CN115804009A - 弹性波装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够抑制频率特性中的纹波的弹性波装置。本发明的弹性波装置(10)具备：支承基板；压电层(14)，设置在支承基板上；功能电极，设置在压电层(14)上；和第1电极膜(28)以及第2电极膜(29)，分别设置在压电层(14)上，彼此相互对置，且为彼此不同的电位。将在俯视下位于第1电极膜(28)与第2电极膜(29)之间的区域设为电极膜间区域(E3)，将在俯视下与第1电极膜(28)或第2电极膜(29)重叠的区域设为电极膜正下方区域(第1电极膜正下方区域(E1)、第2电极膜正下方区域(E2))，此时，电极膜间区域(E3)的至少一部分中的压电层(14)的厚度比电极膜正下方区域中的压电层(14)的厚度薄。

Description

弹性波装置
技术领域
本发明涉及弹性波装置。
背景技术
以往，已知有利用了在包含LiNbO3或LiTaO3的压电膜传播的板波的弹性波装置。例如，在下述的专利文献1中，公开了利用了作为板波的拉姆波的弹性波装置。在该弹性波装置中，在支承体上设置有压电基板。压电基板包含LiNbO3或LiTaO3。在压电基板的上表面设置有IDT电极。在IDT电极的连接于一个电位的多个电极指与连接于另一个电位的多个电极指之间施加电压。由此，激励拉姆波。在该IDT电极的两侧设置有反射器。由此，构成了利用了板波的弹性波谐振器。
在下述的专利文献2公开了梯型滤波器的例子。在该梯型滤波器中，多个弹性波装置通过多个布线连接。多个布线包含与信号电位连接的布线以及与接地电位连接的布线。与信号电位连接的布线以及与接地电位连接的布线相互对置。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-257019号公报
专利文献2：日本特开2011-182096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谐振器中，有时激励无用的体波。该体波在压电基板的厚度方向上传播。因此，有时在支承体中被反射。在像专利文献2那样连接于不同的电位的布线相互对置的情况下，有时通过一方的布线导出无用的体波的信号。或者，无用的体波的信号有时也通过相互对置的汇流条中的一者来导出。在这些情况下，在弹性波装置的频率特性中有可能产生纹波。
本发明的目的在于，提供一种能够抑制频率特性中的纹波的弹性波装置。
用于解决问题的技术方案
本发明涉及的弹性波装置具备：支承基板；压电层，设置在所述支承基板上；功能电极，设置在所述压电层上；和第1电极膜以及第2电极膜，分别设置在所述压电层上，彼此相互对置，且为彼此不同的电位，将在俯视下位于所述第1电极膜与所述第2电极膜之间的区域设为电极膜间区域，将在俯视下与所述第1电极膜或所述第2电极膜重叠的区域设为电极膜正下方区域，此时，所述电极膜间区域的至少一部分中的所述压电层的厚度比所述电极膜正下方区域中的所述压电层的厚度薄。
发明效果
根据本发明，能够提供一种能够抑制频率特性中的纹波的弹性波装置。
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简图式俯视图。
图2是本发明的第1实施方式涉及的弹性波装置的电路图。
图3是沿着图1中的I-I线的剖视图。
图4是示出本发明的第1实施方式以及比较例的反射特性的图。
图5是示出在比较例中无用体波传播的例子的剖视图。
图6是本发明的第1实施方式中的串联臂谐振器的俯视图。
图7是示出本发明的第2实施方式涉及的弹性波装置的、相当于图3所示的剖面的部分的剖视图。
图8是示出本发明的第3实施方式涉及的弹性波装置的、相当于图3所示的剖面的部分的剖视图。
图9是示出本发明的第3实施方式的第1变形例涉及的弹性波装置的、相当于图3所示的剖面的部分的剖视图。
图10是示出本发明的第3实施方式的第2变形例涉及的弹性波装置的、相当于图3所示的剖面的部分的剖视图。
图11是示出本发明的第3实施方式的第3变形例涉及的弹性波装置的、相当于图3所示的剖面的部分的剖视图。
图12是示出本发明的第3实施方式的第4变形例涉及的弹性波装置的、相当于图3所示的剖面的部分的剖视图。
图13是本发明的第4实施方式涉及的弹性波装置的俯视图。
图14是沿着图13中的II-II线的剖视图。
图15(a)是示出利用了厚度剪切模式的体波的弹性波装置的外观的简图式立体图，图15(b)是示出压电层上的电极构造的俯视图。
图16是图15(a)中的沿着A-A线的部分的剖视图。
图17(a)是用于说明在弹性波装置的压电膜传播的拉姆波的示意性主视剖视图，图17(b)是用于说明弹性波装置中的、在压电膜传播的厚度剪切模式的体波的示意性主视剖视图。
图18是示出厚度剪切模式的体波的振幅方向的图。
图19是示出利用了厚度剪切模式的体波的弹性波装置的谐振特性的图。
图20是示出将相邻的电极的中心间距离设为p并将压电层的厚度设为d的情况下的d/2p和作为谐振器的相对带宽的关系的图。
图21是利用了厚度剪切模式的体波的弹性波装置的俯视图。
图22是示出使d/p无限接近于0的情况下的相对带宽相对于LiNbO3的欧拉角(0°，θ，ψ)的映射的图。
图23是用于说明利用了拉姆波的弹性波装置的部分切割立体图。
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间进行结构的部分置换或组合。
图1是第1实施方式涉及的弹性波装置的简图式俯视图。图2是第1实施方式涉及的弹性波装置的电路图。在图1中，通过在多边形中加上了两条对角线的简图来示出弹性波谐振器。
如图1以及图2所示，弹性波装置10具有多个弹性波谐振器。弹性波装置10是滤波器装置。更具体地，在本实施方式中，弹性波装置10是梯型滤波器。多个弹性波谐振器是串联臂谐振器S1、串联臂谐振器S2、串联臂谐振器S3、串联臂谐振器S4、串联臂谐振器S5以及串联臂谐振器S6和并联臂谐振器P1、并联臂谐振器P2以及并联臂谐振器P3。各弹性波谐振器分别具有功能电极。
本实施方式的各弹性波谐振器利用厚度剪切模式的体波作为主要波。更具体地，各弹性波谐振器利用厚度剪切一阶模式的体波作为主要波。另外，各弹性波谐振器也可以是利用拉姆波等板波作为主要波的谐振器。另一方面，在本实施方式中，在各弹性波谐振器中，作为无用体波而激励SH波。
如图1所示，弹性波装置10具有压电层14。在压电层14上，构成了多个弹性波谐振器。进而，在压电层14上设置有多个布线电极膜、第1信号端子25、第2信号端子26以及多个接地端子27。弹性波谐振器彼此通过布线电极膜连接。多个布线电极膜包含第1电极膜28以及第2电极膜29。
第1电极膜28以及第2电极膜29相互对置。第1电极膜28以及第2电极膜29分别从不同的弹性波谐振器引出。具体地，在本实施方式中，第1电极膜28是将串联臂谐振器S1和并联臂谐振器P1连接的布线电极膜。第2电极膜29是将并联臂谐振器P2和接地端子27连接的布线电极膜。即，第1电极膜28以及第2电极膜29分别与功能电极连接。进而，第1电极膜28与信号电位连接，第2电极膜29与接地电位连接。
不过，第1电极膜28以及第2电极膜29的配置并不限定于上述配置。例如，第1电极膜28以及第2电极膜29也可以与相同的功能电极连接。还可以是，第1电极膜28与接地电位连接，第2电极膜29与信号电位连接。第1电极膜28以及第2电极膜29只要配置为与彼此不同的电位连接且相互对置即可。
图3是沿着图1中的I-I线的剖视图。
弹性波装置10具有压电性基板12。压电性基板12具有支承构件13和上述压电层14。在本实施方式中，支承构件13仅包含支承基板。在本实施方式中，支承基板为硅基板。不过，支承基板的材料并不限定于上述材料，例如，也可以使用蓝宝石等。
压电层14具有第1主面14a以及第2主面14b。第1主面14a以及第2主面14b相互对置。第1主面14a以及第2主面14b中的第2主面14b为支承构件13侧的主面。在第1主面14a设置有上述多个布线电极膜。在本实施方式中，压电层14为铌酸锂层。更具体地，压电层14为LiNbO3层。不过，压电层14例如也可以是LiTaO3层等钽酸锂层。
弹性波装置10具有电极膜正下方区域。电极膜正下方区域是在俯视下与第1电极膜28或第2电极膜29重叠的区域。更具体地，电极膜正下方区域包含第1电极膜正下方区域E1以及第2电极膜正下方区域E2。第1电极膜正下方区域E1是在俯视下与第1电极膜28重叠的区域。第2电极膜正下方区域E2是在俯视下与第2电极膜29重叠的区域。进而，弹性波装置10具有电极膜间区域E3。电极膜间区域E3是在俯视下位于第1电极膜28与第2电极膜29之间的区域。更具体地，电极膜间区域E3是位于相邻的第1电极膜28与第2电极膜29之间的区域。在本实施方式中，在电极膜间区域E3未设置电极膜。
以下，将第1电极膜正下方区域E1中的压电层14的厚度设为d1，将第2电极膜正下方区域E2中的压电层14的厚度设为d2，将电极膜间区域E3中的压电层14的厚度设为d3。
本实施方式的特征在于，电极膜间区域E3中的厚度d3比第1电极膜正下方区域E1中的厚度d1以及第2电极膜正下方区域E2中的厚度d2薄。不过，只要电极膜间区域E3的至少一部分中的厚度d3比电极膜正下方区域中的压电层14的厚度薄即可。即，只要电极膜间区域E3的至少一部分中的厚度d3比第1电极膜正下方区域E1中的厚度d1以及第2电极膜正下方区域E2中的厚度d2中的至少一者薄即可。由此，在弹性波装置10中，能够抑制由无用体波造成的对频率特性的影响，能够抑制频率特性中的纹波。以下，通过对本实施方式以及比较例进行比较，从而对此进行示出。
比较例与第1实施方式的不同点在于，第1电极膜正下方区域、第2电极膜正下方区域以及电极膜间区域中的压电层的厚度相同。在第1实施方式中，测定了第1电极膜与第2电极膜之间的、作为上述频率特性的反射特性。同样地，在比较例中，测定了第1电极膜与第2电极膜之间的反射特性。
图4是示出第1实施方式以及比较例的反射特性的图。图4所示的反射特性是S11和频率的关系。图5是示出在比较例中无用体波传播的例子的剖视图。图5中的箭头B示出无用体波的一部分。
如图4所示，可知在比较例的反射特性中，在图4所示的频带的整个频带中产生了纹波。如图5所示，在比较例中，例如，从第1电极膜28传播的无用体波在支承基板中反射。无用体波的信号通过第2电极膜29导出。因此，产生了图4所示的纹波。另一方面，可知在第1实施方式的反射特性中，抑制了纹波。
例如，在无用体波从第1电极膜28向第2电极膜29传播的情况下，一部分的体波通过压电层14中的位于第1电极膜正下方区域E1的部分。另一部分的体波通过压电层14中的位于第1电极膜正下方区域E1的部分以及位于电极膜间区域E3的部分。在第1实施方式中，第1电极膜正下方区域E1中的压电层14的厚度d1与电极膜间区域E3中的压电层14的厚度d3不同。由此，在第1电极膜正下方区域E1以及电极膜间区域E3中，能够使机电耦合系数彼此不同。因此，在第1电极膜正下方区域E1以及电极膜间区域E3中，能够使无用体波的传播的方式彼此不同。第2电极膜正下方区域E2以及电极膜间区域E3的关系也与第1电极膜正下方区域E1以及电极膜间区域E3的关系相同。因而，能够抑制无用体波在第1电极膜28与第2电极膜29之间一样地传播。因此，能够抑制由无用体波造成的对反射特性的影响，能够抑制作为频率特性的反射特性中的纹波。
以下，对本实施方式的结构进行更详细的说明。
如图2所示，在第1信号端子25与第2信号端子26之间，彼此串联地连接有多个串联臂谐振器。更具体地，依次连接有串联臂谐振器S1、串联臂谐振器S2、串联臂谐振器S3、串联臂谐振器S4、串联臂谐振器S5以及串联臂谐振器S6。在串联臂谐振器S1和串联臂谐振器S2之间的连接点与接地电位之间，连接有并联臂谐振器P1。在串联臂谐振器S3和串联臂谐振器S4之间的连接点与接地电位之间，连接有并联臂谐振器P2。在串联臂谐振器S5和串联臂谐振器S6之间的连接点与接地电位之间，连接有并联臂谐振器P3。各串联臂谐振器以及各并联臂谐振器例如也可以是进行了串联分割的谐振器。
另外，各并联臂谐振器分别经由图1所示的任一接地端子27与接地电位连接。在本实施方式中，并联臂谐振器P1以及并联臂谐振器P2的接地电位侧的端部公共连接于接地电位。不过，上述的电路结构是一个例子，弹性波装置10的电路结构没有特别限定。
在本实施方式中，各弹性波谐振器的功能电极为IDT电极。以下示出该结构。
图6是第1实施方式中的串联臂谐振器的俯视图。另外，在图6中，省略了布线电极膜等。
在压电层14的第1主面14a设置有IDT电极11。由此，构成了串联臂谐振器S1。IDT电极11具有第1汇流条16以及第2汇流条17和多个第1电极指18以及多个第2电极指19。第1汇流条16以及第2汇流条17相互对置。第1汇流条16以及第2汇流条17分别与不同的布线电极膜连接。第1汇流条16以及第2汇流条17是彼此不同的电位。
第1电极指18是本发明中的第1电极。多个第1电极指18周期性地配置。多个第1电极指18的一端分别与第1汇流条16连接。第2电极指19是本发明中的第2电极。多个第2电极指19周期性地配置。多个第2电极指19的一端分别与第2汇流条17连接。多个第1电极指18以及多个第2电极指19彼此相互交错对插。IDT电极11可以包含单层的金属膜，或者也可以包含层叠金属膜。
在串联臂谐振器S1中，通过对IDT电极11施加交流电压，从而激励弹性波。如上所述，在第1实施方式中，串联臂谐振器S1以及其它各弹性波谐振器利用厚度剪切模式的体波作为主要波。另外，串联臂谐振器S1以及其它各弹性波谐振器也可以是利用拉姆波等板波作为主要波的谐振器。另一方面，在第1实施方式中，在各弹性波谐振器中，作为无用体波而激励SH波。
在此，将在俯视下第1电极指18和第2电极指19对置的方向设为电极指对置方向。所谓俯视，是从图3等中的上方观察的方向。在从电极指对置方向观察时，相邻的电极指彼此相互重叠的区域为交叉区域D。交叉区域D是IDT电极11的包含从电极指对置方向上的一端的电极指到另一端的电极指的区域。更具体地，交叉区域D包含从上述一端的电极指的电极指对置方向上的外侧的端缘部到上述另一端的电极指的电极指对置方向上的外侧的端缘部。
进而，串联臂谐振器S1具有多个激励区域C。激励区域C也是在从电极指对置方向观察时相邻的电极指彼此相互重叠的区域。另外，各激励区域C分别为一对电极指之间的区域。更详细地，激励区域C是从一方的电极指的电极指对置方向上的中心到另一方的电极指的电极指对置方向上的中心的区域。因而，交叉区域D包含多个激励区域C。厚度剪切模式的体波在各激励区域C中被激励。另一方面，在串联臂谐振器S1利用板波的情况下，交叉区域D为激励区域。
在第1实施方式中，支承构件13仅包含支承基板。不过，支承构件13也可以是支承基板以及绝缘层的层叠体。在该情况下，在绝缘层上设置有压电层14。作为绝缘层的材料，例如，能够使用氧化硅层、氮化硅或氧化钽等。
如图6中的虚线所示，在支承构件13设置有作为空洞部的贯通孔13a。压电层14设置为覆盖支承构件13的贯通孔13a。在俯视下，交叉区域D的全部与贯通孔13a重叠。另外，只要在俯视下IDT电极11的至少一部分与贯通孔13a重叠即可。
不过，空洞部并不限于贯通孔。空洞部例如也可以是中空部。中空部例如由设置在支承构件的凹部构成。更具体地，该凹部被压电层等密封，由此构成中空部。或者，也可以在压电层设置有在支承构件侧开口的凹部。也可以由此构成空洞部。在该情况下，也可以不在支承构件设置凹部或贯通孔。
弹性波装置10中的多个弹性波谐振器共有压电性基板12。串联臂谐振器S1以外的各弹性波谐振器也与串联臂谐振器S1同样地，具有IDT电极。进而，在支承构件13设置有多个空洞部。各空洞部设置为在俯视下与各弹性波谐振器的IDT电极的至少一部分重叠。
返回到图1，并联臂谐振器P1以及并联臂谐振器P2是相邻的弹性波谐振器。而且，第1电极膜28与并联臂谐振器P1的一方的汇流条连接。第2电极膜29与并联臂谐振器P2的一方的汇流条连接。另外，连接有第1电极膜28的汇流条以及连接有第2电极膜29的汇流条为彼此不同的电位。连接有第1电极膜28的汇流条与连接有第2电极膜29的汇流条相邻。在本实施方式中，电极膜间区域E3位于连接有第1电极膜28的汇流条与连接有第2电极膜29的汇流条之间。不过，电极膜间区域E3的配置并不限定于上述配置。
可是，如图1所示，第1电极膜28与第2电极膜29之间的距离L是与除连接了第1电极膜28以及第2电极膜29的各弹性波谐振器以外的另外的弹性波谐振器的开口长度M不同的长度。所谓弹性波谐振器的开口长度，是指该弹性波谐振器的一对汇流条间的距离。例如，串联臂谐振器S3的开口长度为M3，串联臂谐振器S6的开口长度为M6。距离L例如可以比上述另外的弹性波谐振器的开口长度M中的最短的开口长度长，也可以比上述另外的弹性波谐振器的开口长度M中的最短的开口长度短。在像串联臂谐振器S6那样开口长度M6不固定的情况下，距离L例如可以比开口长度M6中的最短的开口长度长，也可以比开口长度M6中的最短的开口长度短。
如上所述，只要电极膜间区域E3的至少一部分中的厚度d3比第1电极膜正下方区域E1中的厚度d1以及第2电极膜正下方区域E2中的厚度d2中的至少一者薄即可。例如，在电极膜间区域E3中包含任一弹性波谐振器的交叉区域D的情况下，交叉区域D中的压电层14的厚度也可以与厚度d1以及厚度d2相同。
图7是示出第2实施方式涉及的弹性波装置的、相当于图3所示的剖面的部分的剖视图。
如图7所示，本实施方式与第1实施方式的不同点在于，在电极膜间区域E3的一部分中未设置压电层34。在图7所示的部分中，电极膜间区域E3的大致全部中的压电层34的厚度d3为0。除了上述的方面以外，本实施方式的弹性波装置具有与第1实施方式的弹性波装置10同样的结构。
在本实施方式中，无用体波在第1电极膜正下方区域E1以及第2电极膜正下方区域E2中在压电层34以及支承构件13传播。另一方面，无用体波在电极膜间区域E3中仅在支承构件13传播。因而，在本实施方式中，也与第1实施方式同样地，在第1电极膜正下方区域E1以及电极膜间区域E3中，能够使无用体波的传播的方式彼此不同。第2电极膜正下方区域E2以及电极膜间区域E3的关系也与第1电极膜正下方区域E1以及电极膜间区域E3的关系相同。因此，能够抑制由无用体波造成的对频率特性的影响，能够抑制频率特性中的纹波。
图8是示出第3实施方式涉及的弹性波装置的、相当于图3所示的剖面的部分的剖视图。
本实施方式与第2实施方式的不同点在于，在电极膜间区域E3中，在支承构件13上设置有电介质膜45。除了上述的方面以外，本实施方式的弹性波装置具有与第2实施方式的弹性波装置同样的结构。
在本实施方式中，在第1电极膜正下方区域E1以及第2电极膜正下方区域E2中，层叠有压电层34以及支承构件13。另一方面，在电极膜间区域E3中，层叠有电介质膜45以及支承构件13。由此，在第1电极膜正下方区域E1中的传播无用体波的部分以及电极膜间区域E3中的传播无用体波的部分中，能够使机电耦合系数彼此不同。因此，在第1电极膜正下方区域E1以及电极膜间区域E3中，能够使无用体波的传播的方式彼此不同。第2电极膜正下方区域E2以及电极膜间区域E3的关系也与第1电极膜正下方区域E1以及电极膜间区域E3的关系相同。因此，能够抑制由无用体波造成的对频率特性的影响，能够抑制频率特性中的纹波。
电介质膜45在俯视下设置于电极膜间区域E3中的、未设置压电层34的部分中的全部。另外，电介质膜45只要在俯视下设置于电极膜间区域E3中的、未设置压电层34的部分中的至少一部分即可。
电介质膜45的杨氏模量优选小于支承基板的杨氏模量。由此，能够使无用体波有效地衰减。因此，能够有效地抑制频率特性中的纹波。作为电介质膜45的材料，优选使用氧化硅、氮化硅或树脂。由此，能够使无用体波更可靠地衰减。不过，电介质膜45的材料并不限定于上述材料。
另外，与图3所示的第1实施方式同样地，也可以在电极膜间区域E3的全部中设置有压电层14。在该情况下，也可以在电极膜间区域E3中，在压电层14上设置有电介质膜45。
如图8所示，电介质膜45具有第1面45a以及第2面45b。第1面45a以及第2面45b相互对置。第1面45a以及第2面45b中的第2面45b为支承构件13侧的面。第1面45a以及第2面45b的双方是平坦的。电介质膜45的厚度固定。在第3实施方式中，电介质膜45的厚度与压电层34的厚度相同。更具体地，电介质膜45的厚度与第1电极膜正下方区域E1中的压电层34的厚度d1以及第2电极膜正下方区域E2中的压电层34的厚度d2相同。电介质膜45的第1面45a与压电层34的第1主面14a平齐。同样地，电介质膜45的第2面45b与压电层34的第2主面14b平齐。
不过，电介质膜45的厚度以及第1面45a的形状等并不限定于上述厚度以及形状。以下，示出仅电介质膜的厚度或第1面的形状与第3实施方式不同的、第3实施方式的第1变形例～第4变形例。在第1变形例～第4变形例中，也与第3实施方式同样地，能够抑制频率特性中的纹波。
在图9所示的第1变形例中，电介质膜45到达第1电极膜28与第2电极膜29之间。更具体地，在从第1电极膜28和第2电极膜29相互对置的方向观察时，第1电极膜28以及第2电极膜29和电介质膜45重叠。在该情况下，能够增大第1电极膜28与第2电极膜29之间的静电电容。
在图10所示的第2变形例中，在电极膜间区域E3中，在支承构件43设置有凹部43a。凹部43a在支承构件43中的、设置有压电层34的面侧开口。在本变形例中，凹部43a在俯视下设置于电极膜间区域E3中的、未设置压电层34的部分中的全部。另外，凹部43a只要在俯视下设置于电极膜间区域E3中的、未设置压电层34的部分中的至少一部分即可。电介质膜45到达凹部43a内。更具体地，在凹部43a的底面上设置有电介质膜45。
在图11所示的第3变形例中，与第1变形例同样地，电介质膜45A到达第1电极膜28与第2电极膜29之间。不过，电介质膜45A也可以不到达第1电极膜28与第2电极膜29之间。电介质膜45A的厚度不固定。更具体地，电介质膜45A的厚度在第1电极膜28和第2电极膜29相互对置的方向上的中央处最厚。越远离该中央，电介质膜45A的厚度变得越薄。电介质膜45A的第1面45c成为凸状，使得从支承构件13远离。在本变形例中，第1面45c的形状为曲面状。
在图12所示的第4变形例中，与第1变形例同样地，电介质膜45B到达第1电极膜28与第2电极膜29之间。不过，电介质膜45B也可以不到达第1电极膜28与第2电极膜29之间。电介质膜45B的厚度不固定。更具体地，电介质膜45B的厚度在第1电极膜28和第2电极膜29相互对置的方向上的中央处最薄。越是远离该中央，电介质膜45B的厚度变得越厚。电介质膜45B的第1面45d成为凸状，使得接近支承构件13。换言之，第1面45d成为凹状。在本变形例中，第1面45d的形状为曲面状。
在第1实施方式～第3实施方式中，示出了在滤波器装置中的布线电极膜间传播无用体波的信号的情况下能够抑制该信号的影响的例子。不过，本发明涉及的弹性波装置也可以是弹性波谐振器。在该情况下，第1电极膜以及第2电极膜例如也可以是第1电极指以及第2电极指。在该情况下，电极膜间区域位于第1电极指与第2电极指之间。第1电极膜正下方区域是在俯视下与第1电极指重叠的区域，第2电极膜正下方区域是在俯视下与第2电极指重叠的区域。或者，第1电极膜以及第2电极膜也可以是第1汇流条以及第2汇流条。在该情况下，电极膜间区域位于第1汇流条与第2汇流条之间。第1电极膜正下方区域是在俯视下与第1汇流条重叠的区域，第2电极膜正下方区域是在俯视下与第2汇流条重叠的区域。
功能电极并不限定于IDT电极。以下，示出弹性波装置为弹性波谐振器的情况下的、与上述不同的例子。
图13是第4实施方式涉及的弹性波装置的俯视图。图14是沿着图13中的II-II线的剖视图。
如图13以及图14所示，在本实施方式中，功能电极具有上部电极51A以及下部电极51B。上部电极51A设置在压电层14的第1主面14a。下部电极51B设置在压电层14的第2主面14b。上部电极51A以及下部电极51B夹着压电层14相互对置。上部电极51A以及下部电极51B与彼此不同的电位连接。上部电极51A以及下部电极51B相互对置的区域为激励区域。
如图13所示，在压电层14的第1主面14a设置有第1电极膜58以及第2电极膜59。在本实施方式中，第1电极膜58以及第2电极膜59是布线电极膜。第1电极膜58与上部电极51A连接。另一方面，在压电层14的第2主面14b设置有连接电极52。连接电极52与下部电极51B连接。在压电层14设置有贯通孔。连接电极52穿过贯通孔与第2电极膜59连接。因而，第2电极膜59经由连接电极52与下部电极51B连接。
第1电极膜58以及第2电极膜59相互对置。在本实施方式中，与图3所示的第1实施方式的结构同样地，构成了压电层14中的第1电极膜正下方区域E1、第2电极膜正下方区域E2以及电极膜间区域E3。即，与第1电极膜正下方区域E1中的压电层14的厚度d1以及第2电极膜正下方区域E2中的压电层14的厚度d2相比，电极膜间区域E3中的压电层14的厚度d3薄。因而，在第1电极膜正下方区域E1以及电极膜间区域E3中，能够使无用体波的传播的方式彼此不同。第2电极膜正下方区域E2以及电极膜间区域E3的关系也与第1电极膜正下方区域E1以及电极膜间区域E3的关系相同。因此，能够抑制频率特性中的纹波。
也可以将像本实施方式的弹性波装置那样的BAW(Bulk Acoustic Wave，体声波)应用于如图1所示的滤波器装置。在该情况下，与第1实施方式同样地，第1电极膜以及第2电极膜也可以是与不同的弹性波谐振器连接的布线电极膜。
以下，对厚度剪切模式以及板波的细节进行说明。以下的例子中的支承构件相当于本发明中的支承基板。
图15(a)是示出利用了厚度剪切模式的体波的弹性波装置的外观的简图式立体图，图15(b)是示出压电层上的电极构造的俯视图，图16是图15(a)中的沿着A-A线的部分的剖视图。
弹性波装置1具有包含LiNbO3的压电层2。压电层2也可以是包含LiTaO3的压电层。LiNbO3、LiTaO3的切割角是Z切割，但是也可以是旋转Y切割、X切割。压电层2的厚度没有特别限定，但是为了有效地激励厚度剪切模式，优选为40nm以上且1000nm以下，更优选为50nm以上且600nm以下。压电层2具有相互对置的第1主面2a、第2主面2b。在第1主面2a上设置有电极3以及电极4。在此，电极3是“第1电极”的一个例子，电极4是“第2电极”的一个例子。在图15(a)以及图15(b)中，多个电极3与第1汇流条5连接。多个电极4与第2汇流条6连接。多个电极3以及多个电极4彼此相互交错对插。电极3以及电极4具有矩形形状，并具有长度方向。在与该长度方向正交的方向上，电极3和旁边的电极4对置。电极3、4的长度方向以及与电极3、4的长度方向正交的方向均为与压电层2的厚度方向交叉的方向。因此，也可以说，电极3和旁边的电极4在与压电层2的厚度方向交叉的方向上对置。此外，电极3、4的长度方向也可以与正交于图15(a)以及图15(b)所示的电极3、4的长度方向的方向对调。即，在图15(a)以及图15(b)中，也可以使电极3、4在第1汇流条5以及第2汇流条6延伸的方向上延伸。在该情况下，第1汇流条5以及第2汇流条6变得在图15(a)以及图15(b)中电极3、4延伸的方向上延伸。而且，连接于一个电位的电极3和连接于另一个电位的电极4相邻的一对构造在与上述电极3、4的长度方向正交的方向上设置有多对。在此，所谓电极3和电极4相邻，不是指电极3和电极4配置为直接接触的情况，而是指电极3和电极4隔着间隔配置的情况。此外，在电极3和电极4相邻的情况下，在电极3与电极4之间，不配置包含其它电极3、4在内的与信号电极、接地电极连接的电极。其对数无需为整数对，也可以是1.5对、2.5对等。关于电极3、4间的中心间距离(即，间距)，优选1μm以上且10μm以下的范围。此外，电极3、4的宽度(即，电极3、4的对置方向上的尺寸)优选为50nm以上且1000nm以下的范围，更优选为150nm以上且1000nm以下的范围。另外，所谓电极3、4间的中心间距离，成为将与电极3的长度方向正交的方向上的电极3的尺寸(宽度尺寸)的中心和与电极4的长度方向正交的方向上的电极4的尺寸(宽度尺寸)的中心连结的距离。
此外，在弹性波装置1中，使用了Z切割的压电层，因此与电极3、4的长度方向正交的方向成为与压电层2的极化方向正交的方向。在作为压电层2而使用了其它切割角的压电体的情况下，并不限于此。在此，所谓“正交”，并不仅限定于严格地正交的情况，也可以是大致正交(与电极3、4的长度方向正交的方向和极化方向所成的角度例如在90°±10°的范围内)。
在压电层2的第2主面2b侧，隔着绝缘层7层叠有支承构件8。绝缘层7以及支承构件8具有框状的形状，如图16所示，具有贯通孔7a、8a。由此，形成有空洞部9。空洞部9为了不妨碍压电层2的激励区域C的振动而设置。因此，上述支承构件8在不与设置有至少一对电极3、4的部分重叠的位置隔着绝缘层7层叠于第2主面2b。另外，也可以不设置绝缘层7。因此，支承构件8能够直接或间接地层叠在压电层2的第2主面2b。
绝缘层7包含氧化硅。不过，除了氧化硅以外，还能够使用氮氧化硅、矾土等适当的绝缘性材料。支承构件8包含Si。Si的压电层2侧的面中的面方位可以为(100)，也可以为(110)，还可以为(111)。关于构成支承构件8的Si，优选为电阻率为2kΩ以上的高电阻，更优选为电阻率为4kΩ以上的高电阻。不过，对于支承构件8，也能够使用适当的绝缘性材料、半导体材料来构成。
上述多个电极3、4以及第1汇流条5、第2汇流条6包含Al、A1Cu合金等适当的金属或合金。在本实施方式中，电极3、4以及第1汇流条5、第2汇流条6具有在Ti膜上层叠了Al膜的构造。另外，也可以使用Ti膜以外的密接层。
进行驱动时，在多个电极3与多个电极4之间施加交流电压。更具体地，在第1汇流条5与第2汇流条6之间施加交流电压。由此，能够得到利用了在压电层2中激励的厚度剪切模式的体波的谐振特性。此外，在弹性波装置1中，在将压电层2的厚度设为d并将多对电极3、4中的任意相邻的电极3、4的中心间距离设为p的情况下，d/p设为0.5以下。因此，可有效地激励上述厚度剪切模式的体波，能够得到良好的谐振特性。更优选地，d/p为0.24以下，在该情况下，能够得到更加良好的谐振特性。
在弹性波装置1中，具备上述结构，因此即使为了谋求小型化而减少了电极3、4的对数，也不易产生Q值的下降。这是因为，即使减少两侧的反射器中的电极指的根数，传播损耗也少。此外，之所以能够减少上述电极指的根数，是由于利用了厚度剪切模式的体波。参照图17(a)以及图17(b)，对在弹性波装置中利用的拉姆波和上述厚度剪切模式的体波的不同进行说明。
图17(a)是用于说明在像专利文献1记载的那样的弹性波装置的压电膜传播的拉姆波的示意性主视剖视图。在此，波在压电膜201中如箭头所示地传播。在此，在压电膜201中，第1主面201a和第2主面201b对置，将第1主面201a和第2主面201b连结的厚度方向为Z方向。X方向是IDT电极的电极指排列的方向。如图17(a)所示，若是拉姆波，则波如图所示地在X方向上传播过去。因为是板波，所以虽然压电膜201作为整体进行振动，但是波在X方向上传播，因此在两侧配置反射器而得到谐振特性。因此，产生波的传播损耗，在谋求了小型化的情况下，即，在减少了电极指的对数的情况下，Q值下降。
相对于此，如图17(b)所示，在弹性波装置1中，振动位移是厚度剪切方向，因此波基本在将压电层2的第1主面2a和第2主面2b连结的方向(即，Z方向)上传播、谐振。即，波的X方向分量与Z方向分量相比显著地小。而且，因为通过该Z方向的波的传播来得到谐振特性，所以即使减少反射器的电极指的根数，也不易产生传播损耗。进而，即使想要发展小型化而减少了包含电极3、4的电极对的对数，也不易产生Q值的下降。
另外，如图18所示，厚度剪切模式的体波的振幅方向在压电层2的激励区域C包含的第1区域451和激励区域C包含的第2区域452中变得相反。在图18中，示意性地示出了在电极3与电极4之间施加了电极4与电极3相比成为高电位的电压的情况下的体波。第1区域451是激励区域C中的假想平面VP1与第1主面2a之间的区域，该假想平面VP1与压电层2的厚度方向正交，并将压电层2分成两部分。第2区域452是激励区域C中的假想平面VP1与第2主面2b之间的区域。
如上所述，在弹性波装置1中，配置有包含电极3和电极4的至少一对电极，但是并不使波在X方向上传播，因此包含该电极3、4的电极对的对数无需为多对。即，只要设置有至少一对电极即可。
例如，上述电极3是与信号电位连接的电极，电极4是与接地电位连接的电极。不过，也可以是，电极3与接地电位连接，电极4与信号电位连接。在本实施方式中，如上所述，至少一对电极是与信号电位连接的电极或者与接地电位连接的电极，未设置浮置电极。
图19是示出图16所示的弹性波装置的谐振特性的图。另外，得到了该谐振特性的弹性波装置1的设计参数如下。
压电层2：欧拉角为(0°，0°，90°)的LiNbO3，厚度＝400nm。
在与电极3和电极4的长度方向正交的方向上观察时，电极3和电极4重叠的区域(即，激励区域C)的长度＝40μm，包含电极3、4的电极的对数＝21对，电极间中心距离＝3μm，电极3、4的宽度＝500nm，d/p＝0.133。
绝缘层7：厚度为1μm的氧化硅膜。
支承构件8：Si。
另外，所谓激励区域C的长度，是激励区域C的沿着电极3、4的长度方向的尺寸。
在本实施方式中，包含电极3、4的电极对的电极间距离在多对中全部设为相等。即，以等间距配置了电极3和电极4。
根据图19可明确，尽管不具有反射器，也得到了相对带宽为12.5％的良好的谐振特性。
另外，在将上述压电层2的厚度设为d并将电极3和电极4的电极的中心间距离设为p的情况下，如前所述，在本实施方式中，d/p为0.5以下，更优选为0.24以下。参照图20对此进行说明。
与得到了图19所示的谐振特性的弹性波装置同样地，但是使d/2p变化，从而得到了多个弹性波装置。图20是示出该d/2p和弹性波装置的作为谐振器的相对带宽的关系的图。
根据图20可明确，若d/2p超过0.25，即，如果d/p>0.5，则即使调整d/p，相对带宽也不足5％。相对于此，在d/2p≤0.25的情况下，即，在d/p≤0.5的情况下，如果在该范围内使d/p变化，则能够将相对带宽设为5％以上，即，能够构成具有高的耦合系数的谐振器。此外，在d/2p为0.12以下的情况下，即，在d/p为0.24以下的情况下，能够将相对带宽提高为7％以上。除此以外，如果在该范围内对d/p进行调整，则能够得到相对带宽更加宽的谐振器，能够实现具有更加高的耦合系数的谐振器。因此，可知通过像本申请的第2发明那样将d/p设为0.5以下，从而能够构成利用了上述厚度剪切模式的体波的、具有高的耦合系数的谐振器。
另外，如前所述，至少一对电极的对数也可以是一对。
另外，例如在压电层2具有厚度偏差的情况下，也可以采用对该厚度进行了平均化的值。
图21是利用了厚度剪切模式的体波的弹性波装置的俯视图。在弹性波装置80中，在压电层2的第1主面2a上，设置有具有电极3和电极4的一对电极。另外，图21中的K成为交叉宽度。如前所述，在本发明的弹性波装置中，电极的对数也可以是一对。在该情况下，也是只要上述d/p为0.5以下，就能够有效地激励厚度剪切模式的体波。
图22是示出使d/p无限接近于0的情况下的相对带宽相对于LiNbO3的欧拉角(0°，θ，ψ)的映射的图。图11的附上影线示出的部分为可得到至少5％以上的相对带宽的区域，若对该区域的范围进行近似，则成为由下述的式(1)、式(2)以及式(3)表示的范围。
(0°±10°，0°～20°，任意的ψ)…式(1)
(0°±10°，20°～80°，0°～60°(1-(θ-50)2/900)1/2)或(0°±10°，20°～80°，[180°-60°(1-(θ-50)2/900)1/2]～180°)…式(2)
(0°±10°，[180°-30°(1-(ψ-90)2/8100)1/2]～180°，任意的ψ)
…式(3)
因此，在上述式(1)、式(2)或式(3)的欧拉角范围的情况下，能够使相对带宽足够宽，从而优选。
图23是用于说明利用了拉姆波的弹性波装置的部分切割立体图。另外，图23中的虚线示出从压电层83侧观察的空洞部9的位置。
弹性波装置81具有支承基板82。在支承基板82设置有在上表面开放的凹部。在支承基板82上层叠有压电层83。由此，构成了空洞部9。在该空洞部9的上方，在压电层83上设置有IDT电极84。在IDT电极84的弹性波传播方向两侧设置有反射器85、86。在图23中，用虚线示出空洞部9的外周缘。在此，IDT电极84具有第1汇流条84a、第2汇流条84b和多根作为第1电极指的电极84c以及多根作为第2电极指的电极84d。多根电极84c与第1汇流条84a连接。多根电极84d与第2汇流条84b连接。多根电极84c和多根电极84d相互交错对插。
在弹性波装置81中，通过对上述空洞部9上的IDT电极84施加交流电场，从而激励作为板波的拉姆波。而且，因为在两侧设置有反射器85、86，所以能够得到基于上述拉姆波的谐振特性。
另外，图16等所示的上述压电层2的厚度d是激励区域C中的厚度。
在图1所示的第1实施方式中，各弹性波谐振器利用厚度剪切模式作为主要波。另外，作为各弹性波谐振器，也可以使用图23所示的弹性波装置81。在该情况下，各弹性波谐振器利用作为板波的拉姆波作为主要波。不过，也可以是，弹性波装置81的第1汇流条84a以及第2汇流条84b或者电极84c以及电极84d为本发明中的第1电极膜以及第2电极膜。
附图标记说明
1：弹性波装置；
2：压电层；
2a：第1主面；
2b：第2主面；
3、4：第1电极、第2电极；
5、6：第1汇流条、第2汇流条；
7：绝缘层；
7a：贯通孔；
8：支承构件；
8a：贯通孔；
9：空洞部；
10：弹性波装置；
11：IDT电极；
12：压电性基板；
13：支承构件；
13a：贯通孔；
14：压电层；
14a、14b：第1主面、第2主面；
16、17：第1汇流条、第2汇流条；
18、19：第1电极指、第2电极指；
25、26：第1信号端子、第2信号端子；
27：接地端子；
28、29：第1电极膜、第2电极膜；
34：压电层；
43：支承构件；
43a：凹部；
45、45A、45B：电介质膜；
45a、45b：第1面、第2面；
45c、45d：第1面；
51A：上部电极；
51B：下部电极；
52：连接电极；
58、59：第1电极膜、第2电极膜；
80：弹性波装置；
81：弹性波装置；
82：支承基板；
83：压电层；
84：IDT电极；
84a、84b：第1汇流条、第2汇流条；
84c、84d：电极；
85、86：反射器；
201：压电膜；
201a、201b：第1主面、第2主面；
451、452：第1区域、第2区域；
C：激励区域；
D：交叉区域；
P1～P3：并联臂谐振器；
S1～S6：串联臂谐振器；
VP1：假想平面。

Claims (15)

1.一种弹性波装置，具备：
支承基板；
压电层，设置在所述支承基板上；
功能电极，设置在所述压电层上；和
第1电极膜以及第2电极膜，分别设置在所述压电层上，彼此相互对置，且为彼此不同的电位，
将在俯视下位于所述第1电极膜与所述第2电极膜之间的区域设为电极膜间区域，将在俯视下与所述第1电极膜或所述第2电极膜重叠的区域设为电极膜正下方区域，此时，所述电极膜间区域的至少一部分中的所述压电层的厚度比所述电极膜正下方区域中的所述压电层的厚度薄。
2.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，
在所述电极膜间区域的至少一部分中，未设置所述压电层。
3.根据权利要求2所述的弹性波装置，其中，
在所述电极膜间区域的至少一部分中，在所述支承基板设置有凹部。
4.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，
在所述电极膜间区域的至少一部分设置有所述压电层。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的弹性波装置，其中，
还具备：电介质膜，设置在所述电极膜间区域的至少一部分。
6.根据权利要求5所述的弹性波装置，其中，
所述电介质膜包含氧化硅、氮化硅或树脂。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的弹性波装置，其中，
激励SH波。
8.根据权利要求1～7中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述压电层包含铌酸锂或钽酸锂。
9.根据权利要求8所述的弹性波装置，其中，
所述功能电极包含彼此相互对置的至少一对电极，
构成为能够利用厚度剪切模式的体波。
10.根据权利要求8所述的弹性波装置，其中，
所述功能电极包含彼此相互对置的至少一对电极，
在将所述压电层的厚度设为d并将相邻的所述电极的中心间距离设为p的情况下，d/p≤0.5。
11.根据权利要求9或10所述的弹性波装置，其中，
所述功能电极为IDT电极，所述电极为所述IDT电极的电极指。
12.根据权利要求9～11中的任一项所述的弹性波装置，其中，
构成所述压电层的铌酸锂或钽酸锂的欧拉角
Figure FDA0004044926390000021
处于以下的式(1)、式(2)或式(3)的范围，
(0°±10°，0°～20°，任意的ψ)…式(1)
(0°±10°，20°～80°，0°～60°(1-(θ-50)2/900)1/2)或(0°±10°，20°～80°，[180°-60°(1-(θ-50)2/900)1/2]～180°)…式(2)
(0°±10°，[180°-30°(1-(ψ-90)2/8100)1/2]～180°，任意的ψ)
…式(3)。
13.根据权利要求1～8中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述功能电极为IDT电极，构成为能够利用板波。
14.根据权利要求1～8中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述压电层具有彼此相互对置的第1主面以及第2主面，
在所述第1主面设置有所述第1电极膜以及所述第2电极膜，
所述功能电极具有设置在所述第1主面的上部电极和设置在所述第2主面的下部电极，
所述上部电极以及所述下部电极对置。
15.根据权利要求1～13中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述弹性波装置是具有多个弹性波谐振器的滤波器装置，
所述多个弹性波谐振器分别具有所述功能电极，各所述功能电极为IDT电极，各所述IDT电极分别包含一对汇流条，所述一对汇流条为彼此不同的电位，
所述第1电极膜与相邻的所述弹性波谐振器中的一个弹性波谐振器的所述汇流条连接，所述第2电极膜与该相邻的弹性波谐振器中的另一个弹性波谐振器的所述汇流条连接，
所述电极膜间区域位于连接有所述第1电极膜的所述汇流条与连接有所述第2电极膜的所述汇流条之间。
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