CN117063401A - 弹性波装置 - Google Patents

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CN117063401A
CN117063401A CN202280024593.8A CN202280024593A CN117063401A CN 117063401 A CN117063401 A CN 117063401A CN 202280024593 A CN202280024593 A CN 202280024593A CN 117063401 A CN117063401 A CN 117063401A
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elastic wave
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甲斐诚二
山崎央
中尾武志
小柳卓哉
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

本发明提供能够抑制压电层对支承构件的粘附的弹性波装置。本发明涉及的弹性波装置(10)具备:压电性基板(12),包含包括支承基板(16)的支承构件(13)和设置在支承构件(13)上的压电层(14);功能电极,设置在压电层(14)上;至少1个支承体;和盖部(25)。至少1个支承体中的1个支承体在压电性基板(12)上设置为包围功能电极,在该支承体上设置有盖部(25)。在支承构件(13)设置有第1空洞部(10a)。第1空洞部(10a)在俯视下与功能电极的至少一部分重叠。设置有被压电性基板(12)、设置在压电性基板(12)与盖部(25)之间的支承体和盖部(25)包围的第2空洞部(10b)。将压电性基板(12)、设置在压电性基板(12)与盖部(25)之间的支承体和盖部(25)被层叠的方向设为高度方向,将沿着高度方向的尺寸设为高度时,第1空洞部(10a)的高度比第2空洞部(10b)的高度高。

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。例如,下述的专利文献1记载的弹性波装置具有压电基板、设置在压电基板上的支承构件、和设置在支承构件上的盖构件。在该弹性波装置中,设置有被压电基板、支承构件以及盖构件包围的中空空间。在压电基板上设置有IDT(Interdigital Transducer,叉指换能器)电极,使得面对该中空空间。
在下述的专利文献2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。即,在支承构件侧设置有中空空间。在压电薄膜中的覆盖凹部的部分设置有IDT电极。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-278972号公报
专利文献2:日本特开2017-224890号公报
发明内容
发明要解决的问题
在如专利文献2记载的那样的弹性波装置中,有时使用如专利文献1记载的那样的封装构造。然而,在这样的弹性波装置中,压电薄膜向设置于支承构件侧的中空空间侧翘曲,有可能产生压电薄膜粘贴于支承构件的粘附(sticking)。
本发明的目的在于,提供一种能够抑制压电层对支承构件的粘附的弹性波装置。
用于解决问题的技术方案
本发明涉及的弹性波装置具备:压电性基板,包含包括支承基板的支承构件和设置在所述支承构件上的压电层;功能电极,设置在所述压电层上;至少1个支承体;和盖部,所述至少1个支承体中的1个支承体在所述压电性基板上设置为包围所述功能电极,在该支承体上设置有盖部,在所述支承构件设置有第1空洞部,所述第1空洞部在俯视下与所述功能电极的至少一部分重叠,设置有被所述压电性基板、设置在所述压电性基板与所述盖部之间的所述支承体和所述盖部包围的第2空洞部,将所述压电性基板、设置在所述压电性基板与所述盖部之间的所述支承体和所述盖部被层叠的方向设为高度方向,将沿着所述高度方向的尺寸设为高度时,所述第1空洞部的高度比所述第2空洞部的高度高。
发明效果
根据本发明,能够抑制压电层对支承构件的粘附。
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主视剖视图。
图2是示出本发明的第1实施方式涉及的弹性波装置的、压电性基板上的结构的示意性俯视图。
图3是示出本发明的第1实施方式的第1变形例涉及的弹性波装置的、与图1相当的部分的简图式剖视图。
图4是示出本发明的第1实施方式的第2变形例涉及的弹性波装置的、与图1相当的部分的简图式剖视图。
图5是示出本发明的第1实施方式的第3变形例涉及的弹性波装置的、压电性基板上的结构的示意性剖视图。
图6是示出本发明的第1实施方式的第4变形例涉及的弹性波装置的、与图1相当的部分的简图式俯视图。
图7是本发明的第1实施方式的第5变形例涉及的弹性波装置的简图式主视剖视图。
图8是示出本发明的第2实施方式涉及的弹性波装置的、压电性基板上的结构的示意性俯视图。
图9是示出本发明的第2实施方式的第1变形例涉及的弹性波装置的、压电性基板上的结构的示意性俯视图。
图10是示出本发明的第2实施方式的第2变形例涉及的弹性波装置的、压电性基板上的结构的示意性俯视图。
图11是示出本发明的第3实施方式中的第1支承体附近的示意性剖视图。
图12是示出本发明的第3实施方式的变形例中的第1支承体附近的示意性剖视图。
图13是示出本发明的第4实施方式中的、第1支承体以及第3支承体附近的示意性剖视图。
图14是示出本发明的第5实施方式涉及的弹性波装置的、与图1相当的部分的简图式剖视图。
图15是示出本发明的第6实施方式涉及的弹性波装置的、与图1所示的部分相当的部分的简图式剖视图。
图16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16的(b)是示出压电层上的电极构造的俯视图。
图17是图16的(a)中的沿着A-A线的部分的剖视图。
图18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18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19是示出厚度剪切模式的体波的振幅方向的图。
图20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21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22是利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置的俯视图。
图23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24是示出相对带宽和作为杂散的大小的以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25是示出d/2p和金属化比MR的关系的图。
图26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27是用于说明利用兰姆波的弹性波装置的部分切除立体图。
具体实施方式
以下,通过参照附图对本发明的具体的实施方式进行说明,从而明确本发明。
另外,预先指出的是,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简图式主视剖视图。图2是示出第1实施方式涉及的弹性波装置的、压电性基板上的结构的示意性俯视图。在图1中,通过对矩形添加了两条对角线的简图来示出后述的IDT电极。在图1以外的简图式剖视图中也是同样的。在图2中,省略了后述的电介质膜。在图2以外的示意性俯视图中也是同样的。另外,图1是简图式地示出图2中的沿着I-I线的部分的剖视图。
如图1所示,弹性波装置10具有压电性基板12和作为功能电极的IDT电极11。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和中间层15。在支承基板16上设置有中间层15。在中间层15上设置有压电层14。不过,支承构件13也可以仅由支承基板16构成。
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中的第2主面14b位于支承构件13侧。
作为支承基板16的材料,例如,能够使用硅等半导体、氧化铝等陶瓷等。作为中间层15的材料,能够使用氧化硅或五氧化二钽等适当的电介质。作为压电层14的材料,例如,能够使用铌酸锂、钽酸锂、氧化锌、氮化铝、石英、或PZT(锆钛酸铅)等。另外,压电层14优选为LiTaO3层等钽酸锂层、或LiNbO3层等铌酸锂层。
在支承构件13设置有第1空洞部10a。更具体地,在中间层15设置有凹部。在中间层15上设置有压电层14,使得堵住凹部。由此,构成了第1空洞部10a。另外,第1空洞部10a也可以设置于中间层15以及支承基板16,或者,还可以仅设置于支承基板16。只要在支承构件13设置有至少1个第1空洞部10a即可。
如图2所示,在压电层14的第1主面14a设置有多个IDT电极11。由此,构成了多个弹性波谐振器。本实施方式中的弹性波装置10是滤波器装置。另外,弹性波装置10只要具有至少1个IDT电极11即可。本发明涉及的弹性波装置只要包含至少1个弹性波谐振器即可。
在俯视下,IDT电极11的至少一部分与第1空洞部10a重叠。更具体地,如图2所示,在本实施方式中,设置有多个第1空洞部10a。在俯视下,各弹性波谐振器的IDT电极11与单独的第1空洞部10a重叠。不过,多个IDT电极11也可以与相同的第1空洞部10a重叠。在本说明书中,所谓俯视,是指从相当于图1中的上方的方向观察。进而,所谓俯视,是指沿着后述的第1支承体18以及盖部25被层叠的方向观察。另外,在图1中,例如,支承基板16以及压电层14中的压电层14侧为上方。
在压电层14的第1主面14a,设置有第1支承体18以及多个第2支承体19。在本实施方式中,第1支承体18以及第2支承体19分别为多个金属层的层叠体。第1支承体18具有框状的形状。另一方面,第2支承体19具有柱状的形状。第1支承体18设置为包围多个IDT电极11以及多个第2支承体19。更具体地,第1支承体18具有开口部18c。多个IDT电极11以及多个第2支承体19位于开口部18c内。另外,只要设置有至少1个第2支承体19即可。
如图1所示,在压电层14与第1支承体18之间设置有框状的电极层17A。电极层17A与第1支承体18同样地在俯视下包围多个IDT电极11以及多个第2支承体19。不过,也可以不设置电极层17A。在第1支承体18上以及多个第2支承体19上设置有盖部25,使得堵住开口部18c。由此,设置了被压电性基板12、电极层17A、第1支承体18以及盖部25包围的第2空洞部10b。多个IDT电极11以及多个第2支承体19配置在第2空洞部10b内。
本实施方式的特征在于,将压电性基板12、第1支承体18以及盖部25被层叠的方向设为高度方向,将沿着高度方向的尺寸设为高度时,第1空洞部10a的高度比第2空洞部10b的高度高。由此,即使在压电层14从第2空洞部10b侧向第1空洞部10a侧呈凸状变形时,也能够抑制压电层14粘贴于支承构件13的粘附。
以下,对本实施方式的结构的进一步的详情进行说明。
如图1所示,在压电性基板12上设置有电介质膜24,使得覆盖IDT电极11。由此,IDT电极11不易破损。对于电介质膜24,例如,能够使用氧化硅、氮化硅或氮氧化硅等。在电介质膜24包含氧化硅的情况下,能够改善频率温度特性。另一方面,在电介质膜24包含氮化硅等的情况下,能够将电介质膜24作为频率调整膜来使用。另外,也可以不设置电介质膜24。
在压电层14以及电介质膜24连续地设置有贯通孔20。贯通孔20设置为到达第1空洞部10a。贯通孔20在弹性波装置10制造时用于除去中间层15内的牺牲层。不过,也可以未必设置贯通孔20。
盖部25具有盖部主体26、绝缘体层27A以及绝缘体层27B。盖部主体26具有第1主面26a以及第2主面26b。第1主面26a和第2主面26b相互对置。第1主面26a以及第2主面26b中的第2主面26b位于压电性基板12侧。在第1主面26a设置有绝缘体层27A。在第2主面26b设置有绝缘体层27B。在本实施方式中,盖部主体26以硅为主成分。盖部主体26的材料不限定于上述,但优选以硅等半导体为主成分。在本说明书中,所谓主成分,是指所占的比例超过50重量%的成分。另一方面,绝缘体层27A以及绝缘体层27B例如是氧化硅层。
在盖部25设置有作为下凸块金属的过孔电极21A。更具体地,在盖部25设置有贯通孔。该贯通孔设置为到达第2支承体19。在该贯通孔内设置有过孔电极21A。过孔电极21A的一端与第2支承体19连接。设置有电极焊盘21B,使得与过孔电极21A的另一端连接。另外,在本实施方式中,过孔电极21A和电极焊盘21B设置为一体。不过,过孔电极21A和电极焊盘21B也可以设置为分体。在电极焊盘21B接合有凸块22。
更详细地,设置有绝缘体层27A,使得覆盖电极焊盘21B的外周缘附近。在电极焊盘21B中的未被绝缘体层27A覆盖的部分接合有凸块22。在本说明书中,所谓外周缘,是俯视下的外周缘。另外,绝缘体层27A也可以到达电极焊盘21B与盖部主体26之间。进而,绝缘体层27A也可以到达过孔电极21A与盖部主体26之间。绝缘体层27A和绝缘体层27B也可以经由盖部主体26的贯通孔而设置为一体。
如图2所示,在压电性基板12上设置有多个布线电极23。多个布线电极23中的一部分将IDT电极11彼此连接。多个布线电极23中的另一部分将IDT电极11和第2支承体19电连接。更具体地,如图1所示,在压电性基板12上设置有导电膜17B。在导电膜17B上设置有第2支承体19。因此,布线电极23经由导电膜17B而与第2支承体19电连接。而且,多个IDT电极11经由布线电极23、导电膜17B、第2支承体19、过孔电极21A、电极焊盘21B以及凸块22而与外部电连接。另外,多个第2支承体19也可以包含不与过孔电极21A连接的第2支承体19。
第1支承体18具有第1部分18a和第2部分18b。第1部分18a以及第2部分18b中的第1部分18a位于盖部25侧,第2部分18b位于压电性基板12侧。即,第2部分18b与第1部分18a相比在高度方向上位于压电层14侧。在本实施方式中,第2部分18b是层叠体。更具体地,第2部分18b具有第1层18d以及第2层18e。另一方面,第1部分18a是单层的金属层。
在第1支承体18中,第1部分18a和第2部分18b的第1层18d包含相同的金属。第1部分18a以及第1层18d被接合。由此,由第1部分18a以及第1层18d构成了第1一体部。另一方面,第1层18d和第2层18e包含相互不同的金属。
与第1支承体18同样地,第2支承体19具有第1部分19a和第2部分19b。第1部分19a以及第2部分19b中的第1部分19a位于盖部25侧,第2部分19b位于压电性基板12侧。在本实施方式中,第2部分19b是层叠体。更具体地,第2部分19b具有第1层19d以及第2层19e。另一方面,第1部分19a是单层的金属层。
在第2支承体19中,第1部分19a和第2部分19b的第1层19d包含相同的金属。第1部分19a以及第1层19d被接合。由此,由第1部分19a以及第1层19d构成了第2一体部。另一方面,第1层19d和第2层19e包含相互不同的金属。
另外,在第1一体部中,未设置明确的接合界面,但在各剖视图中,为方便起见而记载了接合界面。第2一体部也是同样的。
第1一体部以及第2一体部分别包含例如Au等。第1支承体18以及第2支承体19各自的第2部分18b的第2层18e、以及第2部分19b的第2层19e例如包含Al等。在本说明书中,所谓某构件包含某材料,包括含有弹性波装置的电气特性不劣化的程度的微量的杂质的情况。
另外,在第1支承体18中,第1部分18a和第2部分18b的第1层1 8d也可以不包含相同的金属。同样地,在第2支承体19中,第1部分19a和第2部分19b的第1层19d也可以不包含相同的金属。第1支承体18以及第2支承体19各自的第2部分18b以及第2部分19b也可以不是层叠体。
以下,示出本实施方式中的优选的结构。
如图1所示,布线电极23优选遍及压电层14上的、在俯视下与第1空洞部10a重叠的部分、以及在俯视下不与第1空洞部10a重叠的部分而设置。由此,能够抑制压电层14从第2空洞部10b侧向第1空洞部10a侧翘曲。因此,能够有效地抑制压电层14对支承构件13的粘附。
第1支承体18的第1部分18a和第2部分18b优选包含相互不同种类的金属。同样地,第2支承体19的第1部分19a和第2部分19b优选包含相互不同种类的金属。在这些情况下,应力不易集中于压电层14。因此,能够抑制压电层14从第2空洞部10b侧向第1空洞部10a侧翘曲。因此,能够更进一步抑制压电层14对支承构件13的粘附。
不过,第1支承体18的第1部分18a和第2部分18b也可以不包含相互不同种类的金属。第2支承体19的第1部分19a和第2部分19b也可以不包含相互不同种类的金属。在这些情况下,压电层14变得容易从第2空洞部10b侧向第1空洞部10a侧翘曲,因此本发明尤其适宜。
如图2所示,优选俯视下的第2空洞部10b的面积大于俯视下的第1空洞部10a的面积。由此,能够不阻碍弹性波的激励而使弹性波装置10的脆弱性降低。
另外,俯视下的第1空洞部10a的面积具体是指俯视下的第1空洞部10a的总面积。在设置有多个第1空洞部10a的情况下,俯视下的多个第1空洞部10a的面积的合计是俯视下的第1空洞部10a的面积。
另一方面,所谓俯视下的第2空洞部10b的面积,是被第1支承体18包围的部分的俯视下的面积。另外,在本实施方式中,在被第1支承体18包围的部分设置有至少1个第2支承体19。在该情况下,俯视下的第2空洞部10b的面积是从被第1支承体18包围的部分的俯视下的面积减去第2支承体19的俯视下的面积而得到的面积。以下,有时将第1空洞部10a以及第2空洞部10b的俯视下的面积仅记载为面积。
第2支承体19优选配置为在俯视下不与第1空洞部10a重叠。由此,能够更可靠地使设置有第2支承体19的部位的脆弱性降低。
上述导电膜17B和布线电极23优选包含相同的材料。在布线电极23连接于导电膜17B的情况下,优选导电膜17B和布线电极23设置为一体。由此,能够提高生产率。另外,导电膜17B也可以不与布线电极23连接。
另外,如图1所示,在第1实施方式中,第1支承体18以及多个第2支承体19设置在压电性基板12中的压电层14上。不过,第1支承体18的至少一部分也可以设置于压电性基板12中的未设置压电层14的部分。同样地,第2支承体19的至少一部分也可以设置于压电性基板12中的未设置压电层14的部分。例如,第1支承体18或第2支承体19的至少一部分也可以设置在中间层15上或支承基板16上。
以下,示出第1实施方式的第1~第4变形例。第1~第4变形例与第1实施方式的不同仅在于电介质膜的配置、IDT电极的配置、第2支承体的配置或布线电极的配置。即使在第1~第4变形例中,也能够抑制压电层对支承构件的粘附。而且,能够不阻碍弹性波的激励而使弹性波装置的脆弱性降低。
在图3所示的第1变形例中,电介质膜24设置于压电层14的第2主面14b,并且未设置于第1主面14a。电介质膜24位于第1空洞部10a内。电介质膜24也可以与中间层15设置为一体。或者,电介质膜24和中间层15也可以设置为分体。
在图4所示的第2变形例中,电介质膜24设置于压电层14的第1主面14a以及第2主面14b双方。电介质膜24优选至少一部分设置于压电层14的第1主面14a以及第2主面14b中的至少一者中的、在俯视下与第1空洞部10a重叠的部分。在该情况下,由于压电层14变得容易从第2空洞部10b侧向第1空洞部10a侧翘曲,因此本发明尤其适宜。
在图5所示的第3变形例中,IDT电极11设置于压电层14的第2主面14b。电介质膜24设置于第2主面14b,使得覆盖IDT电极11。
在图6所示的第4变形例中,至少1对第2支承体19配置为夹着IDT电极11。在该情况下,由于压电层14变得容易从第2空洞部10b侧向第1空洞部10a侧翘曲,因此本发明尤其适宜。而且,能够将在IDT电极11产生的热经由至少1对第2支承体19向外部释放。因此,能够提高散热性。
如图6所示,优选至少1个第2支承体19设置在第1支承体18与IDT电极11之间。在该情况下,该第2支承体19不被多个IDT电极11夹着。因此,能够经由该第2支承体19将在1个IDT电极11产生的热高效地散热。该结构对于该IDT电极11特别追求耐功率性的情况等是适宜的。
在第1实施方式中,盖部主体26以半导体为主成分。而且,盖部25和第1支承体18构成为分体。另外,盖部主体26也可以包含树脂。例如,在图7所示的第1实施方式的第5变形例中,第1支承体18A以及盖部主体26A包含树脂,并且第1支承体18A和盖部主体26A构成为一体。
换言之,通过在树脂层设置凹部,从而构成了第1支承体18A以及盖部主体26A。该凹部在俯视下与IDT电极11重叠。该凹部被压电层14堵住。由此,设置了第2空洞部。图7中的单点划线是第1支承体18A和盖部主体26A的边界线。
另外,在盖部主体26A上,与第1实施方式同样地设置有绝缘体层27A。另一方面,在本变形例中,未设置上述绝缘体层27B。进而,未设置第2支承体。不过,例如,包含树脂的至少1个第2支承体也可以与第1支承体18A以及盖部主体26A设置为一体。或者,至少1个第2支承体也可以与第1实施方式同样地设置。
过孔电极21A贯通了盖部主体26A以及第1支承体18A。而且,过孔电极21A的一端与导电膜17C连接。导电膜17C包含2层的金属层。不过,导电膜17C也可以与第1实施方式同样地包含单层的金属层。
即使在本变形例中,第1空洞部10a的高度也比第2空洞部的高度高。而且,第2空洞部的面积比第1空洞部10a的面积大。因此,与第1实施方式同样地,能够抑制压电层14对支承构件13的粘附。而且,能够不阻碍弹性波的激励而使弹性波装置的脆弱性降低。
第1~第5变形例的结构也能够应用于本发明的第1实施方式以外的结构。
图8是示出第2实施方式涉及的弹性波装置的、压电性基板上的结构的示意性俯视图。
本实施方式与第1实施方式的不同在于,第2支承体19、IDT电极11以及第1空洞部10a的配置、以及布线的引绕。本实施方式与第1实施方式的不同点还在于,设置有形状与第2支承体19不同的第2支承体39。除了上述的点以外,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。
第2支承体39具有壁状的形状。更具体地,第2支承体39在俯视下具有矩形状的形状。另外,壁状的形状的第2支承体39只要在俯视下包含在任意的一个方向上延伸的形状的部分即可。第2支承体39也可以在俯视下包含曲线状的部分。
在本实施方式中,柱状的形状的第2支承体19具体是圆柱状。不过,第2支承体19也可以是棱柱状等。
本发明中的第2支承体也可以具有壁状的形状以及柱状的形状中的一个形状。在第1实施方式中,作为第2支承体,仅设置了柱状的形状的第2支承体19。在本实施方式中,作为第2支承体,设置有壁状的形状的第2支承体39以及柱状的形状的第2支承体19双方。另一方面,作为第2支承体,也可以仅设置有壁状的形状的第2支承体39。
在设置有壁状的形状的第2支承体39的情况下,能够更可靠地支承盖部。因此,例如,在盖部包含树脂的情况下,设置了第2支承体39的结构是适宜的。
即使在本实施方式中,第1空洞部10a的高度也比第2空洞部10b的高度高。而且,第2空洞部10b的面积比第1空洞部10a的面积大。因此,与第1实施方式同样地,能够抑制压电层14对支承构件13的粘附。而且,能够不阻碍弹性波的激励而使弹性波装置的脆弱性降低。
在本实施方式中,第2支承体39包含多个金属层的层叠体。不过,第2支承体39也可以包含树脂。通过以下的第2实施方式的第1变形例以及第2变形例来示出该例子。即使在第1变形例以及第2变形例中,也与第2实施方式同样地,能够抑制压电层14对支承构件13的粘附。而且,能够不阻碍弹性波的激励而使弹性波装置的脆弱性降低。
在图9所示的第1变形例中,遍及2根布线电极23上而设置有包含树脂的第2支承体39A。更具体地,从一个布线电极23上经由压电层14上到另一个布线电极23上设置有第2支承体39A。2根布线电极23连接于相互不同的电位。即使在该情况下,由于第2支承体39A包含树脂,因此也不易对弹性波装置的电气特性造成影响。而且,能够利用布线电极23上的部分作为设置第2支承体39A的部分,因此能够容易地推进弹性波装置的小型化。
在图10所示的第2变形例中,设置有3个第2支承体39A。1个第2支承体39A与第1变形例同样地设置。其他2个第2支承体39A分别遍及相同的布线电极23上以及压电层14上而设置。
在本变形例中,在俯视下,在设置于相同的布线电极23上的2个第2支承体39A之间设置有第3空洞部30c。第3空洞部30c与第1空洞部10a同样地设置于支承构件13。第3空洞部30c不与第1空洞部10a连接。第3空洞部30c独立地设置。
在俯视下,第3空洞部30c不与IDT电极11重叠。在俯视下,第3空洞部30c与布线电极23重叠。由此,容易减小布线电极23的寄生电容。
另一方面,在俯视下,第3空洞部30c不与第2支承体39A重叠。由此,即使在设置有第3空洞部30c的部分,也能够更可靠地使脆弱性降低。
图11是示出第3实施方式中的第1支承体附近的示意性剖视图。
本实施方式的第1支承体48的结构与第1实施方式不同。除了上述的点以外,本实施方式具有与第1实施方式同样的结构。因此,在本实施方式中,与第1实施方式同样地,第1空洞部的高度比第2空洞部的高度高。因此,能够抑制压电层对支承构件的粘附。
在第1支承体48中,第1部分48a以及第2部分48b双方为层叠体。具体地,第1部分48a具有第1层48g、第2层48h以及第3层48i。第2部分48b具有第1层48d、第2层48e以及第3层48f。不过,第1部分48a以及第2部分48b的层数也可以为2层,还可以为3层以上。
在第1部分48a中,按第1层48g、第2层48h以及第3层48i的顺序进行了层叠。第1层48g是第1部分48a中的最靠近第2部分48b的部分。同样地,在第2部分48b中,按第1层48d、第2层48e以及第3层48f的顺序进行了层叠。第1层48d是第2部分48b中的最靠近第1部分48a的部分。由第1部分48a以及第2部分48b各自的第1层48g以及第1层48d构成了第1一体部。
另外,与第1实施方式同样地,第1支承体48具有框状的形状。在本实施方式中,第1部分48a的第1层48g和第2部分48b的第1层48d的宽度相互不同。由此,在俯视下,第1部分48a的第1层48g的面积和第2部分48b的第1层48d的面积相互不同。另外,所谓第1支承体48的各部分的宽度如下所述。即,该宽度是沿着与压电性基板12、第1支承体48以及盖部25被层叠的方向、以及第1支承体48在压电性基板12上延伸的方向双方正交的方向的、第1支承体48的各部分的尺寸。
通过第1支承体48具有上述结构,从而能够更可靠地提高第1支承体48的强度。更详细地,在弹性波装置制造时,例如,第1支承体48的第1部分48a形成在盖部25上。另一方面,第1支承体48的第2部分48b形成在压电性基板12上。然后,第1部分48a和第2部分48b被接合。
在将第1支承体48的第1部分48a和第2部分48b接合时,实际上,也有时产生位置偏移。相对于此,在本实施方式中,在俯视下,第1部分48a的面积和第2部分48b的面积相互不同。具体地,在俯视下,第1部分48a的第1层48g的面积和第2部分48b的第1层48d的面积相互不同。由此,容易使第1部分48a和第2部分48b的接合面积固定。
更具体地,只要在第1部分48a的第1层48g以及第2部分48b的第1层48d中的、宽度较宽的层中的外周缘的内侧存在另一个层,则即使产生了位置偏移,也能够使接合面积固定。因此,能够更可靠地提高第1支承体48的强度。另外,在本说明书记载的各实施方式中的包括第1支承体以及第2支承体在内的支承体中,在相邻的层中的俯视下的面积较大的层的外周缘的内侧存在面积较小的层。
以下,将第1支承体48的各部分的俯视下的面积仅记载为面积。在第2部分48b中,与第1层48d的面积相比,第1层48d以外的所有层的面积大。因此,第2层48e的面积比第1层48d的面积大。由此,能够在第2层48e上容易地形成第1层48d的全部部分。由此,能够提高第1层48d的平面精度。因此,能够更可靠地提高第1部分48a和第2部分48b的接合强度,并且能够更可靠地进行气密密封。而且,即使在第1部分48a与第2部分48b之间不设置包含Sn等的接合剂,也能够更可靠地进行气密密封。因此,能够有效地提高生产率。
同样地,即使在第1部分48a中,也是与第1层48g的面积相比第1层48g以外的所有层的面积大。因此,能够更进一步可靠地提高第1部分48a和第2部分48b的接合强度,并且能够更进一步可靠地进行气密密封。
如图11所示,优选层越远离构成第1一体部的层,则面积越大。更具体地,优选第1部分48a的第3层48i的面积比第2层48h的面积大,且第2层48h的面积比第1层48g的面积大。优选第2部分48b的第3层48f的面积比第2层48e的面积大,且第2层48e的面积比第1层48d的面积大。由此,能够更可靠地提高第1部分48a以及第2部分48b各自的第1层48g以及第1层48d的平面精度。因此,能够更可靠地有效地减小第1部分48a和第2部分48b的接合面积的偏差。
第1一体部优选包含Au。在该情况下,能够减小电阻。
第1部分48a以及第2部分48b中的一者也可以是层叠体。在该情况下,优选第1部分48a以及第2部分48b中的、构成第1接合部的部分的面积较小的一者为层叠体。由此,能够减小第1部分48a和第2部分48b的接合面积,能够容易地使弹性波装置变得小型。
另外,在第2部分48b中,也可以与第1层48d的面积相比第1层48d以外的至少1层的面积大。在第1部分48a中也是同样的。在图12所示的第3实施方式的变形例中,第2部分48x的各层的面积按第3层48f、第1层48j以及第2层48e的顺序变大。第1层48j设置在第3层48f上,使得覆盖第2层48e。即使在该情况下,也能够将第1层48j容易地形成在第3层48f上,并且在第1层48j中的位于第2层48e上的部分,能够提高平面精度。而且,即使在本变形例中,也与第3实施方式同样地,能够抑制压电层对支承构件的粘附。
在本发明中,像第1支承体48那样的框状的支承体只要设置有至少1个即可。在第3实施方式中,示出了设置在压电性基板12与盖部25之间的第1支承体48的结构。另外,至少1个框状的支承体也可以包含设置在支承基板与压电层之间的支承体。以下,将设置在支承基板与压电层之间的框状的支承体设为第3支承体。通过第4实施方式来示出第3支承体与第1支承体48同样地构成的例子。
图13是示出第4实施方式中的、第1支承体以及第3支承体附近的示意性剖视图。
本实施方式与第3实施方式的不同点在于,支承构件53不具有中间层,而具有第3支承体58。除了上述的点以外,本实施方式的弹性波装置具有与第3实施方式的弹性波装置同样的结构。
第3支承体58设置在支承基板16上。在第3支承体58上设置有压电层14。第3支承体58具有框状的形状。在本实施方式中,第1空洞部50a是被压电层14、第3支承体58以及支承基板16包围的空洞部。第3支承体58的高度比第1支承体48的高度高。因此,即使在本实施方式中,第1空洞部50a的高度也比第2空洞部10b的高度高。因此,能够抑制压电层14对支承构件53的粘附。
另外,支承构件53也可以具有至少1个第4支承体。在该情况下,第4支承体例如配置为在俯视下与上述第2支承体重叠。第4支承体设置在支承基板16上。在第4支承体上设置有压电层。
第3支承体58除了尺寸以外与第1支承体48同样地构成。具体地,第3支承体58具有第1部分58a以及第2部分58b。第1部分58a以及第2部分58b中的第1部分58a位于支承基板16侧,第2部分58b位于压电层14侧。即,第2部分58b在高度方向上位于比第1部分58a靠压电层14侧。
在第3支承体58中,第1部分58a以及第2部分58b双方是层叠体。具体地,第1部分58a具有第1层58g、第2层58h以及第3层58i。第2部分58b具有第1层58d、第2层58e以及第3层58f。不过,第1部分58a以及第2部分58b的层数也可以为2层,还可以为3层以上。
在第1部分58a中,按第1层58g、第2层58h以及第3层58i的顺序进行了层叠。第1层58g是第1部分58a中的最靠近第2部分58b的部分。同样地,在第2部分58b中,按第1层58d、第2层58e以及第3层58f的顺序进行了层叠。第1层58d是第2部分58b中的最靠近第1部分58a的部分。第1部分58a以及第2部分58b各自的第1层58g以及第1层58d包含相同的材料。由第1部分58a以及第2部分58b各自的第1层58g以及第1层58d构成了第1一体部。
以下,将第3支承体58的各部分的俯视下的面积仅记载为面积。在第2部分58b中,与第1层58d的面积相比,第1层58d以外的所有层的面积大。不过,也可以是,与第1层58d的面积相比,第1层58d以外的至少1层的面积大。由此,能够提高第1层58d的平面精度。因此,能够更可靠地提高第1部分58a和第2部分58b的接合强度,并且能够更可靠地进行气密密封。
同样地,即使在第1部分58a中,也是与第1层58g的面积相比第1层58g以外的所有层的面积大。不过,也可以是,与第1层58g的面积相比,第1层58g以外的至少1层的面积大。由此,能够提高第1层58g的平面精度。
优选层越远离构成第1一体部的层,则面积越大。更具体地,优选第1部分58a的第3层58i的面积比第2层58h的面积大,且第2层58h的面积比第1层58g的面积大。优选第2部分58b的第3层58f的面积比第2层58e的面积大,且第2层58e的面积比第1层58d的面积大。由此,能够更可靠地提高第1部分58a以及第2部分58b各自的第1层58g以及第1层58d的平面精度。因此,能够更可靠地有效地减小第1部分58a和第2部分58b的接合面积的偏差。
第1部分58a以及第2部分58b中的一者也可以是层叠体。在该情况下,优选第1部分58a以及第2部分58b中的、构成接合部的部分的面积较小的一者为层叠体。由此,能够减小第1部分58a和第2部分58b的接合面积,能够容易地使弹性波装置变得小型。
也可以通过调整第3支承体58的尺寸以及配置来使第1空洞部50a的面积比第2空洞部10b的面积小。另外,在设置有上述第4支承体的情况下,第1空洞部50a的面积是从被第3支承体58包围的部分的俯视下的面积减去第4支承体的俯视下的面积而得到的面积。例如,也可以通过将第4支承体设为壁状的形状来减小第1空洞部50a的面积。由此,能够不妨碍弹性波的激励而使弹性波装置的脆弱性降低。
不过,只要第3支承体58的高度比第1支承体48的高度高即可。在设置有第1支承体48以及第3支承体58双方的结构中,第1空洞部50a和第2空洞部10b的面积也可以相同。例如,也可以是,通过第3支承体58中的至少1层的厚度比第1支承体48中的至少1层的厚度厚,从而第3支承体58的高度变得比第1支承体48的高度高。或者,也可以是,通过第3支承体58的层数比第1支承体48的层数多,从而第3支承体58的高度变得比第1支承体48的高度高。
另外,也可以在支承基板16与第3支承体58之间、或者压电层14与第3支承体58之间设置有包含电介质等的中间层。像这样,支承构件53也可以包含中间层。
图14是示出第5实施方式涉及的弹性波装置的、与图1相当的部分的简图式剖视图。
本实施方式与第1实施方式的不同在于第2支承体69的结构。本实施方式与第1实施方式的不同点还在于,图14所示的第2支承体69未连接于过孔电极。除了上述的点以外,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。
与第1实施方式同样地,在第1支承体18中,由第1部分18a以及第2部分18b的第1层18d构成了第1一体部。在第2支承体69中,由第1部分19a以及第2部分19b的第1层19d构成了第2一体部。
在本实施方式中,1个第2支承体69中的第2一体部的上述第1层19d的部分的宽度比第1支承体18的第1一体部的最窄的部分的宽度还窄。像这样,只要至少1个第2支承体69中的第2一体部的至少一部分的宽度比第1一体部的宽度窄即可。由此,能够容易地使弹性波装置变得小型。另外,所谓第2支承体69的各部分的宽度,是沿着与压电性基板12、第2支承体69以及盖部25被层叠的方向正交的方向的、第2支承体69的各部分的尺寸。
第2一体部中的比第1一体部的宽度窄的部分的宽度优选为1μm以上。由此,能够降低第2支承体69的电阻,能够将第2支承体69作为布线来使用。第2一体部中的比第1一体部的宽度窄的部分的宽度优选不足16μm。由此,能够更可靠地使弹性波装置变得小型。
即使在本实施方式中,也与第1实施方式同样地,第1空洞部10a的高度比第2空洞部10b的高度高。因此,能够抑制压电层14对支承构件13的粘附。
第1~第5实施方式或各变形例中的各弹性波谐振器例如构成为能够利用厚度剪切1阶模式等厚度剪切模式的体波。另外,各弹性波谐振器也可以构成为能够利用板波,或者,还可以构成为能够利用厚度剪切模式的体波以外的体波。以下,示出弹性波谐振器为BAW(Bulk Acoustic Wave,体声波)元件的情况的例子。
图15是示出第6实施方式涉及的弹性波装置的、与图1所示的部分相当的部分的简图式剖视图。
本实施方式与第1实施方式的不同点在于,功能电极具有上部电极71A以及下部电极71B。本实施方式与第1实施方式的不同点还在于,未设置上述电介质膜24。除了上述的点以外,本实施方式的弹性波装置70具有与第1实施方式的弹性波装置10同样的结构。
上部电极71A设置于压电层14的第1主面14a。下部电极71B设置于压电层14的第2主面14b。上部电极71A和下部电极71B夹着压电层14相互对置。上部电极71A和下部电极71B连接于相互不同的电位。上部电极71A和下部电极71B相互对置的区域为激励区域。通过在上部电极71A与下部电极71B间施加交流电场,从而在激励区域中激励弹性波。
在本实施方式中,导电膜17B、布线电极23以及上部电极71A设置为一体。不过,导电膜17B、布线电极23以及上部电极71A也可以分别设置为分体。
也可以设置有图1所示的电介质膜24,使得覆盖作为激励电极的上部电极71A或下部电极71B。在该情况下,上部电极71A或下部电极71B不易破损。
即使在本实施方式中,也与第1实施方式同样地,第1空洞部10a的高度比第2空洞部10b的高度高。由此,即使在压电层14从第2空洞部10b侧向第1空洞部10a侧呈凸状变形时,也能够抑制压电层14对支承构件13的粘附。
以下,对厚度剪切模式以及板波的详情进行说明。另外,上述IDT电极11具有后述的IDT电极的结构。IDT电极中的“电极”相当于本发明中的电极指。以下的例子中的支承构件相当于本发明中的支承基板。
图16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16的(b)是示出压电层上的电极构造的俯视图,图17是图16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的切割角是Z切割,但也可以是旋转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16的(a)以及图16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,具有长度方向。在与该长度方向正交的方向上,电极3和相邻的电极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和相邻的电极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16的(a)以及图16的(b)所示的与电极3、4的长度方向正交的方向调换。即,在图16的(a)以及图16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16的(a)以及图16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1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,并不是指电极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隔着间隔而配置的情况。此外,在电极3和电极4相邻的情况下,在电极3与电极4之间不配置包括其他电极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使用了其他切割角的压电体的情况下,不限于此。在此,所谓“正交”,并非仅限于严格正交的情况,也可以为大致正交(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17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1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,除了氧化硅之外,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侧的面中的面方位既可以为(100)、(110),也可以为(111)。构成支承构件8的Si为电阻率4kΩcm以上的高电阻为宜。不过,关于支承构件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、第2汇流条5、6包含Al、AlCu合金等适当的金属或者合金。在本实施方式中,电极3、4以及第1、第2汇流条5、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,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。更优选的是,d/p为0.24以下,在该情况下,能够得到更进一步良好的谐振特性。
在弹性波装置1中,由于具备上述结构,因此即使欲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。这是由于,即使减少两侧的反射器中的电极指的根数,传播损耗也较少。此外,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18的(a)以及图18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18的(a)是用于说明在日本公开专利公报特开2012-257019号公报中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连结的厚度方向为Z方向。X方向是IDT电极的电极指排列的方向。如图18的(a)所示,如果是兰姆波而言,则波如图示那样在X方向上不断传播。由于是板波,因此虽然压电膜201作为整体而振动,但是波在X方向上传播,因此在两侧配置反射器,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,减少了电极指的对数的情况下,Q值下降。
相对于此,如图18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方向上传播并谐振。即,波的X方向成分与Z方向成分相比明显小。而且,通过该Z方向的波的传播可得到谐振特性,因此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,即使欲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19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所包含的第1区域451和激励区域C所包含的第2区域452中变得相反。在图19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、与压电层2的厚度方向正交且将压电层2分成两部分的虚拟平面VP1与第1主面2a之间的区域。第2区域452是激励区域C中的、虚拟平面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1对电极,但由于并非使波在X方向上传播,因此该包含电极3、4的电极对的对数无需有多对。即,只要设置有至少1对电极即可。
例如,上述电极3是连接于信号电位的电极,电极4是连接于接地电位的电极。不过,也可以是,电极3连接于接地电位,电极4连接于信号电位。在本实施方式中,如上所述,至少1对电极是连接于信号电位的电极或连接于接地电位的电极,未设置浮置电极。
图20是示出图17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(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7:1μm的厚度的氧化硅膜。
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设为全部相等。即,以等间距配置了电极3和电极4。
根据图20可以明确,尽管不具有反射器,但是得到了相对带宽为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21对此进行说明。
与得到了图20所示的谐振特性的弹性波装置同样地,不过使d/p变化,得到了多个弹性波装置。图21是示出该d/p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21可以明确,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,只要在该范围内使d/p变化,就能够将相对带宽设为5%以上,即,能够构成具有高耦合系数的谐振器。此外,在d/p为0.24以下的情况下,能够将相对带宽提高到7%以上。而且,只要在该范围内调整d/p,就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、具有高耦合系数的谐振器。
图22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上设置了具有电极3和电极4的1对电极。另外,图22中的K成为交叉宽度。如前所述,在本发明的弹性波装置中,电极的对数也可以为1对。即使在该情况下,只要上述d/p为0.5以下,则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,优选的是,在多个电极3、4中,任意相邻的电极3、4相对于上述相邻的电极3、4在对置的方向上观察时重叠的区域即激励区域C的金属化比MR满足MR≤1.75(d/p)+0.075为宜。在该情况下,能够有效地减小杂散。参照图23以及图24对此进行说明。图23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。箭头B所示的杂散出现在谐振频率与反谐振频率之间。另外,设为d/p=0.08,并且设为LiNbO3的欧拉角(0°,0°,90°)。此外,设为上述金属化比MR=0.35。
参照图16的(b)对金属化比MR进行说明。在图16的(b)的电极构造中,在着眼于1对电极3、4的情况下,设为仅设置这1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的面积的比。
另外,在设置有多对电极的情况下,只要将整个激励区域所包含的金属化部分相对于激励区域的面积的合计的比例设为MR即可。
图24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以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,图24是使用了包含Z切割的LiNbO3的压电层的情况下的结果,但在使用了其他切割角的压电层的情况下,也成为同样的倾向。
在图24中的被椭圆J包围的区域中,杂散变大到1.0。根据图24可以明确,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,如图23所示的谐振特性那样,箭头B所示的大的杂散出现在频带内。因此,优选相对带宽为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25是示出d/2p、金属化比MR和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25的虚线D的右侧的标注影线而示出的部分是相对带宽为17%以下的区域。该标注了影线的区域和未标注影线的区域的边界由MR=3.5(d/2p)+0.075来表示。即,MR=1.75(d/p)+0.075。因此,优选的是,MR≤1.75(d/p)+0.075。在该情况下,容易使相对带宽成为17%以下。更优选的是图25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成为17%以下。
图26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26的标注影线而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,能够使相对带宽变得充分宽,是优选的。在压电层2为钽酸锂层的情况下也是同样的。
图27是用于说明利用兰姆波的弹性波装置的部分切除立体图。
弹性波装置81具有支承基板82。在支承基板82,设置有在上表面敞开的凹部。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27中,用虚线示出空洞部9的外周缘。在此,IDT电极84具有第1、第2汇流条84a、84b、和多根第1电极指84c以及多根第2电极指84d。多根第1电极指84c与第1汇流条84a连接。多根第2电极指84d与第2汇流条84b连接。多根第1电极指84c和多根第2电极指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兰姆波。而且,由于反射器85、86设置于两侧,因此能够得到基于上述兰姆波的谐振特性。
像这样,本发明的弹性波装置也可以利用板波。在该情况下,只要在上述第1~第5实施方式或各变形例中的压电层上设置有图27所示的IDT电极84、反射器85以及反射器86即可。
在具有利用厚度剪切模式的体波的弹性波谐振器的第1~第5实施方式或各变形例的弹性波装置中,如上所述,d/p优选为0.5以下,更优选为0.24以下。由此,能够得到更加良好的谐振特性。进而,在具有利用厚度剪切模式的体波的弹性波谐振器的第1~第5实施方式或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。
具有利用厚度剪切模式的体波的弹性波谐振器的第1~第5实施方式或各变形例的弹性波装置中的压电层优选为铌酸锂层或钽酸锂层。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,能够使相对带宽变得充分宽。
附图标记说明
1:弹性波装置;
2:压电层;
2a、2b:第1、第2主面;
3、4:电极;
5、6:第1、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;
10a、10b:第1、第2空洞部;
11:IDT电极;
12:压电性基板;
13:支承构件;
14:压电层;
14a、14b:第1、第2主面;
15:中间层;
16:支承基板;
17A:电极层;
17B、17C:导电膜;
18、18A:第1支承体;
18a、18b:第1、第2部分;
18c:开口部;
18d、18e:第1、第2层;
19:第2支承体;
19a、19b:第1、第2部分;
19d、19e:第1、第2层;
20:贯通孔;
21A:过孔电极;
21B:电极焊盘;
22:凸块;
23:布线电极;
24:电介质膜;
25:盖部;
26、26A:盖部主体;
26a、26b:第1、第2主面;
27A、27B:绝缘体层;
30c:第3空洞部;
39、39A:第2支承体;
48:第1支承体;
48a、48b:第1、第2部分;
48d~48f、48g~48i:第1~第3层;
48j:第1层;
48x:第2部分;
50a:第1空洞部;
53:支承构件;
58:第3支承体;
58a、58b:第1、第2部分;
58d~58f、58g~58i:第1~第3层;
69:第2支承体;
70:弹性波装置;
71A:上部电极;
71B:下部电极;
80、81:弹性波装置;
82:支承基板;
83:压电层;
84:IDT电极;
84a、84b:第1、第2汇流条;
84c、84d:第1、第2电极指;
85、86:反射器;
201:压电膜;
201a、201b:第1、第2主面;
451、452:第1、第2区域;
C:激励区域;
VP1:虚拟平面。

Claims (42)

1.一种弹性波装置,具备:
压电性基板,包含包括支承基板的支承构件和设置在所述支承构件上的压电层;
功能电极,设置在所述压电层上;
至少1个支承体;和
盖部,
所述至少1个支承体中的1个支承体在所述压电性基板上设置为包围所述功能电极,在该支承体上设置有盖部,
在所述支承构件设置有第1空洞部,所述第1空洞部在俯视下与所述功能电极的至少一部分重叠,
设置有被所述压电性基板、设置在所述压电性基板与所述盖部之间的所述支承体和所述盖部包围的第2空洞部,
将所述压电性基板、设置在所述压电性基板与所述盖部之间的所述支承体和所述盖部被层叠的方向设为高度方向,将沿着所述高度方向的尺寸设为高度时,所述第1空洞部的高度比所述第2空洞部的高度高。
2.根据权利要求1所述的弹性波装置,其中,
还具备设置在所述压电层上的布线电极,
所述布线电极的至少一部分在俯视下与所述第1空洞部重叠。
3.根据权利要求2所述的弹性波装置,其中,
所述布线电极遍及所述压电层上的、在俯视下与所述第1空洞部重叠的部分以及在俯视下不与所述第1空洞部重叠的部分而设置。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述压电层具有相互对置的第1主面和第2主面,
所述弹性波装置还具备电介质膜,该电介质膜的至少一部分设置于所述第1主面以及所述第2主面中的至少一者中的、在俯视下与所述第1空洞部重叠的部分。
5.根据权利要求4所述的弹性波装置,其中,
所述压电层的所述第1主面以及所述第2主面中的所述第2主面位于所述支承构件侧,所述电介质膜设置于所述第2主面。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的弹性波装置,其中,
设置在所述压电性基板与所述盖部侧之间的所述支承体和所述盖部构成为分体。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述盖部包含以半导体为主成分的盖部主体。
8.根据权利要求1~5中任一项所述的弹性波装置,其中,
设置在所述压电性基板与所述盖部侧之间的所述支承体以及所述盖部包含树脂,所述支承体和所述盖部构成为一体。
9.根据权利要求1~7中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述支承体具有第1部分和与所述第1部分相比在所述高度方向上设置于所述压电层侧的第2部分。
10.根据权利要求9所述的弹性波装置,其中,
所述第1部分和所述第2部分包含不同种类的金属。
11.根据权利要求9或10所述的弹性波装置,其中,
在所述支承体中,所述第1部分中的位于最靠所述第2部分侧的部分和所述第2部分中的位于最靠所述第1部分侧的部分包含相同的材料,
构成了所述第1部分中的位于最靠所述第2部分侧的部分和所述第2部分中的位于最靠所述第1部分侧的部分成为一体的一体部,
在俯视下,所述第1部分中的位于最靠所述第2部分侧的部分的面积和所述第2部分中的位于最靠所述第1部分侧的部分的面积不同。
12.根据权利要求11所述的弹性波装置,其中,
所述第1部分以及所述第2部分中的至少一者为层叠体,
在俯视下,与所述层叠体中的构成所述一体部的层的面积相比,所述层叠体中的该层以外的至少1层的面积大。
13.根据权利要求12所述的弹性波装置,其中,
在所述层叠体中,与构成所述一体部的层的面积相比,所述层叠体中的该层以外的所有层的面积大。
14.根据权利要求13所述的弹性波装置,其中,
在所述层叠体中,层越远离构成所述一体部的层,则俯视下的面积越大。
15.根据权利要求12~14中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述第1支承体的所述层叠体的层数至少为3层。
16.根据权利要求12~15中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述第1部分以及所述第2部分中的构成所述一体部的部分的俯视下的面积小的一者为所述层叠体。
17.根据权利要求12~16中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述第1部分以及所述第2部分双方为所述层叠体。
18.根据权利要求11~17中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述一体部包含Au。
19.根据权利要求9~18中任一项所述的弹性波装置,其中,
设置在所述压电性基板与所述盖部侧之间的所述支承体为第1支承体,
所述弹性波装置还具备设置在所述压电性基板上并且配置在所述第2空洞部内的至少1个第2支承体,
所述第1支承体以及所述第2支承体分别具有设置在所述盖部侧的第1部分和设置在所述压电性基板侧的第2部分,
构成了所述第1支承体的所述第1部分中的位于最靠所述第2部分侧的部分和所述第2部分中的位于最靠所述第1部分侧的部分成为一体的第1一体部,
构成了所述第2支承体的所述第1部分中的位于最靠所述第2部分侧的部分和所述第2部分中的位于最靠所述第1部分侧的部分成为一体的第2一体部,
将沿着与所述压电性基板、所述第1支承体及所述盖部被层叠的方向以及所述第1支承体在所述压电性基板上延伸的方向双方正交的方向的、所述第1支承体的各部分的尺寸设为所述第1支承体的各部分的宽度,将沿着与所述压电性基板、所述第2支承体及所述盖部被层叠的方向正交的方向的、所述第2支承体的各部分的尺寸设为所述第2支承体的各部分的宽度时,至少1个所述第2支承体中的所述第2一体部的至少一部分的宽度比所述第1一体部的宽度窄。
20.根据权利要求19所述的弹性波装置,其中,
所述第2支承体与所述功能电极电连接。
21.根据权利要求19或20所述的弹性波装置,其中,
所述第2一体部的宽度为1μm以上且不足16μm。
22.根据权利要求1~21中任一项所述的弹性波装置,其中,
俯视下的所述第2空洞部的面积比俯视下的所述第1空洞部的面积大。
23.根据权利要求22所述的弹性波装置,其中,
设置在所述压电性基板与所述盖部侧之间的所述支承体为第1支承体,
所述弹性波装置还具备设置在所述压电性基板上并且配置在所述第2空洞部内的至少1个第2支承体,
在俯视下,所述第2支承体不与所述第1空洞部重叠,
俯视下的所述第2空洞部的面积是从被所述第1支承体包围的部分的面积减去所述第2支承体的面积而得到的面积。
24.根据权利要求1~23中任一项所述的弹性波装置,其中,
设置在所述压电性基板与所述盖部侧之间的所述支承体为第1支承体,
所述弹性波装置还具备设置在所述压电性基板上并且配置在所述第2空洞部内的至少1个第2支承体,
至少1个所述第2支承体设置在所述第1支承体与所述功能电极之间。
25.根据权利要求1~24中任一项所述的弹性波装置,其中,
设置在所述压电性基板与所述盖部侧之间的所述支承体为第1支承体,
所述弹性波装置还具备设置在所述压电性基板上并且配置在所述第2空洞部内的多个第2支承体,
所述多个第2支承体包含设置为夹着所述功能电极的至少1对第2支承体。
26.根据权利要求1~25中任一项所述的弹性波装置,其中,
设置在所述压电性基板与所述盖部侧之间的所述支承体为第1支承体,
所述弹性波装置还具备设置在所述压电性基板上并且配置在所述第2空洞部内的至少1个第2支承体,
所述第2支承体具有设置在所述盖部侧的第1部分和设置在所述压电性基板侧的第2部分,所述第1部分和所述第2部分包含不同种类的金属。
27.根据权利要求1~26中任一项所述的弹性波装置,其中,
设置在所述压电性基板与所述盖部侧之间的所述支承体为第1支承体,
所述弹性波装置还具备设置在所述压电性基板上并且配置在所述第2空洞部内的至少1个第2支承体,
所述第2支承体具有壁状的形状以及柱状的形状中的一个形状。
28.根据权利要求27所述的弹性波装置,其中,
还具备设置在所述压电性基板上的布线电极,
在所述支承构件设置有不与所述第1空洞部连接的第3空洞部,所述第3空洞部在俯视下与所述布线电极重叠,并且不与所述第2支承体以及所述功能电极重叠。
29.根据权利要求1~28所述的弹性波装置,其中,
所述至少1个支承体仅为设置在所述压电性基板与所述盖部侧之间的所述支承体。
30.根据权利要求1~27所述的弹性波装置,其中,
所述至少1个支承体还包含设置在所述支承基板与所述压电层之间的支承体。
31.根据权利要求1~30中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述支承构件包含设置在所述支承基板与所述压电层之间的中间层。
32.根据权利要求1~29中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述支承构件包含设置在所述支承基板与所述压电层之间的中间层,
所述第1空洞部的至少一部分设置于所述中间层。
33.根据权利要求1~32中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述压电层是钽酸锂层或铌酸锂层。
34.根据权利要求1~33中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述功能电极具有对置的第1汇流条和第2汇流条、与所述第1汇流条连接的第1电极指、以及与所述第2汇流条连接的第2电极指。
35.根据权利要求34所述的弹性波装置,其中,
所述功能电极是分别具有多根所述第1电极指和所述第2电极指的IDT电极。
36.根据权利要求35所述的弹性波装置,其中,
所述弹性波装置构成为能够利用板波。
37.根据权利要求34或35所述的弹性波装置,其中,
所述弹性波装置构成为能够利用厚度剪切模式的体波。
38.根据权利要求34或35所述的弹性波装置,其中,
在将所述压电层的厚度设为d并将相邻的所述第1电极指和所述第2电极指彼此的中心间距离设为p的情况下,d/p为0.5以下。
39.根据权利要求38所述的弹性波装置,其中,
d/p为0.24以下。
40.根据权利要求38或39所述的弹性波装置,其中,
在从相邻的所述第1电极指和所述第2电极指彼此对置的方向观察时,相邻的所述第1电极指和所述第2电极指彼此相互重叠的区域是激励区域,将所述多个电极指相对于所述激励区域的金属化比设为MR时,满足MR≤1.75(d/p)+0.075。
41.根据权利要求37~40中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述压电层是钽酸锂层或铌酸锂层,
构成所述压电层的铌酸锂或钽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)。
42.根据权利要求1~33中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述压电层具有相互对置的第1主面和第2主面,
所述功能电极具有设置在所述压电层的所述第1主面的上部电极、和设置在所述第2主面的下部电极,所述上部电极和所述下部电极夹着所述压电层相互对置。
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