CN116671009A - 弹性波装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够在支承构件具有空洞部的结构中提高散热性的弹性波装置。弹性波装置(10)具备：支承构件(13)；压电层(14)；IDT电极(25)，具有第1、第2汇流条(26、27)以及多个第1、第2电极指(28、29)；以及电介质膜(17A、17B)，设置在压电层(14)上，使得在俯视下与IDT电极(25)的至少一部分重叠。将压电层(14)的厚度设为d，将相邻的电极指的中心间距离设为p，在该情况下，d/p为0.5以下。在支承构件(13)，设置有在压电层(14)侧开口的空洞部(13c)。IDT电极(25)具有交叉区域(E)和第1、第2间隙区域(G1、G2)。电介质膜(17A、17B)设置在第1、第2间隙区域(G1、G2)的至少一部分，且电介质膜(17A、17B)的热传导率比压电层(14)的热传导率高。

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，弹性波装置被广泛用于便携式电话机的滤波器等。在下述的专利文献1，公开了弹性波装置的一个例子。在该弹性波装置中，在支承构件的上方设置有凹部。在支承构件上设置有压电薄膜，使得覆盖凹部。在压电薄膜中的、覆盖凹部的部分，设置有IDT(Interdigital Transducer，叉指换能器)电极。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2013/021948号
发明内容
发明要解决的问题
若对IDT电极施加电压而激励弹性波，则在设置有IDT电极的部分产生热。然而，在专利文献1记载的弹性波装置中，在支承构件设置有凹部的部分，压电薄膜和支承构件不接触。因此，难以充分地提高散热性。
本发明的目的在于，提供一种能够在支承构件具有空洞部的结构中提高散热性的弹性波装置。
用于解决问题的技术方案
本发明涉及的弹性波装置具备：支承构件，具有支承基板；压电层，设置在所述支承构件上；IDT电极，设置在所述压电层上，具有相互对置的一对汇流条和多个电极指；以及电介质膜，设置在所述压电层上，使得在俯视下与所述IDT电极的至少一部分重叠，将所述压电层的厚度设为d，将相邻的所述电极指彼此的中心间距离设为p，在该情况下，d/p为0.5以下，在所述支承构件设置有在所述压电层侧开口的空洞部，在俯视下，所述IDT电极的至少一部分和所述空洞部重叠，所述IDT电极具有在相邻的所述电极指对置的方向上观察时所述电极指彼此重叠的交叉区域、和位于所述交叉区域与所述一对汇流条之间的一对间隙区域，所述电介质膜设置在所述一对间隙区域的至少一部分，且所述电介质膜的热传导率比所述压电层的热传导率高。
发明效果
根据本发明涉及的弹性波装置，能够在支承构件具有空洞部的结构中提高散热性。
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俯视图。
图2是图1中的沿着I-I线的示意性剖视图。
图3是示出参考例以及比较例中的标准化输入功率和激励区域中的最高温度的关系的图。
图4是示出电介质膜的热传导率和激励区域中的最高温度的关系的图。
图5是本发明的第1实施方式的第1变形例涉及的弹性波装置的俯视图。
图6是本发明的第1实施方式的第2变形例涉及的弹性波装置的示意性主视剖视图。
图7是本发明的第1实施方式的第3变形例涉及的弹性波装置的示意性主视剖视图。
图8是示出本发明的第2实施方式中的IDT电极以及电介质膜的俯视图。
图9是示出电介质膜中的宽度的合计相对于交叉宽度的比率和阻抗比的关系的图。
图10是本发明的第3实施方式涉及的弹性波装置的俯视图。
图11是本发明的第4实施方式涉及的弹性波装置的俯视图。
图12的(a)是示出利用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12的(b)是示出压电层上的电极构造的俯视图。
图13是图12的(a)中的沿着A-A线的部分的剖视图。
图14的(a)是用于说明在弹性波装置的压电膜传播的兰姆波的示意性主视剖视图，图14的(b)是用于说明在弹性波装置中的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15是示出厚度剪切模式的体波的振幅方向的图。
图16是示出利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置的谐振特性的图。
图17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/p和作为谐振器的相对带宽的关系的图。
图18是利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置的俯视图。
图19是示出出现了杂散的参考例的弹性波装置的谐振特性的图。
图20是示出相对带宽和作为杂散的大小的用180度进行了标准化的杂散的阻抗的相位旋转量的关系的图。
图21是示出d/2p和金属化比MR的关系的图。
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。
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，预先指出的是，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是本发明的第1实施方式涉及的弹性波装置的俯视图。图2是图1中的沿着I-I线的示意性剖视图。另外，在图1中，通过影线示出后述的电介质膜。在图1以外的俯视图中也是同样的。
如图1所示，弹性波装置10具有压电性基板12和IDT电极25。如图2所示，压电性基板12具有支承构件13和压电层14。在本实施方式中，支承构件13包含支承基板16和绝缘层15。在支承基板16上设置有绝缘层15。在绝缘层15上设置有压电层14。不过，支承构件13也可以仅包含支承基板16。
在支承构件13设置有空洞部13c。更具体地，在绝缘层15设置有贯通孔。在支承基板16设置有凹部，使得与绝缘层15的贯通孔连结。在绝缘层15上设置有压电层14，使得封住贯通孔。由此，构成了支承构件13的空洞部13c。空洞部13c在压电层14侧开口。
作为绝缘层15的材料，能够使用氧化硅或五氧化钽等适当的电介质。作为支承基板16的材料，例如，能够使用硅等半导体、适当的陶瓷等。
压电层14具有第1主面14a以及第2主面14b。第1主面14a和第2主面14b相互对置。第1主面14a以及第2主面14b之中的第2主面14b是支承构件13侧的主面。在本实施方式中，压电层14例如包含LiNbO3(LN)等铌酸锂。另外，压电层14也可以包含LiTaO3等钽酸锂。在本说明书中，所谓某个构件包含某种材料，包括如下的情况，即，包含弹性波装置的电特性不劣化的程度的微量的杂质。
在压电层14的第1主面14a，设置有IDT电极25。IDT电极25的至少一部分在俯视下与支承构件13的空洞部13c重叠。在本说明书中，所谓俯视，是指从相当于图2中的上方的方向观察。
返回到图1，IDT电极25具有作为一对汇流条的第1汇流条26以及第2汇流条27、和多个第1电极指28以及多个第2电极指29。第1汇流条26和第2汇流条27相互对置。多个第1电极指28的一端部分别与第1汇流条26连接。多个第2电极指29的一端部分别与第2汇流条27连接。多个第1电极指28和多个第2电极指29彼此相互交错对插。IDT电极25可以包含层叠金属膜，或者也可以包含单层的金属膜。在本说明书中，也有时将第1电极指28以及第2电极指29仅记载为电极指。另外，虽然未图示，但是在第1汇流条26上以及第2汇流条27上设置有布线电极。布线电极连接于其它元件、外部等。
在将相邻的电极指彼此对置的方向设为电极指对置方向时，在本实施方式中，如图1所示，电极指对置方向与电极指延伸方向正交。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E。交叉区域E是IDT电极25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E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。
弹性波装置10具有多个激励区域C。通过对IDT电极25施加交流电压，从而在多个激励区域C中激励弹性波。在本实施方式中，弹性波装置10构成为能够利用例如厚度剪切一阶模等厚度剪切模式的体波。激励区域C与交叉区域E同样地，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分别是一对电极指间的区域。更详细地，激励区域C是从一个电极指的电极指对置方向上的中心到另一个电极指的电极指对置方向上的中心的区域。
在本实施方式中，将压电层14的厚度设为d，将相邻的电极指彼此的中心间距离设为p，在该情况下，d/p为0.5以下。由此，能够适当地激励厚度剪切模式。
进而，IDT电极25具有作为一对间隙区域的第1间隙区域G1以及第2间隙区域G2。更具体地，第1间隙区域G1位于交叉区域E与第1汇流条26之间。第2间隙区域G2位于交叉区域E与第2汇流条27之间。
在第1间隙区域G1，设置有电介质膜17A。更具体地，在压电层14的第1主面14a中的位于第1间隙区域G1的部分，设置有电介质膜17A，使得覆盖IDT电极25。电介质膜17A具有带状的形状。一个电介质膜17A覆盖全部的电极指。电介质膜17A还设置在第1主面14a中的电极指间的区域。另外，电介质膜17A只要设置在第1间隙区域G1的至少一部分即可。
同样地，在第2间隙区域G2，设置有电介质膜17B。电介质膜17B具有带状的形状，在第2间隙区域G2中覆盖全部的电极指。另外，电介质膜17B只要设置在第2间隙区域G2的至少一部分即可。
本实施方式的特征在于，在第1间隙区域G1以及第2间隙区域G2设置有电介质膜17A以及电介质膜17B，且电介质膜17A以及电介质膜17B的热传导率比压电层14的热传导率高。由此，能够在支承构件13具有空洞部13c的结构中提高散热性。以下，使用参考例以及比较例来示出其细节。
参考例与本实施方式的不同点在于：在支承构件未设置空洞部；以及，未设置电介质膜17A以及电介质膜17B。比较例与本实施方式的不同点在于，未设置电介质膜17A以及电介质膜17B。
若对弹性波装置施加功率而激励弹性波，则在激励区域中产生热。通过下述的图3示出参考例以及比较例中的输入功率和温度的上升的关系。
图3是示出参考例以及比较例中的标准化输入功率和激励区域中的最高温度的关系的图。
如图3所示，在参考例中，即使增大标准化输入功率，激励区域中的温度的上升也小。另一方面，可知在比较例中，越是增大标准化输入功率，温度越大幅地上升。在参考例中，压电层中的设置有IDT电极的部分的整体与支承构件接触。因此，产生的热向支承构件侧散热。另一方面，在像比较例那样支承构件具有空洞部的结构中，在设置有空洞部的部分，压电层与支承构件不接触。因此，散热性劣化。
相对于此，在图1所示的本实施方式中，尽管支承构件13具有空洞部13c，但是仍能够提高散热性。对此，通过以下的仿真的结果来示出。更具体地，在具有本实施方式的结构的弹性波装置10中，通过仿真求出了电介质膜17A以及电介质膜17B的热传导率和激励区域C中的最高温度的关系。另外，弹性波装置10的设计参数如下。在此，所谓电极指间距，是相邻的电极指彼此的中心间距离。电极指的宽度是电极指的沿着电极指对置方向的尺寸。所谓间隙区域的宽度，是第1间隙区域G1以及第2间隙区域G2各自的沿着电极指延伸方向的尺寸。所谓交叉宽度，是交叉区域E的沿着电极指延伸方向的尺寸。
压电层14：材料为ZYLN，厚度为500nm
绝缘层15：材料为SiO2，厚度为600nm
支承基板16：材料为Si，厚度为250μm
IDT电极25：材料为Al，厚度为500nm
一对汇流条上的布线电极：材料为Al，厚度为3μm
电极指间距：4.55μm
电极指的根数：80根
电极指的宽度：1.1μm
间隙区域的宽度：3.45μm
交叉宽度：50μm
输入功率：相当于200mW
压电层14的材料设为ZYLN，因此压电层14的热传导率为38W/mK。因而，在仿真中，使电介质膜17A以及电介质膜17B的热传导率低于38W/mK。具体地，对于电介质膜17A以及电介质膜17B，使用了厚度为3μm的氮化硅膜。另外，作为未设置电介质膜17A以及电介质膜17B的情况下的比较例，还一并示出电介质膜17A以及电介质膜17B的热传导率为0的情况下的结果。
图4是示出电介质膜的热传导率和激励区域中的最高温度的关系的图。
如图4所示，可知电介质膜17A以及电介质膜17B的热传导率越高，激励区域的最高温度变得越低。像这样，可知在第1实施方式中，在支承构件13具有空洞部13c的结构中可提高散热性。这是由于以下的理由。
在第1间隙区域G1中，仅设置有第1电极指28以及第2电极指29中的第1电极指28。在第2间隙区域G2中，仅设置有第1电极指28以及第2电极指29中的第2电极指29。因此，在第1间隙区域G1以及第2间隙区域G2中，散热性比交叉区域E低。
相对于此，在本实施方式中，在第1间隙区域G1设置有电介质膜17A，在第2间隙区域G2设置有电介质膜17B。进而，电介质膜17A以及电介质膜17B的热传导率比压电层14的热传导率高。由此，即使在第1间隙区域G1以及第2间隙区域G2中，也能够提高散热性。除此以外，能够使热从交叉区域E侧经由第1间隙区域G1以及第2间隙区域G2向第1汇流条26以及第2汇流条27侧高效地传播。像这样，能够抑制热被封闭在交叉区域E侧。由此，能够提高弹性波装置10的散热性。
另外，只要设置有电介质膜17A以及电介质膜17B中的至少一者即可。在该情况下，也能够在第1间隙区域G1或第2间隙区域G2中通过电介质膜17A或电介质膜17B提高散热性。因而，能够作为弹性波装置10整体而提高散热性。
在本实施方式中，在第1间隙区域G1设置有一个带状的电介质膜17A。另外，在设置有电介质膜17A的情况下，电介质膜17A只要设置在第1间隙区域G1的至少一部分即可。例如，多个电介质膜17A也可以在与电极指对置方向平行的方向上排列。也可以不一定全部的第1电极指28被电介质膜17A覆盖。也可以不一定在压电层14上的全部的电极指间的部分设置有电介质膜17A。不过，电介质膜17A优选设置在第1间隙区域G1的整体。由此，能够有效地提高散热性。
同样地，在设置有电介质膜17B的情况下，电介质膜17B只要设置在第2间隙区域G2的至少一部分即可。不过，电介质膜17B优选设置在第2间隙区域G2的整体。
电介质膜17A以及电介质膜17B优选包含氮化铝、氧化铝、氧化铍、碳化硅或氮化硅。在这些材料中，热传导率高，因此能够有效地提高弹性波装置10的散热性。
电介质膜17A以及电介质膜17B的厚度优选为100nm以上。由此，能够适当地提高散热性。另一方面，电介质膜17A以及电介质膜17B的厚度优选为3μm以下。在该情况下，能够容易地形成电介质膜17A以及电介质膜17B。
如上所述，在本实施方式中，电介质膜17A在第1间隙区域G1中设置于压电层14的第1主面14a，使得覆盖IDT电极25。即，在层叠有IDT电极25以及电介质膜17A的部分，按照压电层14、IDT电极25以及电介质膜17A的顺序层叠。电介质膜17B也是同样的。由此，能够保护IDT电极25，IDT电极25不易破损。
不过，IDT电极25以及电介质膜17A的层叠的顺序并不限定于上述。在图5所示的第1实施方式的第1变形例中，电介质膜17A设置在第1主面14a与IDT电极25之间。即，在层叠有IDT电极25以及电介质膜17A的部分，按照压电层14、电介质膜17A以及IDT电极25的顺序层叠。电介质膜17B也是同样的。在该情况下，也能够在支承构件13设置有空洞部13c的结构中提高散热性。
另外，在本实施方式中，如图2所示，在支承基板16以及绝缘层15的双方构成了空洞部13c。不过，支承构件的结构并不限定于上述。以下，示出仅支承构件的结构与第1实施方式不同的、第1实施方式的第2变形例以及第3变形例。在第2变形例以及第3变形例中，也与第1实施方式同样地，能够在支承构件设置有空洞部的结构中提高散热性。
在图6所示的第2变形例中，仅在绝缘层35设置有凹部。在支承基板36未设置凹部。由此，仅在绝缘层35中构成了支承构件33A的空洞部33c1。另外，也可以与第1实施方式同样地，设为如下结构，即，仅在图2所示的绝缘层15设置有贯通孔，且在支承基板36未设置凹部。
在图7所示的第3变形例中，支承构件33B不具有绝缘层。支承构件33B仅包含支承基板。与第1实施方式同样地，在支承基板设置有凹部。由此，仅在支承基板中构成了支承构件33B的空洞部33c2。
另外，本实施方式的各变形例中的结构还能够应用于本实施方式以外的本发明中的结构。
如图2所示，在弹性波装置10中，电介质膜17A仅设置在第1间隙区域G1。电介质膜17B仅设置在第2间隙区域G2。不过，本发明中的电介质膜也可以到达第1间隙区域G1以及第2间隙区域G2的外侧。通过以下的第2实施方式～第4实施方式来示出该例子。第2实施方式～第4实施方式与第1实施方式的不同点在于，电介质膜设置在第1间隙区域G1以及第2间隙区域G2，且到达第1间隙区域G1以及第2间隙区域G2的外侧。除了上述的点以外，第2实施方式～第4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。在第2实施方式～第4实施方式中，也与第1实施方式同样地，能够在支承构件13设置有空洞部13c的结构中提高散热性。
图8是示出第2实施方式中的IDT电极以及电介质膜的俯视图。
在本实施方式中，在俯视下，多个第2电极指29的前端部和电介质膜17A重叠。如图8所示，电介质膜17A设置在交叉区域E的电极指延伸方向上的、第1汇流条26侧的端部。而且，电介质膜17A未设置在交叉区域E的该端部以及第1间隙区域G1以外的部分。电介质膜17A中的、设置在交叉区域E的第1汇流条26侧的端部的部分的沿着电极指延伸方向的尺寸为交叉宽度的20％以下。
另一方面，在俯视下，第1电极指28的前端部和电介质膜17B重叠。电介质膜17B设置在交叉区域E的电极指延伸方向上的、第2汇流条27侧的端部。电介质膜17B未设置在交叉区域E的该端部以及第2间隙区域G2以外的部分。电介质膜17B中的、设置在交叉区域E的第2汇流条27侧的端部的部分的沿着电极指延伸方向的尺寸为交叉宽度的20％以下。
在本实施方式中，电介质膜17A以及电介质膜17B中的、设置在交叉区域E的两端部的部分的沿着电极指延伸方向的尺寸的合计为交叉宽度的40％以下。电介质膜17A以及电介质膜17B中的、设置在交叉区域E的两端部的部分的沿着电极指延伸方向的尺寸的合计优选为交叉宽度的20％以下，更优选为10％以下。由此，不易妨碍弹性波的激励，能够更可靠地抑制弹性波装置的特性的劣化。
另外，如上所述，电介质膜17A以及电介质膜17B遍及各间隙区域以及交叉区域E进行设置。电介质膜17A以及电介质膜17B的宽度的合计进一步优选为交叉宽度的10％以下。更具体地，电介质膜中的、设置在交叉区域E的两端部的部分的沿着电极指延伸方向的尺寸和设置在间隙区域的部分的沿着电极指延伸方向的尺寸的合计进一步优选为交叉宽度的10％以下。以下，示出其细节。
所谓上述电介质膜17A以及电介质膜17B的宽度，是电介质膜17A以及电介质膜17B各自的沿着电极指延伸方向的尺寸。准备了具有与本实施方式同样的结构且电介质膜的宽度分别不同的多个弹性波装置。更具体地，将电介质膜17A以及电介质膜17B中的、设置在交叉区域E的两端部的部分的沿着电极指延伸方向的尺寸设为重叠尺寸(overlapdimensions)，此时，在多个弹性波装置间仅使重叠尺寸不同。另外，在各弹性波装置中，将电介质膜17A以及电介质膜17B的宽度分别设为相同。测定这些弹性波装置各自中的、谐振点以及反谐振点的阻抗，并计算了谐振点以及反谐振点的阻抗比。另外，上述测定涉及的弹性波装置的设计参数如下。
压电层14：材料为ZYLN，厚度为500nm
绝缘层15：材料为SiO2，厚度为600nm
支承基板16：材料为Si，厚度为250μm
IDT电极25：材料为Al，厚度为500nm
一对汇流条上的布线电极：材料为Al，厚度为3μm
电极指间距：4.55μm
电极指的根数：80根
电极指的宽度：1.1μm
间隙区域的宽度：3.45μm
交叉宽度：70μm
进而，将俯视下的从第1汇流条26到电介质膜17A的距离设为了2μm。同样地，将俯视下的从第2汇流条27到电介质膜17B的距离设为了2μm。对于电介质膜17A以及电介质膜17B，使用了厚度为1.2μm的氮化硅膜。在下述的表1以及图9，示出上述测定的结果。另外，将交叉宽度设为L1，将电介质膜的宽度设为L2，将汇流条与电介质膜之间的距离设为L3，将重叠尺寸设为L4。在电介质膜17A以及电介质膜17B中，L2～L4相同。
[表1]
图9是示出电介质膜中的宽度的合计相对于交叉宽度的比率和阻抗比的关系的图。
如图9所示，可知在电介质膜17A以及电介质膜17B的宽度的合计为交叉宽度的10％以下的情况下，与该合计大于交叉宽度的10％的情况相比，阻抗比大幅地变大。因而，优选电介质膜17A以及电介质膜17B的宽度的合计为交叉宽度的10％以下。具体地，优选电介质膜17A以及电介质膜17B中的、重叠尺寸和设置在间隙区域的部分的沿着电极指延伸方向的尺寸的合计为交叉宽度的10％以下。在该情况下，能够有效地抑制弹性波装置的特性的劣化。
另外，在表1以及图9中，电介质膜17A以及电介质膜17B的宽度的合计为交叉宽度的10％以下的情况相当于电介质膜17A以及电介质膜17B的重叠尺寸的合计为交叉宽度的4.3％以下的情况。因而，优选电介质膜17A以及电介质膜17B的重叠尺寸的合计为交叉宽度的4.3％以下。由此，能够有效地抑制弹性波装置的特性的劣化。
图10是第3实施方式涉及的弹性波装置的俯视图。
在本实施方式中，在俯视下，多个第2电极指29的前端部以及第1汇流条26的双方和电介质膜17A重叠。同样地，在俯视下，第1电极指28的前端部以及第2汇流条27的双方和电介质膜17B重叠。另外，只要在俯视下第1电极指28的前端部以及第2汇流条27中的至少一者与电介质膜17B重叠即可。只要在俯视下多个第2电极指29的前端部以及第1汇流条26中的至少一者和电介质膜17A重叠即可。
在第2实施方式以及第3实施方式中，示出了电介质膜17A以及电介质膜17B中的设置在交叉区域E的部分为交叉区域E的电极指延伸方向上的两端部的例子。不过，电介质膜17A以及电介质膜17B中的设置在交叉区域E的部分并不限定于该两端部。
在第1实施方式～第3实施方式中，电介质膜17A和电介质膜17B设置为分体。另外，电介质膜17A和电介质膜17B也可以设置为一体。
图11是第4实施方式涉及的弹性波装置的俯视图。
在本实施方式中，在压电层14的第1主面14a设置有电介质膜47。电介质膜47是电介质膜17A和电介质膜17B被设为一体的电介质膜。
电介质膜47包含电介质膜17A以及电介质膜17B和两个连接部47c。各连接部47c分别将电介质膜17A以及电介质膜17B的与电极指对置方向平行的方向上的一端部彼此以及另一端部彼此连接。电介质膜47具有框状的形状。更具体地，电介质膜47包围交叉区域E。
另外，电介质膜17A和电介质膜17B被设为一体的电介质膜47也可以不一定具有框状的形状。例如，电介质膜47也可以在俯视下与IDT电极25的整体重叠。
以下，对利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置的细节进行说明。另外，以下的支承构件相当于上述支承基板。
图12的(a)是示出利用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12的(b)是示出压电层上的电极构造的俯视图，图13是图12的(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也可以包含LiTaO3。LiNbO3、LiTaO3的切割角为Z切割，但是也可以为旋转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1000nm以下。压电层2具有相互对置的第1主面2a和第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12的(a)以及图12的(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和多个电极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与旁边的电极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的长度方向也可以和图12的(a)以及图12的(b)所示的与电极3、4的长度方向正交的方向对调。即，在图12的(a)以及图12的(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在图12的(a)以及图12的(b)中变得在电极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隔着间隔进行配置的情况。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，也可以为1.5对、2.5对等。电极3、4间的中心间距离，即，间距优选为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，由于使用了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”，并非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13所示，具有贯通孔7a、8a。由此，形成了空洞部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在与设置有至少一对电极3、4的部分不重叠的位置，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于压电层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是(100)、(110)，也可以是(111)。构成支承构件8的Si最好是电阻率为4kΩcm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。
作为支承构件8的材料，例如，能够使用氧化铝、钽酸锂、铌酸锂、石英等压电体、矾土、氧化镁、蓝宝石、氮化硅、氮化铝、碳化硅、氧化锆、堇青石、莫来石、块滑石、镁橄榄石等各种陶瓷、金刚石、玻璃等电介质、氮化镓等半导体等。
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、AlCu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。
在进行驱动时，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，使得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，将压电层2的厚度设为d，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，在该情况下，d/p被设为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，由于具备上述结构，因此即使想要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14的(a)以及图14的(b)对在弹性波装置中利用的兰姆波和上述厚度剪切模式的体波的差异进行说明。
图14的(a)是用于说明在日本公开专利公报：日本特开2012-257019号公报记载的那样的弹性波装置的压电膜传播的兰姆波的示意性主视剖视图。在此，波如箭头所示地在压电膜201中传播。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连结的厚度方向是Z方向。X方向是IDT电极的电极指排列的方向。如图14的(a)所示，如果是兰姆波，则波如图所示地在X方向上传播下去。因为是板波，所以尽管压电膜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，从而得到了谐振特性。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14的(b)所示，在弹性波装置1中，振动位移是厚度剪切方向，因此波大致在将压电层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方向上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，即使想要推进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15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激励区域451和激励区域C包含的第2激励区域452中变得相反。在图15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激励区域451是激励区域C之中假想平面VP1与第1主面2a之间的区域，其中，假想平面VP1与压电层2的厚度方向正交并将压电层2分为两个部分。第2激励区域452是激励区域C之中假想平面VP1与第2主面2b之间的区域。
如上所述，虽然在弹性波装置1中配置有包含电极3和电极4的至少一对电极，但是因为不是使波在X方向上传播，所以该包含电极3、4的电极对的对数无需有多对。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16是示出图13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设为在多对中全部相等。即，以等间距配置了电极3和电极4。
根据图16可明确，尽管不具有反射器，但仍得到了相对带宽为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17对此进行说明。
与得到了图16所示的谐振特性的弹性波装置同样地，不过使d/p变化，从而得到了多个弹性波装置。图17是示出该d/p和作为弹性波装置的谐振器的相对带宽的关系的图。
根据图17可明确，若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/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/p为0.24以下的情况下，能够将相对带宽提高至7％以上。除此以外，如果在该范围内调整d/p，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。
图18是利用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18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。即使在该情况下，只要上述d/p为0.5以下，就也能够有效地激励厚度剪切模式的体波。
在弹性波装置1中，优选地，在多个电极3、4中，任意相邻的电极3、4相对于激励区域C的金属化比MR最好满足MR≤1.75(d/p)+0.075，其中，激励区域C是上述相邻的电极3、4在对置的方向上观察时重叠的区域。在该情况下，能够有效地减小杂散。参照图19以及图20对此进行说明。图19是示出上述弹性波装置1的谐振特性的一个例子的参考图。在谐振频率与反谐振频率之间出现了用箭头B示出的杂散。另外，设d/p＝0.08，且设LiNbO3的欧拉角为(0°，0°，90°)。此外，设上述金属化比MR＝0.35。
参照图12的(b)对金属化比MR进行说明。在图12的(b)的电极构造中，在着眼于一对电极3、4的情况下，设仅设置有这一对电极3、4。在该情况下，被单点划线包围的部分成为激励区域C。所谓该激励区域C，是在与电极3、4的长度方向正交的方向即对置方向上观察电极3和电极4时电极3中的与电极4相互重叠的区域、电极4中的与电极3相互重叠的区域、以及电极3与电极4之间的区域中的电极3和电极4相互重叠的区域。而且，激励区域C内的电极3、4的面积相对于该激励区域C的面积成为金属化比MR。即，金属化比MR是金属化部分的面积相对于激励区域C的面积之比。
另外，在设置有多对电极的情况下，只要将全部激励区域包含的金属化部分相对于激励区域的面积的合计的比例作为MR即可。
图20是示出按照本实施方式构成了许多弹性波谐振器的情况下的相对带宽和作为杂散的大小的用180度进行了标准化的杂散的阻抗的相位旋转量的关系的图。另外，关于相对带宽，对压电层的膜厚、电极的尺寸进行各种变更而进行了调整。此外，虽然图20是使用了包含Z切割的LiNbO3的压电层的情况下的结果，但是在使用了其它切割角的压电层的情况下，也成为同样的倾向。
在图20中的被椭圆J包围的区域中，杂散变大至1.0。根据图20可明确，若相对带宽超过0.17，即，若超过17％，则即便使构成相对带宽的参数变化，也在通带内出现杂散电平为1以上的大的杂散。即，像图19所示的谐振特性那样，在频带内出现用箭头B示出的大的杂散。因而，相对带宽优选为17％以下。在该情况下，通过调整压电层2的膜厚、电极3、4的尺寸等，从而能够减小杂散。
图21是示出d/2p、金属化比MR以及相对带宽的关系的图。在上述弹性波装置中，构成d/2p和MR不同的各种各样的弹性波装置，并测定了相对带宽。图21的虚线D的右侧的附上影线示出的部分是相对带宽为17％以下的区域。该附上影线的区域和未附上影线的区域的边界可由MR＝3.5(d/2p)+0.075来表示。即，MR＝1.75(d/p)+0.075。因此，优选地，MR≤1.75(d/p)+0.075。在该情况下，容易将相对带宽设为17％以下。更优选为图21中的单点划线D1所示的MR＝3.5(d/2p)+0.05的右侧的区域。即，只要MR≤1.75(d/p)+0.05，就能够可靠地使相对带宽为17％以下。
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22的附上影线示出的部分是可得到至少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，能够使相对带宽充分变宽，是优选的。在压电层2为钽酸锂层的情况下，也是同样的。
在利用厚度剪切模式的体波的第1实施方式～第4实施方式以及各变形例的弹性波装置中，如上所述，优选d/p为0.24以下。由此，能够得到更加良好的谐振特性。进而，在利用厚度剪切模式的体波的第1实施方式～第4实施方式以及各变形例的弹性波装置中，如上所述，优选满足MR≤1.75(d/p)+0.075。在该情况下，能够更可靠地抑制杂散。
利用厚度剪切模式的体波的第1实施方式～第4实施方式以及各变形例的弹性波装置中的压电层优选包含铌酸锂或钽酸锂。而且，构成该压电层的铌酸锂或钽酸锂的欧拉角优选处于上述的式(1)、式(2)或式(3)的范围。在该情况下，能够使相对带宽充分变宽。
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：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；
12：压电性基板；
13：支承构件；
13c：空洞部；
14：压电层；
14a、14b-第1主面、第2主面；
15：绝缘层；
16：支承基板；
17A、17B：电介质膜；
25：IDT电极；
26、27：第1汇流条、第2汇流条；
28、29：第1电极指、第2电极指；
33A、33B：支承构件；
33c1、33c2：空洞部；
35：绝缘层；
36：支承基板；
47：电介质膜；
47c：连接部；
80：弹性波装置；
201：压电膜；
201a、201b：第1主面、第2主面；
451、452：第1激励区域、第2激励区域；
C：激励区域；
E：交叉区域；
G1、G2：第1间隙区域、第2间隙区域；
VP1：假想平面。

Claims (15)

1.一种弹性波装置，具备：
支承构件，具有支承基板；
压电层，设置在所述支承构件上；
IDT电极，设置在所述压电层上，具有相互对置的一对汇流条和多个电极指；以及
电介质膜，设置在所述压电层上，使得在俯视下与所述IDT电极的至少一部分重叠，
将所述压电层的厚度设为d，将相邻的所述电极指彼此的中心间距离设为p，在该情况下，d/p为0.5以下，
在所述支承构件设置有在所述压电层侧开口的空洞部，在俯视下，所述IDT电极的至少一部分和所述空洞部重叠，
所述IDT电极具有在相邻的所述电极指对置的方向上观察时所述电极指彼此重叠的交叉区域、和位于所述交叉区域与所述一对汇流条之间的一对间隙区域，
所述电介质膜设置在所述一对间隙区域的至少一部分，且所述电介质膜的热传导率比所述压电层的热传导率高。
2.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，
在俯视下，所述一对汇流条以及所述多个电极指的前端部中的至少一者与所述电介质膜重叠。
3.根据权利要求2所述的弹性波装置，其中，
在俯视下，所述一对汇流条以及所述多个电极指的前端部的双方与所述电介质膜重叠。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的弹性波装置，其中，
在所述交叉区域的至少一部分设置有所述电介质膜。
5.根据权利要求4所述的弹性波装置，其中，
在所述交叉区域的至少一部分未设置所述电介质膜。
6.根据权利要求5所述的弹性波装置，其中，
在将所述多个电极指延伸的方向设为电极指延伸方向时，所述电介质膜设置在所述交叉区域的所述电极指延伸方向上的两端部，且在所述交叉区域中在该两端部以外未设置所述电介质膜，
在将所述交叉区域的沿着所述电极指延伸方向的尺寸设为交叉宽度时，所述电介质膜中的、设置在所述交叉区域的所述两端部的部分的沿着所述电极指延伸方向的尺寸和设置在所述间隙区域的部分的沿着所述电极指延伸方向的尺寸的合计为所述交叉宽度的10％以下。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述电介质膜包含氮化铝、氧化铝、氧化铍、碳化硅或氮化硅。
8.根据权利要求1～7中的任一项所述的弹性波装置，其中，
按照所述压电层、所述IDT电极以及所述电介质膜的顺序层叠。
9.根据权利要求1～7中的任一项所述的弹性波装置，其中，
按照所述压电层、所述电介质膜以及所述IDT电极的顺序层叠。
10.根据权利要求1～9中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述支承构件具有设置在所述支承基板与所述压电层之间的绝缘层，
所述空洞部设置在所述绝缘层。
11.根据权利要求1～10中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述空洞部设置在所述支承基板。
12.根据权利要求1～11中的任一项所述的弹性波装置，其中，
d/p为0.24以下。
13.根据权利要求1～12中的任一项所述的弹性波装置，其中，
在将所述多个电极指相对于所述交叉区域的金属化比设为MR时，满足MR≤1.75(d/p)+0.075。
14.根据权利要求1～13中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述压电层包含铌酸锂或钽酸锂。
15.根据权利要求14所述的弹性波装置，其中，
构成所述压电层的铌酸锂或铌酸锂的欧拉角处于以下的式(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)。
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