CN115777176A - 弹性波装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种弹性波装置，难以产生Q特性的劣化。弹性波装置(1)具备压电性基板(2)和设置在压电性基板(2)上的IDT电极(7)，IDT电极(7)具有第一电极指和第二电极指沿着弹性波传播方向重合的交叉区域，交叉区域具有中央区域以及中央区域的第一电极指和第二电极指的延伸方向的两个外侧的第一低声速区域和第二低声速区域，第一汇流条(11)和第二汇流条(12)具有多个开口(11a、12a)，位于开口(11a、12a)的一侧的内侧汇流条部(11b、12b)与位于另一侧的外侧汇流条部(11c、12c)通过多个连结部(11d、12d)而连结，多个连结部(11d、12d)中的至少一个连结部是宽度比剩余的连结部(11d、12d)大的宽幅连结部(11d1、12d1)。
Description
技术领域
本发明涉及具有第一汇流条和第二汇流条且在第一汇流条和第二汇流条内设置有多个开口的弹性波装置。
背景技术
以往，为了抑制横模纹波，已知有利用了活塞模式的弹性波装置。例如在下述的专利文献1中，在IDT电极的交叉区域中设置有中央区域和设置于中央区域的两侧的低声速区域。而且，在汇流条中，沿着传播方向设置有多个开口。汇流条中的开口的交叉区域侧的部分成为内侧汇流条部，与交叉区域相反的外侧部分成为外侧汇流条部。内侧汇流条部与外侧汇流条部通过多个细的连结部而连接。由此，设置有开口的部分与内侧汇流条部一起成为高声速区域。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-174595号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1所记载的弹性波装置中，内侧汇流条部与外侧汇流条部通过多个细的连结部而连接。因此，存在Q特性劣化这样的问题。
本发明的目的在于，提供一种难以产生Q特性的劣化的弹性波装置。
用于解决问题的手段
本发明的弹性波装置具备：压电性基板；以及IDT电极，其设置在所述压电性基板上，所述IDT电极具有相互对置的第一汇流条及第二汇流条、从所述第一汇流条向所述第二汇流条侧延伸的多根第一电极指以及从所述第二汇流条向所述第一汇流条侧延伸的多根第二电极指，所述第一电极指与所述第二电极指在弹性波传播方向上重合的交叉区域具有位于所述第一电极指及所述第二电极指的延伸方向中央的中央区域以及配置在所述中央区域的所述第一电极指及所述第二电极指的延伸方向的两个外侧的第一低声速区域及第二低声速区域，所述第一低声速区域及所述第二低声速区域的声速比所述中央区域的声速低，所述第一汇流条及所述第二汇流条具有沿着弹性波传播方向设置的多个开口，所述第一汇流条及所述第二汇流条中的所述多个开口的所述交叉区域侧的部分分别为第一内侧汇流条部及第二内侧汇流条部，所述多个开口的与所述交叉区域相反的一侧的部分分别为第一外侧汇流条部及第二外侧汇流条部，所述第一内侧汇流条部及所述第二内侧汇流条部与所述第一外侧汇流条部及所述第二外侧汇流条部通过多个连结部而连结，所述多个连结部中的至少一个连结部是沿着弹性波传播方向的尺寸比剩余的所述连结部大的宽幅连结部。
发明效果
根据本发明，能够提供难以产生Q特性的劣化的弹性波装置。
附图说明
图1是用于说明本发明的第一实施方式的弹性波装置的电极构造的简图的俯视图。
图2是示出本发明的第一实施方式的弹性波装置的电极构造的示意图。
图3是本发明的第一实施方式的弹性波装置的正面剖视图。
图4是示出本发明的第一实施方式的弹性波装置的IDT电极的主要部分的局部剖切俯视图。
图5(a)及图5(b)是将图1的箭头A及B所示的部分放大示出的局部俯视图。
图6是示出实施例1及比较例1的Q特性的图。
图7是将图6的Q特性图的一部分放大示出的图。
图8是示出本发明的第二实施方式的弹性波装置的电极构造的简图的俯视图。
图9是示出实施例1～4的弹性波装置的Q特性的图。
图10是将图9的一部分放大示出的图。
图11是示出本发明的第三实施方式的弹性波装置的电极构造的局部剖切俯视图。
图12是本发明的第四实施方式的弹性波装置的正面剖视图。
图13是本发明的第五实施方式的弹性波装置的正面剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的具体实施方式进行说明，由此，使本发明变得清楚。
需要说明的是，本说明书所记载的各实施方式是例示性的内容，预先指出在不同的实施方式之间能够进行结构的部分置换或组合。
图3是本发明的第一实施方式的弹性波装置的正面剖视图。弹性波装置1具有压电性基板2。压电性基板2具有压电膜3、低声速材料层4、高声速材料层5及支承基板6。在压电性基板2上，设置有IDT电极7和反射器8、9。如图2的示意图所示，弹性波装置1的电极构造具有IDT电极7、以及设置在IDT电极7的弹性波传播方向两侧的反射器8、9。由此，构成单端口型的弹性波谐振器。
弹性波装置1的特征在于IDT电极7的具体的电极构造。参照图1、图4、图5(a)及图5(b)对该电极构造详细进行说明。
图1是示出弹性波装置1的电极构造的简图的俯视图。IDT电极7具有相互对置的第一汇流条11和第二汇流条12。在图4的局部剖切俯视图中示出IDT电极7的详细结构。在第一汇流条11连接有多根第一电极指13。第一电极指13从第一汇流条11朝向第二汇流条12侧延伸。在第二汇流条12连接有多根第二电极指14。第二电极指14从第二汇流条12朝向第一汇流条11侧延伸。在沿弹性波传播方向观察时第一电极指13与第二电极指14重叠的区域是交叉区域K。交叉区域K具有中央区域C、以及设置于中央区域C的第一电极指13和第二电极指14延伸的方向的两个外侧的第一低声速区域D1和第二低声速区域D2。需要说明的是，在第一低声速区域D1和第二低声速区域D2的外侧也可以存在其他区域。
IDT电极7包括适当的金属或合金。在第一低声速区域D1和第二低声速区域D2中，如斜线的阴影所示，在第一电极指13和第二电极指14上设置有质量附加膜13a、14a。质量附加膜13a、14a包括金属或电介质。通过设置质量附加膜13a、14a，如图4的右侧所示，使第一低声速区域D1和第二低声速区域D2的声速V2比中央区域C的声速V1低。
需要说明的是，质量附加膜13a、14a也可以层叠于第一电极指13和第二电极指14的下表面侧。
需要说明的是，在图4中，虽然质量附加膜13a、14a层叠于第一电极指13和第二电极指14，但在包括电介质膜的情况下，也可以将质量附加膜形成为到达第一电极指13与第二电极指14之间的区域。
在第一汇流条11中，沿着弹性波传播方向设置有多个开口11a。在第一汇流条11中，在开口11a的交叉区域K侧设置有内侧汇流条部11b。在开口11a的与交叉区域K相反的外侧的区域设置有外侧汇流条部11c。在第一汇流条11中，内侧汇流条部11b与外侧汇流条部11c通过多个连结部11d而连接。虽然没有特别限定，但连结部11d在与弹性波传播方向正交的方向上延伸，在本实施方式中，设置于将第一电极指13延长后的位置。需要说明的是，内侧汇流条部11b是本发明中的第一内侧汇流条部，外侧汇流条部11c是本发明中的第一外侧汇流条部。
第二汇流条12也同样地构成。即，第二汇流条12具有多个开口12a。而且，在开口12a的交叉区域K侧设置有内侧汇流条部12b。在开口12a的与交叉区域K相反的外侧的区域设置有外侧汇流条部12c。内侧汇流条部12b与外侧汇流条部12c通过多个连结部12d而连结。需要说明的是，内侧汇流条部12b是本发明中的第二内侧汇流条部，外侧汇流条部12c是本发明中的第二外侧汇流条部。
由于IDT电极7具有上述那样的构造，因此，第一低声速区域D1和第二低声速区域D2的外侧的区域中的声速成为图4所示的V10、V11、V12及V13。即，声速V10、V11及V12所示的高声速区域位于第一低声速区域D1和第二低声速区域D2的第一电极指13和第二电极指14延伸的方向外侧。因此，能够有效地封闭横模纹波。
图5(a)是将图4所示的IDT电极7的主要部分即图1的箭头A所示的部分放大示出的局部俯视图。图5(b)是将图1中的箭头B所示的部分放大示出的局部俯视图。
第一汇流条11具有宽幅连结部11d1。宽幅连结部11d1的沿着弹性波传播方向的尺寸即宽度比剩余的连结部11d(图5(a))大。在图5(b)中，以虚线X1示出外侧汇流条部11c与宽幅连结部11d1的边界。另外，以虚线X2示出宽幅连结部11d1与内侧汇流条部11b的边界。
该宽幅连结部11d1的宽度比剩余的连结部11d的宽度大，因此，在第一汇流条11中，能够降低外侧汇流条部11c与内侧汇流条部11b之间的电阻力。因此，能够抑制Q特性的劣化。
尤其是如图1所示，在本实施方式中，一对宽幅连结部11d1、11d1在第一汇流条11的弹性波传播方向上隔开设置。在第二汇流条12中，宽幅连结部12d1、12d1也在弹性波传播方向上隔开设置。由于设置有多个宽幅连结部11d1、11d1或者宽幅连结部12d1、12d1，因此，能够进一步减小上述外侧汇流条部11c、12c与内侧汇流条部11b、12b的电连接阻力。因此，能够更加有效地抑制Q特性的劣化。
需要说明的是，在本发明中，宽幅连结部在第一汇流条11及第二汇流条12中的至少一方设置于至少一个部位即可。因此，也可以仅在第一汇流条11设置宽幅连结部11d1。
优选在第一汇流条11及第二汇流条12的双方设置有宽幅连结部。另外，如本实施方式那样，更优选在第一汇流条和第二汇流条11、12的双方设置有多个宽幅连结部11d1、11d1、12d1、12d1。
如图1所示，一对宽幅连结部11d1、11d1设置于第一汇流条11的弹性波传播方向两端。在第二汇流条12中，一对宽幅连结部12d1、12d1也设置于弹性波传播方向两端。因此，弹性波的能量的泄漏变小，在本实施方式中，更进一步难以产生Q值的劣化。因此，更优选的是，在第一汇流条和第二汇流条11、12中的至少一方，期望在弹性波传播方向两端设置有宽幅连结部11d1、11d1或宽幅连结部12d1、12d1。
上述宽幅连结部11d1、12d1的宽度与剩余的连结部11d、12d相比越大越好，但优选为10μm以上且30μm以下。另外，在将由第一电极指13和第二电极指14的电极指间距决定的波长设为λ时，上述宽幅连结部11dl、12d1的宽度优选为1λ以上且10λ以下。如果为1λ以上，则能够更加有效地抑制上述Q值的下降。另外，如果为10λ以下，则能够更加有效地抑制横模纹波。
在反射器8、9中，多根电极指的两端通过一对汇流条而短路。即，反射器8、9是光栅型反射器，其构造没有特别限定。
如图3所示，压电性基板2具有在支承基板6上依次层叠高声速材料层5、低声速材料层4及压电膜3而得到的构造。支承基板6包括Si、矾土等适当的半导体或电介质材料。
作为压电膜3，能够使用LiTaO3等压电单晶。低声速材料层4包括低声速材料。低声速材料是指，在低声速材料传播的体波的声速比在压电膜3传播的体波的声速低的材料。作为这样的低声速材料，能够举出以玻璃、氧化硅、氮氧化硅、氧化锂、五氧化钽、或者向氧化硅添加氟、碳、硼而得到的化合物为主成分的材料等。
高声速材料层5包括在高声速材料层5传播的体波的声速比在压电膜3传播的弹性波的声速高的高声速材料。作为这样的高声速材料，能够举出硅、氧化铝、碳化硅、氮氧化硅、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、DLC(类金刚石碳)膜或金刚石等、以上述材料为主成分的介质等。
需要说明的是，也可以省略低声速材料层4。
在上述压电性基板2中，由于具有上述层叠构造，因此，能够向压电膜3有效地封闭弹性波的能量。
接着，通过示出第一实施方式的实施例1及比较例1的Q特性，使本实施方式的效果变得清楚。
实施例1的设计参数如下所述。
IDT电极7及反射器8、9的材料：Al。
由电极指间距决定的波长λ＝2.12μm。电极膜厚＝0.047λ。
交叉区域K的尺寸＝23.58λ。中央区域C的长度＝21.77λ。第一低声速区域D1和第二低声速区域D2的长度＝0.90λ。
内侧汇流条部11b、12b的宽度(第一电极指13和第二电极指14的延伸方向的尺寸)＝0.20λ。开口11a、12a的沿着弹性波传播方向的尺寸＝2.00λ。第一电极指13和第二电极指14的延伸方向的尺寸＝0.43λ。连结部11d、12d的宽度＝1.13λ。宽幅连结部11d1、12d1的宽度＝100.46λ。
外侧汇流条部11c、12c的宽度(第一电极指13和第二电极指14的延伸方向的尺寸)＝5.66λ。
电极指的对数＝100。
压电膜3＝0.19λ的厚度的LiTaO3。
低声速材料层4：SiN，厚度0.14λ。
高声速材料层5：SiO2，厚度0.14λ。
支承基板6：Si。
在比较例1中，与未设置上述宽幅连结部11d1、11d1、12d1、12d1而设置有剩余的连结部11d、12d的部分同样地构成。关于其他结构，比较例1与实施例1相同。
图6是示出作为第一实施方式的弹性波装置1的实施例的实施例1和比较例1的Q特性的图。实线表示实施例1的结果，虚线表示比较例1的结果。图7是将图6的一部分放大示出的图。根据图6及图7可知，在Q值最高的1900MHz附近，实施例1与比较例1相比，能够有效地提高Q值。即，可知与比较例1相比，难以产生Q特性的劣化。
图8是示出本发明的第二实施方式的弹性波装置的电极构造的简图的俯视图。在弹性波装置21中，在IDT电极7中，变更了宽幅连结部11d1、12d1的沿着弹性波传播方向的位置。关于其他结构，弹性波装置21与弹性波装置1相同。
如图8所示，宽幅连结部11d1、11d1在弹性波传播方向上位于比第一汇流条11的弹性波传播方向两端靠内侧的位置。更详细而言，在将第一汇流条11的弹性波传播方向一端与宽幅连结部11d1之间的距离设为L时，L>0。第二汇流条12中的宽幅连结部12d1也同样地配置。
在弹性波装置21中，如上所述，宽幅连结部11d1、12d1在弹性波传播方向上位于比第一汇流条和第二汇流条11、12的端部靠内侧的位置。这样，宽幅连结部11dl、12d1也可以在弹性波传播方向上位于比第一汇流条和第二汇流条11、12的端部靠内侧的位置。在该情况下，也能够通过降低电阻力来抑制Q特性的劣化。
除了距离L以外，通过与上述实施例1的弹性波装置同样的设计参数而构成了以下的实施例2～4的弹性波装置。
实施例2：L＝10μm＝4.7λ。
实施例3：L＝20μm＝9.4λ。
实施例4：L＝30μm＝14.1λ。
图9示出实施例1及实施例2～4的弹性波装置的Q特性。另外，在图10中放大示出图9的一部分。在图10中，实线表示实施例1的结果，虚线表示实施例2的结果，单点划线表示实施例3的结果，双点划线表示实施例4的结果。根据图10可知，与实施例2～4相比，实施例1难以产生Q特性的劣化，是更优选的。另外，根据实施例2～4可知，上述L较小时，能够抑制Q特性的劣化。因此，更优选小于L＝20μm，进一步优选小于9.4λ。
图11是用于说明本发明的第三实施方式的弹性波装置的电极构造的局部剖切俯视图。在第三实施方式中，第一电极指13及第二电极指14具有粗幅部13b、14b。设置有该粗幅部13b、14b的区域成为低声速区域。关于其他结构，第三实施方式的弹性波装置31与第一实施方式的弹性波装置1同样地构成。这样，在本发明中，也可以通过不设置质量附加膜而将第一电极指13的一部分和第二电极指14的一部分设为粗幅部13b、14b，从而构成第一低声速区域和第二低声速区域。
图12是本发明的第四实施方式的弹性波装置的正面剖视图。在弹性波装置41中，压电性基板2具有高声速支承基板5A。高声速支承基板5A包括上述的高声速材料。在该情况下，代替图3所示的支承基板6而使用高声速支承基板5A。因此，能够省略图3所示的高声速材料层5。
图13是本发明的第五实施方式的弹性波装置的正面剖视图。在弹性波装置51中，作为压电性基板而使用压电基板52。压电基板52包括LiNbO3、LiTaO3等的单晶。在本发明中，压电性基板也可以像这样包括单一的压电单晶基板。
附图标记说明
1…弹性波装置；
2…压电性基板；
3…压电膜；
4…低声速材料层；
5…高声速材料层；
5A…高声速支承基板；
6…支承基板；
7…IDT电极；
8、9…反射器；
11、12…第一汇流条、第二汇流条；
11a、12a…开口；
11b、12b…内侧汇流条部；
11c、12c…外侧汇流条部；
11d、12d…连结部；
11d1、12d1…宽幅连结部；
13、14…第一电极指、第二电极指；
13a、14a…质量附加膜；
13b、14b…粗幅部；
21、31、41、51…弹性波装置；
52…压电基板。
Claims (11)
1.一种弹性波装置，具备：
压电性基板；以及
IDT电极，其设置在所述压电性基板上，
所述IDT电极具有相互对置的第一汇流条及第二汇流条、从所述第一汇流条向所述第二汇流条侧延伸的多根第一电极指以及从所述第二汇流条向所述第一汇流条侧延伸的多根第二电极指，所述第一电极指与所述第二电极指在弹性波传播方向上重合的交叉区域具有位于所述第一电极指及所述第二电极指的延伸方向中央的中央区域以及配置在所述中央区域的所述第一电极指及所述第二电极指的延伸方向的两个外侧的第一低声速区域及第二低声速区域，所述第一低声速区域及所述第二低声速区域的声速比所述中央区域的声速低，
所述第一汇流条及所述第二汇流条具有沿着弹性波传播方向设置的多个开口，所述第一汇流条及所述第二汇流条中的所述多个开口的所述交叉区域侧的部分分别为第一内侧汇流条部及第二内侧汇流条部，所述多个开口的与所述交叉区域相反的一侧的部分分别为第一外侧汇流条部及第二外侧汇流条部，所述第一内侧汇流条部及所述第二内侧汇流条部与所述第一外侧汇流条部及所述第二外侧汇流条部通过多个连结部而连结，
所述多个连结部中的至少一个连结部是沿着弹性波传播方向的尺寸比剩余的所述连结部大的宽幅连结部。
2.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，
在所述第一汇流条及所述第二汇流条中分别设置有多个所述宽幅连结部。
3.根据权利要求2所述的弹性波装置，其中，
在所述第一汇流条及所述第二汇流条中的至少一方，设置有一对所述宽幅连结部。
4.根据权利要求3所述的弹性波装置，其中，
在所述第一汇流条及所述第二汇流条中的至少一方，一对所述宽幅连结部位于弹性波传播方向两端。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的弹性波装置，其中，
在将由所述IDT电极的所述第一电极指及所述第二电极指的电极指间距决定的波长设为λ时，所述宽幅连结部的沿着弹性波传播方向的尺寸处于1λ以上且10λ以下的范围。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的弹性波装置，其中，
在所述第一低声速区域及第二低声速区域中，设置有层叠于所述第一电极指及所述第二电极指的质量附加膜。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的弹性波装置，其中，
在所述第一低声速区域及第二低声速区域中，所述第一电极指及所述第二电极指的宽度比所述中央区域的所述第一电极指及所述第二电极指的宽度大。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述压电性基板具有压电膜和高声速材料层，该高声速材料层包括在该高声速材料层传播的体波的声速比在所述压电膜传播的弹性波的声速高的高声速材料。
9.根据权利要求8所述的弹性波装置，其中，
所述弹性波装置还具备低声速材料层，该低声速材料层层叠在所述高声速材料层与所述压电膜之间，并且包括在该低声速材料层传播的体波的声速比在所述压电膜传播的体波的声速低的低声速材料。
10.根据权利要求7或8所述的弹性波装置，其中，
所述高声速材料层是包括所述高声速材料的高声速支承基板。
11.根据权利要求1至7中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述压电性基板是包括压电单晶的压电基板。
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