CN115104256A - 弹性波装置 - Google Patents
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Abstract
本发明使在比为了得到特性而使用的激励模式靠低频侧的频带产生的瑞利模式的杂散、以及在比上述激励模式靠高频侧的频带产生的高阶模的杂散降低。弹性波装置(1)具备支承基板(2)、第1压电体层(3A)以及第2压电体层(3B)、和IDT电极(6)。第1压电体层(3A)以及第2压电体层(3B)设置在支承基板(2)。IDT电极(6)设置在第1压电体层(3A),具有多个电极指(63)。第2压电体层(3B)设置在第1压电体层(3A)与支承基板(2)之间。第1压电体层(3A)以及第2压电体层(3B)为钽酸锂或者铌酸锂。第2压电体层(3B)的欧拉角与第1压电体层(3A)的欧拉角不同。
Description
技术领域
本发明总体上涉及弹性波装置,更详细地,涉及具备IDT(InterdigitalTransducer,叉指换能器)电极的弹性波装置。
背景技术
在专利文献1记载了以往的弹性波装置。在专利文献1记载的弹性波装置具备高声速支承基板(支承基板)、压电膜(压电体层)、以及IDT电极。在专利文献1记载的弹性波装置中,IDT电极形成在压电膜的一个面。
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
发明要解决的问题
可是,在专利文献1记载的以往的弹性波装置中,存在如下的问题,即,存在产生比为了得到特性而使用的激励模式靠低频侧的频带中的瑞利模式的杂散的担心、以及产生比上述激励模式靠高频侧的频带中的高阶模的杂散的担心。由此,器件的特性劣化。
本发明是鉴于上述的点而完成的发明,本发明的目的在于,提供一种能够使在比为了得到特性而使用的激励模式靠低频侧的频带产生的瑞利模式的杂散、以及在比上述激励模式靠高频侧的频带产生的高阶模的杂散降低的弹性波装置。
用于解决问题的技术方案
本发明的一个方式涉及的弹性波装置具备支承基板、第1压电体层以及第2压电体层、和IDT电极。所述第1压电体层以及所述第2压电体层设置在所述支承基板。所述IDT电极设置在所述第1压电体层,具有多个电极指。所述第2压电体层设置在所述第1压电体层与所述支承基板之间。所述第1压电体层以及所述第2压电体层的双方为钽酸锂或者铌酸锂。所述第2压电体层的欧拉角与所述第1压电体层的欧拉角不同。
发明效果
根据本发明的上述方式涉及的弹性波装置,能够使在比为了得到特性而使用的激励模式靠低频侧的频带产生的瑞利模式的杂散、以及在比上述激励模式靠高频侧的频带产生的高阶模的杂散降低。
附图说明
图1是实施方式1涉及的弹性波装置的主视图。
图2是同上的弹性波装置中的图1的X1-X1线剖视图。
图3是示出同上的弹性波装置的高阶模的相位特性的图表。
图4A是示出同上的弹性波装置的相位特性的图表。图4B是示出同上的弹性波装置的瑞利模式的相位特性的图表。图4C是示出同上的弹性波装置的高阶模的相位特性的图表。
图5是实施方式2涉及的弹性波装置中的图1的X1-X1线剖视图。
图6是示出同上的弹性波装置的高阶模的相位特性的图表。
图7A是示出实施方式3涉及的弹性波装置的瑞利模式的相位特性的图表。图7B是示出同上的弹性波装置的高阶模的相位特性的图表。
图8A~图8C是示出在实施方式4涉及的弹性波装置中电机机械耦合系数的特性的等高线图。
图9A~图9C是示出在实施方式5涉及的弹性波装置中电机机械耦合系数的特性的等高线图。
图10是实施方式6涉及的弹性波装置的剖视图。
图11是示出同上的弹性波装置的高阶模的相位特性的图表。
图12是实施方式7涉及的弹性波装置的剖视图。
图13是示出同上的弹性波装置的高阶模的相位特性的图表。
图14是示出实施方式8涉及的弹性波装置的高阶模的相位特性的图表。
图15A是示出同上的弹性波装置的相位特性的图表。图15B是示出同上的弹性波装置的瑞利模式的相位特性的图表。图15C是示出同上的弹性波装置的高阶模的相位特性的图表。
图16是示出实施方式9涉及的弹性波装置的高阶模的相位特性的图表。
图17A~图17C是示出在实施方式10涉及的弹性波装置中电机机械耦合系数的特性的等高线图。
图18是插入了中间层的弹性波装置的剖视图。
具体实施方式
以下,参照附图对实施方式1~实施方式10涉及的弹性波装置进行说明。在下述的实施方式等中参照的图1、图2、图5、图10、图12以及图18是示意性的图,图中的各构成要素的大小、厚度各自之比未必一定反映实际的尺寸比。
(实施方式1)
(1)弹性波装置
参照附图对实施方式1涉及的弹性波装置的整体结构进行说明。
如图1以及图2所示,实施方式1涉及的弹性波装置1具备支承基板2、第1压电体层3A、第2压电体层3B、低声速膜4、高声速膜5、以及IDT(Interdigital Transducer,叉指换能器)电极6。此外,弹性波装置1还具备两个反射器7、布线部8、以及保护膜(未图示)。
(2)弹性波装置的各构成要素
以下,参照附图对实施方式1涉及的弹性波装置1的各构成要素进行说明。
(2.1)支承基板
如图2所示,支承基板2具有相互对置的第1主面21以及第2主面22。第1主面21和第2主面22在支承基板2的厚度方向(第1方向D1)上对置。在从支承基板2的厚度方向(第1方向D1)的俯视下,支承基板2例如为长方形。另外,支承基板2并不限于长方形,例如也可以是正方形。
在支承基板2中,与在第1压电体层3A以及第2压电体层3B传播的弹性波的声速相比,在支承基板2传播的体波(bulk wave)的声速为高速。在此,在支承基板2传播的体波是在支承基板2传播的多个体波之中声速最低的体波。
支承基板2例如为硅基板。支承基板2的厚度优选为10λ(λ:由后述的电极指间距P1决定的弹性波的波长)以上且180μm以下,作为一个例子,例如为120μm。在支承基板2为硅基板的情况下,支承基板2的第1主面21的面方位例如为(100)面,但是并不限于此,例如也可以是(110)面、(111)面等。弹性波的传播方位能够不受支承基板2的第1主面21的面方位限制地进行设定。
支承基板2的材料并不限定于硅。支承基板2只要包含从硅、氮化铝、氧化铝、碳化硅、氮化硅、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、氧化镁以及金刚石所构成的组中选择的至少一种材料即可。
(2.2.1)第1压电体层
如图2所示,第1压电体层3A经由第2压电体层3B设置在支承基板2。更详细地,第1压电体层3A在支承基板2的厚度方向(第1方向D1)上经由第2压电体层3B、低声速膜4以及高声速膜5设置在支承基板2的第1主面21侧。第1压电体层3A具有第1主面31A以及第2主面32A。第1主面31A以及第2主面32A在支承基板2的厚度方向(第1方向D1)上对置。
第1压电体层3A例如由Y切割X传播LiTaO3压电单晶形成。Y切割X传播LiTaO3压电单晶是在将LiTaO3压电单晶的3个晶轴设为X轴、Y轴、Z轴的情况下将以X轴为中心轴从Y轴向Z轴方向旋转了θ1°之后的Z轴作为法线的面处切断的LiTaO3单晶,并且是声表面波在X轴方向上传播的单晶。关于第1压电体层3A的切割角,若将切割角设为Γ1[°],将第1压电体层3A的欧拉角设为则θ1=Γ1+90°。其中,Γ1和Γ1±180×n同义。在此,n是自然数。第1压电体层3A并不限定于Y切割X传播LiTaO3压电单晶,例如也可以是Y切割X传播LiTaO3压电陶瓷。
(2.2.2)第2压电体层
如图2所示,第2压电体层3B设置在支承基板2。所谓“第2压电体层3B设置在支承基板2”,包含:第2压电体层3B不经由其它层而直接设置在支承基板2的情况;以及第2压电体层3B经由其它层间接地设置在支承基板2的情况。
在图2的例子中,第2压电体层3B间接地设置在支承基板2。更详细地,第2压电体层3B在支承基板2的厚度方向(第1方向D1)上经由低声速膜4以及高声速膜5设置在支承基板2的第1主面21侧。第2压电体层3B具有第1主面31B以及第2主面32B。第1主面31B以及第2主面32B在支承基板2的厚度方向(第1方向D1)上对置。
第2压电体层3B例如由Y切割X传播LiTaO3压电单晶形成。Y切割X传播LiTaO3压电单晶是在将LiTaO3压电单晶的3个晶轴设为X轴、Y轴、Z轴的情况下将以X轴为中心轴从Y轴向Z轴方向旋转了θ2°的轴作为法线的面处切断的LiTaO3单晶,并且是声表面波在X轴方向上传播的单晶。关于第2压电体层3B的切割角,若将切割角设为Γ2[°],将第2压电体层3B的欧拉角设为则θ2=Γ2+90°。其中,Γ2和Γ2±180×n同义。在此,n是自然数。第2压电体层3B并不限定于Y切割X传播LiTaO3压电单晶,例如也可以是Y切割X传播LiTaO3压电陶瓷。
(2.3.1)第1压电体层和第2压电体层的合计膜厚
关于第1压电体层3A和第2压电体层3B的合计膜厚,例如,在将由IDT电极6的电极指间距P1(参照图1)决定的弹性波的波长设为λ时,为3.5λ以下。在第1压电体层3A和第2压电体层3B的合计膜厚为3.5λ以下的情况下,弹性波装置1的Q值变高。此外,通过将第1压电体层3A和第2压电体层3B的合计膜厚设为2.5λ以下,从而能够减小TCF(TemperatureCoefficient ofFrequency,温度频率系数)。进而,通过将第1压电体层3A和第2压电体层3B的合计膜厚设为1.5λ以下,从而弹性波的声速的调整变得容易。例如,在弹性波的波长λ为2μm的情况下,第1压电体层3A和第2压电体层3B的合计膜厚为0.1λ(200nm)。另外,第1压电体层3A和第2压电体层3B的合计膜厚并不限定为3.5λ以下,也可以大于3.5λ。
可是,在第1压电体层3A和第2压电体层3B的合计膜厚为3.5λ以下的情况下,如上所述,Q值变高,但是产生高阶模。在弹性波装置1中,设置有低声速膜4以及高声速膜5,使得即使第1压电体层3A和第2压电体层3B的合计膜厚为3.5λ以下,也使高阶模降低。
(2.3.2)在第1压电体层以及第2压电体层传播的弹性波的模式
在弹性波装置1中,作为在第1压电体层3A传播的弹性波的模式,存在纵波、SH波、或SV波、或者将它们复合的模式。在弹性波装置1中,使用以SH波为主成分的模式作为主模。所谓高阶模,是指与在第1压电体层3A传播的弹性波的主模相比在高频率侧产生的杂散模式。关于在第1压电体层3A传播的弹性波的模式是否为“将以SH波为主成分的模式作为主模”,例如,能够使用第1压电体层3A的参数(材料、欧拉角以及厚度等)、IDT电极6的参数(材料、厚度以及电极指间距P1等)、低声速膜4的参数(材料、厚度等)、高声速膜5的参数(材料、厚度等)等参数,通过有限元法对位移分布进行解析,并对形变进行解析,由此来进行确认。第1压电体层3A的欧拉角能够通过分析来求出。
在弹性波装置1中,作为在第2压电体层3B传播的弹性波的模式,存在纵波、SH波、或SV波、或者将它们复合的模式。在弹性波装置1中,使用以SH波为主成分的模式作为主模。所谓高阶模,是指与在第2压电体层3B传播的弹性波的主模相比在高频率侧产生的杂散模式。关于在第2压电体层3B传播的弹性波的模式是否为“将以SH波为主成分的模式作为主模”,例如,能够通过使用第2压电体层3B的参数(材料、欧拉角以及厚度等)、IDT电极6的参数(材料、厚度以及电极指间距P1等)、低声速膜4的参数(材料、厚度等)、高声速膜5的参数(材料、厚度等)等参数,通过有限元法对位移分布进行解析,并对形变进行解析,由此来进行确认。第2压电体层3B的欧拉角能够通过分析来求出。
另外,在弹性波装置1中,在第1压电体层3A以及第2压电体层3B的双方中,并不限于使用以SH波为主成分的模式作为主模。在第1压电体层3A以及第2压电体层3B之中,也可以仅在第1压电体层3A中使用以SH波为主成分的模式作为主模,还可以仅在第2压电体层3B中使用以SH波为主成分的模式作为主模。总之,也可以是,在第1压电体层3A以及第2压电体层3B中的至少一者中,使用以SH波为主成分的模式作为主模。
(2.4)低声速膜
如图2所示,低声速膜4设置在支承基板2。所谓“低声速膜4设置在支承基板2”,包含:低声速膜4不经由其它层而直接设置在支承基板2的情况;以及低声速膜4经由其它层间接地设置在支承基板2的情况。
在图2的例子中,低声速膜4在支承基板2的厚度方向(第1方向D1)上设置在支承基板2与第2压电体层3B之间。更详细地,低声速膜4经由高声速膜5形成在支承基板2的第1主面21侧。低声速膜4是如下的膜,即,与在第1压电体层3A以及第2压电体层3B传播的体波的声速相比,在低声速膜4传播的体波的声速成为低速。
通过将低声速膜4设置在支承基板2与第2压电体层3B之间,从而弹性波的声速下降。弹性波在本质上具有能量集中于低声速的介质这样的性质。因此,能够提高弹性波的能量向第2压电体层3B内以及激励了弹性波的IDT电极6内的封闭效果。其结果是,与未设置低声速膜4的情况相比,能够降低损耗,提高弹性波装置1的Q值。
低声速膜4的材料例如为氧化硅。另外,低声速膜4的材料并不限定于氧化硅,例如也可以是玻璃、氮氧化硅、氧化钽、氧化硅中添加了氟、碳或硼的化合物、或者将上述各材料作为主成分的材料。
在低声速膜4为氧化硅的情况下,能够改善温度特性。钽酸锂的弹性常数具有负的温度特性,氧化硅的弹性常数具有正的温度特性。因此,在弹性波装置1中,能够减小TCF的绝对值。
关于低声速膜4的厚度,若将由上述的电极指间距P1决定的弹性波的波长设为λ,则优选为2.0λ以下。例如,在弹性波的波长λ为2μm的情况下,低声速膜4的厚度为0.2λ(400nm)。通过将低声速膜4的厚度设为2.0λ以下,从而能够使膜应力降低,其结果是,能够在制造弹性波装置1时使成为支承基板2的基础的硅晶片的翘曲降低,良品率的提高以及特性的稳定化成为可能。
此外,在弹性波装置1中,例如也可以具备介于低声速膜4与第2压电体层3B之间的密接层。由此,能够使低声速膜4和第2压电体层3B的密接性提高。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,在弹性波装置1中,并不限于密接层,也可以在低声速膜4与第2压电体层3B之间、第2压电体层3B上、或者低声速膜4下的任一者具备电介质膜。
(2.5)高声速膜
如图2所示,高声速膜5设置在支承基板2。所谓“高声速膜5设置在支承基板2”,包含:高声速膜5不经由其它层而直接设置在支承基板2的情况;以及高声速膜5经由其它层间接地设置在支承基板2的情况。
在图2的例子中,高声速膜5在支承基板2的厚度方向(第1方向D1)上设置在支承基板2与低声速膜4之间。更详细地,高声速膜5形成在支承基板2的第1主面21侧。高声速膜5是如下的膜,即,与在第1压电体层3A以及第2压电体层3B传播的弹性波的声速相比,在高声速膜5传播的体波的声速成为高速。
高声速膜5的厚度例如为200nm、300nm、400nm、600nm。例如,在弹性波的波长λ为2μm的情况下,高声速膜5的厚度为0.3λ(600nm)。关于高声速膜5的厚度,因为高声速膜5具有将弹性波封闭在第1压电体层3A、第2压电体层3B以及低声速膜4的功能,所以高声速膜5的厚度越厚越好。
高声速膜5发挥功能,使得抑制主模的弹性波的能量泄漏到比高声速膜5靠下的构造。在弹性波装置1中,在高声速膜5的厚度足够厚的情况下,主模的弹性波的能量分布于第1压电体层3A、第2压电体层3B以及低声速膜4的整体,还分布于高声速膜5的低声速膜4侧的一部分,但是不分布于支承基板2。通过高声速膜5来封闭弹性波的机理是与作为非泄漏的SH波的勒夫波(Love wave)型的表面波的情况相同的机理,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。
高声速膜5的材料例如为氮化硅。另外,高声速膜5的材料并不限定于氮化硅,也可以是从由类金刚石碳、氮化铝、氧化铝、碳化硅、硅、蓝宝石、压电体(钽酸锂、铌酸锂、或者石英)、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。高声速膜5的材料也可以是以上述的任意材料为主成分的材料、或者以包含上述的任意材料的混合物为主成分的材料。
(2.6)IDT电极
如图1以及图2所示,IDT电极6设置在第1压电体层3A。更详细地,IDT电极6在支承基板2的厚度方向(第1方向D1)上形成在第1压电体层3A的第1主面31A上。
如图1所示,IDT电极6具有两个电极61。换言之,IDT电极6具有两个汇流条62和两组电极指63。更详细地,IDT电极6具有第1电极61A和第2电极61B。第1电极61A以及第2电极61B各自具有导电性。第1电极61A以及第2电极61B相互分离,且相互电绝缘。
第1电极61A在从支承基板2的厚度方向(第1方向D1)的俯视下为梳形状。第1电极61A具有第1汇流条62A和多个第1电极指63A。第1汇流条62A是用于将多个第1电极指63A设为相同的电位(等电位)的导体部。
第2电极61B在从支承基板2的厚度方向(第1方向D1)的俯视下为梳形状。第2电极61B具有第2汇流条62B和多个第2电极指63B。第2汇流条62B是用于将多个第2电极指63B设为相同的电位(等电位)的导体部。在IDT电极6中,在第3方向D3上,第1汇流条62A和第2汇流条62B相互对置。
多个第1电极指63A与第1汇流条62A连接,并向第2汇流条62B侧延伸。多个第1电极指63A与第1汇流条62A形成为一体,并与第2汇流条62B分离。
多个第2电极指63B与第2汇流条62B连接,并向第1汇流条62A侧延伸。多个第2电极指63B与第2汇流条62B形成为一体,并与第1汇流条62A分离。
IDT电极6例如为标准型的IDT电极。以下,对IDT电极6进行更详细的说明。
IDT电极6的第1汇流条62A以及第2汇流条62B是将第2方向D2作为长尺寸方向的长条状。在IDT电极6中,第1汇流条62A和第2汇流条62B在第3方向D3上对置。第2方向D2是与支承基板2的厚度方向(第1方向D1)正交的方向。第3方向D3是与支承基板2的厚度方向(第1方向D1)和第2方向D2的双方正交的方向。
多个第1电极指63A与第1汇流条62A连接,并朝向第2汇流条62B延伸。在此,多个第1电极指63A从第1汇流条62A起沿着第3方向D3延伸。多个第1电极指63A的前端和第2汇流条62B分离。例如,多个第1电极指63A彼此的长度相同。
多个第2电极指63B与第2汇流条62B连接,并朝向第1汇流条62A延伸。在此,多个第2电极指63B从第2汇流条62B起沿着第3方向D3延伸。多个第2电极指63B的前端和第1汇流条62A分离。例如,多个第2电极指63B彼此的长度相同。在图1的例子中,多个第2电极指63B的长度与多个第1电极指63A的长度相同。
在IDT电极6中,多个第1电极指63A和多个第2电极指63B在第2方向D2上一根一根地交替地相互隔开排列。因此,相邻的第1电极指63A和第2电极指63B以距离S1分离。包含多个第1电极指63A和多个第2电极指63B的一组电极指63只要是多个第1电极指63A和多个第2电极指63B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63A和多个第2电极指63B未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63A和第2电极指63B一根一根地隔开排列的区域、和第1电极指63A或者第2电极指63B在第2方向D2上排列有两个的区域。
多个第1电极指63A和多个第2电极指63B彼此相互交错对插。而且,从弹性波传播方向观察,第1电极指63A和第2电极指63B重叠的长度成为交叉宽度W1。也就是说,IDT电极6具有由多个第1电极指63A和多个第2电极指63B规定的交叉区域。交叉区域是多个第1电极指63A的前端的包络线与多个第2电极指63B的前端的包络线之间的区域。IDT电极6在交叉区域中在第1压电体层3A以及第2压电体层3B激励弹性波。
另外,IDT电极6并不限于是标准型的IDT电极的情况,例如,也可以是实施了切趾加权的IDT电极,还可以是倾斜IDT电极。在实施了切趾加权的IDT电极中,随着从弹性波的传播方向上的一端部接近中央,交叉宽度变大,随着从弹性波的传播方向上的中央接近另一端部,交叉宽度变小。
如图1所示,IDT电极6的电极指间距P1可通过多个第1电极指63A之中相邻的两个第1电极指63A的中心线间的距离、或者多个第2电极指63B之中相邻的两个第2电极指63B的中心线间的距离来定义。相邻的两个第2电极指63B的中心线间的距离与相邻的两个第1电极指63A的中心线间的距离相同。
在实施方式1涉及的弹性波装置1的IDT电极6中,关于第1电极指63A和第2电极指63B的对数,作为一个例子,为100。也就是说,作为一个例子,IDT电极6具有100根第1电极指63A和100根第2电极指63B。
IDT电极6的材料是铝(Al)、铜(Cu)、铂(Pt)、金(Au)、银(Ag)、钛(Ti)、镍(Ni)、铬(Cr)、钼(Mo)、或钨(W)、或者以这些金属中的任意者为主体的合金等适当的金属材料。此外,IDT电极6也可以具有将由这些金属或者合金构成的多个金属膜层叠的构造。
(2.7)反射器
如图1所示,两个反射器7设置在第1压电体层3A。更详细地,两个反射器7在支承基板2的厚度方向(第1方向D1)上形成在第1压电体层3A的第1主面31A上。两个反射器7各自具有导电性。
两个反射器7在弹性波装置1的沿着弹性波的传播方向的方向(第2方向D2)上在IDT电极6的一侧以及另一侧分别各设置有一个。换言之,在第2方向D2上,IDT电极6位于两个反射器7之间。各反射器7例如为短路格栅。各反射器7反射弹性波。
两个反射器7各自具有多个电极指71,多个电极指71的一端彼此短路,另一端彼此短路。在两个反射器7各自中,关于电极指的数量,作为一个例子,为20。
各反射器7的材料是铝(Al)、铜(Cu)、铂(Pt)、金(Au)、银(Ag)、钛(Ti)、镍(Ni)、铬(Cr)、钼(Mo)、或钨(W)、或者以这些金属中的任意者为主体的合金等适当的金属材料。此外,各反射器7也可以具有将由这些金属或者合金构成的多个金属膜层叠的构造。
在弹性波装置1中,在各反射器7和IDT电极6以相同的材料被设定为相同的厚度的情况下,在制造弹性波装置1时,能够通过相同的工序来形成各反射器7和IDT电极6。
另外,虽然在实施方式涉及的弹性波装置1中,各反射器7为短路格栅,但是各反射器7并不限于短路格栅,例如也可以是开路格栅、正负反射型格栅、或者将短路格栅和开路格栅组合的格栅。
(2.8)布线部
如图1所示,布线部8设置在第1压电体层3A。更详细地,布线部8在支承基板2的厚度方向(第1方向D1)上形成在第1压电体层3A的第1主面31A上。布线部8具有导电性。
布线部8包含第1布线部81和第2布线部82。第1布线部81与IDT电极6的第1汇流条62A连接。第2布线部82与IDT电极6的第2汇流条62B连接。第1布线部81和第2布线部82相互分离,且相互电绝缘。
第1布线部81从第1汇流条62A起向与多个第1电极指63A侧相反侧延伸。第1布线部81可以形成为在支承基板2的厚度方向(第1方向D1)上与第1汇流条62A重复一部分,也可以通过与第1汇流条62A相同的材料且以相同的厚度与第1汇流条62A形成为一体。
第2布线部82从第2汇流条62B起向与多个第2电极指63B侧相反侧延伸。第2布线部82可以形成为在支承基板2的厚度方向(第1方向D1)上与第2汇流条62B重复一部分,也可以通过与第2汇流条62B相同的材料且以相同的厚度与第2汇流条62B形成为一体。
布线部8的材料是铝(Al)、铜(Cu)、铂(Pt)、金(Au)、银(Ag)、钛(Ti)、镍(Ni)、铬(Cr)、钼(Mo)、或钨(W)、或者以这些金属中的任意者为主体的合金等适当的金属材料。此外,布线部8也可以具有将由这些金属或者合金构成的多个金属膜层叠的构造。
(2.9)保护膜
未图示的保护膜形成在第1压电体层3A上。保护膜对第1压电体层3A的第1主面31A上的IDT电极6、各反射器7以及布线部8和第1压电体层3A的第1主面31A的一部分进行覆盖。
保护膜的材料例如为氧化硅。另外,保护层的材料并不限于氧化硅,例如也可以是氮化硅。保护膜并不限于单层构造,例如也可以是两层以上的多层构造。
(3)弹性波装置的特性
以下,参照附图对实施方式1涉及的弹性波装置1的特性进行说明。另外,在图3中,“第1层的欧拉角”是第1压电体层3A的欧拉角(0,θ1,0)中的第2欧拉角θ1。
在实施方式1涉及的弹性波装置1中,如图3所示,在第1压电体层3A的欧拉角与第2压电体层3B的欧拉角不同的情况下,和第1压电体层3A的欧拉角与第2压电体层3B的欧拉角相同的情况相比,能够改善高阶模的相位特性。在图3的例子中,若将第1压电体层3A的欧拉角设为(0,θ1,0),并将第2压电体层3B的欧拉角设为(0,θ2,0),则所谓第1压电体层3A的欧拉角与第2压电体层3B的欧拉角相同的情况,是第2欧拉角θ1、θ2均为120°的情况。
另外,得到图3的相位特性的弹性波装置1的条件如下。IDT电极6的厚度为0.05λ,第1压电体层3A的厚度为0.1λ,第2压电体层3B的厚度为0.1λ,低声速膜4的厚度为0.15λ,高声速膜5的厚度为0.15λ。IDT电极6的材料为铝,第1压电体层3A以及第2压电体层3B的材料为钽酸锂,低声速膜4的材料为氧化硅,高声速膜5的材料为氮化硅,支承基板2的材料为硅。若将第1压电体层3A的欧拉角设为(0,θ1,0),并将第2压电体层3B的欧拉角设为(0,θ2,0),则为在第2欧拉角θ2为120°时使第2欧拉角θ1从-180°变化至180°的情况下的特性。
另外,也可以像图18所示的弹性波装置1c那样,在第1压电体层3A与第2压电体层3B之间插入有例如包含氧化硅或者氮化硅的中间层3C。中间层的厚度例如为1~30nm的程度。特别是,在中间层为氧化硅的情况下,能够改善频率温度特性。
图4A~图4C示出实施方式1涉及的弹性波装置1的相位特性A1、比较例1的弹性波装置的相位特性A2以及比较例2的弹性波装置的相位特性A3。在图4A~图4C中,相位特性A1是用实线示出的特性,相位特性A2是用虚线示出的特性,相位特性A3是用单点划线示出的特性。图4B是图4A之中低频带(瑞利杂散)的放大图,图4C是图4A之中高频带的放大图。
在实施方式1涉及的弹性波装置1中,第1压电体层3A以及第2压电体层3B均为钽酸锂压电体层。在比较例1的弹性波装置以及比较例2的弹性波装置中,第1压电体层以及第2压电体层也均为钽酸锂压电体层。若将第1压电体层3A的欧拉角设为(0,θ1,0),并将第2压电体层3B的欧拉角设为(0,θ2,0),则图4A~图4C中的相位特性A1是在实施方式1涉及的弹性波装置1中第2欧拉角θ1为150°且第2欧拉角θ2为90°的情况下的相位特性。相位特性A2是在比较例1的弹性波装置中第2欧拉角θ1、θ2均为90°的情况下的相位特性。相位特性A3是在比较例2的弹性波装置中第2欧拉角θ1、θ2均为150°的情况下的相位特性。
如图4A所示,在除主模的频带以外的频带中,与比较例1、比较例2的弹性波装置的相位特性A2、A3相比,实施方式1涉及的弹性波装置1的相位特性A1提高。
特别是,如图4B所示,在比主模的频带靠低频率侧,实施方式1涉及的弹性波装置1与比较例1、比较例2的弹性波装置相比,能够使瑞利模式的杂散降低。另一方面,如图4A所示,在实施方式1涉及的弹性波装置1中,也可得到与比较例1、比较例2的弹性波装置相同程度的主模的特性。
进而,如图4C所示,在比主模的频带靠高频侧,实施方式1涉及的弹性波装置1与比较例1、比较例2的弹性波装置相比,能够使高阶模的杂散降低。所谓高阶模,如上所述,是指与在第1压电体层3A以及第2压电体层3B传播的弹性波的主模相比在高频率侧产生的杂散模式。
另外,得到图4A~图4C的相位特性A1的弹性波装置1的条件如下。IDT电极6的厚度为0.05λ,第1压电体层3A的厚度为0.1λ,第2压电体层3B的厚度为0.1λ,低声速膜4的厚度为0.15λ,高声速膜5的厚度为0.15λ。IDT电极6的材料为铝,第1压电体层3A以及第2压电体层3B的材料为钽酸锂,低声速膜4的材料为氧化硅,高声速膜5的材料为氮化硅,支承基板2的材料为硅。在比较例1的弹性波装置中,IDT电极的厚度为0.05λ,第1压电体层的厚度为0.2λ,低声速膜的厚度为0.15λ,高声速膜的厚度为0.15λ。IDT电极的材料为铝,低声速膜的材料为氧化硅,高声速膜的材料为氮化硅,支承基板的材料为硅。在比较例2的弹性波装置中,IDT电极的厚度为0.05λ,第2压电体层的厚度为0.2λ,低声速膜的厚度为0.15λ,高声速膜的厚度为0.15λ。IDT电极的材料为铝,低声速膜的材料为氧化硅,高声速膜的材料为氮化硅,支承基板的材料为硅。
(4)效果
在实施方式1涉及的弹性波装置1中,第2压电体层3B的欧拉角与第1压电体层3A的欧拉角不同。由此,能够使在比为了得到特性而使用的激励模式靠低频侧的频带产生的瑞利模式的杂散、以及在比上述激励模式靠高频侧的频带产生的高阶模的杂散降低。此外,在弹性波装置1被用作滤波器的情况下,能够使在滤波器的通带的低频带侧产生的瑞利模式的杂散、和在滤波器的通带的高频带侧产生的高阶模的杂散降低。
在实施方式1涉及的弹性波装置1中,第1压电体层3A以及第2压电体层3B中的至少一者为旋转Y切割。在旋转Y切割的情况下,容易激励SH波,因此容易增大SH波的耦合系数。
在实施方式1涉及的弹性波装置1中,第1压电体层3A以及第2压电体层3B的双方为旋转Y切割。在旋转Y切割的情况下,容易激励SH波,因此更容易增大SH波的耦合系数。
在实施方式1涉及的弹性波装置1中,在支承基板2的厚度方向(第1方向D1)上,在支承基板2与第2压电体层3B之间设置有低声速膜4。由此,能够使弹性波装置1的Q值提高。
在实施方式1涉及的弹性波装置1中,在支承基板2的厚度方向(第1方向D1)上,在支承基板2与低声速膜4之间设置有高声速膜5。由此,能够使弹性波装置1的Q值进一步提高。
(5)变形例
以下,对实施方式1的变形例进行说明。
在弹性波装置1中,也可以作为高声速膜5、低声速膜4、第1压电体层3A以及第2压电体层3B以外的其它膜而具备密接层、电介质膜等。
弹性波装置1也可以还具备经由布线部8的第1布线部81与第1汇流条62A连接的第1端子、和经由布线部8的第2布线部82与第2汇流条62B连接的第2端子。此外,弹性波装置1也可以还具备在两个反射器7各自各连接了一个的两个第3布线部。在该情况下,两个反射器7各自也可以至少经由第3布线部与第3端子连接。在弹性波装置1中,包含第1端子、第2端子以及第3端子的多个外部连接端子是用于与电路基板、封装用的安装基板(热沉基板)等电连接的电极。此外,弹性波装置1也可以还具备不与IDT电极6电连接的多个虚设端子。多个虚设端子是用于提高弹性波装置1相对于电路基板、安装基板等的平行度的端子,与以电连接为目的的端子不同。也就是说,虚设端子是用于抑制弹性波装置1相对于电路基板、安装基板等被倾斜地安装的端子,根据外部连接端子的数量以及配置、弹性波装置1的外周形状等,未必一定要设置虚设端子。
第1端子例如以与第1布线部81相同材料且以相同的厚度与第1布线部81形成为一体。第2端子例如以与第2布线部82相同的材料且以相同的厚度与第2布线部82形成为一体。第3端子例如以与第3布线部相同的材料且以相同的厚度与第3布线部形成为一体。第3布线部例如以与第1布线部81以及第2布线部82相同的材料且以相同的厚度形成。
(实施方式2)
如图5所示,实施方式2涉及的弹性波装置1与实施方式1涉及的弹性波装置1(参照图2)的不同点在于,第1压电体层3A的厚度和第2压电体层3B的厚度不同。另外,关于实施方式2涉及的弹性波装置1,对与实施方式1涉及的弹性波装置1相同的构成要素,标注相同的附图标记,并省略说明。
(1)结构
如图5所示,实施方式2涉及的弹性波装置1具备厚度相互不同的第1压电体层3A以及第2压电体层3B。另外,实施方式2涉及的弹性波装置1与实施方式1涉及的弹性波装置1同样地,具备支承基板2、低声速膜4、高声速膜5、IDT电极6、两个反射器7、以及布线部8。
在实施方式2涉及的弹性波装置1中,第1压电体层3A的厚度比第2压电体层3B的厚度更薄。例如,第1压电体层3A的厚度为0.05λ,第2压电体层3B的厚度为0.15λ。另外,关于实施方式2的第1压电体层3A以及第2压电体层3B,对与实施方式1的第1压电体层3A以及第2压电体层3B相同的结构以及功能,省略说明。
(2)弹性波装置的特性
以下,参照附图对实施方式2涉及的弹性波装置1的特性进行说明。另外,在图6中,“第1层的欧拉角”是第1压电体层3A的欧拉角(0,θ1,0)中的第2欧拉角θ1。
在实施方式2涉及的弹性波装置1中,如图6所示,在第1压电体层3A的欧拉角与第2压电体层3B的欧拉角不同的情况下,和第1压电体层3A的欧拉角与第2压电体层3B的欧拉角相同的情况相比,能够改善高阶模的相位特性。在图6的例子中,若将第1压电体层3A的欧拉角设为(0,θ1,0),并将第2压电体层3B的欧拉角设为(0,θ2,0),则所谓第1压电体层3A的欧拉角与第2压电体层3B的欧拉角相同的情况,是第2欧拉角θ1、θ2均为120°的情况。
另外,得到图6的相位特性的弹性波装置1的条件如下。IDT电极6的厚度为0.05λ,第1压电体层3A的厚度为0.05λ,第2压电体层3B的厚度为0.15λ,低声速膜4的厚度为0.15λ,高声速膜5的厚度为0.15λ。IDT电极6的材料为铝,第1压电体层3A以及第2压电体层3B的材料为钽酸锂,低声速膜4的材料为氧化硅,高声速膜5的材料为氮化硅,支承基板2的材料为硅。若将第1压电体层3A的欧拉角设为(0,θ1,0),并将第2压电体层3B的欧拉角设为(0,θ2,0),则为在第2欧拉角θ2为120°时使第2欧拉角θ1从一180°变化至180°的情况下的特性。
(3)效果
在实施方式2涉及的弹性波装置1中,也与实施方式1涉及的弹性波装置1同样地,在弹性波装置1被用作滤波器的情况下,能够使在滤波器的通带的低频带侧产生的瑞利模式的杂散、和在滤波器的通带的高频带侧产生的高阶模的杂散降低。
进而,在实施方式2涉及的弹性波装置1中,第2压电体层3B的厚度相对于第1压电体层3A的厚度的比率为10分之1以上且10以下。如果是上述比率,则使杂散降低这样的效果大。
(实施方式3)
实施方式3涉及的弹性波装置1与实施方式1涉及的弹性波装置1的不同点在于,第2压电体层3B为X切割。另外,关于实施方式3涉及的弹性波装置1,对与实施方式1涉及的弹性波装置1相同的构成要素,标注相同的附图标记,并省略说明。
(1)结构
实施方式3涉及的弹性波装置1具备X切割的第2压电体层3B。另外,实施方式3涉及的弹性波装置1与实施方式1涉及的弹性波装置1同样地,具备支承基板2、第1压电体层3A、低声速膜4、高声速膜5、IDT电极6、两个反射器7、以及布线部8。
在实施方式3中,第2压电体层3B不是Y切割,而是X切割。第2压电体层3B的欧拉角例如为(90°,90°,0°)。另一方面,第1压电体层3A的欧拉角为(0°,90°,0°)。另外,关于实施方式3的第2压电体层3B,对与实施方式1的第2压电体层3B相同的结构以及功能,省略说明。
(2)弹性波装置的特性
以下,参照附图对实施方式3涉及的弹性波装置1的特性进行说明。
图7A以及图7B示出实施方式2涉及的弹性波装置1的相位特性A1、比较例1的弹性波装置的相位特性A2。在图7A以及图7B中,相位特性A1是用实线示出的特性,相位特性A2是用虚线示出的特性。图7A是低频带(瑞利杂散)的放大图,图7B是高频带的放大图。
在实施方式3涉及的弹性波装置1中,第1压电体层3A以及第2压电体层3B均为钽酸锂压电体层。在比较例1的弹性波装置中,第1压电体层以及第2压电体层也均为钽酸锂压电体层。图7A以及图7B中的相位特性A1是在实施方式3涉及的弹性波装置1中第1压电体层3A的欧拉角为(0,120°,0°)且第2压电体层3B的欧拉角为(90°,90°,0°)的情况下的相位特性。相位特性A2是在比较例1的弹性波装置中第1压电体层3A的欧拉角以及第2压电体层3B的欧拉角均为(0°,90°,0°)的情况下的相位特性。
如图7A所示,在比主模的频带靠低频率侧,实施方式3涉及的弹性波装置1与比较例1的弹性波装置相比,能够使瑞利模式的杂散降低。
进而,如图7B所示,在比主模的频带靠高频侧,实施方式3涉及的弹性波装置1与比较例1的弹性波装置相比,能够使高阶模的杂散降低。
另外,得到图7A以及图7B的相位特性A1的弹性波装置1的条件如下。IDT电极6的厚度为0.05λ,第1压电体层3A的厚度为0.1λ,第2压电体层3B的厚度为0.1λ,低声速膜4的厚度为0.15λ,高声速膜5的厚度为0.15λ。IDT电极6的材料为铝,第1压电体层3A以及第2压电体层3B的材料为钽酸锂,低声速膜4的材料为氧化硅,高声速膜5的材料为氮化硅,支承基板2的材料为硅。
(3)效果
在实施方式3涉及的弹性波装置1中,也与实施方式1涉及的弹性波装置1同样地,在弹性波装置1被用作滤波器的情况下,能够使在滤波器的通带的低频带侧产生的瑞利模式的杂散、和在滤波器的通带的高频带侧产生的高阶模的杂散降低。
(4)变形例
作为实施方式3的变形例,也可以是,第1压电体层3A为X切割,第2压电体层3B为Y切割。
在上述的变形例涉及的弹性波装置1中,也达到与实施方式3涉及的弹性波装置1同样的效果。
(实施方式4)
实施方式4涉及的弹性波装置1与实施方式1涉及的弹性波装置1的不同点在于,机电耦合系数为4.0%以上。另外,关于实施方式4涉及的弹性波装置1,对与实施方式1涉及的弹性波装置1相同的构成要素,标注相同的附图标记,并省略说明。
(1)结构
在实施方式4涉及的弹性波装置1中,设定第1压电体层3A的欧拉角以及第2压电体层3B的欧拉角,使得机电耦合系数成为4.0%以上。机电耦合系数可通过以下的式(1)来表示。式(1)表示以百分率计算了机电耦合系数的式子。第2欧拉角θ1满足θ1=θ1+180°×n(n=0,±1,±2)。将第1压电体层3A的厚度设为LT1,并将第2压电体层3B的厚度设为LT2。另外,关于实施方式4的第1压电体层3A以及第2压电体层3B,对与实施方式1的第1压电体层3A以及第2压电体层3B相同的结构以及功能,省略说明。
[数学式1]
(2)弹性波装置的特性
图8A~图8C示出改变了第1压电体层3A的厚度LT1相对于第2压电体层3B的厚度LT2的比率(LT1/LT2)时的机电耦合系数的特性。在图8A~图8C各自中,“第1层的欧拉角”是第1压电体层3A的欧拉角(0,θ1,0)中的第2欧拉角θ1,“第2层的欧拉角”是第2压电体层3B的欧拉角(0,θ2,0)中的第2欧拉角θ2。得到图8A~图8C的机电耦合系数的特性的弹性波装置1的条件如下。IDT电极6的厚度为0.05λ,低声速膜4的厚度为0.15λ,高声速膜5的厚度为0.15λ。IDT电极6的材料为铝,低声速膜4的材料为氧化硅,高声速膜5的材料为氮化硅,支承基板2的材料为硅。
图8A示出比率(LT1/LT2)为0.33的情况下的机电耦合系数的特性。通过选择第2欧拉角θ1、θ2的组合,使得机电耦合系数成为4.0%以上,从而能够得到良好的特性。
图8B示出比率(LT1/LT2)为1的情况下的机电耦合系数的特性。与比率(LT1/LT2)为0.33的情况同样地,通过选择第2欧拉角θ1、θ2的组合,使得机电耦合系数成为4.0%以上,从而能够得到良好的特性。
图8C示出比率(LT1/LT2)为3的情况下的机电耦合系数的特性。与比率(LT1/LT2)为0.33的情况同样地,通过选择第2欧拉角θ1、θ2的组合,使得机电耦合系数成为4.0%以上,从而能够得到良好的特性。
(3)效果
在实施方式4涉及的弹性波装置1中,机电耦合系数为4.0%以上。由此,能够高效地激励以SH波为主成分的模式。另外,如上所述,式(1)表示以百分率计算了机电耦合系数的式子。因此,第2欧拉角θ1以及第2欧拉角θ2是由式(1)表示的机电耦合系数成为4.0以上的那样的值。
(实施方式5)
实施方式5涉及的弹性波装置1与实施方式1涉及的弹性波装置1的不同点在于,TCF的绝对值为10ppm/℃以下。另外,关于实施方式5涉及的弹性波装置1,对与实施方式1涉及的弹性波装置1相同的构成要素,标注相同的附图标记,并省略说明。
(1)结构
在实施方式5涉及的弹性波装置1中,设定第1压电体层3A的欧拉角以及第2压电体层3B的欧拉角,使得TCF的绝对值成为10ppm/℃以下。TCF可通过以下的式(2)来表示。将第1压电体层3A的厚度设为LT1,并将第2压电体层3B的厚度设为LT2。另外,关于实施方式5的第1压电体层3A以及第2压电体层3B,对与实施方式1的第1压电体层3A以及第2压电体层3B相同的结构以及功能,省略说明。
[数学式2]
(2)弹性波装置的特性
图9A~图9C示出改变了第1压电体层3A的厚度LT1相对于第2压电体层3B的厚度LT2的比率(LT1/LT2)时的TCF的特性。在图9A~图9C各自中,“第1层的欧拉角”是第1压电体层3A的欧拉角(0,θ1,0)中的第2欧拉角θ1,“第2层的欧拉角”是第2压电体层3B的欧拉角(0,θ2,0)中的第2欧拉角θ2。得到图9A~图9C的TCF的特性的弹性波装置1的条件如下。IDT电极6的厚度为0.05λ,低声速膜4的厚度为0.15λ,高声速膜5的厚度为0.15λ。IDT电极6的材料为铝,低声速膜4的材料为氧化硅,高声速膜5的材料为氮化硅,支承基板2的材料为硅。
图9A示出比率(LT1/LT2)为0.33的情况下的TCF的特性。通过选择第2欧拉角θ1、θ2的组合,使得TCF成为-10ppm/℃以上且10ppm/℃以下的范围,从而能够得到良好的特性。
图9B示出比率(LT1/LT2)为1的情况下的TCF的特性。与比率(LT1/LT2)为0.33的情况同样地,通过选择第2欧拉角θ1、θ2的组合,使得TCF成为-10ppm/℃以上且10ppm/℃以下的范围,从而能够得到良好的特性。
图9C示出比率(LT1/LT2)为3的情况下的TCF的特性。与比率(LT1/LT2)为0.33的情况同样地,通过选择第2欧拉角θ1、θ2的组合,使得TCF成为一10ppm/℃以上且10ppm/℃以下的范围,从而能够得到良好的特性。
(3)效果
在实施方式5涉及的弹性波装置1中,TCF的绝对值为10ppm/℃以下的范围。由此,能够实现良好的TCF。
(实施方式6)
如图10所示,实施方式6涉及的弹性波装置1b与实施方式1涉及的弹性波装置1(参照图2)的不同点在于,第2压电体层3B直接设置在支承基板2。另外,关于实施方式6涉及的弹性波装置1b,对与实施方式1涉及的弹性波装置1相同的构成要素,标注相同的附图标记,并省略说明。
(1)结构
如图10所示,在实施方式6涉及的弹性波装置1b中,第2压电体层3B直接设置在支承基板2。也就是说,弹性波装置1b不具备低声速膜4以及高声速膜5。另一方面,弹性波装置1b与实施方式1涉及的弹性波装置1同样地,具备支承基板2、第1压电体层3A以及第2压电体层3B、和IDT电极6。
(2)弹性波装置的特性
在实施方式6涉及的弹性波装置1b中,也如图11所示,在第1压电体层3A的欧拉角与第2压电体层3B的欧拉角不同的情况下,和第1压电体层3A的欧拉角与第2压电体层3B的欧拉角相同的情况相比,能够改善高阶模的相位特性。在图11的例子中,所谓第1压电体层3A与第2压电体层3B的欧拉角相同的情况,是在第1压电体层3A的欧拉角(0,θ1,0)、第2压电体层3B的欧拉角(0,θ2,0)中第2欧拉角θ1、θ2均为120°的情况。另外,在图11中,“第1层的欧拉角”是第1压电体层3A的欧拉角(0,θ1,0)中的第2欧拉角θ1。
(3)效果
在实施方式6涉及的弹性波装置1b中,也与实施方式1涉及的弹性波装置1同样地,在弹性波装置1b被用作滤波器的情况下,能够使在滤波器的通带的低频带侧产生的瑞利模式的杂散、和在滤波器的通带的高频带侧产生的高阶模的杂散降低。
(实施方式7)
如图12所示,实施方式7涉及的弹性波装置1a与实施方式1涉及的弹性波装置1(参照图2)的不同点在于,未设置高声速膜5。另外,关于实施方式7涉及的弹性波装置1a,对与实施方式1涉及的弹性波装置1相同的构成要素,标注相同的附图标记,并省略说明。
(1)结构
在实施方式7涉及的弹性波装置1a中,如图12所示,不具备高声速膜5。也就是说,低声速膜4直接设置在支承基板2。另一方面,弹性波装置1a与实施方式1涉及的弹性波装置1同样地,具备支承基板2、第1压电体层3A以及第2压电体层3B、低声速膜4、以及IDT电极6。
在实施方式7涉及的弹性波装置1a中,支承基板2为高声速支承基板。高声速支承基板是如下的支承基板,即,与在第1压电体层3A以及第2压电体层3B传播的弹性波的声速相比,在高声速支承基板传播的体波的声速成为高速。由此,能够使弹性波装置1a的Q值进一步提高。
(2)弹性波装置的特性
在实施方式7涉及的弹性波装置1a中,也如图13所示,在第1压电体层3A的欧拉角与第2压电体层3B的欧拉角不同的情况下,和第1压电体层3A的欧拉角与第2压电体层3B的欧拉角相同的情况相比,能够改善高阶模的相位特性。在图13的例子中,所谓第1压电体层3A与第2压电体层3B的欧拉角相同的情况,是在第1压电体层3A的欧拉角(0,θ1,0)、第2压电体层3B的欧拉角(0,θ2,0)中第2欧拉角θ1、θ2均为120°的情况。另外,在图13中,“第1层的欧拉角”是第1压电体层3A的欧拉角(0,θ1,0)中的第2欧拉角θ1。
(3)效果
在实施方式7涉及的弹性波装置1a中,也与实施方式1涉及的弹性波装置1同样地,在支承基板2的厚度方向(第1方向D1)上,在支承基板2与第2压电体层3B之间设置有低声速膜4。由此,能够使弹性波装置1a的Q值提高。
在实施方式7涉及的弹性波装置1a中,支承基板2为高声速支承基板。由此,能够使弹性波装置1a的Q值进一步提高。
(实施方式8)
实施方式8涉及的弹性波装置1与实施方式1涉及的弹性波装置1的不同点在于,第1压电体层3A以及第2压电体层3B为铌酸锂(LiNbO3)。另外,关于实施方式8涉及的弹性波装置1,对与实施方式1涉及的弹性波装置1相同的构成要素,标注相同的附图标记,并省略说明。
(1)结构
实施方式8涉及的弹性波装置1具备均为铌酸锂的第1压电体层3A以及第2压电体层3B。另外,实施方式8涉及的弹性波装置1与实施方式1涉及的弹性波装置1同样地,具备支承基板2、低声速膜4、高声速膜5、IDT电极6、两个反射器7以及布线部8。
(1.1)第1压电体层
第1压电体层3A例如由Y切割X传播LiNbO3压电单晶形成。Y切割X传播LiNbO3压电单晶是在将LiNbO3压电单晶的3个晶轴设为X轴、Y轴、Z轴的情况下将以X轴为中心轴从Y轴向Z轴方向旋转了θ1[°]的轴作为法线的面处切断的LiNbO3单晶,并且是声表面波在X轴方向上传播的单晶。关于第1压电体层3A的切割角,若将切割角设为Γ1[°],并将第1压电体层3A的欧拉角设为则θ1=Γ1+90°。其中,Γ1和Γ1±180×n同义。在此,n是自然数。第1压电体层3A并不限定于Y切割X传播LiNbO3压电单晶,例如,也可以是Y切割X传播LiNbO3压电陶瓷。
在第1压电体层3A例如由Y切割X传播LiNbO3压电单晶或者压电陶瓷构成的情况下,弹性波装置1作为弹性波而利用勒夫波,由此能够使用以SH波为主成分的模式作为主模。
(1.2)第2压电体层
第2压电体层3B例如由Y切割X传播LiNbO3压电单晶形成。Y切割X传播LiNbO3压电单晶是在将LiNbO3压电单晶的3个晶轴设为X轴、Y轴、Z轴的情况下将以X轴为中心轴从Y轴向Z轴方向旋转了θ2[°]的轴作为法线的面处切断的LiNbO3单晶,并且是声表面波在X轴方向上传播的单晶。关于第2压电体层3B的切割角,若将切割角设为Γ2[°],并将第2压电体层3B的欧拉角设为则θ2=Γ2+90°。其中,Γ2和Γ2±180×n同义。在此,n是自然数。第2压电体层3B并不限定于Y切割X传播LiNbO3压电单晶,例如,也可以是Y切割X传播LiNbO3压电陶瓷。
在第2压电体层3B例如由Y切割X传播LiNbO3压电单晶或者压电陶瓷构成的情况下,弹性波装置1作为弹性波而利用勒夫波,由此能够使用以SH波为主成分的模式作为主模。
(2)弹性波装置的特性
以下,参照附图对实施方式8涉及的弹性波装置1的特性进行说明。另外,在图14中,“第1层的欧拉角”是第1压电体层3A的欧拉角(0,θ1,0)中的第2欧拉角θ1。
在实施方式8涉及的弹性波装置1,如图14所示,在第1压电体层3A的欧拉角与第2压电体层3B的欧拉角不同的情况下,和第1压电体层3A的欧拉角与第2压电体层3B的欧拉角相同的情况相比,能够改善高阶模的相位特性。在图14的例子中,若将第1压电体层3A的欧拉角设为(0,θ1,0),并将第2压电体层3B的欧拉角设为(0,θ2,0),则所谓第1压电体层3A的欧拉角与第2压电体层3B的欧拉角相同的情况,是第2欧拉角θ1、θ2均为120°的情况。
另外,得到图14的相位特性的弹性波装置1的条件如下。IDT电极6的厚度为0.05λ,第1压电体层3A的厚度为0.05λ,第2压电体层3B的厚度为0.15λ,低声速膜4的厚度为0.15λ,高声速膜5的厚度为0.15λ。IDT电极6的材料为铝,第1压电体层3A以及第2压电体层3B的材料为铌酸锂,低声速膜4的材料为氧化硅,高声速膜5的材料为氮化硅,支承基板2的材料为硅。若将第1压电体层3A的欧拉角设为(0,θ1,0),并将第2压电体层3B的欧拉角设为(0,θ2,0),则为在第2欧拉角θ2为120°时使第2欧拉角θ1从-180°变化至180°的情况下的特性。
图15A~图15C示出实施方式8涉及的弹性波装置1的相位特性A1、比较例1的弹性波装置的相位特性A2以及比较例2的弹性波装置的相位特性A3。在图15A~图15C中,相位特性A1是用实线示出的特性,相位特性A2是用虚线示出的特性,相位特性A3是用单点划线示出的特性。图15B是图15A之中低频带(瑞利杂散)的放大图,图15C是图15A之中高频带的放大图。
在实施方式8涉及的弹性波装置1中,第1压电体层3A以及第2压电体层3B均为铌酸锂压电体层。在比较例1的弹性波装置以及比较例2的弹性波装置中,第1压电体层以及第2压电体层也均为铌酸锂压电体层。若将第1压电体层3A的欧拉角设为(0,θ1,0),并将第2压电体层3B的欧拉角设为(0,θ2,0),则图15A~图15C中的相位特性A1是在实施方式8涉及的弹性波装置1中第2欧拉角θ1为40°且第2欧拉角θ2为140°的情况下的相位特性。相位特性A2是在比较例1的弹性波装置中第2欧拉角θ1、θ2为40°的情况下的相位特性。相位特性A3是在比较例2的弹性波装置中第2欧拉角θ1、θ2为140°的情况下的相位特性。
如图15A所示,在除主模的频带以外的频带中,与比较例1、比较例2的弹性波装置的相位特性A2、A3相比,实施方式8涉及的弹性波装置1的相位特性A1提高。
特别是,如图15B所示,在比主模的频带靠低频率侧,实施方式8涉及的弹性波装置1与比较例1、比较例2的弹性波装置相比,能够使瑞利模式的杂散降低。另一方面,如图15A所示,在实施方式8涉及的弹性波装置1中,也可得到(维持)与比较例1、比较例2的弹性波装置相同程度的主模的特性。
进而,如图15C所示,在比主模的频带靠高频侧,实施方式8涉及的弹性波装置1与比较例1、比较例2的弹性波装置相比,能够使高阶模的杂散降低。所谓高阶模,如上所述,是指与在第1压电体层3A以及第2压电体层3B传播的弹性波的主模相比在高频率侧产生的杂散模式。
另外,得到图15A~图15C的相位特性A1的弹性波装置1的条件如下。IDT电极6的厚度为0.05λ,第1压电体层3A的厚度为0.05λ,第2压电体层3B的厚度为0.15λ,低声速膜4的厚度为0.15λ,高声速膜5的厚度为0.15λ。IDT电极6的材料为铝,第1压电体层3A以及第2压电体层3B的材料为铌酸锂,低声速膜4的材料为氧化硅,高声速膜5的材料为氮化硅,支承基板2的材料为硅。
(3)效果
在实施方式8涉及的弹性波装置1中,也与实施方式1涉及的弹性波装置1同样地,在弹性波装置1被用作滤波器的情况下,能够使在滤波器的通带的低频带侧产生的瑞利模式的杂散、和在滤波器的通带的高频带侧产生的高阶模的杂散降低。
(实施方式9)
实施方式9涉及的弹性波装置1与实施方式8涉及的弹性波装置1的不同点在于,第1压电体层3A的厚度和第2压电体层3B的厚度不同。另外,关于实施方式9涉及的弹性波装置1,对与实施方式8涉及的弹性波装置1相同的构成要素,标注相同的附图标记,并省略说明。
(1)结构
实施方式9涉及的弹性波装置1具备厚度相互不同的第1压电体层3A以及第2压电体层3B。另外,实施方式9涉及的弹性波装置1与实施方式8涉及的弹性波装置1同样地,具备支承基板2、低声速膜4、高声速膜5、IDT电极6、两个反射器7、以及布线部8。
在实施方式9涉及的弹性波装置1中,第1压电体层3A的厚度比第2压电体层3B的厚度更薄。例如,第1压电体层3A的厚度为0.05λ,第2压电体层3B的厚度为0.15λ。另外,关于实施方式9的第1压电体层3A以及第2压电体层3B,对与实施方式8的第1压电体层3A以及第2压电体层3B相同的结构以及功能,省略说明。
(2)弹性波装置的特性
以下,参照附图对实施方式9涉及的弹性波装置1的特性进行说明。另外,在图16中,“第1层的欧拉角”是第1压电体层3A的欧拉角(0,θ1,0)中的第2欧拉角θ1。
在实施方式9涉及的弹性波装置1中,如图16所示,在第1压电体层3A的欧拉角与第2压电体层3B的欧拉角不同的情况下,和第1压电体层3A的欧拉角与第2压电体层3B的欧拉角相同的情况相比,能够改善高阶模的相位特性。在图16的例子中,若将第1压电体层3A的欧拉角设为(0,θ1,0),并将第2压电体层3B的欧拉角设为(0,θ2,0),则所谓第1压电体层3A的欧拉角与第2压电体层3B的欧拉角相同的情况,是第2欧拉角θ1、θ2均为120°的情况。
另外,得到图16的相位特性的弹性波装置1的条件如下。IDT电极6的厚度为0.05λ,第1压电体层3A的厚度为0.05λ,第2压电体层3B的厚度为0.15λ,低声速膜4的厚度为0.15λ,高声速膜5的厚度为0.15λ。IDT电极6的材料为铝,第1压电体层3A以及第2压电体层3B的材料为铌酸锂,低声速膜4的材料为氧化硅,高声速膜5的材料为氮化硅,支承基板2的材料为硅。若将第1压电体层3A的欧拉角设为(0,θ1,0),并将第2压电体层3B的欧拉角设为(0,θ2,0),则为在θ2为120°时使第2欧拉角θ1从-180°变化至180°的情况下的特性。
(实施方式10)
实施方式10涉及的弹性波装置1与实施方式8涉及的弹性波装置1的不同点在于,在第1压电体层3A以及第2压电体层3B为铌酸锂的情况下,机电耦合系数为4.0%以上。另外,关于实施方式9涉及的弹性波装置1,对与实施方式8涉及的弹性波装置1相同的构成要素,标注相同的附图标记,并省略说明。
(1)结构
在实施方式10涉及的弹性波装置1中,设定第1压电体层3A的欧拉角以及第2压电体层3B的欧拉角,使得机电耦合系数成为4.0%以上。机电耦合系数可通过以下的式(3)来表示。式(3)表示以百分率计算了机电耦合系数的式子。第2欧拉角θ1满足θ1=θ1+180°×n(n=0,±1,±2)。将第1压电体层3A的厚度设为LN1,将第2压电体层3B的厚度设为LN2。另外,关于实施方式9的第1压电体层3A以及第2压电体层3B,对与实施方式8的第1压电体层3A以及第2压电体层3B相同的结构以及功能,省略说明。
[数学式3]
(2)弹性波装置的特性
图17A~图17C示出改变了第1压电体层3A的厚度LN1相对于第2压电体层3B的厚度LN2的比率(LN1/LN2)时的机电耦合系数的特性。在图17A~图17C各自中,“第1层的欧拉角”是第1压电体层3A的欧拉角(0,θ1,0)中的第2欧拉角θ1,“第2层的欧拉角”是第2压电体层3B的欧拉角(0,θ2,0)中的第2欧拉角θ2。得到图17A~图17C的机电耦合系数的特性的弹性波装置1的条件如下。IDT电极6的厚度为0.05λ,低声速膜4的厚度为0.15λ,高声速膜5的厚度为0.15λ。IDT电极6的材料为铝,低声速膜4的材料为氧化硅,高声速膜5的材料为氮化硅,支承基板2的材料为硅。
图17A示出比率(LN1/LN2)为0.33的情况下的机电耦合系数的特性。通过选择第2欧拉角θ1、θ2的组合,使得机电耦合系数成为4.0%以上,从而能够得到良好的特性。
图17B示出比率(LN1/LN2)为1的情况下的机电耦合系数的特性。与比率(LN1/LN2)为0.33的情况同样地,通过选择第2欧拉角θ1、θ2的组合,使得机电耦合系数成为4.0%以上,从而能够得到良好的特性。
图17C示出比率(LN1/LN2)为3的情况下的机电耦合系数的特性。与比率(LN1/LN2)为0.33的情况同样地,通过选择第2欧拉角θ1、θ2的组合,使得机电耦合系数成为4.0%以上,从而能够得到良好的特性。
(3)效果
在实施方式10涉及的弹性波装置1中,机电耦合系数为4.0%以上。由此,能够高效地激励以SH波为主成分的模式。另外,如上所述,式(3)表示以百分率计算了机电耦合系数的式子。因此,第2欧拉角θ1以及第2欧拉角θ2是由式(3)表示的机电耦合系数成为4.0以上那样的值。
以上说明的实施方式以及变形例只不过是本发明的各种各样的实施方式以及变形例的一部分。此外,只要能够达到本发明的目的,实施方式以及变形例就能够根据设计等进行各种变更。
(方式)
在本说明书中,公开了以下的方式。
第1方式涉及的弹性波装置(1;1a;1b;1c)具备支承基板(2)、第1压电体层(3A)以及第2压电体层(3B)、和IDT电极(6)。第1压电体层(3A)以及第2压电体层(3B)设置在支承基板(2)。IDT电极(6)设置在第1压电体层(3A),具有多个电极指(63)。第2压电体层(3B)设置在第1压电体层(3A)与支承基板(2)之间。第1压电体层(3A)以及第2压电体层(3B)的双方为钽酸锂或者铌酸锂。第2压电体层(3B)的欧拉角与第1压电体层(3A)的欧拉角不同。
根据第1方式涉及的弹性波装置(1;1a;1b;1c),能够使在比为了得到特性而使用的激励模式靠低频侧的频带产生的瑞利模式的杂散、以及在比上述激励模式靠高频侧的频带产生的高阶模的杂散降低。此外,在弹性波装置(1;1a;1b;1c)被用作滤波器的情况下,能够使在滤波器的通带的低频带侧产生的瑞利模式的杂散、和在滤波器的通带的高频带侧产生的高阶模的杂散降低。
在第2方式涉及的弹性波装置(1;1a;1b;1c)中,在第1方式中,第1压电体层(3A)以及第2压电体层(3B)中的至少一者为旋转Y切割。
在第2方式涉及的弹性波装置(1;1a;1b;1c)中,第1压电体层(3A)以及第2压电体层(3B)中的至少一者为旋转Y切割。在旋转Y切割的情况下,容易激励SH波,因此容易增大SH波的耦合系数。
在第3方式涉及的弹性波装置(1;1a;1b;1c)中,在第2方式中,第1压电体层(3A)以及第2压电体层(3B)的双方为旋转Y切割。
在第3方式涉及的弹性波装置(1;1a;1b;1c)中,第1压电体层(3A)以及第2压电体层(3B)的双方为旋转Y切割。在旋转Y切割的情况下,容易激励SH波,因此更容易增大SH波的耦合系数。
在第4方式涉及的弹性波装置(1;1a;1b;1c)中,在第1方式~第3方式中的任一方式中,第1压电体层(3A)以及第2压电体层(3B)为钽酸锂。将第1压电体层(3A)的厚度设为LT1,将第2压电体层(3B)的厚度设为LT2,将第1压电体层(3A)的第2欧拉角设为θ1,将第2压电体层(3B)的第2欧拉角设为θ2,在该情况下,机电耦合系数满足式(1)。第2欧拉角θ1以及第2欧拉角θ2是机电耦合系数成为4.0%以上的那样的值。
[数学式4]
在第4方式涉及的弹性波装置(1;1a;1b;1c)中,机电耦合系数为4.0%以上。由此,能够高效地激励以SH波为主成分的模式。
在第5方式涉及的弹性波装置(1;1a;1b;1c)中,在第1方式~第3方式中的任一方式中,第1压电体层(3A)以及第2压电体层(3B)为钽酸锂。将第1压电体层(3A)的厚度设为LT1,将第2压电体层(3B)的厚度设为LT2,将第1压电体层(3A)的第2欧拉角设为θ1,将第2压电体层(3B)的第2欧拉角设为θ2,在该情况下,TCF满足式(2)。第2欧拉角θ1以及第2欧拉角θ2是TCF的绝对值成为10ppm/℃以下的范围的那样的值。
[数学式5]
在第5方式涉及的弹性波装置(1;1a;1b;1c)中,TCF的绝对值为10ppm/℃以下的范围。由此,能够实现良好的TCF。
在第6方式涉及的弹性波装置(1;1a;1b;1c)中,在第1方式~第3方式中的任一方式中,第1压电体层(3A)以及第2压电体层(3B)为铌酸锂。将第1压电体层(3A)的厚度设为LN1,将第2压电体层(3B)的厚度设为LN2,将第1压电体层(3A)的第2欧拉角设为θ1,将第2压电体层(3B)的第2欧拉角设为θ2,在该情况下,机电耦合系数满足式(3)。第2欧拉角θ1以及第2欧拉角θ2是机电耦合系数成为4.0%以上的那样的值。
[数学式6]
在第6方式涉及的弹性波装置(1;1a;1b;1c)中,机电耦合系数为4.0%以上。由此,能够高效地激励以SH波为主成分的模式。
在第7方式涉及的弹性波装置(1;1a;1b;1c)中,在第1方式~第6方式中的任一方式中,第2压电体层(3B)的厚度相对于第1压电体层(3A)的厚度的比率为10分之1以上且10以下。
在第7方式涉及的弹性波装置(1;1a;1b;1c)中,第2压电体层(3B)的厚度相对于第1压电体层(3A)的厚度的比率为10分之1以上且10以下。如果是上述比率,则使杂散降低这样的效果大。
关于第8方式涉及的弹性波装置(1;1a;1c),在第1方式~第7方式中的任一方式中,还具备低声速膜(4)。在低声速膜(4)中,与在第1压电体层(3A)以及第2压电体层(3B)传播的体波的声速相比,在低声速膜(4)传播的体波的声速为低速。低声速膜(4)设置在支承基板(2)与第2压电体层(3B)之间。
在第8方式涉及的弹性波装置(1;1a;1c)中,在支承基板(2)的厚度方向(第1方向D1)上,在支承基板(2)与第2压电体层(3B)之间设置有低声速膜(4)。由此,能够使弹性波装置(1;1a;1c)的Q值提高。
关于第9方式涉及的弹性波装置(1;1c),在第8方式中,还具备高声速膜(5)。在高声速膜(5)中,与在第1压电体层(3A)以及第2压电体层(3B)传播的弹性波的声速相比,在高声速膜(5)传播的体波的声速为高速。高声速膜(5)设置在支承基板(2)与低声速膜(4)之间。
在第9方式涉及的弹性波装置(1;1c)中,在支承基板(2)的厚度方向(第1方向D1)上,在支承基板(2)与低声速膜(4)之间设置有高声速膜(5)。由此,能够使弹性波装置(1;1c)的Q值进一步提高。
在第10方式涉及的弹性波装置(1;1c)中,在第9方式中,高声速膜(5)的材料为氮化硅。
在第11方式涉及的弹性波装置(1a)中,在第8方式中,支承基板(2)为高声速支承基板。与在第1压电体层(3A)以及第2压电体层(3B)传播的弹性波的声速相比,在高声速支承基板传播的体波的声速为高速。
在第11方式涉及的弹性波装置(1a)中,支承基板(2)为高声速支承基板。由此,能够使弹性波装置(1a)的Q值进一步提高。
在第12方式涉及的弹性波装置(1a;1b)中,在第8方式~第11方式中的任一方式中,低声速膜(4)的材料为氧化硅。
在第13方式涉及的弹性波装置(1;1a;1b;1c)中,在第1方式~第12方式中的任一方式中,支承基板(2)的材料为硅。
关于第14方式涉及的弹性波装置(1c),在第1方式~第13方式中的任一方式中,还具备氧化硅层(3C)。氧化硅层(3C)设置在第1压电体层(3A)与第2压电体层(3B)之间。
附图标记说明
1、1a、1b、1c:弹性波装置;
2:支承基板;
21:第1主面;
22:第2主面;
3A:第1压电体层;
31A:第1主面;
31B:第1主面;
3B:第2压电体层;
32A:第2主面;
32B:第2主面;
3C:氧化硅层;
4:低声速膜;
5:高声速膜;
6:IDT电极;
61:电极;
61A:第1电极;
61B:第2电极;
62:汇流条;
62A:第1汇流条;
62B:第2汇流条;
63:电极指;
63A:第1电极指;
63B:第2电极指;
7:反射器;
8:布线部;
81:第1布线部;
82:第2布线部;
A1:相位特性;
A2:相位特性;
A3:相位特性;
D1:第1方向;
D2:第2方向;
D3:第3方向;
LT1:厚度;
LT2:厚度;
Pi:电极指间距;
S1:距离;
W1:交叉宽度;
θ1:第2欧拉角;
θ2:第2欧拉角;
λ:波长。
Claims (14)
1.一种弹性波装置,具备:
支承基板;
第1压电体层以及第2压电体层,设置在所述支承基板;和
IDT电极,设置在所述第1压电体层,具有多个电极指,
所述第2压电体层设置在所述第1压电体层与所述支承基板之间,
所述第1压电体层以及所述第2压电体层的双方为钽酸锂或者铌酸锂,
所述第2压电体层的欧拉角与所述第1压电体层的欧拉角不同。
2.根据权利要求1所述的弹性波装置,其中,
所述第1压电体层以及所述第2压电体层中的至少一者为旋转Y切割。
3.根据权利要求2所述的弹性波装置,其中,
所述第1压电体层以及所述第2压电体层的双方为旋转Y切割。
7.根据权利要求1~6中的任一项所述的弹性波装置,其中,
所述第2压电体层的厚度相对于所述第1压电体层的厚度的比率为10分之1以上且10以下。
8.根据权利要求1~7中的任一项所述的弹性波装置,其中,
还具备:低声速膜,所传播的体波的声速与在所述第1压电体层以及所述第2压电体层传播的体波的声速相比为低速,
所述低声速膜设置在所述支承基板与所述第2压电体层之间。
9.根据权利要求8所述的弹性波装置,其中,
还具备:高声速膜,所传播的体波的声速与在所述第1压电体层以及所述第2压电体层传播的弹性波的声速相比为高速,
所述高声速膜设置在所述支承基板与所述低声速膜之间。
10.根据权利要求9所述的弹性波装置,其中,
所述高声速膜的材料为氮化硅。
11.根据权利要求8所述的弹性波装置,其中,
所述支承基板是所传播的体波的声速与在所述第1压电体层以及所述第2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。
12.根据权利要求8~11中的任一项所述的弹性波装置,其中,
所述低声速膜的材料为氧化硅。
13.根据权利要求1~12中的任一项所述的弹性波装置,其中,
所述支承基板的材料为硅。
14.根据权利要求1~13中的任一项所述的弹性波装置,其中,
还具备:氧化硅层,设置在所述第1压电体层与所述第2压电体层之间。
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