的弹性波的传播特性不同。作为这样的具有各向异性的材料，可列举LiTaO3或LiNbO3等单晶压电体。在本实施方式中，压电体2包含LiTaO3。
在压电体2的第1主面2a上设置有第1电极3。在第2主面2b上设置有第2电极4。第1电极3和第2电极4隔着压电体2对置。该第1电极3和第2电极4对置的区域为激励区域。通过在第1电极3与第2电极4之间施加交流电压，从而作为弹性波而激励体波。
另外，在该情况下，作为体波，能够使用各种各样的模式的体波，例如，通过选择LiTaO3、LiNbO3的切割角，从而能够得到使用了厚度剪切模式、厚度纵模的体波的谐振特性。
在第2主面2b层叠有支承构件5。支承构件5具有开口部5a。上述第2电极4位于该开口部5a内。由此，在第2电极4的下方形成气隙G。该气隙G作为用于将在压电体2的激励区域中产生的弹性波封闭在压电体2内的声反射部而设置。此外，由于设置有气隙G，从而不易妨碍激励区域的振动。
上述支承构件5由适当的材料构成。作为这样的材料，能够列举绝缘体、半导体等。更具体地，能够列举矾土、氮化硅等绝缘体、Si等半导体。
在弹性波装置1中，在第1电极3的上表面设置有质量附加膜6。在弹性波装置1中，在俯视时，第1电极3以及质量附加膜6中的至少一者与第2电极4相互重叠的区域具有第1区域C1和包围第1区域C1的第2区域。在弹性波装置1中，质量附加膜6设置为包围第1区域C1。即，被框状的质量附加膜6包围的区域为第1区域C1，在俯视下，质量附加膜6的下方的区域成为第2区域。在本实施方式中，设置在第2区域的质量附加膜6与第1电极3由相同的材料构成为一体。不过，质量附加膜6也可以由与第1电极3不同的材料构成。另外，也可以在第2区域的一部分设置有质量附加膜6。即，设置有质量附加膜6的区域和第2区域也可以不一致。
如图1的(a)所示，激励区域具有矩形的形状。质量附加膜6是框状的突出部，具有一对长边侧的质量附加膜部分6a、6c和一对短边侧的质量附加膜部分6b、6d。在图1的(a)中，将质量附加膜部分6a、6c延伸的方向设为第1方向A，将质量附加膜部分6b、6d延伸的方向设为第2方向B。
如图1的(a)～图1的(c)所示，在第1方向A上延伸的质量附加膜部分6a、6c的宽度和在第2方向B上延伸的质量附加膜部分6b、6d的宽度不同。即，质量附加膜部分6b、6d的宽度被设为比质量附加膜部分6a、6c的宽度更宽。包围第1区域C1的质量附加膜6也可以是被分割的形状。即，在图1的(a)中，也可以是，质量附加膜部分6a～6d的四个边不全部相连，在第2区域内形成有至少一处缝隙。
如前所述，压电体2在与第1主面2a以及第2主面2b平行的平面内具有各向异性。在使用了这样的具有各向异性的压电体2的情况下，若形成与在以往的各向同性的压电材料使用的构造相同的那样的框构造，则有时在构成了谐振器的情况下的谐振特性上出现多个大的杂散。相对于此，在弹性波装置1中，在上述平面内，在第2区域设置有质量附加膜6，并使质量附加膜部分6b、6d的宽度比质量附加膜部分6a、6c的宽度宽，因此能够有效地抑制上述杂散。即，由于位于上述第1方向A上的两侧的质量附加膜部分6b、6d的宽度和位于第2方向B上的两侧的质量附加膜部分6a、6c的宽度不同，从而能够减轻由上述压电体2的各向异性造成的影响，由此可抑制杂散。参照图2～图12，对此进行更具体的说明。
对图2所示的二维模型的弹性波装置21评价了特性。在图2所示的弹性波装置21中，测定条件设为如下。
压电体2：LiTaO3，X切割且方位为ψ＝40°，在此，关于ψ，将相对于Y轴所成的角度设为ψ，并设为了40°。如果用欧拉角表示，则相当于(90°，90°，40°)。厚度＝2μm。
第1电极3以及第2电极4：由Al膜构成，厚度为0.2μm，平面形状为50μm×50μm的正方形。
设想上述二维模型的弹性波装置21，并对第1方向A求出了未设置质量附加膜6的情况下的谐振特性。根据图3的(a)可明确，在该谐振特性中，在谐振频率与反谐振频率之间存在许多大的杂散。
另一方面，对于第2方向B，求出了在第2方向B上的两侧未设置质量附加膜6的情况下的谐振特性。该情况下的二维模型的条件设为如下。
压电体2：LiTaO3，方位ψ＝130°，厚度＝2μm。
第1电极3以及第2电极4：由A1膜构成，厚度为0.2μm，平面形状为50μm×50μm的正方形。
在图3的(b)示出不存在质量附加膜6的情况下的关于第2方向B的谐振特性。可知在该情况下，在谐振频率与反谐振频率之间也出现了三个大的杂散。不过，比较图3的(a)的谐振特性和图3的(b)的谐振特性可知，在第1方向A和第2方向B上杂散的出现方式大不相同。即，可知由于压电体2的平面内的各向异性，从而根据该平面内的方向，特性不同。
鉴于上述情形，如图4所示，设想了在第1电极3的第1方向A上的两侧设置了质量附加膜部分6b、6d的二维模型。在此，成为前提的条件设为如下。
压电体2：LiTaO3，方位ψ＝40°，厚度＝2μm。
第1电极3以及第2电极4：由A1膜构成，厚度为0.2μm，平面形状为50μm×50μm的正方形。
质量附加膜6的材料＝A1膜，质量附加膜部分6b、6d的厚度＝0.22μm，宽度＝1.6μm。
将上述二维模型的谐振特性示于图5的(a)。该谐振特性通过如下方式得到，即，使上述质量附加膜部分6b、6d的厚度以及宽度各种不同，来测定谐振特性，求出最为良好的谐振特性。如图5的(a)所示，在该谐振特性中，在谐振频率与反谐振频率之间几乎观察不到杂散。
图5的(b)的谐振特性是从在第1方向A上具有杂散抑制效果的质量附加部分的结构改变了质量附加膜部分6b、6d的宽度的特性，质量附加膜部分6b、6d的厚度设为0.22μm，宽度设为3.1μm。
如图5的(b)所示，在谐振频率与反谐振频率之间、谐振频率的附近出现了相当的杂散。由此可知，即使将第1方向A上的最佳值应用于第2方向B，也没有杂散抑制效果。
接着，对于以下的二维模型的弹性波装置，谋求关于第2方向B的谐振特性的优化。
压电体2：LiTao3，方位ψ＝130°，厚度＝2μm。
第1电极3以及第2电极4：由A1膜构成，厚度为0.2μm，平面形状为50μm×50μm的正方形。
质量附加膜部分6b、6d的厚度＝0.22μm，宽度＝1.6μm。
如图6的(a)所示，在关于第2方向B的二维模型的谐振特性中，即使对作为第1方向A上的两侧的质量附加膜6的部分的质量附加膜部分6b、6d的构造进行优化，在谐振频率与反谐振频率之间也出现杂散。
接着，调整第2方向B上的第1方向A上的两侧的质量附加膜部分6b、6d的构造，从而求出了得到最佳的谐振特性的条件。
质量附加膜部分6b、6d的厚度设为0.22μm，设宽度＝3.1μm，其它设定条件设为与得到了图6的(a)的特性的二维模型相同。
在图6的(b)所示的谐振特性中，在谐振频率与反谐振频率之间未出现杂散。
根据上述图5的(a)、图5的(b)以及图6的(a)、图6的(b)的结果可知，根据第1方向A以及第2方向B，不出现杂散的质量附加膜部分的构造不同。
因此，本申请的发明人基于使用了上述二维模型的研究结果，在以下的三维模型的弹性波装置31的基础上，对质量附加膜部分的结构进行了研究。
如图7所示，三维模型在压电体2的上表面设置有第1电极3。虽然在图7中未图示，但是在压电体2的第2主面上设置有第2电极，使得与第1电极3对置。
第1方向A以及第2方向B设为图7所示的方向。即，沿着正方形的第1电极3的相邻的边中的一个边延伸的方向为第1方向A，沿着另一个边延伸的方向为第2方向B。因此，与弹性波装置1同样地，第2方向B是相对于第1方向A垂直的方向。
另外，在本发明中，第1方向A和第2方向B所成的角度并不限于90°。即，只要第2方向B相对于第1方向A是不同的方向即可。
设定的三维模型的条件如下。
压电体2：LiTaO3，X切割且A方向为ψ＝130°的方向，厚度＝2μm。第1电极3以及第2电极4：由Al膜构成，厚度为0.2μm，平面形状为50μm×50μm的正方形。不具有质量附加膜6。
将关于上述条件的三维模型的谐振特性示于图8。在谐振频率与反谐振频率之间出现了许多大的杂散。
接着，如图9的(a)所示，在上述三维模型的弹性波装置31设置了质量附加膜部分33a～33d。在此，质量附加膜部分33a～33d构成矩形的框状部。而且，沿着第1方向A延伸且位于第2方向B上的两侧的质量附加膜部分33a、33c的宽度设为1.6μm。沿着第2方向B延伸且位于第1方向A上的两侧的质量附加膜部分33b、33d的宽度也设为1.6μm。此外，这些质量附加膜部分33a～33d的厚度设为0.22μm。将该情况下的谐振特性示于图9的(b)。
由于设置了上述质量附加膜部分33a～33d，从而与图8所示的谐振特性相比，杂散变小。然而，另外在谐振频率与反谐振频率之间出现了三个大的杂散。
接着，在三维模型中，如图10的(a)所示，在三维模型的弹性波装置31中，将ψ＝130°方向，即，第1方向A上的两侧的质量附加膜部分33b、33d的宽度设为1.6μm。此外，与作为ψ＝40°方向的第2方向B垂直的质量附加膜部分33a、33c的宽度设为3.1μm。这相当于如下的构造，即，对第1方向A优化了第2方向B上的两侧的质量附加膜部分33a、33c的宽度，并在第2方向B上优化了第1方向A上的两侧的质量附加膜部分33b、33d的宽度。将该情况下的谐振特性示于图10的(b)。可知在谐振频率与反谐振频率之间依然出现了杂散。
接着，在上述三维模型中，将ψ＝130°方向，即，第1方向A上的两侧的质量附加膜部分33b、33d的宽度设为3.1μm，将ψ＝40°方向，即，第2方向B上的两侧的质量附加膜部分33a、33c的宽度设为1.6μm。将该情况下的谐振特性示于图11的(a)。
根据图11的(a)明确可知，如果在各个方向上形成在二维模型中得到的最佳的质量附加膜部分，则谐振频率与反谐振频率之间的杂散消失。
另外，关于上述三维模型，在将质量附加膜部分33a～33d的宽度全部相等地设为3.1μm的情况下，成为了图11的(b)所示的谐振特性。在谐振特性上，仍然在谐振频率附近出现了大的杂散，且在谐振频率与反谐振频率之间出现了几个小的杂散。
如上所述，可知如果将第1方向A上的两侧的质量附加膜部分以及第2方向B上的两侧的质量附加膜部分分别配合第1方向A以及第2方向B上的弹性波的传播状况而对其结构进行调整，则能够充分地抑制谐振特性上的杂散。因此，在本发明中，通过在第2区域中使压电体的平面内的第1方向A上的两侧的质量附加膜部分的结构和第2方向B上的两侧的质量附加膜部分的结构不同，从而补偿压电体的平面内的各向异性，得到了良好的谐振特性。
另外，在本发明中，也可以是，上述第2区域内的第1方向A上的两侧的质量附加膜部分的结构和第2方向B上的两侧的质量附加膜部分的结构不设置在第1电极3侧，而是如图1的(b)以及图1的(c)中虚线所示地设置在第2电极4侧。此外，也可以不设置在第1电极3侧而仅设置在第2电极4侧。即，质量附加膜6只要层叠于第1电极3以及第2电极4中的至少一者即可。
此外，在图10中，关于质量附加膜部分33a～33d的宽度，也可以是如下的关系，即，质量附加膜部分33b的宽度<质量附加膜部分33d的宽度<质量附加膜部分33a的宽度＜质量附加膜部分33c的宽度。即，同一方向的质量附加膜部分的宽度也可以不同。像这样，同一方向的质量附加膜部分也可以具有不同的形状。质量附加膜部分的形状也可以以第1区域为中心非对称地设置。
进而，质量附加膜部分33b的宽度和质量附加膜部分33d的宽度也可以相反，质量附加膜部分33a的宽度和质量附加膜部分33c的宽度也可以相反。
图12的(a)是示出第2实施方式涉及的弹性波装置的俯视图，图12的(b)以及图12的(c)分别是沿着图12的(a)中的III-III线以及IV-IV线的剖视图。在弹性波装置41中，质量附加膜6的结构与第1实施方式的弹性波装置1不同。关于其它结构，弹性波装置41与弹性波装置1相同。
在弹性波装置41中，质量附加膜6由与第1电极3相同的材料构成。另外，质量附加膜6也可以由与第1电极3不同的材料构成。作为这样的不同的材料，能够使用适当的金属或合金、或绝缘体等。
在质量附加膜6中，与位于第1方向A上的两侧的短边侧的质量附加膜部分6b、6d的高度相比，位于第2方向B上的两侧的长边侧的质量附加膜部分6a、6c的高度高。像这样，也可以通过在第1方向A上的两侧和第2方向B上的两侧使短边侧的质量附加膜部分6b、6d和长边侧的质量附加膜部分6a、6c的高度不同，从而使结构不同。在该情况下，也与第1实施方式的弹性波装置1同样地，能够有效地抑制谐振特性上的杂散。
此外，在第1实施方式中，根据方向使质量附加膜部分的宽度不同，在第2实施方式中，根据方向使质量附加膜部分的高度不同，但是也可以不使宽度、高度不同，而使质量附加膜部分的材质不同。即，也可以使作为第1方向A上的两侧的质量附加膜部分的短边侧的质量附加膜部分6b、6d的材质和作为第2方向B上的两侧的质量附加膜部分的长边侧的质量附加膜部分6a、6c的材质不同。进而，作为使上述结构不同的方式，也可以使质量附加膜部分的宽度、厚度以及材质中的两种以上不同。即，能够构成为，在第1方向A上的两侧的质量附加膜部分和第2方向B上的两侧的质量附加膜部分，使宽度、厚度以及材质中的至少一种不同。
图13的(a)是第3实施方式涉及的弹性波装置的俯视图，图13的(b)是沿着图13的(a)中的V-V线的剖视图。
在弹性波装置51中，俯视了质量附加膜6的情况下的角部分6e的高度变得比质量附加膜6的其它部分高。即，使角部分6e的高度高于被角部分6e夹着的长边侧的质量附加膜部分6a、6c以及短边侧的质量附加膜部分6b、6d的高度。另外，在该情况下，短边侧的质量附加膜部分6b、6d的宽度也设为比长边侧的质量附加膜部分6a、6c的宽度宽。因此，与第1实施方式的弹性波装置1同样地，能够有效地抑制在谐振特性上出现的杂散。
图14的(a)以及图14的(b)是本发明的第4实施方式涉及的弹性波装置的主视剖视图以及侧视剖视图。
在弹性波装置61中，在压电体2的第1主面2a上设置有第1电极3，在第2主面2b上设置有第2电极4。第1电极3以及第2电极4在俯视下具有矩形的形状。而且，在设置为包围第1区域的第2区域中，第1电极3的厚度变薄。即，在俯视下，在第1区域的周围，矩形的框状部被没置为凹部。因此，与图14的(a)以及图14的(b)所示的第1区域的厚度T1相比，第2区域中的第1电极3的厚度T2A、T3A变薄。
除此以外，T2A＞T3A。像这样，位于第1方向A上的两侧的第1电极3部分的厚度T2A和位于第2方向B上的两侧的第1电极3部分的厚度T3A不同。因此，虽然压电体2具有各向异性，但是该第2区域中的第1电极3的厚度像上述的那样被设为不同，因此与弹性波装置1同样地，能够有效地抑制在谐振特性上出现的杂散。
另外，在弹性波装置61中，其它结构构成为与弹性波装置1相同。
图15的(a)以及图15的(b)是用于说明本发明的第5实施方式涉及的弹性波装置的主视剖视图以及侧视剖视图。在弹性波装置61A中，构成第2区域的框状凹部的宽度在第1方向A上的两侧部分和第2方向B上的两侧部分不同。即，位于第2方向B上的两侧的框状的凹部的宽度WB变得大于第1方向A上的两侧的框状的凹部的宽度WA。像这样，也可以在第1方向A上的两侧和第2方向B上的两侧使凹部的宽度不同。在该情况下，也与弹性波装置1同样地，能够有效地抑制在谐振特性上出现的杂散。
另外，也可以并用第4实施方式的结构和图15的(a)、图15的(b)所示的弹性波装置61A的结构。
图16的(a)～图16的(c)是用于说明在框状的凹部内设置有绝缘膜的构造的部分切割主视剖视图。在图16的(a)中，层叠有厚度小于凹部的深度的绝缘膜62。在图16的(b)中，层叠有厚度与凹部的深度相等的绝缘膜63。在图16的(c)中，层叠有厚度比凹部的深度厚的绝缘膜64。像这样，也可以在凹部内配置绝缘膜62、63或64。也可以代替绝缘膜62、63、64而使用与第1电极3以及第2电极4不同的其它材料。
图17的(a)以及图17的(b)是本发明的第6实施方式涉及的弹性波装置的俯视图以及主视剖视图。在弹性波装置65中，第1电极3由第1层3A～第3层3C的层叠体构成。第1层3A具有矩形的形状，并设置在压电体2的第1主面2a上。第2层3B具有矩形框状的形状。而且，该矩形框状的外周缘与第1层3A的外周缘重叠。第3层3C具有矩形框状的形状。第3层3C的外形小于第2层3B的外形。第2层3B的内周缘和第3层3C的内周缘重叠。在弹性波装置65中，第1电极3的第2层3B以及第3层3C作为质量附加膜而发挥功能。而且，在俯视下，第1电极3和第2电极4相互重叠的区域具有第1区域、第2区域以及第3区域。更详细地，被该第2层3B以及第3层3C包围的区域为第1区域。此外，设置有第3层3C的区域为第2区域。在本实施方式中，在该第2区域中，作为第1方向A上的两侧的质量附加膜部分的第3层3C和作为第2方向B上的两侧的质量附加膜部分的第3层3C的宽度不同。因此，与第1实施方式的弹性波装置1同样地，能够补偿压电体2的各向异性，能够有效地抑制在谐振特性上出现的杂散。
在本实施方式中，处于第3层3C的外侧且与第2层3B重叠的矩形框状的第3区域设置在第2区域的外侧。像这样，在第2区域的外侧，也可以还设置有第3区域。
图18是用于说明第7实施方式涉及的弹性波装置的部分切割主视剖视图。在弹性波装置71中，在压电体2的第1主面2a上设置有绝缘层72。绝缘层72由氧化硅等适当的绝缘体构成。
而且，设置有第1电极3，使得覆盖绝缘层72。绝缘层72具有矩形的平面形状。
第1电极3在俯视下具有大于绝缘层72的形状。即，在俯视下，绝缘层72位于第1电极3内。因此，在绝缘层72的周围，形成矩形框状的第2区域。在此，设置有绝缘层72的部分相当于第1区域。而且，在位于第1区域的外侧的第2区域中，使上述第1电极3的厚度在第1方向A上的两侧和第2方向B上的两侧不同。在该情况下，位于第2区域的第1电极3的部分相当于上述质量附加膜。
图19的(a)以及图19的(b)是用于说明框状部的变形例的弹性波装置的各主视剖视图。
如图19的(a)所示，由质量附加膜6构成的框状部也可以设置在第1电极3的外侧。在图19的(a)中，在俯视下，第1电极3以及质量附加膜6中的至少一者与第2电极4相互重叠的区域具有第1区域和第2区域。第1电极3和第2电极4隔着压电体2对置的区域为第1区域。在该第1区域的外侧的第2区域设置有质量附加膜6。在此，质量附加膜部分6b、6d在第1方向A上设置在第1电极3的外侧。虽然没有特别进行图示，但是在第2方向B上，质量附加膜部分也设置在第1电极3的外侧。
此外，如图19的(b)所示，由质量附加膜6构成的框状部也可以设置为从第1电极3上到达第1电极3的外侧。虽然在图19的(b)中，图示了第1方向A上的两侧的质量附加膜部分6b、6d，但是第2方向B上的两侧的质量附加膜部分也能够同样地构成。
因此，在本发明中，质量附加膜只要设置在第1电极或第2电极上以及第1电极或第2电极的外侧中的至少一者即可。
图20是第8实施方式涉及的弹性波装置的主视剖视图。在弹性波装置81中，在压电体2的第2主面2b侧设置有声反射器82。在此，在声反射器82的周围设置有支承基板83。声反射器82层叠在第2电极4的下表面。声反射器82由声阻抗相对低的作为低声阻抗膜的低声阻抗层82a、82c、82e和声阻抗相对高的作为高声阻抗膜的高声阻抗层82b、82d、82f的层叠体构成。像这样，本发明中的声反射部并不限于气隙，也可以使用声反射器82来构成。
关于构成上述低声阻抗层82a、82c、82e以及高声阻抗层82b、82d、82f的材料，只要满足上述声阻抗关系，就没有特别限定。
在弹性波装置81中，设置在第1电极3上的质量附加膜6的结构与第1实施方式相同。因此，与第1实施方式同样地，能够有效地抑制在谐振特性上出现的杂散。
此外，在上述各实施方式中，激励区域为矩形，第2区域被设为矩形的框状部，但是在本发明的弹性波装置中，激励区域也可以具有矩形以外的多边形形状。在该情况下，第2区域的平面形状成为与上述多边形相应的框状部。
在图21的(a)～图21的(d)以及图22的(a)、图22的(b)示出这样的框状部的变形例。
在图21的(a)所示的质量附加膜6中，相互对置的质量附加膜部分6a和质量附加膜部分6c的宽度不同。相互对置的质量附加膜部分6b和质量附加膜部分6d的宽度也不同。像这样，相互对置的质量附加膜部分的宽度也可以不同。
此外，如图21的(b)所示，质量附加膜部分6a和质量附加膜部分6c也可以不平行，质量附加膜部分6b和质量附加膜部分6d也可以不平行。
进而，也可以是，像图21的(c)所示的变形例那样，质量附加膜部分6d弯曲，而不是直线状的形状。
如图21的(d)所示，也可以是，在大致矩形的质量附加膜6中，在质量附加膜部分6a和质量附加膜部分6b连接的部分，角部被切割，在俯视下设置有倾斜部6f。
进而，也可以在图22的(a)所示的直线状的质量附加膜部分6a设置有朝向外侧开放的凹部6g。此外，也可以如图22的(b)所示，在质量附加膜部分6a设置有向外侧突出的突出部6h。
此外，本发明涉及的弹性波装置能够适当地用作弹性波谐振器。对于具有这样的弹性波谐振器的弹性波滤波器也能够应用本发明。
图23是作为第9实施方式的弹性波滤波器的电路图。弹性波滤波器151具有串联臂谐振器S1～S4和并联臂谐振器P1～P3。串联臂谐振器S1～S4以及并联臂谐振器P1～P3分别由弹性波谐振器构成。作为构成梯型滤波器的多个弹性波谐振器中的至少一个弹性波谐振器，能够使用本发明的弹性波装置。
另外，本发明涉及的弹性波滤波器并不限定于图23所示的梯型滤波器。也能够对具有多个弹性波谐振器的各种各样的弹性波滤波器应用本发明。
附图标记说明
1、21、31、41、51、61、61A、65、71、81：弹性波装置；
2：压电体；
2a、2b：第1主面、第2主面；
3、4：第1电极、第2电极；
3A～3C：第1层～第3层；
5：支承构件；
5a：开口部；
6：质量附加膜；
6a～6d：质量附加膜部分；
6e：角部分；
6f：倾斜部；
6g：凹部；
6h：突出部；
33a～33d：质量附加膜部分；
62、63、64：绝缘膜；
72：绝缘层；
82：声反射器；
82a、82c、82e：低声阻抗层；
82b、82d、82f：高声阻抗层；
83：支承基板；
151：弹性波滤波器。

Claims (17)

1.一种弹性波装置，具备：
压电体，具有相互对置的第1主面以及第2主面，在与所述第1主面以及所述第2主面平行的平面内具有各向异性；
第1电极，设置在所述压电体的所述第1主面；
第2电极，设置在所述压电体的所述第2主面，隔着所述压电体与所述第1电极对置；
声反射部，配置在所述第2电极的与所述压电体相反侧的面；以及
质量附加膜，在所述第1电极以及所述第2电极中的至少一者中，设置在所述第1电极或所述第2电极上、以及所述第1电极或所述第2电极的外侧的至少一者，
在俯视时，所述第1电极以及质量附加膜中的至少一者与所述第2电极相互重叠的区域包含第1区域和包围所述第1区域的第2区域，
关于所述质量附加膜，在所述第2区域中，所述压电体的平面内的第1方向两侧的质量附加膜部分的结构与所述压电体的所述平面内的第2方向两侧的质量附加膜部分的结构不同，所述第2方向与所述第1方向不同。
2.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，
所述质量附加膜设置在所述第2区域，构成框状突出部。
3.根据权利要求2所述的弹性波装置，其中，
在所述第1方向两侧的质量附加膜部分和所述第2方向两侧的质量附加膜部分，所述框状突出部的宽度、厚度以及材质中的至少一种不同。
4.根据权利要求2或3所述的弹性波装置，其中，
所述第2区域为所述框状突出部，所述框状突出部的角部的所述质量附加膜的厚度大于所述第2区域内的其它质量附加膜部分的厚度。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述质量附加膜与所述第1电极以及所述第2电极中的至少一者由相同的材料构成为一体。
6.根据权利要求1～4中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述质量附加膜由与所述第1电极以及所述第2电极不同的材料构成。
7.一种弹性波装置，具备：
压电体，具有相互对置的第1主面以及第2主面，在与所述第1主面以及所述第2主面平行的平面内具有各向异性；
第1电极，设置在所述压电体的所述第1主面；
第2电极，设置在所述压电体的所述第2主面，隔着所述压电体与所述第1电极对置；以及
声反射部，配置在所述第2电极的与所述压电体相反侧的面，
所述第1电极和所述第2电极对置的激励区域具有第1区域和包围所述第1区域的第2区域，
在所述第2区域中，所述第1电极以及所述第2电极中的至少一者的厚度比所述第1区域中的所述第1电极以及所述第2电极中的至少一者薄，并且，在所述第2区域中，所述压电体的平面内的第1方向两侧的所述第1电极以及所述第2电极的结构与所述压电体的所述平面内的第2方向两侧的所述第1电极以及所述第2电极的结构不同，所述第2方向与所述第1方向不同。
8.根据权利要求7所述的弹性波装置，其中，
所述第2区域构成框状的凹部。
9.根据权利要求1～8中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述压电体为单晶压电体。
10.根据权利要求9所述的弹性波装置，其中，
所述压电体为LiTaO3或LiNbO3。
11.根据权利要求1～10中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述第2方向是相对于所述第1方向正交的方向。
12.根据权利要求1～11中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述第1电极和所述第2电极对置的区域为激励区域，
所述激励区域的形状在俯视下为矩形。
13.根据权利要求1～12中的任一项所述的弹性波装置，其中，
利用了厚度剪切模式的体波。
14.根据权利要求1～12中的任一项所述的弹性波装置，其中，
利用了厚度纵模的体波。
15.根据权利要求1～14中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述声反射部为气隙，
所述弹性波装置具有：支承构件，层叠在所述压电体的所述第2主面侧，以使得设置所述气隙。
16.根据权利要求1～14中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述声反射部是由声阻抗相对低的低声阻抗膜和声阻抗相对高的高声阻抗膜的层叠体构成的声反射器。
17.一种弹性波滤波器，具有多个弹性波谐振器，其中，
至少一个弹性波谐振器为权利要求1～16中的任一项所述的弹性波装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023062889A (ja) * 2021-10-22 2023-05-09 国立研究開発法人産業技術総合研究所 薄膜圧電共振装置およびその製造方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006319796A (ja) * 2005-05-13 2006-11-24 Toshiba Corp 薄膜バルク波音響共振器
WO2006129532A1 (ja) * 2005-06-02 2006-12-07 Murata Manufacturing Co., Ltd. 圧電共振子及び圧電薄膜フィルタ
JP4877966B2 (ja) * 2006-03-08 2012-02-15 日本碍子株式会社 圧電薄膜デバイス
WO2009013938A1 (ja) * 2007-07-20 2009-01-29 Murata Manufacturing Co., Ltd. 圧電共振子及び圧電フィルタ装置
JP2009055128A (ja) * 2007-08-23 2009-03-12 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd 薄膜圧電共振器の製造方法及び薄膜圧電共振器
EP2277265A1 (en) * 2008-04-29 2011-01-26 Nxp B.V. Bulk acoustic wave resonator
US8248185B2 (en) * 2009-06-24 2012-08-21 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic resonator structure comprising a bridge
KR102642910B1 (ko) * 2016-05-18 2024-03-04 삼성전기주식회사 음향 공진기 및 그 제조 방법
JP7261568B2 (ja) * 2018-11-28 2023-04-20 太陽誘電株式会社 弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサ

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