CN115004546A - 弹性波设备及具备该弹性波设备的梯型滤波器 - Google Patents
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Abstract
弹性波设备(100),具备:具有压电层(110)的基板(105);配置在上述基板上的第一谐振器(101)及第二谐振器(102);以及共用反射器(REF12)。第二谐振器在上述基板上与第一谐振器相邻地配置,频率特性与第一谐振器不同。共用反射器在上述基板上配置在第一谐振器与第二谐振器之间,作为第一谐振器及第二谐振器双方的反射器发挥功能。第一谐振器包括以第一间距形成了电极指的第一IDT电极(IDT1)。第二谐振器包括以第二间距形成了电极指的第二IDT电极(IDT2)。共用反射器的阻带的下限频率处于第一谐振器的阻带的下限频率与第二谐振器的阻带的下限频率之间。共用反射器的阻带的上限频率处于第一谐振器的阻带的上限频率与第二谐振器的阻带的上限频率之间。
Description
技术领域
本公开涉及弹性波设备及具备该弹性波设备的梯型滤波器,更具体而言,涉及用于使弹性波设备小型化的技术。
背景技术
在日本特开平10-303691号公报(专利文献1)中,公开了一种由多个声表面波(Surface Acoustic Wave:SAW)谐振器构成的滤波器装置。通常,在这样的滤波器装置中,为了抑制在声表面波谐振器中传播的信号从谐振器漏出,在形成声表面波谐振器的梳齿(Interdigital Transducer:IDT,叉指换能器)电极的两端配置反射器。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平10-303691号公报
专利文献2:日本特开2002-176335号公报
发明内容
发明要解决的问题
上述那样的使用了声表面波谐振器的滤波器装置例如有时用于以便携电话或智能手机为代表的便携终端。在便携终端中,小型化及薄型化的需求依然高,伴随于此,针对滤波器装置这样的构成该便携终端的设备,也要求进一步的小型化及薄型化。
针对这样的问题,例如在日本特开2002-176335号公报(专利文献2)中,提出了以下的结构:对于相邻的声表面波谐振器,共用配置在IDT电极之间的反射器,由此实现弹性波设备整体的小型化。但是,相邻的声表面波谐振器的频率特性根据设备的结构而不同,因此,仅仅共用反射器反而会使设备整体的频率特性下降,可能无法实现所希望的特性。
本发明是为了解决上述的问题而完成的,其目的在于,在由多个谐振器形成的弹性波设备中,抑制设备的频率特性的下降并实现小型化。
用于解决问题的手段
本公开的第一方面的弹性波设备具备:基板,其具有压电层;第一谐振器及第二谐振器,其配置在上述基板上;以及共用反射器。第二谐振器在上述基板上与第一谐振器相邻地配置,频率特性与第一谐振器不同。共用反射器在上述基板上配置在第一谐振器与第二谐振器之间,作为第一谐振器及第二谐振器双方的反射器发挥功能。第一谐振器包括以第一间距形成了电极指的第一IDT电极。第二谐振器包括以第二间距形成了电极指的第二IDT电极。共用反射器的阻带的下限频率与第一谐振器的阻带的下限频率及第二谐振器的阻带的下限频率相同,或者处于第一谐振器的阻带的下限频率与第二谐振器的阻带的下限频率之间。共用反射器的阻带的上限频率与第一谐振器的阻带的上限频率及第二谐振器的阻带的上限频率相同,或者处于第一谐振器的阻带的上限频率与第二谐振器的阻带的上限频率之间。
本公开的第二方面的弹性波设备具备:基板,其具有压电层;第一谐振器及第二谐振器,其配置在上述基板上;以及共用反射器。第二谐振器在上述基板上与第一谐振器相邻地配置,频率特性与第一谐振器不同。共用反射器在上述基板上配置在第一谐振器与第二谐振器之间,作为第一谐振器及第二谐振器双方的反射器发挥功能。第一谐振器包括以第一间距形成了电极指的第一IDT电极。第二谐振器包括以第二间距形成了电极指的第二IDT电极。关于共用反射器、第一谐振器及第二谐振器,在将使电极指的间距、电极指的占空比及电极指的厚度相乘而得到的值分别设为第一值、第二值及第三值的情况下,第一值与第二值及第三值相同,或者处于第二值与第三值之间。
发明效果
根据本公开的弹性波设备,在分别包括IDT电极的两个弹性波谐振器(第一谐振器、第二谐振器)之间配置作为双方的反射器而发挥功能的共用反射器。而且,该共用反射器中的阻带的下限频率被设定在两个谐振器的阻带的下限频率之间,共用反射器中的阻带的上限频率被设定在两个谐振器的阻带的上限频率之间。通过采用这样的结构,无论来自哪个谐振器的IDT的信号,都被共用反射器反射。因此,能够抑制弹性波设备的频率特性的下降并实现小型化。
附图说明
图1是由本实施方式1的弹性波设备形成的滤波器装置的电路结构。
图2是用于说明本实施方式1的弹性波设备的基本结构的俯视图。
图3是实施方式1的弹性波设备的剖视图。
图4是比较例的弹性波设备的俯视图。
图5是包括实施方式1及比较例中的弹性波设备的滤波器装置的俯视图。
图6是用于说明图5的(b)的区域RG1的部分的详细结构的图。
图7是用于说明图5的(b)的区域RG2的部分的详细结构的图。
图8是用于说明比较例的弹性波设备的频率特性的图。
图9是用于说明实施方式1的弹性波设备的频率特性的图。
图10是示出实施方式1的弹性波设备的规格的一例的图。
图11是变形例1的弹性波设备的俯视图。
图12是变形例2的弹性波设备的俯视图。
图13是实施方式2的弹性波设备的剖视图。
图14是示出实施方式2的弹性波设备的规格的一例的图。
图15是实施方式3的弹性波设备的剖视图。
图16是示出实施方式3的弹性波设备的规格的一例的图。
图17是实施方式4的弹性波设备的剖视图。
图18是示出电介质层的配置的其他例的图。
具体实施方式
以下,参照附图对本公开的实施方式详细进行说明。需要说明的是,针对图中相同或相当的部分标注相同的标记,不再重复其说明。
[实施方式1]
(滤波器装置的结构)
图1是示出由实施方式1的弹性波设备形成的滤波器装置10的电路结构的图。滤波器装置10例如是用于通信装置的发送侧电路的滤波器装置,是连接在发送用端子TX与天线端子ANT之间的梯型滤波器。滤波器装置10对由发送用端子TX收到的信号进行滤波后从天线端子ANT输出。
滤波器装置10包括串联连接在发送用端子TX与天线端子ANT之间的串联臂谐振部S1~S5、以及并联臂谐振部P1~P4。串联臂谐振部S1~S5及并联臂谐振部P1~P4的各谐振部构成为包括至少一个弹性波谐振器。在图1的例子中,串联臂谐振部S1、S5及并联臂谐振部P1~P4的各谐振部包括一个弹性波谐振器,串联臂谐振部S2~S4的各谐振部包括两个弹性波谐振器。串联臂谐振部S2构成为包括串联连接的弹性波谐振器S21、S22。串联臂谐振部S3构成为包括串联连接的弹性波谐振器S31、S32。串联臂谐振部S4构成为包括串联连接的弹性波谐振器S41、S42。需要说明的是,各谐振部所包含的弹性波谐振器的数量不限于此,与滤波器装置的特性配合地适当选择。作为弹性波谐振器,能够使用声表面波(SAW)谐振器。
并联臂谐振部P1的一端与串联臂谐振部S1和串联臂谐振部S2之间的连接点连接,另一端与接地电位连接。并联臂谐振部P2的一端与串联臂谐振部S2和串联臂谐振部S3之间的连接点连接,另一端与接地电位连接。并联臂谐振部P3的一端与串联臂谐振部S3和串联臂谐振部S4之间的连接点连接,另一端与接地电位连接。并联臂谐振部P4的一端与串联臂谐振部S4和串联臂谐振部S5之间的连接点连接,另一端与接地电位连接。
(弹性波设备的结构)
接着,使用图2及图3对本实施方式1的弹性波设备100的基本结构进行说明。图2是在弹性波设备100中在相邻谐振器之间形成共用反射器的部分的俯视图。另外,图3是相邻谐振器之间的部分的剖视图。
参照图2及图3,弹性波设备100包括相邻的两个弹性波谐振器101、102和共用反射器REF12。弹性波设备100所包含的弹性波谐振器101、102对应于图1所说明的滤波器装置10中的串联臂谐振部S1~S5及并联臂谐振部P1~P4中的任意一方所包含的谐振器。
弹性波谐振器101、102是构成为包括IDT电极的SAW谐振器。具体而言,弹性波谐振器101包括IDT电极IDT1、以及配置在IDT电极IDTl的两端的反射器REF1-1、REF1-2。弹性波谐振器102包括IDT电极IDT2、以及配置在IDT电极IDT2的两端的反射器REF2-1、REF2-2。
在IDT电极中,声表面波沿着与对置的电极指的延伸方向正交的方向传播。反射器用于对从IDT电极的端部漏出的声表面波进行反射并封闭在IDT电极内。由此,能够提高弹性波谐振器的Q值。
如图3所示,构成各弹性波谐振器的IDT电极及反射器形成在具有压电层110的基板105上。基板105除了压电层110之外还包括低声速层121、高声速层122及支承层130。
支承层130例如是由硅(Si)形成的半导体基板。在支承层130上,朝向图3的Z轴的正方向依次层叠有高声速层122、低声速层121及压电层110。
压电层110例如由钽酸锂(LiTaO3)或铌酸锂(LiNbO3)这样的压电单晶材料、或者包括氮化铝(AlN)、LiTaO3或LiNbO3的压电层叠材料形成。在压电层110的上表面(Z轴的正方向的面)形成有作为功能元件的IDT电极及反射器。需要说明的是,在图3的例子中,作为压电层110而使用钽酸锂(LT)。
IDT电极及反射器例如由包括铝、铜、银、金、钛、钨、铂、铬、镍、钼中的至少一种的单体金属、或者以这些为主成分的合金等材料形成。
低声速层121由在该低声速层121传播的体波声速与在压电层110传播的体波声速相比成为低速的材料形成。在图3的例子中,低声速层121由二氧化硅(SiO2)形成。但是,低声速层121不限于二氧化硅,例如,也可以由玻璃、氮氧化硅、氧化钽等其他电介质或者向二氧化硅添加了氟、碳、硼等得到的化合物等形成。
另外,高声速层122由在该高声速层122传播的体波声速与在压电层110传播的弹性波声速相比成为高速的材料形成。在图3的例子中,高声速层122由氮化硅(SiN)形成。但是,高声速层122不限于氮化硅,也可以由氮化铝、氧化铝(矾土)、氮氧化硅、碳化硅、类金刚石碳(DLC)、金刚石等材料形成。
通过采用在压电层110的下方层叠低声速层121及高声速层122的结构,从而低声速层121及高声速层122作为反射层(镜面层)120发挥功能。即,从压电层110向支承层130的方向泄漏的声表面波由于传播的声速差而被高声速层122反射并封闭在低声速层121内。这样,通过反射层120传播的声表面波的声能的损耗被抑制,因此,能够高效地传播声表面波。需要说明的是,在图3中,作为反射层120,针对低声速层121及高声速层122分别形成了一层的例子进行了说明,但反射层120也可以是多个低声速层121及高声速层122交替配置的结构。
再次参照图2,弹性波谐振器101的反射器REF1-1配置在IDT电极IDT1中的弹性波谐振器102侧的端部。反射器REF1-2相对于IDT电极IDT1配置在与反射器REF1-1相反的一侧的端部。反射器REF1-1、REF1-2的电极指以与IDT电极IDT1的电极指相同的间距形成。
另外,弹性波谐振器102的反射器REF2-1配置在IDT电极IDT2中的弹性波谐振器101侧的端部。反射器REF2-2相对于IDT电极IDT2配置在与反射器REF2-1相反的一侧的端部。反射器REF2-1、REF2-2的电极指以与IDT电极IDT2的电极指相同的间距形成。
共用反射器REF12配置在弹性波谐振器101的反射器REF1-1与弹性波谐振器102的反射器REF2-1之间。反射器REF1-1的电极指的数量与共用反射器REF12的电极指的数量之和被设定为与反射器REF1-2的电极指的数量相同的数量。同样地,反射器REF2-1的电极指的数量与共用反射器REF12的电极指的数量之和被设定为与反射器REF2-2的电极指的数量相同的数量。共用反射器REF12的电极指的长度成为弹性波谐振器101及弹性波谐振器102所包含的IDT电极中的电极指的交叉宽度以上的长度。
共用反射器REF12的频率特性具有弹性波谐振器101的频率特性及弹性波谐振器102的频率特性之间的中间的频率特性。通过采用这样的结构,共用反射器REF12作为弹性波谐振器101及弹性波谐振器102双方的反射器发挥功能。
在实施方式1中,通过使共用反射器REF12的电极指的至少一部分由弹性波谐振器101中的IDT电极IDT1及反射器REF1-1、REF1-2的电极指的间距(第一间距:PT1)与弹性波谐振器102中的IDT电极IDT2及反射器REF2-1、REF2-2的电极指的间距(第二间距:PT2)之间的间距形成来实现中间的频率特性。这里,电极指的间距是相邻的电极指的中心间距离。
需要说明的是,频率特性能够通过在尽量不包含与各谐振器及反射器连接的布线的状态下使与网络分析仪连接的触针接触来测定。
需要说明的是,在共用反射器REF12中,电极指的整体可以以中间的间距形成,也可以为从弹性波谐振器101朝向弹性波谐振器102渐渐变更间距的结构。另外,也可以是从弹性波谐振器101朝向弹性波谐振器102阶段性地变更间距的结构。
弹性波谐振器101中的反射器REF1-1及弹性波谐振器102中的反射器REF2-1并不一定是必须的,也可以为在弹性波谐振器101的IDT电极IDT1与弹性波谐振器102的IDT电极IDT2之间仅配置共用反射器REF12的结构。在该情况下,优选共用反射器REF12的电极指的数量与反射器REF1-2及反射器REF2-2的电极指的数量相同。
图4是比较例的弹性波设备100#中的相邻谐振器的俯视图。弹性波设备100#包括相邻的两个弹性波谐振器101#、102#。在弹性波设备100#中,在各弹性波谐振器的IDT电极的两端配置有相同形状的反射器(REF1-2、REF2-2)。即,在各弹性波谐振器中,配置在两端的反射器的电极指的数量相同。因此,例如在各反射器REF1-2、REF2-2的电极指的数量为20根的情况下,配置在两个IDT电极之间的反射器的电极指的总数成为40根。
另一方面,在实施方式1的弹性波设备100中,例如,在将各反射器REF1-1、REF2-1的电极指的数量设为8根,将共用反射器REF12的电极指的数量设为12根时,反射器REF1-1及共用反射器REF12的电极指的总数以及反射器REF2-1及共用反射器REF12的电极指的总数分别成为20根,成为与反射器REF1-2、REF2-2的电极指的数量相同的数量。但是,配置在两个IDT电极之间的反射器的电极指的总数减少为28根。因此,针对各弹性波谐振器能够维持作为反射器发挥功能的电极指的数量而抑制反射率的下降,并且能够缩窄两个IDT电极之间的间隔。由此,与比较例的弹性波设备100#相比,能够使弹性波设备100小型化。
图5是包括比较例及实施方式1中的弹性波设备的滤波器装置的俯视图。图5的(a)示出包括比较例的弹性波设备的结构的情况,图5的(b)示出包括实施方式1的弹性波设备的结构的情况。在图5的(a)、(b)中,示出外部端子(TX、ANT、GND)、各谐振部(S1~S5、P1~P4)、以及将这些谐振部之间连接的布线部15的配置。其中,在串联臂谐振部S2(弹性波谐振器S21、S22)与并联臂谐振部P1之间的部分(图5的(b)的区域RG1)以及串联臂谐振部S4(弹性波谐振器S41、S42)与并联臂谐振部P4之间的部分(图5的(b)的区域RG2)应用了本实施方式1的结构。
如图5的(a)所示,滤波器装置10#的宽度W1被弹性波谐振器相邻配置的部分的长度限制。因此,如图5的(b)的滤波器装置10那样在区域RG1、RG2的部分使用共用反射器将弹性波谐振器相邻配置,由此,与比较例的情况相比能够缩窄滤波器装置10的宽度W2(W2<W1)。
图6及图7分别是用于说明图5的(b)的区域RG1、RG2的部分的详细结构的图。在图6及图7中,均成为在包括一个弹性波谐振器的并联臂谐振部与包括两个弹性波谐振器的串联臂谐振部之间共享反射器的结构。
参照图6,弹性波谐振器S21构成为包括IDT电极IDT_S21及反射器REF_S21-1、REF_S21-2,弹性波谐振器S22构成为包括IDT电极IDT_S22及反射器REF_S22-1、REF_S22-2。另外,构成并联臂谐振部P1的弹性波谐振器构成为包括IDT电极IDT_P1及反射器REF_P1-1、REF_P1-2。而且,在这三个弹性波谐振器中,共用反射器REF_A被配置为与反射器REF_S21-1、REF_S22-1、REF_P1-1对置。
反射器REF_S21-1、REF_S22-1彼此相邻地配置在共用反射器REF_A的第一端部侧,反射器REF_P1-1配置在共用反射器REF_A的第二端部侧。共用反射器REF_A的电极指的长度被设定为比反射器REF_P1-1的电极指的长度长,并且比反射器REF_S21-1的电极指的长度与反射器REF_S22-1的电极指的长度之和长。
通过采用这样的结构,与在各弹性波谐振器单独地配置反射器的情况相比,能够缩短从反射器REF_S21-2、REF_S22-2的端部到反射器REF_P1-2的端部为止的长度。
参照图7,弹性波谐振器S41构成为包括IDT电极IDT_S41及反射器REF_S41-1、REF_S41-2,弹性波谐振器S42构成为包括IDT电极IDT_S42及反射器REF_S42-1、REF_S42-2。另外,构成并联臂谐振部P4的弹性波谐振器构成为包括IDT电极IDT_P4及反射器REF_P4-1、REF_P4A-2。而且,在这三个弹性波谐振器中,共用反射器REF_B被配置为与反射器REF_S41-1、REF_S42-1、REF_P4-1对置。
反射器REF_S41-1、REF_S42-1彼此相邻地配置在共用反射器REF_B的第一端部侧,反射器REF_P4-1配置在共用反射器REF_B的第二端部侧。共用反射器REF_B的电极指的长度被设定为比反射器REF_P4-1的电极指的长度长,并且比反射器REF_S41-1的电极指的长度与反射器REF_S42-1的电极指的长度之和长。
通过采用这样的结构,与在各弹性波谐振器单独地配置反射器的情况相比,能够缩短从反射器REF_S41-2、REF_S42-2的端部到反射器REF_P4-2的端部为止的长度。
接着,使用图8及图9,针对在相邻的弹性波谐振器中使用共用反射器的情况下的反射特性进行说明。在图8及图9的(a)、(b)的各个图中,上层示出反射器的反射系数的频率特性,下层示出谐振器的阻抗的频率特性。在图8及图9中,实线LN10及实线LN20示出串联臂谐振器,虚线LN11及虚线LN21示出并联臂谐振器。
参照图8,在图1所示的梯型滤波器中,通常设计为串联臂谐振器的谐振频率与并联臂谐振器的反谐振频率大致一致。即,在串联臂谐振器的反射器中,反射系数接近1的阻带成为频率f2~f4之间(区域AR10)。另一方面,在并联臂谐振器的反射器中,反射系数接近1的阻带成为频率f1~f3之间(区域AR11)。
因此,在共用串联臂谐振器和并联臂谐振器的反射器并将反射器的电极指的间距设定为任一方的谐振器的IDT电极的电极指间距的情况下,虽然针对频率f2~f4的范围(区域AR15)能够确保反射率,但针对频率f1~f2的范围或频率f3~f4的范围,反射率可能大幅下降。这样,在该反射率下降的区域,来自一方的谐振器的声表面波不被反射而向另一方的谐振器漏出,因此,可能产生滤波器特性的劣化。
另一方面,在如本申请实施方式1那样将共用反射器的电极指间距的至少一部分设定为两个谐振器的电极指间距的中间的间距的情况下,共用反射器的反射系数例如成为图9中的单点划线LN12那样。这样,如图9的(a)所示,针对串联臂谐振器的阻带被扩大到频率f2~f31的范围(区域AR16)。同样地,如图9的(b)所示,针对并联臂谐振器的阻带被扩大到频率f11~f3的范围(区域AR17)。即,共用反射器的阻带的下限频率成为第一谐振器的阻带的下限频率与第二谐振器的阻带的下限频率之间,共用反射器的阻带的上限频率成为第一谐振器的阻带的上限频率与第二谐振器的阻带的上限频率之间。因此,相比于将共用反射器的电极指间距统一为任一方的谐振器的电极指间距的情况,能够扩大滤波器装置中的阻止范围,结果是能够抑制滤波器特性的劣化。
需要说明的是,在实施方式1中,“阻带”表示具有比反射系数的峰值的70%的值高的反射系数的频率范围。在实施方式1中,阻带的下限频率对应于各谐振器的谐振频率。另外,阻带的上限频率对应于在各谐振器的阻抗特性中开始出现阻带纹波(图8中的区域RG10、RG11)的频率。
在各谐振器中,被激励的声表面波的强度在IDT电极的中央区域成为最大,在两端的反射器的区域内,随着距上述中央区域的距离变远而单调地减少。因此,在共用反射器中距IDT电极的距离越远,则即便电极指间距与IDT电极的电极指间距不同,反射率的下降的影响也越小。因此,通过将共用反射器中的电极指间距设定为从一方的谐振器的电极指间距渐渐或阶段性地变化到另一方的谐振器的电极指间距,能够确保图9中的频率f1~f11及频率f31~f4之间的反射率,能够进一步降低反射率下降的影响。
需要说明的是,在如图9那样使用共用反射器使串联臂谐振器及并联臂谐振器相邻的情况下,阻带的高频率侧及低频率侧的范围变窄不少。因此,在梯型滤波器中,为了维持滤波器整体的通带端部的衰减特性的陡峭性,针对形成最高频率侧的衰减极的谐振器及形成最低频率侧的衰减极的谐振器,优选不使用共用反射器。
通常,在梯侧滤波器中,高频率侧的衰减极由串联臂谐振器形成,低频率侧的衰减极由并联臂谐振器形成。因此,在包括多个串联臂谐振器的串联臂谐振部中,优选包括电极指间距被设定得比使用共用反射器的串联臂谐振器(第一谐振器)更加窄的串联臂谐振器(第三谐振器)。
另外,在包括多个并联臂谐振器的并联臂谐振部中,优选包括电极指间距被设定得比使用共用反射器的并联臂谐振器(第二谐振器)更加宽的并联臂谐振器(第四谐振器)。
如以上那样,在相邻的两个以及弹性波谐振器(第一谐振器、第二谐振器)之间配置共用反射器,将该共用反射器的电极指间距的至少一部分设定为第一谐振器的IDT电极的电极指间距与第二谐振器的IDT电极的电极指间距之间的间距而成为中间的频率特性,由此,能够抑制弹性波设备的频率特性的下降,并且实现弹性波设备的小型化。
图10是示出实施方式1的弹性波设备100的规格的一例的图。在该实施例中,谐振器1的IDT电极的对数为130对,电极指的根数为261根。另外,波长(=电极指间距×2)为1.5495μm,谐振频率为2453.39MHz。另一方面,谐振器2的IDT电极的对数为90对,根数为181根。另外,波长为1.60700μm,谐振频率为2358.11MHz。共用反射器的IDT根数为8根,配置在共用反射器与各IDT电极之间的反射器的IDT根数为10根。需要说明的是,在各谐振器中,占空比均为0.5。另外,谐振器1及谐振器2的电极指的膜厚均相同。
在该实施例中,共用反射器的波长从谐振器1朝向谐振器2渐渐地从1.5495μm增长到1.90700μm。这样,通过将共用反射器的波长(电极指间距)设为两个谐振器的波长(电极指间距)的中间的间距,能够抑制弹性波设备的频率特性的下降,并实现弹性波设备的小型化。需要说明的是,谐振器1及谐振器2的电极指的膜厚及占空比相同,因此,电极指间距大的谐振器2的频率比谐振器1的频率低。
(变形例1)
在图2所示的实施方式1的弹性波设备100中,说明了以下结构:相邻配置的两个弹性波谐振器配置为声表面波的传播方向的中心一致,即,通过IDT电极的交叉宽度的中心并与电极指正交的方向一致。但是,在两个弹性波谐振器中,声表面波的传播方向的中心也可以不同。
图11是变形例1的弹性波设备100A的俯视图。弹性波设备100A包括具有与图2同样的结构的弹性波谐振器101A、102A、以及配置在弹性波谐振器101A、102A之间的共用反射器REF12A。弹性波谐振器101A包括IDT电极IDT1A和反射器REF1A-1、REF1A-2。弹性波谐振器102A包括IDT电极IDT2A和反射器REF2A-1、REF2A-2。
在弹性波设备100A中,成为两个弹性波谐振器101A、102A中的声表面波的传播方向的中心错开且不重叠的结构。具体而言,通过弹性波谐振器101A的电极指的交叉宽度的中心且与该电极指正交的虚拟线CL1和通过弹性波谐振器102A的电极指的交叉宽度的中心且与该电极指正交的虚拟线CL2在电极指的延伸方向上错开。
共用反射器REF12A的电极指具有与弹性波谐振器101A中的反射器REF1A-1的电极指及弹性波谐振器102A中的反射器REF2A-1的电极指双方对置的长度。
需要说明的是,该结构也被应用于在图6及图7中上述的滤波器装置10的区域RG1、RG2。
这样,即便在相邻的弹性波谐振器中的声表面波的传播方向不重叠的情况下,通过使用具有与各谐振器的电极指对置的那样的长度的电极指的共用反射器,也能够实现弹性波设备的小型化,并且提高基板上的功能元件的配置的自由度。另外,假设即便在声表面波从共用反射器泄漏的情况下,泄漏的声表面波也会进入对方的弹性波谐振器中的偏离IDT电极的交叉宽度中心的区域,因此,相比于在声表面波的传播方向上不错开而重叠的情况,能够降低对对方的弹性波谐振器的影响。
(变形例2)
在实施方式1及变形例1的弹性波设备中,说明了IDT电极及反射器中的电极指在与连接到电极指的汇流条正交的方向上延伸的结构。在变形例2的弹性波设备中,对IDT电极及反射器的电极指相对于汇流条倾斜配置的结构进行说明。
图12是变形例2的弹性波设备100B的俯视图。在弹性波设备100B中,包括弹性波谐振器101B、102B、以及配置在弹性波谐振器101B、102B之间的共用反射器REF12B。与变形例1同样地,弹性波谐振器101B与弹性波谐振器102B配置在错开的位置。
弹性波谐振器101B包括IDT电极IDT1B、以及配置在IDT电极IDT1B的两端的反射器REF1B-1、REF1B-2。弹性波谐振器102B包括IDT电极IDT2B、以及配置在IDT电极IDT2B的两端的反射器REF2B-1、REF2B-2。
共用反射器REF12B配置在反射器REF1B-1与反射器REF2B-1之间。反射器REF1B-1的电极指的数量和共用反射器REF12B的电极指的数量之和与反射器REF1B-2的电极指的数量相同。另外,反射器REF2B-1的电极指的数量和共用反射器REF12B的电极指的数量之和与反射器REF2B-2的电极指的数量相同。在弹性波设备100B中,弹性波谐振器101B、102B及共用反射器REF12B的电极指相对于汇流条倾斜地连接。电极指与汇流条所成的角大于0°且小于90°。
在弹性波谐振器中,通常声表面波在与电极指正交的方向上传播。即,如图12所示,在弹性波谐振器101B中,声表面波沿箭头RA1的方向传播,在弹性波谐振器102B中,声表面波沿箭头RA2的方向传播。这样,通过将相邻的弹性波谐振器错开配置,并且将电极指相对于汇流条倾斜配置,从而能够使一方的弹性波谐振器中的声表面波的传播方向成为另一方的弹性波谐振器的IDT电极中的电极指的交叉宽度区域外。因此,能够进一步降低声表面波从共用反射器泄漏的情况下的对另一方的弹性波谐振器的影响。
[实施方式2]
在实施方式1中,说明了以下结构:在为相邻的弹性波谐振器的电极指间距不同的结构的情况下,将共用反射器的电极指的间距设为中间的间距,由此调整共用反射器的频率特性。
在实施方式2中,说明以下结构:在为相邻的弹性波谐振器的电极指的占空比不同的结构的情况下,将共用反射器的电极指的占空比设为中间的占空比,由此调整共用反射器的频率特性。需要说明的是,电极指的占空比是指电极指相对于电极指的间距所占的比例(电极指的宽度)。
图13是实施方式2的弹性波设备100C的剖视图。弹性波设备100C包括弹性波谐振器101C、102C、以及配置在弹性波谐振器101C、102C之间的共用反射器REF12C。
共用反射器REFl2C配置在配置于弹性波谐振器101C的IDT电极IDT1C的一端的反射器REF1C-1与配置于弹性波谐振器102C的IDT电极IDT2C的一端的反射器REF2C-1之间。需要说明的是,在弹性波设备100C中,弹性波谐振器101C的电极指间距及弹性波谐振器102C的电极指间距是相同的间距。
弹性波谐振器101C中的IDT电极及反射器的电极指的占空比(第一占空比)被设定为DT1,弹性波谐振器102C中的IDT电极及反射器的电极指的占空比(第二占空比)被设定为DT2(DT2>DT1)。而且,共用反射器REF12C中的电极指的至少一部分以上述的第一占空比DT1及第二占空比DT2之间的中间的占空比形成。优选的是,共用反射器REF12C的电极指的占空比被设定为,从弹性波谐振器101C朝向弹性波谐振器102C渐渐地或阶段性地变大。
这样,在相邻的弹性波谐振器中的电极指的占空比不同的情况下,针对共用反射器的至少一部分电极指而设定为中间的占空比,由此,能够将共用反射器的频率特性设定为两个弹性波谐振器的频率特性之间的频率特性。由此,与实施方式1同样地,能够抑制弹性波设备的频率特性的下降,并实现弹性波设备的小型化。
需要说明的是,在两个弹性波谐振器中的电极指的间距及占空比不同的情况下,也可以将共用反射器中的电极指的间距及占空比双方设定为中间的值。
图14是示出实施方式2的弹性波设备100C的规格的一例的图。在该实施例中,谐振器1及谐振器2各自的IDT电极的对数为130对,电极指的根数为261根。另外,谐振器1及谐振器2各自的波长(=间距×2)均为1.5495μm。共用反射器的IDT根数为8根,配置在共用反射器与各IDT电极之间的反射器的IDT根数为10根。谐振器1的谐振频率为2453.39MHz,谐振器2的谐振频率为2446.86MHz。需要说明的是,谐振器1及谐振器2均相同。
在该实施例中,谐振器1的占空比被设定为0.5,谐振器2的占空比被设定为0.55。共用反射器中的占空比从谐振器1朝向谐振器2渐渐从0.5变化为0.55。这样,通过将共用反射器的占空比设为两个谐振器的占空比的中间的占空比,能够抑制弹性波设备的频率特性的下降,并实现弹性波设备的小型化。需要说明的是,谐振器1及谐振器2的电极指间距及电极指膜厚相同,因此,占空比大的谐振器2的频率比谐振器1的频率低。
[实施方式3]
在实施方式3中,说明以下结构:在为相邻的弹性波谐振器的电极指的膜厚不同的结构的情况下,将共用反射器的电极指的膜厚设为中间的膜厚,由此调整共用反射器的频率特性。
图15是实施方式3的弹性波设备100D的剖视图。弹性波设备100D包括弹性波谐振器101D、102D、以及配置在弹性波谐振器101D、102D之间的共用反射器REF12D。
共用反射器REF12D配置在配置于弹性波谐振器101D的IDT电极IDT1D的一端的反射器REF1D-1与配置于弹性波谐振器102D的IDT电极IDT2D的一端的反射器REF2D-1之间。
在弹性波设备100D中,弹性波谐振器101D的电极指的间距及占空比与弹性波谐振器102D的电极指的间距及占空比相同,但两个弹性波谐振器101D、102D的电极指的膜厚不同。具体而言,弹性波谐振器101D的电极指的膜厚(第一电极指膜厚)被设定为ET1,弹性波谐振器102D的电极指的膜厚(第二电极指膜厚)被设定为ET2(ET2>ET1)。
而且,共用反射器REF12D中的电极指的至少一部分膜厚以上述的第一电极指膜厚ET1及第二电极指膜厚ET2之间的中间的膜厚形成。换言之,共用反射器REF12D中的电极指的至少一部分膜厚比第一电极指膜厚ET1厚,并且比第二电极指膜厚ET2薄。优选的是,共用反射器REF12D的电极指的膜厚被设定为,从弹性波谐振器101D朝向弹性波谐振器102D渐渐地或阶段性地变厚。
这样,在相邻的弹性波谐振器中的电极指的膜厚不同的情况下,针对共用反射器的至少一部分电极指而设定为中间的膜厚,由此,能够将共用反射器的频率特性设定为两个弹性波谐振器的频率特性之间的频率特性。由此,与实施方式1同样地,能够抑制弹性波设备的频率特性的下降,并实现弹性波设备的小型化。
需要说明的是,在两个弹性波谐振器中,在除了电极指的膜厚之外电极指的间距及/或占空比也不同的情况下,针对共用反射器的电极指的间距及/或占空比,也可以设定为中间的值。
图16是示出实施方式3的弹性波设备100D的规格的一例的图。在该实施例中,谐振器1的IDT电极的对数为130对,电极指的根数为261根。另一方面,谐振器2的IDT电极的对数为90对,电极指的根数为181根。谐振器1及谐振器2各自的波长(=间距×2)均为1.5495μm。共用反射器的IDT根数为8根,配置在共用反射器与各IDT电极之间的反射器的IDT根数为10根。谐振器1的谐振频率为2453.39MHz,谐振器2的谐振频率为2442.24MHz。需要说明的是,在谐振器1及谐振器2中,IDT电极的占空比均为0.5。
在该实施例中,谐振器1中的电极指的膜厚被设定为121nm,谐振器2中的电极指的膜厚被设定为131nm。从谐振器1朝向谐振器2渐渐地从121nm增厚到131nm。这样,通过将共用反射器中的电极指膜厚设为两个谐振器中的电极指膜厚的中间的膜厚,能够抑制弹性波设备的频率特性的下降,并实现弹性波设备的小型化。需要说明的是,谐振器1及谐振器2的电极指间距及占空比相同,因此,电极指膜厚较厚的谐振器2的频率比谐振器1的频率低。
[实施方式4]
在弹性波设备中,为了保护基板上的功能元件,有时在IDT电极及反射器上配置电介质层。弹性波谐振器的频率特性还根据该保护用的电介质层的厚度而变化。
在实施方式4中,说明以下结构:在是相邻的弹性波谐振器中保护用的电介质层的膜厚不同的结构的情况下,将该电介质层的膜厚设为中间的膜厚,由此调整共用反射器的频率特性。
图17是实施方式4的弹性波设备100E的剖视图。弹性波设备100E包括弹性波谐振器101E、102E、配置在弹性波谐振器101E、102E之间的共用反射器REF12E、以及配置在弹性波谐振器101E、102E及共用反射器REF12E上的电介质层140。
共用反射器REF12E配置在配置于弹性波谐振器101E的IDT电极IDT1E的一端的反射器REF1E-1与配置于弹性波谐振器102E的IDT电极IDT2E的一端的反射器REF2E-1之间。在弹性波设备100E中,弹性波谐振器101E、102E的IDT电极及反射器以及共用反射器REF12E中的电极指的间距、占空比及膜厚被设定为相同值。
电介质层140例如是二氧化硅、玻璃、氮氧化硅、氧化钽、氮化硅、氮化铝、氧化铝(矾土)、氮氧化硅、碳化硅、类金刚石碳(DLC)、金刚石等材料,也可以由向二氧化硅添加氟、碳、硼等而得到的化合物等形成。电介质层140配置为覆盖配置在基板105的压电层110上的功能元件(IDT电极、反射器)。配置在弹性波谐振器101E的区域的电介质层140的膜厚(第一电介质膜厚)被设定为FT1,配置在弹性波谐振器102E的区域的电介质层140的膜厚(第二电介质膜厚)被设定为FT2(FT1<FT2)。在由具有比弹性波谐振器的谐振频率的声速慢的体波声速的材料(二氧化硅、玻璃、氧化钽、氧化铌、氧化碲等)形成了电介质层140的情况下,配置在电极指上的电介质层越厚,则电极指振动时的质量越大,因此,谐振器的谐振频率变低。因此,在图17的结构中,弹性波谐振器102E的谐振频率比弹性波谐振器101E的谐振频率低。
另一方面,在由具有比弹性谐振器的谐振频率的声速快的体波声速的材料(玻璃、氮化硅、氮化铝、矾土、氮氧化硅、碳化硅、DLC、金刚石等)形成了电介质层140的情况下,电介质层越厚,则谐振器的谐振频率越高。
需要说明的是,在实施方式4中,电介质层140的膜厚FT1、FT2被定义为从IDT电极及反射器的电极指的上表面到电介质层140的表面为止的距离。另外,如图18所示,电介质层140也可以是,具有电极指的部分的电介质的上表面的位置与不具有电极指的部分的电介质的上表面的位置不同。
而且,配置在共用反射器REF12E的区域的电介质层140的至少一部分膜厚以上述的第一电介质膜厚FT1及第二电介质膜厚FT2之间的中间的膜厚形成。换言之,配置在共用反射器REF12E的区域的电介质层140的至少一部分膜厚比第一电介质膜厚FT1薄,并且比第二电介质膜厚FT2厚。优选的是,配置在共用反射器REF12E的区域的电介质层140的膜厚被设定为,从弹性波谐振器101E朝向弹性波谐振器102E渐渐地或阶段性地变薄。
这样,在配置于相邻的弹性波谐振器的区域的保护用的电介质层的膜厚不同的情况下,通过将配置于共用反射器的区域的电介质层的至少一部分设定为中间的膜厚,能够将共用反射器的频率特性设定为两个弹性波谐振器的频率特性之间的频率特性。由此,与实施方式1同样地,能够抑制弹性波设备的频率特性的下降,并实现弹性波设备的小型化。
需要说明的是,在两个弹性波谐振器中,在除了电介质层的膜厚之外电极指的间距、占空比及/或膜厚也不同的情况下,针对共用反射器的电极指的间距、占空比及/或膜厚,也可以设定为中间的值。
另外,通常,谐振器的谐振频率、阻带的频率(上限频率、下限频率)及反射器的频率(上限频率、下限频率)针对电极指的间距、电极指的占空比、电极指的厚度、压电体层的厚度及电介质层的厚度的各参数而示出同样的依赖趋势。如上所述,电极指的间距、电极指的占空比及电极指厚度的各参数越大,则各谐振器的谐振频率越趋向于变低。因此,关于共用反射器REF12(REF12C、REF12D、REF12E)及弹性波谐振器101(101C、101D、101E)、102(102C、102D、102E),在将使电极指的间距、电极指的占空比及电极指的厚度相乘而得到的值(=电极指间距×电极指占空比×电极指厚度)分别设为第一值、第二值及第三值时,共用反射器REF12的第一值被设定为成为弹性波谐振器101的第二值与弹性波谐振器102的第三值之间。
此外,在具备覆盖弹性波谐振器101、弹性波谐振器102及共用反射器REF12且由具有比弹性波谐振器的谐振频率的声速慢的体波声速的材料构成的电介质层的情况下,该电介质层厚度越大,则各谐振器的谐振频率越趋向于变低。因此,关于共用反射器REF12及弹性波谐振器101、102,在将使电极指的间距、电极指的占空比、电极指的厚度及电介质层的厚度相乘而得到的值(=电极指间距×电极指占空比×电极指厚度×电介质层厚度)分别设为第四值、第五值及第六值时,共用反射器REF12的第四值被设定为成为弹性波谐振器101的第五值与弹性波谐振器102的第六值之间。
或者,在具备覆盖弹性波谐振器101、弹性波谐振器102及共用反射器REF12且由具有比弹性波谐振器的谐振频率的声速快的体波声速的材料构成的电介质层的情况下,该电介质层厚度越大,则各谐振器的谐振频率越趋向于变高。因此,关于共用反射器REF12及弹性波谐振器101、102,在将使电极指的间距、电极指的占空比、电极指的厚度及电介质层的厚度的倒数相乘而得到的值(=电极指间距×电极指占空比×电极指厚度/电介质层厚度)分别设为第七值、第八值及第九值时,共用反射器REF12的第七值被设定为成为弹性波谐振器101的第八值与弹性波谐振器102的第九值之间。
需要说明的是,为了使第一值~第三值、第四值~第六值及第七值~第九值的关系成立,需要使用各参数大致线性地变化的区域,因此,需要各弹性波谐振器的占空比为0.65以下这一条件。
此次公开的实施方式在全部方面是例示,应认为不是限制性的内容。本发明的范围由权利要求书示出,而非上述实施方式的说明,意在包含与权利要求书同等的含义及范围内的所有变更。
附图标记说明
10、10# 滤波器装置,15 布线部,100、100A~100E、100# 弹性波设备,101、101A~101E、101#、102、102A~102E、102#、S21、S22、S31、S32、S41、S42 弹性波谐振器,105 基板,110 压电层,120 反射层,121 低声速层,122 高声速层,130 支承层,140 电介质层,ANT天线端子,IDT1、IDT1A~IDT1E、IDT2、IDT2A~IDT2EIDT电极,P1~P4 并联臂谐振部,REF1、REF1A~REF1E、REF2、REF2A~REF2E、REF_P1、REF_P4、REF_S21、REF_S22、REF_S41、REF_S42反射器,REF12、REF12A~REF12E、REF_A、REF_B共用反射器,S1~S5 串联臂谐振部,TX 发送用端子。
Claims (20)
1.一种弹性波设备,具备:
基板,其具有压电层;
第一谐振器,其配置在所述基板上;
第二谐振器,其在所述基板上与所述第一谐振器相邻地配置,频率特性与所述第一谐振器不同;以及
共用反射器,其在所述基板上配置在所述第一谐振器与所述第二谐振器之间,作为所述第一谐振器及所述第二谐振器双方的反射器发挥功能,
所述第一谐振器包括以第一间距形成了电极指的第一IDT电极,其中,IDT为叉指换能器,
所述第二谐振器包括以第二间距形成了电极指的第二IDT电极,
所述共用反射器的阻带的下限频率与所述第一谐振器的阻带的下限频率及所述第二谐振器的阻带的下限频率相同,或者处于所述第一谐振器的阻带的下限频率与所述第二谐振器的阻带的下限频率之间,
所述共用反射器的阻带的上限频率与所述第一谐振器的阻带的上限频率及所述第二谐振器的阻带的上限频率相同,或者处于所述第一谐振器的阻带的上限频率与所述第二谐振器的阻带的上限频率之间。
2.根据权利要求1所述的弹性波设备,其中,
所述第二间距比所述第一间距窄,
所述共用反射器的电极指的至少一部分以所述第一间距与所述第二间距之间的间距形成。
3.根据权利要求2所述的弹性波设备,其中,
所述共用反射器的电极指的间距从所述第一谐振器朝向所述第二谐振器渐渐变窄。
4.根据权利要求2所述的弹性波设备,其中,
所述共用反射器的电极指的间距从所述第一谐振器朝向所述第二谐振器阶段性地变窄。
5.根据权利要求1所述的弹性波设备,其中,
所述第一谐振器中的电极指的占空比是第一占空比,所述第二谐振器中的电极指的占空比是比所述第一占空比大的第二占空比,
所述共用反射器的电极指的至少一部分以所述第一占空比与所述第二占空比之间的占空比形成。
6.根据权利要求5所述的弹性波设备,其中,
所述共用反射器的电极指的占空比从所述第一谐振器朝向所述第二谐振器渐渐变大。
7.根据权利要求5所述的弹性波设备,其中,
所述共用反射器的电极指的占空比从所述第一谐振器朝向所述第二谐振器阶段性地变大。
8.根据权利要求1所述的弹性波设备,其中,
所述第一谐振器的电极指的厚度比所述第二谐振器的电极指的厚度薄,
所述共用反射器的至少一部分电极指的厚度比所述第一谐振器的电极指的厚度厚,并且比所述第二谐振器的电极指的厚度薄。
9.根据权利要求1所述的弹性波设备,其中,
所述弹性波设备还具备电介质层,该电介质层配置在所述第一谐振器、所述第二谐振器及所述共用反射器上,
配置在所述第一谐振器的区域的所述电介质层的厚度比配置在所述第二谐振器的区域的所述电介质层的厚度厚,
配置在所述共用反射器的区域的所述电介质层的至少一部分比配置在所述第一谐振器的区域的所述电介质层的厚度薄,并且比配置在所述第二谐振器的区域的所述电介质层的厚度厚。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的弹性波设备,其中,
所述第一谐振器及所述第二谐振器分别包括:
第一反射器,其配置在该谐振器所包含的IDT电极与所述共用反射器之间;以及
第二反射器,其相对于该IDT电极配置在与所述第一反射器相反的端部,
所述第一谐振器的第一反射器的电极指以所述第一间距形成,
所述第二谐振器的第一反射器的电极指以所述第二间距形成。
11.根据权利要求10所述的弹性波设备,其中,
所述第一反射器及所述共用反射器的电极指的数量之和与所述第二反射器的电极指的数量相同。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的弹性波设备,其中,
所述共用反射器的电极指的长度为各谐振器的IDT电极中的电极指的交叉宽度以上。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的弹性波设备,其中,
第一虚拟线与第二虚拟线不重叠,该第一虚拟线通过所述第一IDT电极的交叉宽度的中心,并与所述第一IDT电极的电极指正交,该第二虚拟线通过所述第二IDT电极的交叉宽度的中心,并与所述第二IDT电极的电极指正交。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的弹性波设备,其中,
各IDT电极及各反射器包括连接了电极指的汇流条,
在各IDT电极及各反射器中,电极指与汇流条所成的角大于0°且小于90°。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的弹性波设备,其中,
所述基板还包括配置所述压电层的反射层。
16.一种弹性波设备,具备:
基板,其具有压电层;
第一谐振器,其配置在所述基板上;
第二谐振器,其在所述基板上与所述第一谐振器相邻地配置,频率特性与所述第一谐振器不同;以及
共用反射器,其在所述基板上配置在所述第一谐振器与所述第二谐振器之间,作为所述第一谐振器及所述第二谐振器双方的反射器发挥功能,
所述第一谐振器包括以第一间距形成了电极指的第一IDT电极,
所述第二谐振器包括以第二间距形成了电极指的第二IDT电极,
关于所述共用反射器、所述第一谐振器及所述第二谐振器,在将使电极指的间距、电极指的占空比及电极指的厚度相乘而得到的值分别设为第一值、第二值及第三值的情况下,所述第一值与所述第二值及所述第三值相同,或者处于所述第二值与所述第三值之间。
17.根据权利要求16所述的弹性波设备,其中,
所述弹性波设备还具备电介质层,该电介质层配置为覆盖所述第一谐振器、所述第二谐振器及所述共用反射器,
所述电介质层由具有比所述第一谐振器及所述第二谐振器的谐振频率的声速慢的体波声速的材料形成,
关于所述共用反射器、所述第一谐振器及所述第二谐振器,在将使电极指的间距、电极指的占空比、电极指的厚度及电介质层的厚度相乘而得到的值分别设为第四值、第五值及第六值的情况下,所述第四值与所述第五值及所述第六值相同,或者处于所述第五值与所述第六值之间。
18.根据权利要求16所述的弹性波设备,其中,
所述弹性波设备还具备电介质层,该电介质层配置为覆盖所述第一谐振器、所述第二谐振器及所述共用反射器,
所述电介质层由具有比所述第一谐振器及所述第二谐振器的谐振频率的声速快的体波声速的材料形成,
关于所述共用反射器、所述第一谐振器及所述第二谐振器,在将使电极指的间距、电极指的占空比、电极指的厚度及电介质层的厚度的倒数相乘而得到的值分别设为第七值、第八值及第九值的情况下,所述第七值与所述第八值及所述第九值相同,或者处于所述第八值与所述第九值之间。
19.一种梯型滤波器,其包括权利要求1至18中任一项所述的弹性波设备,
所述梯型滤波器具备:
多个串联臂谐振器,其包括所述第一谐振器;以及
多个并联臂谐振器,其包括所述第二谐振器,
所述多个串联臂谐振器还包括第三谐振器,该第三谐振器的电极指的间距比所述第一谐振器窄。
20.一种梯型滤波器,其包括权利要求1至18中任一项所述的弹性波设备,
所述梯型滤波器具备:
多个串联臂谐振器,其包括所述第一谐振器;以及
多个并联臂谐振器,其包括所述第二谐振器,
所述多个并联臂谐振器还包括第四谐振器,该第四谐振器的电极指的间距比所述第二谐振器宽。
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