CN117121377A

CN117121377A - 弹性波装置

Info

Publication number: CN117121377A
Application number: CN202280024512.4A
Authority: CN
Inventors: 井上和则
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2022-03-29
Publication date: 2023-11-24

Abstract

弹性波装置(10)具备压电层(12)、多个电极(功能电极(14)等)、支承基板(11)、第一盖部(21)以及第一支承部(22)。在从支承基板(11)与压电层(12)的层叠方向观察时，第一功能电极(14A)的至少一部分及第二功能电极(14B)的至少一部分设置为与空洞部(13)重叠。在从支承基板(11)与压电层(12)的层叠方向观察时，第一盖部(21)与第一功能电极(14A)、第二功能电极(14B)、第一布线电极(16A)及第二布线电极(16B)重叠。在从支承基板(11)与压电层(12)的层叠方向观察时，第一中继电极(24A)的至少一部分设置为与第一功能电极(14A)及第二功能电极(14B)中的至少一方重叠。

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，已知有具备包括铌酸锂或钽酸锂的压电层的弹性波装置。

在专利文献1中，公开了一种弹性波装置，该弹性波装置具备形成有空洞部的支承体、在上述支承体上设置为与上述空洞部重叠的压电基板、以及在上述压电基板上设置为与上述空洞部重叠的IDT(Interdigital Transducer，叉指换能器)电极，通过上述IDT电极来激励板波，其中，上述空洞部的端缘部不包括与由上述IDT电极激励的板波的传播方向平行地延伸的直线部。在专利文献1所记载的弹性波装置中，构成利用了板波的弹性波谐振器。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-257019号公报

发明内容

发明要解决的问题

图1是通常的谐振器的等效电路。

图1所示的谐振器的阻抗由以下的式表示。

[数式1]

在图1所示的谐振器中，不具有空洞部的情况下(具有Si基板)的制动电容C₀是0.0739pF，与此相对，具有空洞部的情况下(不具有Si基板)的制动电容C₀是0.0510pF。即，具有空洞部的情况下的制动电容C₀减少到不具有空洞部的情况下的制动电容C₀的69％。

谐振器的制动电容C₀是决定谐振器的阻抗的电容，因此，对特性的影响力较大。在具有空洞部的弹性波装置中，如上所述，电容容易减少，因此，可以说特性容易劣化。另一方面，在为了改善特性而需要增加电容的情况下，为了得到需要的电容而使谐振器的尺寸变大，因此，弹性波装置容易大型化。这样，在具有空洞部的弹性波装置中，难以兼顾电容的增加和小型化。

本发明的目的在于，提供一种能够不使尺寸大型化而附加电容的弹性波装置。

用于解决问题的手段

本发明的弹性波装置具备：压电层，其具有相互对置的第一主面及第二主面；多个电极，其设置在上述压电层的上述第一主面上；支承基板，其层叠于上述压电层的上述第二主面侧；第一盖部，其与上述压电层的上述第一主面隔开间隔而设置；以及第一支承部，其设置在上述第一盖部与上述压电层或上述支承基板之间。上述多个电极具有至少一对功能电极、以及与上述功能电极分别连接的布线电极。上述功能电极具有在与上述支承基板及上述压电层的层叠方向交叉的交叉方向上对置的第一功能电极及第二功能电极。上述布线电极具有与上述第一功能电极连接的第一布线电极、以及与上述第二功能电极连接的第二布线电极。在上述支承基板与上述压电层之间设置有空洞部。在从上述支承基板与上述压电层的层叠方向观察时，上述第一功能电极的至少一部分及上述第二功能电极的至少一部分设置为与上述空洞部重叠。在从上述支承基板与上述压电层的层叠方向观察时，上述第一盖部与上述第一功能电极、上述第二功能电极、上述第一布线电极及上述第二布线电极重叠。在上述第一盖部的上述压电层侧的主面上，设置有与上述第一功能电极电连接的第一中继电极、以及与上述第二功能电极电连接的第二中继电极。

在本发明的弹性波装置中，在从上述支承基板与上述压电层的层叠方向观察时，上述第一中继电极的至少一部分设置为与上述第一功能电极及上述第二功能电极中的至少一方重叠。或者，上述第一中继电极及上述第二中继电极在上述第一盖部的上述压电层侧的主面上在上述交叉方向上对置，或者在上述支承基板与上述压电层的层叠方向上对置。

发明效果

根据本发明，能够提供能够不使尺寸大型化而附加电容的弹性波装置。

附图说明

图1是通常的谐振器的等效电路。

图2是示意性示出本发明的弹性波装置的一例的剖视图。

图3是示意性示出构成图2所示的弹性波装置的中继电极的一例的俯视图。

图4是示意性示出实施例1的弹性波装置的一例的剖视图。

图5是在图4中由I表示的部位的压电层侧的俯视图。

图6是在图4中由II表示的部位的第一盖部侧的俯视图。

图7是示意性示出实施例2的弹性波装置的一例的剖视图。

图8是在图7中由I表示的部位的压电层侧的俯视图。

图9是在图7中由II表示的部位的第一盖部侧的俯视图。

图10是示意性示出实施例3的弹性波装置的一例的剖视图。

图11是在图10中由I表示的部位的压电层侧的俯视图。

图12是在图10中由II表示的部位的第一盖部侧的俯视图。

图13是示意性示出实施例4的弹性波装置的一例的剖视图。

图14是在图13中由I表示的部位的压电层侧的俯视图。

图15是在图13中由II表示的部位的第一盖部侧的俯视图。

图16是示意性示出实施例5的弹性波装置的一例的剖视图。

图17是在图16中由I表示的部位的压电层侧的俯视图。

图18是在图16中由II表示的部位的第一盖部侧的俯视图。

图19是示出利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置的一例的外观的简图的立体图。

图20是示出图19所示的弹性波装置的压电层上的电极构造的俯视图。

图21是沿着图19中的A-A线的部分的剖视图。

图22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23是用于说明在弹性波装置的压电层传播的厚度剪切模式的体波的示意性主视剖视图。

图24是示出厚度剪切模式的体波的振幅方向的图。

图25是示出图19所示的弹性波装置的谐振特性的一例的图。

图26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与作为弹性波装置的谐振器的分数带宽的关系的图。

图27是利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置的另一例的俯视图。

图28是示出图19所示的弹性波装置的谐振特性的一例的参考图。

图29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分数带宽与作为杂散的大小的以180度标准化的杂散的阻抗的相位旋转量之间的关系的图。

图30是示出d/2p、金属化率MR以及分数带宽的关系的图。

图31是示出使d/p无限接近于0的情况下的分数带宽相对于LiNbO₃的欧拉角(0°，θ，ψ)的映射的图。

图32是用于说明利用兰姆波的弹性波装置的一例的局部截切立体图。

具体实施方式

以下，对本发明的弹性波装置进行说明。

本发明的弹性波装置具备压电层、以及设置于上述压电层的至少一个主面的多个电极。

本发明的弹性波装置在第一方式、第二方式及第三方式中，具备包括铌酸锂或钽酸锂的压电层、以及在与压电层的厚度方向交叉的方向上对置的第一电极及第二电极。

在第一方式中，利用厚度剪切一阶模式等厚度剪切模式的体波。另外，在第二方式中，第一电极及所述第二电极是相邻的电极彼此，在将压电层的厚度设为d并将第一电极及第二电极的中心间距离设为p的情况下，d/p为0.5以下。由此，在第一方式及第二方式中，即便在推进了小型化的情况下，也能够提高Q值。

在第三方式中，利用了作为板波的兰姆(Lamb)波。而且，能够得到基于上述兰姆波的谐振特性。

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。

以下所示的图是示意性的图，其尺寸、纵横比的比例尺等有时与实际的产品不同。

需要说明的是，本说明书所记载的各实施方式是例示性的实施方式，在不同的实施方式之间能够进行结构的部分置换或组合。另外，在不特别区分各实施方式的情况下，仅称为“本发明的弹性波装置”。

图2是示意性示出本发明的弹性波装置的一例的剖视图。图3是示意性示出构成图2所示的弹性波装置的中继电极的一例的俯视图。

图2所示的弹性波装置10具备支承基板11和压电层12。支承基板11在一个主面具有空洞部13。压电层12在支承基板11的上述主面设置为覆盖空洞部13。此外，在与支承基板11相反的一侧的压电层12的主面设置有多个电极(功能电极14等)。

弹性波装置10还具备与压电层12隔开间隔而设置的第一盖部21、以及设置在第一盖部21与压电层12或支承基板11之间的第一支承部22。在第一盖部21与功能电极14之间设置有第二空洞部23。

在第一盖部21的压电层12侧的主面上，设置有与功能电极14电连接的中继电极24。

在弹性波装置10中，在功能电极14的上方设置有第一盖部21，并且，在第一盖部21上，与功能电极14电连接的中继电极24设置为在从支承基板11与压电层12的层叠方向(图2中的上下方向)观察时与功能电极14重叠。在该情况下，优选在第一盖部21上，与功能电极14电连接的中继电极24设置为相互对置。

或者也可以是，在弹性波装置10中，在功能电极14的上方设置有第一盖部21，在第一盖部21上，与功能电极14电连接的中继电极24设置为相互对置。在该情况下也可以是，在第一盖部21上，与功能电极14电连接的中继电极24不设置为在从支承基板11与压电层12的层叠方向观察时与功能电极14重叠。

在弹性波装置10中，在设置为在从支承基板11与压电层12的层叠方向观察时中继电极24与功能电极14重叠的情况下、或者在设置为中继电极24相互对置的情况下、或者在这两方的情况下，能够不使弹性波装置10的尺寸大型化而附加电容。

空洞部13可以贯穿支承基板11，也可以不贯穿支承基板11。在空洞部13贯穿支承基板11的情况下，弹性波装置10也可以还具备：第二盖部31，其设置在相对于支承基板11而与压电层12相反的一侧，并堵塞空洞部13；以及第二支承部32，其设置在第二盖部31与支承基板11之间。

在后述的实施例中，说明图2所示的弹性波装置10及图3所示的中继电极24的详细结构。

以下，示出更具体地公开了本发明的弹性波装置的实施例。需要说明的是，本发明不仅仅限定于这些实施例。

图4是示意性示出实施例1的弹性波装置的一例的剖视图。图5是在图4中由I表示的部位的压电层侧的俯视图。图6是在图4中由II表示的部位的第一盖部侧的俯视图。需要说明的是，在图4中，示出沿着图5及图6中的B-B线的剖面。

图4、图5及图6所示的实施例1的弹性波装置10A具备支承基板11、层叠在支承基板11上的中间层15、以及层叠在中间层15上的压电层12。压电层12具有相互对置的第一主面12a及第二主面12b。在压电层12上设置有多个电极(功能电极14等)。

设置空洞部13(以下也记载为第一空洞部13)，使得在支承基板11与压电层12的层叠方向(图4中的上下方向)上贯穿支承基板11和中间层15。需要说明的是，也可以不必设置中间层15。

支承基板11例如包括硅(Si)。支承基板11的材料不限于上述，例如，也能够使用氧化铝、钽酸锂、铌酸锂、石英等压电体、矾土、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、氮化镓等半导体或树脂等。

中间层15例如包括氧化硅(SiO_x)。在该情况下，中间层15也可以由SiO₂构成。中间层15的材料不限于上述，例如也能够使用氮化硅(Si_xN_y)等。在该情况下，中间层15也可以由Si₃N₄构成。

压电层12例如包括铌酸锂(LiNbO_x)或钽酸锂(LiTaO_x)。在该情况下，压电层12也可以由LiNbO₃或LiTaO₃构成。

多个电极具有至少一对功能电极14、以及与功能电极14分别连接的多个布线电极16。

如图5所示，功能电极14例如具有对置的第一电极17A(以下也记载为第一电极指17A)及第二电极17B(以下也记载为第二电极指17B)、连接了第一电极17A的第一汇流条电极18A、以及连接了第二电极17B的第二汇流条电极18B。由第一电极17A和第一汇流条电极18A构成作为第一功能电极14A的第一梳齿状电极(第一IDT电极)，由第二电极17B和第二汇流条电极18B构成作为第二功能电极14B的第二梳齿状电极(第二IDT电极)。第一功能电极14A及第二功能电极14B在与支承基板11及压电层12的层叠方向交叉的交叉方向(图5中的面方向)上对置。

在从支承基板11与压电层12的层叠方向观察时，第一功能电极14A的至少一部分及第二功能电极14B的至少一部分设置为与第一空洞部13重叠。

功能电极14包括Al、A1Cu合金等适当的金属或合金。例如，功能电极14具有在Ti层上层叠了Al层的构造。需要说明的是，也可以使用Ti层以外的紧贴层。

布线电极16例如具有与作为第一功能电极14A的第一梳齿状电极连接的第一布线电极16A、以及与作为第二功能电极14B的第二梳齿状电极连接的第二布线电极16B。

布线电极16包括Al、AlCu合金等适当的金属或合金。例如，布线电极16具有在Ti层上层叠了A1层的构造。需要说明的是，也可以使用Ti层以外的紧贴层。

弹性波装置10A还具备与压电层12的第一主面12a隔开间隔而设置的第一盖部21。在第一盖部21与压电层12或支承基板11之间设置有第一支承部22。另外，在第一盖部21与功能电极14之间设置有第二空洞部23。

第一盖部21在从支承基板11与压电层12的层叠方向观察时与第一功能电极14A、第二功能电极14B、第一布线电极16A及第二布线电极16B重叠。

第一盖部21例如包括Si。第一盖部21的材料可以与支承基板11的材料相同，也可以与支承基板11的材料不同。

第一支承部22例如由包围功能电极14及其布线电极16的环状电极构成。在该情况下，第一支承部22例如从支承基板11侧起具有导电膜、层叠在导电膜上的密封电极、以及层叠在密封电极上的接合电极的层叠体。经由环状电极将第一盖部21与压电层12接合。第一支承部22也可以不具有导电膜，而从支承基板11侧起具有密封电极和层叠在密封电极上的接合电极的层叠体。

导电膜例如包括与功能电极14相同的材料。密封电极例如包括金(Au)。接合电极例如包括Au。

弹性波装置10A也可以还具备堵塞第一空洞部13的第二盖部31。在第二盖部31与支承基板11之间设置有第二支承部32。

第二盖部31例如包括Si。第二盖部31的材料可以与支承基板11的材料相同，也可以与支承基板11的材料不同。另外，第二盖部31的材料可以与第一盖部21的材料相同，也可以与第一盖部21的材料不同。

第二支承部32例如由包围第一空洞部13的环状电极构成。在该情况下，第二支承部32例如从支承基板11侧起具有密封电极和层叠在密封电极上的接合电极的层叠体。经由环状电极将第二盖部31与支承基板11接合。

也可以在压电层12的第二盖部31侧的表面将频率调整膜33设置为与第一空洞部13重叠。

频率调整膜33例如包括SiO_x、Si_xN_y等或者它们的层叠体。在该情况下，频率调整膜33也可以由SiO₂、Si₃N₄等或者它们的层叠体构成。

弹性波装置10A优选还具备贯穿第二盖部31且与设置于支承基板11的第二盖部31侧的主面的引出电极34连接的端子电极35、以及与端子电极35连接的焊盘电极36。引出电极34与设置于支承基板11的第一盖部21侧的主面的布线电极(供电电极19等)电连接。也可以在端子电极35及焊盘电极36的底面设置种子层电极37。

端子电极35例如包括Cu镀覆层等Cu层。焊盘电极36例如从端子电极35侧起包括Cu镀覆层等Cu层、Ni镀覆层等Ni层以及Au镀覆层等Au层。种子层电极37例如从第一盖部21侧起包括Ti层和Cu层。

由端子电极35及焊盘电极36构成凸起下金属(UBM)层。也可以在构成UBM层的焊盘电极36上设置BGA(Ball GridArray，球栅阵列)等凸起。

第一盖部21的压电层12侧的主面以及第一盖部21的与压电层12相反的一侧的主面也可以被绝缘膜25(以下也记载为电介质膜25)覆盖。同样地，第二盖部31的支承基板11侧的主面以及第二盖部31的与支承基板11相反的一侧的第二主面也可以被绝缘膜25覆盖。

绝缘膜25例如包括SiO_x等。在该情况下，绝缘膜25也可以由SiO₂构成。

功能电极14的表面也可以被保护膜26覆盖。

保护膜26例如包括SiO_x等。在该情况下，保护膜26也可以由SiO₂构成。

如图4及图5所示，在与第一功能电极14A连接的第一布线电极16A上设置有第三布线电极16C，在与第二功能电极14B连接的第二布线电极16B上设置有第四布线电极16D。

此外，如图4及图6所示，在第三布线电极16C上设置有第一中继电极24A，在第四布线电极16D上设置有第二中继电极24B。

第一中继电极24A不仅仅设置在第三布线电极16C上，还设置在第一盖部21的压电层12侧的主面。第一中继电极24A与第一功能电极14A电连接。

第二中继电极24B不仅仅设置在第四布线电极16D上，还设置在第一盖部21的压电层12侧的主面。第二中继电极24B与第二功能电极14B电连接。

在从支承基板11与压电层12的层叠方向观察时，第一中继电极24A的至少一部分设置为与第一功能电极14A及第二功能电极14B中的至少一方重叠。同样地，在从支承基板11与压电层12的层叠方向观察时，第二中继电极24B的至少一部分设置为与第一功能电极14A及第二功能电极14B中的至少一方重叠。根据上述的结构，能够在功能电极14与中继电极24之间形成电容，因此，能够不使弹性波装置10A的尺寸大型化而附加电容，提高特性。需要说明的是，在从支承基板11与压电层12的层叠方向观察时，第一中继电极24A及第二中继电极24B中的至少一方也可以设置为与功能电极14重叠。

也可以在第一盖部21的压电层12侧的主面与第一中继电极24A及第二中继电极24B中的至少一方之间设置有电介质膜25。

图7是示意性示出实施例2的弹性波装置的一例的剖视图。图8是在图7中由I表示的部位的压电层侧的俯视图。图9是在图7中由II表示的部位的第一盖部侧的俯视图。需要说明的是，在图7中，示出沿着图8及图9中的B-B线的剖面。

在图7、图8及图9所示的实施例2的弹性波装置10B中，第一中继电极24A的形状及第二中继电极24B的形状与实施例1的弹性波装置10A不同。

在实施例2的弹性波装置10B中，第一中继电极24A及第二中继电极24B在第一盖部21的压电层12侧的主面上在交叉方向(图9中的面方向)上对置。根据这样的结构，使中继电极24彼此也在第一盖部21上对置，因此，能够附加的电容进一步增加。

第一中继电极24A例如具有多个第三电极26A(以下也记载为第三电极指26A)、以及连接了第三电极26A的第三汇流条电极27A。第一中继电极24A与第一梳齿状电极同样地构成梳齿状的电极。

第二中继电极24B例如具有多个第四电极26B(以下也记载为第四电极指26B)、以及连接了第四电极26B的第四汇流条电极27B。第二中继电极24B与第二梳齿状电极同样地构成梳齿状的电极。

在图9中，第三电极26A及第四电极26B沿上下方向延伸，并且第三汇流条电极27A及第四汇流条电极27B沿左右方向延伸，由此，相邻的第三电极A及第四电极26B在左右方向上对置，但例如也可以是，第三电极26A及第四电极26B沿左右方向延伸，并且第三汇流条电极27A及第四汇流条电极27B沿上下方向延伸，由此，相邻的第三电极A及第四电极26B在上下方向上对置。

图10是示意性示出实施例3的弹性波装置的一例的剖视图。图11是在图10中由I表示的部位的压电层侧的俯视图。图12是在图10中由II表示的部位的第一盖部侧的俯视图。需要说明的是，在图10中，示出沿着图11及图12中的B-B线的剖面。

在图10、图11及图12所示的实施例3的弹性波装置10C中，第一中继电极24A的形状及第二中继电极24B的形状与实施例1的弹性波装置10A及实施例2的弹性波装置10B不同。

在实施例3的弹性波装置10C中，第一中继电极24A及第二中继电极24B在支承基板11与压电层12的层叠方向上对置。根据这样的结构，使中继电极24彼此也在第一盖部21上对置，因此，能够附加的电容进一步增加。

如图10及图12所示，优选在第一中继电极24A与第二中继电极24B之间设置有电介质膜28。具体而言，优选在第一盖部21上设置电介质膜28，第一中继电极24A与第二中继电极24B隔着电介质膜28在支承基板11与压电层12的层叠方向上对置。在该情况下，虽然增加设置电介质膜28的工序，但即便中继电极24的图案的精度低，也能够附加电容。另外，通过选择介电常数大的电介质膜28，能够减小中继电极24的图案的面积。

也可以在第一盖部21的压电层12侧的主面与第一中继电极24A及第二中继电极24B中的至少一方之间设置电介质膜25。

图13是示意性示出实施例4的弹性波装置的一例的剖视图。图14是在图13中由I表示的部位的压电层侧的俯视图。图15是在图13中由II表示的部位的第一盖部侧的俯视图。需要说明的是，在图13中，示出沿着图14及图15中的B-B线的剖面。

在图13、图14及图15所示的实施例4的弹性波装置10D中，在从支承基板11与压电层12的层叠方向观察时，中继电极24与功能电极14不重叠。

在如实施例2的弹性波装置10B或实施例3的弹性波装置10C那样第一中继电极24A及第二中继电极24B相互对置的情况下，在从支承基板11与压电层12的层叠方向观察时，第一中继电极24A及第二中继电极24B不一定需要与功能电极14重叠。例如，如图13、图14及图15所示，也可以在延长第一中继电极24A及第二中继电极24B使得与功能电极14不重叠的位置，使第一中继电极24A及第二中继电极24B对置。即便在该情况下，也能够通过第一中继电极24A及第二中继电极24B来形成电容，因此，能够与谐振器并联地附加电容。

在图15中，第一中继电极24A及第二中继电极24B在支承基板11与压电层12的层叠方向上对置，但如图9所示，也可以在第一盖部21的压电层12侧的主面上在交叉方向上对置。

图16是示意性示出实施例5的弹性波装置的一例的剖视图。图17是在图16中由I表示的部位的压电层侧的俯视图。图18是在图16中由II表示的部位的第一盖部侧的俯视图。需要说明的是，在图16中，示出沿着图17及图18中的B-B线的剖面。

在图16、图17及图18所示的实施例5的弹性波装置10E中，在第一空洞部13未贯穿支承基板11及中间层15这一点与实施例1～实施例4不同。在该情况下，例如，由端子电极35及焊盘电极36构成的UBM层贯穿支承基板11，与压电层12上的布线电极16电连接。

以下，对厚度剪切模式及板波详细进行说明。需要说明的是，以下，使用功能电极为IDT电极的情况下的例子进行说明。以下的例子中的支承构件相当于本发明中的支承基板，绝缘层相当于中间层。

图19是示出利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置的一例的外观的简图的立体图。图20是示出图19所示的弹性波装置的压电层上的电极构造的俯视图。图21是沿着图19中的A-A线的部分的剖视图。

弹性波装置1例如具有包括LiNbO₃的压电层2。压电层2也可以包括LiTaO₃。LiNbO₃或LiTaO₃的切割角例如是Z切割，但也可以是旋转Y切割或X切割。优选的是，优选Y传播及X传播±30°的传播方位。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50nm以上且1000nm以下。压电层2具有相对置的第一主面2a及第二主面2b。在压电层2的第一主面2a上设置有电极3及电极4。这里，电极3是“第一电极”的一例，电极4是“第二电极”的一例。在图19及图20中，多个电极3是与第一汇流条电极5连接的多个第一电极指。多个电极4是与第二汇流条电极6连接的多个第二电极指。多个电极3及多个电极4相互交错对插。电极3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与相邻的电极4对置。由这多个电极3、电极4、第一汇流条电极5及第二汇流条电极6构成IDT(Interdigital Transducer，叉指换能器)电极。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是与压电层2的厚度方向交叉的方向。因此，也可以说电极3与相邻的电极4在与压电层2的厚度方向交叉的方向上对置。另外，电极3、4的长度方向也可以替换为与图19及图20所示的电极3、4的长度方向正交的方向。即，也可以使电极3、4在图19及图20中第一汇流条电极5及第二汇流条电极6延伸的方向上延伸。在该情况下，第一汇流条电极5及第二汇流条电极6在图19及图20中电极3、4延伸的方向上延伸。而且，连接到一个电位的电极3与连接到另一个电位的电极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。这里，电极3与电极4相邻并不是指电极3与电极4配置为直接接触的情况，而是指电极3与电极4隔着间隔而配置的情况。另外，在电极3与电极4相邻的情况下，在电极3与电极4之间未配置包括其他的电极3、4的与信号电极或接地电极连接的电极。该对数不必为整数对，也可以是1.5对或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。需要说明的是，电极3、4间的中心间距离成为将正交于电极3的长度方向的方向上的电极3的宽度尺寸的中心与正交于电极4的长度方向的方向上的电极4的宽度尺寸的中心连结而得到的距离。此外，在电极3、4的至少一方具有多根的情况下(在将电极3、4设为一对电极组时具有1.5对以上的电极组的情况下)，电极3、4的中心间距离是指1.5对以上的电极3、4中的相邻的电极3、4各自的中心间距离的平均值。另外，电极3、4的宽度即电极3、4的对置方向的尺寸优选为150nm以上且1000nm以下的范围。

在本实施方式中，在使用Z切割的压电层的情况下，正交于电极3、4的长度方向的方向成为正交于压电层2的极化方向的方向。在作为压电层2而使用了其他切割角的压电体的情况下，不限于此。这里，“正交”不仅仅限定于严格上正交的情况，也可以是大致正交(正交于电极3、4的长度方向的方向与极化方向所成的角度例如为90°±10°)。

在压电层2的第二主面2b侧，隔着绝缘层7层叠有支承构件8。绝缘层7及支承构件8具有框状的形状，如图21所示，具有开口部7a、8a。由此形成空洞部9。空洞部9是为了不妨碍压电层2的激励区域C(参照图20)的振动而设置的。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处，隔着绝缘层7层叠于第二主面2b。需要说明的是，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的第二主面2b。

绝缘层7例如包括氧化硅。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包括Si。Si的压电层2侧的面上的面方位可以是(100)、(110)，也可以是(111)。优选的是，期望为电阻率4kΩ以上的高电阻的Si。不过，关于支承构件8，也能够使用适当的绝缘性材料、半导体材料而构成。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、电极4、第一汇流条电极5及第二汇流条电极6包括Al、AlCu合金等适当的金属或合金。在本实施方式中，电极3、电极4、第一汇流条电极5及第二汇流条电极6具有在Ti膜上层叠了Al膜的构造。需要说明的是，也可以使用Ti膜以外的紧贴层。

在驱动时，向多个电极3与多个电极4之间施加交流电压。更具体而言，向第一汇流条电极5与第二汇流条电极6之间施加交流电压。由此，能够得到利用了在压电层2中被激励的厚度剪切模式的体波的谐振特性。另外，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为0.5以下。因此，能够有效地激励上述厚度剪切模式的体波，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，能够得到更加良好的谐振特性。需要说明的是，如本实施方式那样在电极3、4的至少一方具有多根的情况下，即，在将电极3、4设为一对电极组时电极3、4具有1.5对以上的情况下，相邻的电极3、4的中心间距离p成为各相邻的电极3、4的中心间距离的平均距离。

在本实施方式的弹性波装置1中，由于具备上述结构，因此，即便为了实现小型化而减小了电极3、4的对数，也难以产生Q值的下降。这是因为，是在两侧不需要反射器的谐振器，传播损耗少。另外，不需要上述反射器是由于利用了厚度剪切模式的体波。参照图22及图23来说明在以往的弹性波装置中利用的兰姆波与上述厚度剪切模式的体波的不同。

图22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。如图22所示，在专利文献1(日本公开专利公报日本特开2012-257019号公报)所记载的那样的弹性波装置中，波在压电膜201中如箭头所示那样传播。这里，在压电膜201中，第一主面201a与第二主面201b对置，连结第一主面201a与第二主面201b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22所示，对于兰姆波，波如图示那样沿X方向传播。由于是板波，因此，虽然压电膜201整体上振动，但由于波沿X方向传播，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，在实现了小型化的情况下，即在减少了电极指的对数的情况下，Q值下降。

与此相对，图23是用于说明在弹性波装置的压电层传播的厚度剪切模式的体波的示意性主视剖视图。如图23所示，在本实施方式的弹性波装置1中，振动位移是厚度剪切方向，因此，波大致沿着连结压电层2的第一主面2a与第二主面2b的方向即Z方向传播并进行谐振。即，波的X方向分量比Z方向分量显著小。而且，通过该Z方向的波的传播得到谐振特性，因此，不需要反射器。因此，不产生向反射器传播时的传播损耗。因此，即便为了推进小型化而减少了包括电极3、4的电极对的对数，也难以产生Q值的下降。

图24是示出厚度剪切模式的体波的振幅方向的图。如图24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所包含的第一区域451和激励区域C所包含的第二区域452成为相反。在图24中，示意性示出在电极3与电极4之间施加了电极4相比于电极3成为高电位的电压的情况下的体波。第一区域451是激励区域C中的正交于压电层2的厚度方向且将压电层2分为两部分的假想平面VP1与第一主面2a之间的区域。第二区域452是激励区域C中的假想平面VP1与第二主面2b之间的区域。

如上所述，在弹性波装置1中，配置有包括电极3和电极4的至少一对电极，但由于没有使波沿X方向传播，因此，包括该电极3、4的电极对的对数不必具有多对。即，只要设置至少一对电极即可。

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25是示出图19所示的弹性波装置的谐振特性的一例的图。需要说明的是，得到该谐振特性的弹性波装置1的设计参数如下所述。

压电层2：欧拉角(0°，0°，90°)的LiNbO₃，厚度＝400nm。

在沿正交于电极3与电极4的长度方向的方向观察时，电极3与电极4重叠的区域即激励区域C的长度＝40μm，包括电极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基板。

需要说明的是，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。

在弹性波装置1中，包括电极3、4的电极对的电极间距离在多对中全部相等。即，等间距地配置了电极3和电极4。

根据图25可清楚，尽管不具有反射器，也得到分数带宽为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与电极4的电极的中心间距离设为p的情况下，如上所述，在本实施方式中，d/p优选为0.5以下，更优选为0.24以下。参照图26对此进行说明。

与得到图25所示的谐振特性的弹性波装置同样，但是使d/2p变化而得到多个弹性波装置。图26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与作为弹性波装置的谐振器的分数带宽的关系的图。

根据图26可清楚，在d/2p超过0.25时，即在d/p＞0.5时，即便调整d/p，分数带宽也不足5％。与此相对，在d/2p≤0.25即d/p≤0.5的情况下，如果使d/p在该范围内变化，则能够使分数带宽成为5％以上，即能够构成具有高耦合系数的谐振器。另外，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，能够使分数带宽高到7％以上。此外，如果在该范围内调整d/p，则能够得到分数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，可以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。

需要说明的是，如上所述，至少一对电极也可以是一对，在一对电极的情况下，上述p为相邻的电极3、4的中心间距离。另外，在1.5对以上的电极的情况下，将相邻的电极3、4的中心间距离的平均距离设为p即可。

另外，关于压电层的厚度d，在压电层2具有厚度偏差的情况下，采用将该厚度平均化而得到的值即可。

在弹性波装置61中，在压电层2的第一主面2a上设置有具有电极3和电极4的一对电极。需要说明的是，图27中的K成为交叉宽度。如上所述，在本实施方式的弹性波装置中，电极的对数也可以是一对。即便在该情况下，如果上述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。

在本实施方式的弹性波装置中，优选的是，在多个电极3、4中任意相邻的电极3、4相对于激励区域的金属化率MR期望满足MR≤1.75(d/p)+0.075，该激励区域是在沿上述相邻的电极3、4对置的方向观察时上述相邻的电极3、4重叠的区域。在该情况下，能够有效地减小杂散。参照图28及图29对此进行说明。

图28是示出图19所示的弹性波装置的谐振特性的一例的参考图。在谐振频率与反谐振频率之间出现箭头B所示的杂散。需要说明的是，设为d/p＝0.08且设为LiNbO₃的欧拉角(0°，0°，90°)。另外，设为上述金属化率MR＝0.35。

参照图20对金属化率MR进行说明。在图20的电极构造中，在着眼于一对电极3、4的情况下，设为仅设置有该一对电极3、4。在该情况下，由单点划线C包围的部分成为激励区域。该激励区域是指，在沿着正交于电极3、4的长度方向的方向即对置方向观察电极3和电极4时电极3中的与电极4重合的区域、电极4中的与电极3重合的区域、以及电极3与电极4之间的区域中的与电极3及电极4重合的区域。而且，相对于该激励区域的面积的激励区域C内的电极3、4的面积成为金属化率MR。即，金属化率MR是金属化部分的面积相对于激励区域的面积的比。

需要说明的是，在设置有多对电极的情况下，将全部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29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分数带宽与作为杂散的大小的以180度标准化的杂散的阻抗的相位旋转量之间的关系的图。需要说明的是，针对分数带宽，对压电层的膜厚、电极的尺寸进行了各种变更、调整。另外，图29是使用了Z切割的包括LiNbO₃的压电层的情况下的结果，但在使用其他切割角的压电层的情况下也成为同样的趋势。

在图29中的椭圆J所包围的区域，杂散大到1.0。根据图29可清楚，当分数带宽超过0.17时即超过17％时，即便使构成分数带宽的参数变化，在通带内也出现杂散电平为1以上的较大杂散。即，如图28所示的谐振特性那样，在频带内出现箭头B所示的较大杂散。因此，分数带宽优选为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，能够减小杂散。

图30是示出d/2p、金属化率MR以及分数带宽的关系的图。在上述弹性波装置中，构成d/2p和MR不同的各种弹性波装置，测定了分数带宽。

图30的虚线D的右侧的标注有阴影线而示出的部分是分数带宽为17％以下的区域。标注有该阴影线的区域与未标注该阴影线的区域的边界由MR＝3.5(d/2p)+0.075表示。即，MR＝1.75(d/p)+0.075。因此，优选为MR≤1.75(d/p)+0.075。在该情况下，容易使分数带宽成为17％以下。更优选的是图30中的单点划线D1所示的MR＝3.5(d/2p)+0.05的右侧的区域。即，如果MR≤1.75(d/p)+0.05，则能够使分数带宽可靠地成为17％以下。

图31的标注有阴影线而示出的部分是至少得到5％以上的分数带宽的区域，当近似该区域的范围时，成为由下述的式(1)、式(2)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，能够充分地使分数带宽变宽，因此是优选的。

弹性波装置81具有支承基板82。在支承基板82设置有上表面打开的凹部。在支承基板82上层叠有压电层83。由此，构成空洞部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32中，由虚线表示空洞部9的外周缘。这里，IDT电极84具有第一汇流条电极84a、第二汇流条电极84b、作为多根第一电极指的电极84c、以及作为多根第二电极指的电极84d。多根电极84c与第一汇流条电极84a连接。多根电极84d与第二汇流条电极84b连接。多根电极84c与多根电极84d相互交错对插。

在弹性波装置81中，通过向上述空洞部9上的IDT电极84施加交流电场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。

这样，本发明的弹性波装置也可以利用兰姆波等板波。

附图标记说明

1 弹性波装置；

2 压电层；

2a 压电层的第一主面；

2b 压电层的第二主面；

3 第一电极；

4 第二电极；

5 第一汇流条电极；

6 第二汇流条电极；

7 绝缘层；

7a 开口部；

8 支承构件；

8a 开口部；

9 空洞部；

10、10A、10B、10C、10D、10E 弹性波装置；

11 支承基板；

12 压电层；

12a 压电层的第一主面；

12b 压电层的第二主面；

13 空洞部(第一空洞部)；

14 功能电极；

14A 第一功能电极；

14B 第二功能电极；

15 中间层；

16 布线电极；

16A 第一布线电极；

16B 第二布线电极；

16C 第三布线电极；

16D 第四布线电极；

17A 第一电极(第一电极指)；

17B 第二电极(第二电极指)；

18A 第一汇流条电极；

18B 第二汇流条电极；

19 供电电极；

21 第一盖部；

22 第一支承部；

23 第二空洞部；

24 中继电极；

24A 第一中继电极；

24B 第二中继电极；

25 绝缘膜(电介质膜)；

26A 第三电极(第三电极指)；

26B 第四电极(第四电极指)；

27A 第三汇流条电极；

27B 第四汇流条电极；

28 电介质膜；

31 第二盖部；

32 第二支承部；

33 频率调整膜；

34 引出电极；

35 端子电极；

36 焊盘电极；

37 种子层电极；

61 弹性波装置；

81 弹性波装置；

82 支承基板；

83 压电层；

84a 第一汇流条电极；

84b 第二汇流条电极；

84c 第一电极(第一电极指)；

84d 第二电极(第二电极指)；

85、86 反射器；

201 压电膜；

201a 压电膜的第一主面；

201b 压电膜的第二主面；

451 第一区域；

452 第二区域；

C 激励区域；

VP1 假想平面。

Claims

1.一种弹性波装置，具备：

压电层，其具有相互对置的第一主面及第二主面；

多个电极，其设置在所述压电层的所述第一主面上；

支承基板，其层叠于所述压电层的所述第二主面侧；

第一盖部，其与所述压电层的所述第一主面隔开间隔而设置；以及

第一支承部，其设置在所述第一盖部与所述压电层或所述支承基板之间，

所述多个电极具有至少一对功能电极以及与所述功能电极分别连接的布线电极，

所述功能电极具有在与所述支承基板及所述压电层的层叠方向交叉的交叉方向上对置的第一功能电极及第二功能电极，

所述布线电极具有与所述第一功能电极连接的第一布线电极以及与所述第二功能电极连接的第二布线电极，

在所述支承基板与所述压电层之间设置有空洞部，

在从所述支承基板与所述压电层的层叠方向观察时，所述第一功能电极的至少一部分及所述第二功能电极的至少一部分设置为与所述空洞部重叠，

在从所述支承基板与所述压电层的层叠方向观察时，所述第一盖部与所述第一功能电极、所述第二功能电极、所述第一布线电极及所述第二布线电极重叠，

在所述第一盖部的所述压电层侧的主面上，设置有与所述第一功能电极电连接的第一中继电极以及与所述第二功能电极电连接的第二中继电极，

在从所述支承基板与所述压电层的层叠方向观察时，所述第一中继电极的至少一部分设置为与所述第一功能电极及所述第二功能电极中的至少一方重叠。

2.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，

在从所述支承基板与所述压电层的层叠方向观察时，所述第二中继电极的至少一部分设置为与所述第一功能电极及所述第二功能电极中的至少一方重叠。

3.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，其中，

所述第一中继电极及所述第二中继电极在所述第一盖部的所述压电层侧的主面上在所述交叉方向上对置。

4.根据权利要求3所述的弹性波装置，其中，

所述第一中继电极具有一个以上的第三电极以及连接了所述一个以上的第三电极的第三汇流条电极，

所述第二中继电极具有一个以上的第四电极以及连接了所述一个以上的第四电极的第四汇流条电极。

5.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，其中，

所述第一中继电极及所述第二中继电极在所述支承基板与所述压电层的层叠方向上对置。

6.根据权利要求5所述的弹性波装置，其中，

所述弹性波装置还具备设置在所述第一中继电极与所述第二中继电极之间的电介质膜。

7.一种弹性波装置，具备：

压电层，其具有相互对置的第一主面及第二主面；

多个电极，其设置在所述压电层的所述第一主面上；

支承基板，其层叠于所述压电层的所述第二主面侧；

在所述支承基板与所述压电层之间设置有空洞部，

所述第一中继电极及所述第二中继电极在所述第一盖部的所述压电层侧的主面上在所述交叉方向上对置，或者在所述支承基板与所述压电层的层叠方向上对置。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的弹性波装置，其中，

所述空洞部贯穿所述支承基板，

所述弹性波装置还具备：

第二盖部，其设置在相对于所述支承基板而与所述压电层相反的一侧，并堵塞所述空洞部；以及

第二支承部，其设置在所述第二盖部与所述支承基板之间。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的弹性波装置，其中，

所述第一功能电极具有一个以上的第一电极以及连接了所述一个以上的第一电极的第一汇流条电极，

所述第二功能电极具有一个以上的第二电极以及连接了所述一个以上的第二电极的第二汇流条电极。

10.根据权利要求9所述的弹性波装置，其中，

在将所述一个以上的第一电极和所述一个以上的第二电极中的相邻的第一电极与第二电极之间的中心间距离设为p的情况下，所述压电层的厚度是2p以下。

11.根据权利要求1至8中任一项所述的弹性波装置，其中，

所述压电层包括铌酸锂或钽酸锂。

12.根据权利要求11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。

13.根据权利要求9所述的弹性波装置，其中，

在将所述压电层的厚度设为d、将所述一个以上的第一电极和所述一个以上的第二电极中的相邻的第一电极与第二电极之间的中心间距离设为p的情况下，d/p≤0.5。

14.根据权利要求13所述的弹性波装置，其中，

d/p≤0.24。

15.根据权利要求9、13或14所述的弹性波装置，其中，

在将所述一个以上的第一电极和所述一个以上的第二电极中的相邻的第一电极和第二电极的面积相对于激励区域的面积的比例即金属化率设为MR、将所述压电层的厚度设为d、将所述相邻的第一电极与第二电极的中心间距离设为p的情况下，MR≤1.75(d/p)+0.075，

所述激励区域是在沿所述相邻的第一电极与第二电极对置的方向观察时所述相邻的第一电极与第二电极重叠的区域。

16.根据权利要求15所述的弹性波装置，其中，

MR≤1.75(d/p)+0.05。

17.根据权利要求11所述的弹性波装置，其中，

所述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°，[180°-30°(1-(ψ-90)²/8100)1^/2]～180°，任意的ψ)...式(3)。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的弹性波装置，其中，

在所述第一盖部的所述压电层侧的主面与所述第一中继电极及所述第二中继电极中的至少一方之间设置有电介质膜。