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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Grenzakustikwellenbauelement,
das eine Grenzakustikwelle verwendet, die sich entlang einer Grenze
zwischen einer ersten Medienschicht und einer zweiten Medienschicht
ausbreitet, die eine unterschiedliche Schallgeschwindigkeit zu derselben
aufweist, und bezieht sich insbesondere auf ein Grenzakustikwellenbauelement,
das die Struktur aufweist, um ungewollte Störsignale zu unterdrücken.
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Hintergrund
der Technik
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Bei
Oberflächenwellenbauelementen,
die eine akustische Oberflächenwelle
verwenden wie z. B. eine Rayleigh-Welle oder eine erste Leckwelle, kann
eine Miniaturisierung und Gewichtsreduzierung erreicht werden, und
zusätzlich
dazu ist die Einstellung nicht erforderlich.
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Somit
wurden Oberflächenwellenbauelemente
verbreitet für
HF oder ZF-Filter in Mobiltelefonen, VCO-Resonatoren oder VIF-Filter für Fernseher verwendet.
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Da
sie jedoch Eigenschaften aufweist, die sich entlang einer Oberfläche eines
Mediums ausbreiten, ist eine akustische Oberflächenwelle empfindlich gegenüber der Änderung
bei dem Oberflächenzustand
des Mediums. Dementsprechend muss bei einem Chip, durch den sich
eine akustische Oberflächenwelle
ausbreitet, eine Chipoberfläche,
entlang der sich eine akustische Oberflächenwelle ausbreitet, geschützt werden.
Somit muss ein Oberflächenwellenbauelement
unter Verwendung eines Gehäuses
hermetisch abgedichtet sein, das einen Resonatorabschnitt in demselben
aufweist, so dass die Chipoberfläche
des Oberflächenakustikwellenchips
dem Resonatorabschnitt zugewandt ist. Als Ergebnis sind die Kosten
des Gehäuses,
wie oben beschrieben, relativ hoch, und zusätzlich dazu wird die Größe des Gehäuses unvermeidbar
viel größer als
die des Oberflächenakustikwellenchips.
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Als
ein Bauelement, das das Gehäuse
mit dem Resonatorabschnitt nicht benötigt, wie oben beschrieben
wurde, wurde ein Grenzakustikwellenbauelement vorgeschlagen.
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15 ist
eine Frontquerschnittsansicht und eine schematische perspektivische
Ansicht, die ein Beispiel eines herkömmlichen Grenzakustikwellenbauelements
zeigt. Bei einem Grenzakustikwellenbauelement 101 sind
eine erste Medienschicht 102 und eine zweite Medienschicht 103 mit
einer unterschiedlichen Schallgeschwindigkeit zu derselben aneinander
laminiert. An einer Grenze A zwischen der ersten Medienschicht 102 und
der zweiten Medienschicht 103 ist ein IDT 104,
der als ein elektroakustischer Wandler funktioniert, angeordnet.
Zusätzlich dazu
sind an den zwei Seiten des IDT 104 in der Richtung, entlang
der sich die Grenzakustikwelle ausbreitet, Reflektoren (nicht gezeigt)
angeordnet.
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Bei
dem Grenzakustikwellenbauelement 101 wird durch Anlegen
eines Eingangssignals an den IDT 104 eine Grenzakustikwelle
getrieben. Die Grenzakustikwelle breitet sich entlang der Grenze
A des Grenzakustikwellenbauelements 101 aus, wie schematisch
durch einen Pfeil B in 15 gezeigt ist.
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In „Piezoelectric
Acoustic Boundary Waves Propagating Along the Interface Between
SiO2 und LiTaO3" IEEE Trans. Sonics
and Ultrason., Band SU-25, Nr. 6, 1978 IEEE, wurde ein Beispiel
des Grenzakustikwellenbauelements, wie es oben beschrieben ist,
offenbart. Bei diesem Bauelement ist ein IDT auf einem 126°-Gedreht-Y-Platte-X-Ausbreitung-LiTaO3- Substrat
gebildet, und ein SiO2-Film mit einer vorbestimmten
Dicke ist auf dem LiTaO3-Substrat gebildet,
um den IDT abzudecken. Bei dieser Struktur wurde offenbart, dass
sich eine SV+P-Typ-Akustik-Grenzwelle, eine sogenannte Stoneley-Welle, ausbreitet.
In „Piezoelectric
Acoustic Boundary Waves Propagating Along the Interface Between
SiO2 und LiTaO3" IEEE Trans. Sonics
and ultrason., Band SU-25, Nr. 6, 1978 IEEE, wurde offenbart, dass,
wenn die Dicke des SiO2-Films auf 1,0 λ eingestellt
ist (λ zeigt
die Wellenlänge
einer Grenzakustikwelle an), ein elektromechanischer Koeffizient von
2 % erhalten wird.
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Zusätzlich dazu
wurde in „Highly
Piezoelectric Boundary Acoustic Wave Propagating in Si/SiO2/LiNbO3 Structure" (26th EM
symposium, Mai 1997, Seiten 53 bis 58) eine SH-Typ-Akustik-Grenzwelle
offenbart, die sich in einer [001]-Si<110>/SiO2/Y-Schnitt-X-Ausbreitung-LiNbO3-Struktur ausbreitet. Diese SH-Typ-Akustik-Grenzwelle
weist insofern einen Vorteil auf, dass ein elektromechanischer Koeffizient
k2 groß im
Vergleich zu dem der Stoneley-Welle ist. Zusätzlich dazu, da die SH-Typ-Akustik-Grenzwelle eine
SH-Typ-Welle ist,
wird erwartet, dass der Reflexionskoeffizient von Elektrodenfingern,
die einen IDT-Reflektor bilden, groß im Vergleich zu dem in dem
Fall der Stoneley-Welle ist. Somit, wenn ein Resonator oder ein
Resonator-Typ-Filter gebildet wird durch Verwenden der SH-Typ-Akustik-Grenzwelle, kann
eine weitere Miniaturisierung erreicht werden, und zusätzlich dazu
wird auch erwartet, dass steilere Frequenzeigenschaften erhalten
werden können.
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Da
die Grenzakustikwellenbauelemente eine Grenzakustikwelle verwenden,
die offenbart sind in „Piezoelectric
Acoustic Boundary Waves Propagating Along the Interface Between
SiO2 und LiTaO3" IEEE Trans. Sonics
and ultrason., Band SU-25, Nr. 6, 1978 IEEE und „Highly Piezoelectric Boundary Acoustic
Wave Propagating in Si/SiO2/LiNbO3, Structure" (26th EM symposium, Mai 1997, Seiten
53 bis 58), ist ein Paket mit einem Resonatorabschnitt nicht erforderlich.
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Somit
kann eine Miniaturisierung der Akustikwellenbauelemente und eine
Kostenreduzierung derselben erreicht werden. Es hat sich jedoch
erst durch Experimente herausgestellt, die durch die Erfinder der
vorliegenden Erfindung ausgeführt
wurden, dass, wenn das Grenzakustikwellenbauelement tatsächlich gebildet
wird, ein Problem von Frequenzeigenschaften insofern auftritt, dass
ungewollte Störsignale
leicht erzeugt werden.
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16 und 17 sind
Ansichten, die ein Problem eines herkömmlichen Grenzakustikwellenbauelements
darstellen, 16 ist eine schematische perspektivische
Ansicht, die die Erscheinung des Grenzakustikwellenbauelements zeigt
und 17 ist eine Ansicht, die Frequenzeigenschaften desselben
zeigt.
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Wie
in 16 gezeigt ist, sind auf einem Y-Schnitt-X-Ausbreitungs-Einkristall-LiNbO3-Substrat 112 ein IDT 113 und
Reflektoren 114 und 115 gebildet unter Verwendung
eines Au-Films mit einer Dicke von 0,05 λ. Zusätzlich dazu ist auf dem Einkristall-LiNbO3-Substrat 112 ein SiO2-Film 116 mit
einer Dicke von 3,3 λ gebildet
durch HF-Magnetron-Sputtern
bei einer Wafer-Erwärmungstemperatur
von 200°C,
um den IDT 113 und die Reflektoren 114 und 115 abzudecken.
Die Anzahl von Elektrodenfingerpaaren des IDT 113, die
Kreuz-Breite und
das Lastverhältnis
des Elektrodenfingers sind eingestellt auf 50 Paare, 30 λ bzw. 0,6.
Zusätzlich
dazu ist die Anzahl der Elektrodenfinger der Reflektoren 114 und 115 jeweils
auf 50 eingestellt, und λ der
Reflektoren 114 und 115 sind eingestellt, um mit
der Wellenlänge λ des IDT 113 zusammenzufallen.
Zusätzlich
dazu sind die Distanzen zwischen der Mitte des Elektrodenfingers
des IDT 113 und der der Reflektoren 114 und 115 jeweils
auf 0,5 λ eingestellt.
Auf der oberen und der unteren Seite des Au-Films werden dünne Ti-Schichten
durch Aufbringung gebildet, um die Haftung zu verbessern.
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Die
Frequenzeigenschaften eines Grenzakustikwellenbauelements 111,
das wie oben beschrieben gebildet ist, sind in 17 gezeigt.
Wie aus 17 ersichtlich ist, wird bei
dem Grenzakustikwellenbauelement 111 eine Mehrzahl von
Störsignalen
mit einer bestimmten Intensität
auf einer Seite mit höherer
Frequenz erzeugt als der bei einer Antiresonanzfrequenz und der
Umgebung derselben.
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Dementsprechend,
wenn ein Grenzakustikwellenbauelement 111 als ein Resonator
verwendet wird, wird eine unnötige
Resonanz erzeugt durch die oben beschriebenen Störsignale, und zusätzlich dazu,
wenn das Grenzakustikwellenbauelement 111 als ein Filter
verwendet wird, wird dadurch der Außerband-Unterdrückungspegel verschlechtert;
somit ist offensichtlich, dass die Störsignale die Herstellung von
praktisch anwendbaren Grenzakustikwellenbauelementen stark stören.
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Offenbarung
der Erfindung
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Unter
Betrachtung der herkömmlichen,
oben beschriebenen Techniken, ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Grenzakustikwellenbauelement zu schaffen, das effektiv
ungewollte Störsignale
unterdrücken
kann und bessere Frequenzeigenschaften erhalten kann.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Grenzakustikwellenbauelement
geschaffen, das eine Grenzakustikwelle verwendet, die sich entlang
einer Grenze zwischen einer ersten Medienschicht und einer zweiten
Medienschicht ausbreitet, wobei die Schallgeschwindigkeit der zweiten
Medienschicht niedrig im Vergleich zu der der ersten Medienschicht
ist, und wobei, wenn die Wellenlänge
der Grenzakustikwelle dargestellt ist durch λ, dann die Dicke der zweiten
Medienschicht auf 7 λ oder
mehr eingestellt ist. Das heißt,
gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung, da die zweite Medienschicht,
die eine relativ niedrige Schallgeschwindigkeit aufweist, gebildet wird,
um eine spezifische Dicke aufzuweisen, können ungewollte Störsignale
effektiv unterdrückt
werden.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Grenzakustikwellenbauelement
geschaffen, das eine Grenzakustikwelle verwendet, die sich entlang
einer Grenzoberfläche
zwischen einer ersten Medienschicht und einer zweiten Medienschicht
ausbreitet, wobei eine Struktur zum Streuen einer Akustikwelle für zumindest
eine Oberfläche
der ersten und/oder der zweiten Medienschicht an der Seite gegenüberliegend
zu der Grenzoberfläche
zwischen denselben vorgesehen ist.
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Bei
dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, da die Struktur zum
Streuen einer Akustikwelle bereitgestellt ist, können ungewollte Störsignale
unterdrückt
werden.
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Gemäß einem
spezifischen Fall des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung
ist die Schallgeschwindigkeit der zweiten Medienschicht niedrig
im Vergleich zu der der ersten Medienschicht, und die Struktur zum
Streuen einer Akustikwelle ist für
die zweite Medienschicht bereitgestellt.
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Gemäß einem
anderen spezifischen Fall des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung
ist die Struktur zum Streuen einer Akustikwelle zumindest ein Ausnehmungsabschnitt
und/oder zumindest ein Vorsprungsabschnitt, bereitgestellt für zumindest eine
Oberfläche
der Medienschichten an der Seite gegenüberliegend zu der Grenzoberfläche.
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Gemäß einem
anderen spezifischen Fall des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung,
wenn die Wellenlänge
der Grenzakustikwelle durch λ dargestellt
wird, dann ist die Tiefe des Ausnehmungsabschnitts oder die Höhe des Vorsprungsabschnitts 0,05 λ oder mehr.
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Gemäß einem
anderen spezifischen Fall des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung,
wenn die Wellenlänge
der Grenzakustikwelle durch λ dargestellt
ist, ist der Abstand zwischen den Ausnehmungsabschnitten und/oder
der Abstand zwischen den Vorsprungsabschnitten 1 λ oder mehr.
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Gemäß einem
anderen spezifischen Fall des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung,
wenn die Wellenlänge
der Grenzakustikwelle durch λ dargestellt
ist, ist die Dicke der Medienschicht, für die die Struktur zum Streuen
einer Akustikwelle vorgesehen ist, 7 λ oder weniger, wobei die Dicke
der Medienschicht die Distanz zwischen der Grenzoberfläche und
der Oberfläche
gegenüberliegend
zu derselben ist. Das heißt,
wenn die Dicke der ersten Medienschicht, die eine niedrige Schallgeschwindigkeit
aufweist, geringer als 7 λ ist,
ist es schwierig, die Störsignale
zu unterdrücken;
wenn jedoch die Struktur zum Streuen einer Akustikwelle verwendet
wird, können die
Störsignale
unterdrückt
werden.
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Gemäß einem
anderen spezifischen Fall des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung
ist die zweite Medienschicht gebildet aus SiO2,
die erste Medienschicht ist gebildet aus einem piezoelektrischen
Substrat, das Li enthält,
und zumindest ein Ausnehmungsabschnitt und/oder zumindest ein Vorsprungsabschnitt
ist auf einer Oberfläche
der zweiten Medienschicht gebildet, die aus SiO2 gebildet
ist.
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Gemäß einem
spezifischen Fall des ersten und des zweiten Aspekts der vorliegenden
Erfindung ist ein elektroakustischer Wandler zum Treiben einer Grenzakustikwelle
zwischen der ersten und der zweiten Medienschicht gebildet.
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Gemäß einem
anderen spezifischen Fall des ersten und des zweiten Aspekts der
vorliegenden Erfindung ist zumindest ein Reflektor ferner an der Grenze
zwischen der ersten Medienschicht und der zweiten Medienschicht
vorgesehen.
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Gemäß einem
anderen spezifischen Fall des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung
ist ferner ein Außenschichtmaterial
auf der Oberfläche
der Medienschicht vorgesehen, auf der zumindest ein Ausnehmungsabschnitt
und/oder zumindest ein Vorsprungsabschnitt vorgesehen ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1(a) und 1(b) sind
eine schematische Frontquerschnittsansicht, die einen wichtigen
Abschnitt eines Grenzakustikwellenbauelements eines ersten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung zeigt bzw. eine schematische perspektivische Ansicht,
die die Erscheinung desselben zeigt.
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2 ist
eine Ansicht, die eine Verschiebungsverteilung einer Hauptmode einer
Grenzakustikwelle bei herkömmlichen
Grenzakustikwellenbauelementen zeigt, die in 15 und 16 gezeigt sind.
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3 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel einer Verschiebungsverteilung einer
Störmode
unter den selben Bedingungen zeigt, die in 2 gezeigt
sind.
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4 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel einer Verschiebungsverteilung einer
Störmode
unter den selben Bedingungen zeigt, die in 2 gezeigt
sind.
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5 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel einer Verschiebungsverteilung einer
Störmode
unter den selben Bedingungen zeigt, die in 2 gezeigt
sind.
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6 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel einer Verschiebungsverteilung einer
Störmode
unter den selben Bedingungen zeigt, die in 2 gezeigt
sind.
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7 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel einer Verschiebungsverteilung einer
Störmode
unter den selben Bedingungen zeigt, die in 2 gezeigt
sind.
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8 ist
eine Ansicht, die eine Verschiebungsverteilung einer Störmode unter
den selben Bedingungen zeigt, die in 2 gezeigt
sind.
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9 ist
eine Ansicht, die Impedanzeigenschaften des Grenzakustikwellenbauelements
des ersten Ausführungsbeispiels
zeigt.
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10 ist
eine Ansicht, die die Änderung
bei dem Impedanzverhältnis
einer Störmode
zeigt, die erhalten wird, wenn die Tiefe der Rillen, die Unregelmäßigkeiten
bei dem ersten Ausführungsbeispiel
bilden, verändert
wird.
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11 ist
eine Ansicht, die die Änderung
bei dem Impedanzverhältnis
einer Störmode
zeigt, die erhalten wird, wenn der Abstand zwischen Rillen, die Unregelmäßigkeiten
bilden, verändert
wird.
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12 ist
eine schematische, perspektivische Ansicht, die die Struktur von
Rillen eines modifizierten Beispiels des Grenzakustikwellenbauelements
des ersten Ausführungsbeispiels
zeigt.
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13 ist
eine Ansicht, die ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung darstellt, und ist eine Ansicht, die die Änderung
bei dem Impedanzverhältnis
einer Störmode
zeigt, die erhalten wird, wenn die Dicke eines SiO2-Films,
der eine relativ niedrige Schallgeschwindigkeit aufweist, verändert wird.
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14 ist
eine schematische Teil-Front-Querschnittsansicht, die einen wichtigen Abschnitt
eines Grenzakustikwellenbauelements eines modifizierten Beispiels
des Grenzakustikwellenbauelements des ersten Ausführungsbeispiels
zeigt.
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15 ist
eine schematische Teil-Ausschnitt-Front-Querschnittsansicht, die
ein herkömmliches
Grenzakustikwellenbauelement darstellt.
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16 ist
eine schematische perspektivische Ansicht, die ein herkömmliches
Grenzakustikwellenbauelement darstellt.
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17 ist
eine Ansicht, die Impedanzeigenschaften des Grenzakustikwellenbauelements
zeigt, das in 16 gezeigt ist.
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Beste Ausführung der
Erfindung
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Hierin
nachfolgend Bezug nehmend auf die Figuren werden bestimmte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung so beschrieben, dass die vorliegende
Erfindung deutlich verständlich
ist.
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Erstens,
um die Ursachen der Störsignale
zu untersuchen, die in 17 gezeigt sind, wird die numerische
Analyse des Grenzakustikwellenbauelements 111, gezeigt
in 16, ausgeführt,
so dass die Verschiebungsverteilung einer Grenzakustikwelle und
die Verschiebungsverteilung einer Störmode erhalten werden. Bei
dieser Untersuchung sei angenommen, dass die Verschiebung zwischen
einem SiO2-Film und Au und die zwischen
dem Au und einem LiNbO3-Substrat kontinuierlich
sind und die Belastung in der vertikalen Richtung kontinuierlich
ist, das Potential 0 ist, aufgrund einer Kurzschluss-Grenze, der
SiO2-Film eine vorbestimmte Dicke aufweist und
das LiNbO3 eine unendliche Dicke aufweist.
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2 zeigt
die Verschiebungsverteilung einer Hauptmode einer Grenzakustikwelle,
wenn die Dicke des SiO2-Films auf 2,5 λ eingestellt
ist, und 3 bis 8 zeigen
die Verschiebungsverteilungen der jeweiligen Störmoden unter den selben Bedingungen
wie oben. In 2 bis 8 stellen
U1, U2 und U3 eine P-Wellenkomponente dar, eine SH-Wellenkomponente
bzw. eine SV-Komponente dar, die horizontale Achse zeigt die Verschiebung
an, normiert durch den Maximalwert, und die vertikale Achse zeigt
die Tiefenrichtung an (- Seite ist die untere Seite).
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Wie
aus 2 ersichtlich ist, wird darauf hingewiesen, dass
die Hauptmode der Grenzakustikwelle eine SH-Typ-Akustik-Grenzwelle ist, die primär auf einer
SH-Typ-Komponente
gebildet ist. Zusätzlich
dazu ist aus 3 bis 8 ersichtlich,
dass die Störmode
grob in zwei Typen von Moden kategorisiert werden kann; eine Störmode ist
primär
aus einer SH-Wellenkomponente gebildet, und die andere Störmode ist
primär
aus einer P-Welle- und einer SV-Welle-Komponente gebildet. Die zwei Typen
von Störmoden
breiten sich entlang der oberen Oberfläche des SiO2-Films
und entlang der Grenze zwischen dem SiO2-Film
und einem IDT aus, der aus Au hergestellt ist. Zusätzlich dazu
wird davon ausgegangen, dass, da eine Mehrzahl von Moden höherer Ordnung der
obigen zwei Typen von Störmoden
erzeugt wird, viele Störsignale
erzeugt werden, wie in 17 gezeigt ist.
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Das
Grenzakustikwellenbauelement der vorliegenden Erfindung wurde entwickelt,
um die Unterdrückung
der Störsignale
zu erreichen, wie oben beschrieben wurde.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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1(a) und 1(b) sind
eine schematische Frontquerschnittsansicht bzw. eine schematische perspektivische
Ansicht, die ein erstes Ausführungsbeispiel
eines Grenzakustikwellenbauelements der vorliegenden Erfindung darstellten
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Bei
einem Grenzakustikwellenbauelement 1 sind eine erste Medienschicht 2 und
eine zweite Medienschicht 3 aufeinander laminiert. Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist die erste Medienschicht 2 aus einem Y-Schnitt-X-Ausbreitung-Einkristall-LiNbO3-Substrat gebildet, und die zweite Medienschicht 3 ist
aus einem SiO2-Film gebildet. Zwischen dem
Einkristall-LiNbO3-Substrat 2 und
dem SiO2-Film 3, d. h., an einer
Grenze A zwischen der ersten und der zweiten Medienschicht, ist
ein IDT 4 als ein elektroakustischer Wandler angeordnet.
In 1(a) ist nur ein Teil, an dem der
IDT 4 angeordnet ist, gezeigt; wie jedoch in 1(b) gezeigt ist, sind Gitter-Typ-Reflektoren 5 und 6 an
zwei Seiten des IDT 4 in der Richtung vorgesehen, entlang
der sich eine Grenzakustikwelle ausbreitet. Ein Film aus Au mit
einer Dicke von 0,05 λ ist
auf dem Einkristall-LiNbO3-Substrat 2 gebildet,
so dass der IDT 4 und die Reflektoren 5 und 6 gebildet
werden.
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Zusätzlich dazu,
nachdem der IDT 4 und die Reflektoren 5 und 6 gebildet
sind, wird ein SiO2-Film mit einer Dicke
von 3,0 λ bei
einer Wafer-Erwärmungstemperatur
von 200°C
durch HF-Magnetron-Sputtern gebildet, wodurch der SiO2-Film 3 gebildet
wird.
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Die
Anzahl von Elektrodenfingerpaaren des IDT 4, die Kreuzbreite
und das Lastverhältnis
des Elektrodenfingers, der den IDT 4 bildet, sind auf 50 Paare,
30 λ bzw.
0, 6 eingestellt. Die Anzahl der Elektrodenfinger der Reflektoren 5 und 6 ist
auf 50 eingestellt und die Wellenlängen λ des IDT 4 und der
Reflektoren 5 und 6 sind eingestellt, um miteinander
zusammenzufallen. Zusätzlich
dazu sind die Distanzen zwischen dem IDT und den Reflektoren jeweils
auf 0,5 λ eingestellt,
als die Distanz zwischen den Mitten der Elektrodenfinger.
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Um
die Haftung zu verbessern, werden auf der oberen und unteren Seite
des Au-Films dünne Ti-Filme
mit einer Dicke von ungefähr
0,0005 λ durch Aufbringung
gebildet.
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Als
nächstes
werden in einer oberen Oberfläche 3a des
SiO2-Films 3 eine
Mehrzahl von Rillen 3b mit einer Tiefe von einem μm durch Bearbeiten
gebildet, um einen Winkel von 30° im
Hinblick auf die Richtung aufzuweisen, in der sich die Elektrodenfinger
des IDT 4 erstrecken, so dass das Grenzakustikwellenbauelement 1 dieses
Ausführungsbeispiels
erhalten wird.
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Die
Impedanzeigenschaften des Grenzakustikwellenbauelements 1,
das somit erhalten wird, sind in 9 gezeigt.
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Wie
deutlich ersichtlich ist, wenn 9 mit den
Impedanzeigenschaften des Grenzakustikwellenbauelements 111 verglichen
wird, gezeigt in 17, wird verständlich,
dass die Mehrzahl der Störantworten,
die an einer Seite mit höherer
Frequenz vorliegen als der an der Antiresonanzfrequenz, bei diesem
Ausführungsbeispiel
unterdrückt werden.
Wenn z. B. ein Störsignal,
das bei 1.300 MHz erzeugt wird, durch ein Impedanzverhältnis dargestellt
wird, dass ein Verhältnis
der Impedanz bei der Resonanzfrequenz zu der bei der Antiresonanzfrequenz
ist, ist verständlich,
dass das Störsignal
von 22,9 dB auf 6,6 dB unterdrückt
werden kann, d. h. zu einem Drittel unterdrückt werden kann.
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Das
Merkmal des Grenzakustikwellenbauelements 1 dieses Ausführungsbeispiels
ist, dass wie oben beschrieben, die Rillen 3b in der oberen
Oberfläche 3a des
SiO2-Films 3 gebildet sind, die
gegenüberliegend
zu der Grenzoberfläche
A angeordnet ist, um Ausnehmungsabschnitte zu bilden. Es wird davon
ausgegangen, dass durch die Bildung der Ausneh mungsabschnitte die
Störmode
gestreut wird und dass die Störsignale
dadurch wie oben beschrieben unterdrückt werden.
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Unter
Betrachtung der Ergebnisse, die aus dem obigen Grenzakustikwellenbauelement 1 erhalten
werden, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung eine weitere
Untersuchung im Hinblick auf die Tiefe des Ausnehmungsabschnitts
und die Form desselben ausgeführt.
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Auf
die selbe Weise wie oben beschrieben ist, wurde das Grenzakustikwellenbauelement 1 gebildet.
Als jedoch die Ausnehmungsabschnitte in der oberen Oberfläche des
SiO2-Films 3 gebildet
wurden, wurden die Rillen 3b gebildet, um einen Winkel
von 45° im
Hinblick auf die Richtung aufzuweisen, in der die Elektrodenfinger
des IDT 4 sich erstreckten, wobei die Rillen 3b erhalten
werden durch Bilden einer Resiststruktur auf dem SiO2-Film 3 unter
Verwendung eines photolithographischen Schrittes, gefolgt durch
Nassätzen
mit einer verdünnten
Wasserstofffluoridlösung.
Durch die Änderung
bei der Resiststruktur wurde die Änderung bei den Ätzbedingungen und ähnlichem,
die Tiefe der Rillen 3b und der Abstand zwischen denselben
verschieden verändert,
so dass eine Mehrzahl von Typen von Grenzakustikwellenbauelementen
erhalten wurde.
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Die
Impedanzeigenschaften der Mehrzahl von Typen von Grenzakustikwellenbauelementen, die
somit erhalten wurden, wurden gemessen, und auf die selbe Weise
wie oben beschrieben wurde, wurden die Impedanzverhältnisse
erhalten.
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10 ist
eine Ansicht, die die Beziehung zwischen dem Impedanzverhältnis der
Störsignale, die
wie oben beschrieben erhalten wurden, und der Tiefe der Rille 3b zeigt,
d. h., der Tiefe des Ausnehmungsabschnitts. Wie aus 10 ersichtlich
ist, ist verständlich,
dass das Impedanzverhältnis
der Störsignale
auf 10 dB oder weniger verbessert wird, wenn die Tiefe des Ausnehmungsabschnitts
0,05 λ oder mehr
ist, und weiter auf 5 dB oder weniger verbessert wird, wenn die
Tiefe des Ausnehmungsabschnitts 0,6 λ oder mehr ist. Somit ist die
Tiefe des Ausnehmungsabschnitts vorzugsweise 0,05 λ oder mehr
und wiederum vorzugsweise 0,6 λ oder
mehr.
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11 ist
eine Ansicht, die die Beziehung zwischen dem Impedanzverhältnis der
Störsignale und
dem Abstand zwischen den Rillen 3b zeigt. Wie aus 11 ersichtlich
ist, wenn der Abstand zwischen den Rillen 3b auf 1 λ oder mehr
eingestellt ist, ist verständlich,
dass das Impedanzverhältnis
der Störsignale
auf 10 dB oder weniger verbessert werden kann. Somit ist vorzugsweise
der Abstand zwischen den Rillen 3b auf 1 λ oder mehr
eingestellt.
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Zusätzlich dazu
ist es ebenfalls bestätigt, dass,
sogar wenn der Winkel, der zwischen der Rille 3b und der
Erstreckungsrichtung des Elektrodenfingers des IDT gebildet ist
auf 0° oder
90° eingestellt ist,
durch Bilden der Rille 3b, um eine Tiefe von 0,05 λ oder mehr
aufzuweisen, das Impedanzverhältnis der
Störsignale
verbessert werden kann.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
sind die Rillen 3b parallel zueinander angeordnet, um einen
vorbestimmten Winkel mit der Erstreckungsrichtung der Elektrodenfinger
zu bilden; wie jedoch durch eine schematische perspektivische Ansicht
aus 12 gezeigt ist, können zusätzlich zu den Rillen 3b Rillen 3c in
der oberen Oberfläche 3a des
SiO2-Films 3 angeordnet sein, um
die Rillen 3b zu schneiden. Ebenfalls wird in dem oben
beschriebenen Fall, wenn die Tiefen der Rillen 3b und 3c auf
0,05 λ oder
mehr eingestellt sind, bestätigt,
dass das Impedanzverhältnis der
Störsignale
wie oben beschrieben verbessert werden kann.
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Bei 1 und 12,
sind bei dem SiO2-Film, d. h., bei der oberen
Oberfläche
des ersten Mediums, die Rillen 3b oder die Rillen 3b und 3c gebildet,
wobei anstelle der linearen Rillen gekrümmte Rillen oder Rillen mit
einer anderen Form ebenfalls gebildet sein können. Das heißt, die
Unregelmäßigkeiten
bei der vorliegenden Erfindung sind nicht auf Rillen beschränkt, die
parallel angeordnet sind und die sich linear erstrecken.
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Zusätzlich dazu,
wenn beim Bilden der Ausnehmungsabschnitte die Tiefe des Ausnehmungsabschnitts
eingestellt ist auf λs/4xsin λs, wobei
die Störwellenlänge und
der Winkel der obigen Störmode,
die auf die obere Oberfläche 3a des
SiO2-Films 3 einfallen,
dargestellt sind durch λs
bzw. λs,
ist die Phase der Störsignale,
die an dem Ausnehmungsabschnitt 3b reflektiert werden,
entgegengesetzt zu der Phase, die an der oberen Oberfläche 3a reflektiert
wird, so dass die obigen zwei Phasen gegeneinander wirken. Somit
wird davon ausgegangen, dass die Störsignale, die durch den IDT 4 empfangen
werden, effektiver unterdrückt
werden können.
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Beim
Bilden der Ausnehmungsabschnitte, die oben beschrieben sind, werden
vorzugsweise viele Rillen 3b gebildet; wenn jedoch zumindest
eine Rille 3b gebildet ist, kann die oben beschriebene
Wirkung ebenfalls erhalten werden. Zusätzlich dazu können anstelle
der Ausnehmungsabschnitte Vorsprungsabschnitte in der Form von Punkten
vorgesehen sein und die Ausnehmungsabschnitte und/oder Vorsprungsabschnitte
können
beide vorgesehen sein.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Ein
Grenzakustikwellenbauelement des zweiten Ausführungsbeispiels weist die Struktur
auf, ähnlich
zu der des Grenzakustikwellenbauelements 1 des ersten Ausführungsbeispiels.
Somit wird eine Beschreibung des Grenzakustikwellenbauelements des
zweiten Ausführungsbeispiels
weggelassen, und wo immer nötig
kann die Beschreibung des Grenzakustikwellenbauelements des ersten
Ausführungsbeispiels
statt dessen verwendet werden. Punkte des Grenzakustikwellenbauelements
des zweiten Ausführungsbeispiels,
die sich von dem ersten Ausführungsbeispiel
unterscheiden, sind wie folgt, d. h., (1) Rillen sind nicht in der
oberen Oberfläche
des SiO2-Films 3 vorgesehen
und (2) die Dicke des SiO2-Films 3 ist
auf 7 λ oder
mehr eingestellt.
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Das
heißt,
bei dem ersten Ausführungsbeispiel
werden die Unregelmäßigkeiten
geschaffen durch Bilden der Rillen 3b oder der Rillen 3b und 3c, und
als Ergebnis werden die Störsignale
unterdrückt. Im
Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel werden
bei dem Grenzakustikwellenbauelement des zweiten Ausführungsbeispiels,
da die Dicke des SiO2-Films 3 auf 7 λ oder mehr
eingestellt ist, die Störsignale
unterdrückt.
Diese Unterdrückung
wird beschrieben Bezug nehmend auf bestimmte experimentelle Beispiele.
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Das
Grenzakustikwellenbauelement 1 wurde auf die selbe Weise
gebildet wie das des experimentellen Beispiels des ersten Ausführungsbeispiels.
Die Unregelmäßigkeiten
wurden jedoch nicht in der Oberfläche des SiO2-Films 3 bereitgestellt
und die Dicke des SiO2-Films 3 wurde
verschieden verändert. Die
Beziehung zwischen der Dicke der mehreren Typen der Grenzakustikwellenbauelemente,
die somit erhalten wurden, und dem Impedanzverhältnis der obigen Störmode ist
in 13 gezeigt.
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Wie
aus 13 ersichtlich ist, ist verständlich, dass, wenn die Dicke
des SiO2-Films auf 7 λ oder mehr erhöht wird,
das Impedanzverhältnis
der Störmode
auf 5 dB oder weniger verringert werden kann.
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Bei
dem Grenzakustikwellenbauelement des zweiten Ausführungsbeispiels
wird davon ausgegangen, dass, da die Dicke des SiO2-Films 3,
der die zweite Medienschicht ist, die eine relativ niedrige Schallgeschwindigkeit
aufweist, und bei der eine Akustikwelle, gebildet in Störsignale,
beschränkt
ist, ausreichend erhöht
wird, die Störsignale,
die durch die obige Akustikwelle verursacht werden, unterdrückt werden
können.
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Zusätzlich dazu,
können
wiederum vorzugsweise bei dem Grenzakustikwellenbauelement 1 des ersten
Ausführungsbeispiels,
d. h., bei der Struktur, bei der die Ausnehmungsabschnitte und/oder
die Vorsprungsabschnitte für
die obere Oberfläche
des SiO2-Films vorgesehen sind, wenn die
Dicke des SiO2-Films erhöht wird, wie es bei dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der Fall ist, die obigen Störsignale effektiver
unterdrückt
werden. Somit wird vorzugsweise ein Grenzakustikwellenbauelement
mit Störunterdrückungsstrukturen
gemäß dem ersten
und dem zweiten Ausführungsbeispiel
gebildet.
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14 ist
eine schematische Frontquerschnittsansicht, die ein modifiziertes
Beispiel eines Grenzakustikwellenbauelements der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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Bei
dem Grenzakustikwellenbauelement 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels
werden die Ausnehmungsabschnitte gebildet durch die Bildung der
Rillen 3b in der oberen Oberfläche des SiO2-Films;
bei dem oben beschriebenen Fall jedoch kann ein Außenschichtmaterial 11 so
gebildet sein, um die obigen Ausnehmungsabschnitte abzudecken. Wenn
das Außenschichtmaterial 11 gebildet
ist, obwohl eine Oberfläche 11a des
Außenschichtmaterials 11 flach
ist, können,
da die Unregelmäßigkeiten
in der oberen Oberfläche 3a des
SiO2-Films 3 vorgesehen sind, der
als die zweite Medienschicht funktioniert, die Störsignale
effektiv unterdrückt
werden, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel
der Fall ist. Als das Außenschichtmaterial 11 kann
z. B. ein Material wie AlN optional verwendet werden.
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Durch
die Bildung des Außenschichtmaterials 11 kann
die mechanische Festigkeit des Grenzakustikwellenbauelements verbessert
werden oder die Eindringung von korrosiven Gasen kann verhindert werden.
Das heißt,
da das Außenschichtmaterial 11 als
eine Schutzschicht funktionieren kann, wie oben beschrieben ist,
kann ein isolierendes Material, wie z. B.
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Titaniumoxid,
Aluminiumnitrid oder ein Metallmaterial, wie z. B. Au, Al oder W
zum Bilden des Außenschichtmaterials 11 verwendet
werden.
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Zusätzlich dazu,
wird durch die Bildung des Außenschichtmaterials 11,
in dem Fall, in dem die elektroakustische Impedanz von SiO2, das als die zweite Medienschicht verwendet
wird, und die des Außenschichtmaterials 11 bedeutend
unterschiedlich voneinander sind, zwischen der Grenze, die durch die
erste Mediumschicht und das Außenschichtmaterial 11 und
der Grenze, entlang der sich die Grenzakustikwelle ausbreitet, die
Störmode
beschränkt
und breitet sich aus, wie es bei einem herkömmlichen Grenzakustikwellenbauelement
der Fall ist. Sogar in dem oben beschriebenen Fall jedoch, wenn
die Ausnehmungsabschnitte und/oder die Vorsprungsabschnitte gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
gebildet sind, kann die Störmode
unterdrückt
werden.
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Ferner
kann bei der vorliegenden Erfindung zwischen der ersten und der
zweiten Medienschicht eine dritte Medienschicht mit einer Schallgeschwindigkeit,
die geringer ist als die der ersten und der zweiten Medienschicht,
bereitgestellt sein, um als die Grenzschicht verwendet zu werden.
In diesem Fall können
Elektroden, wie z. B. ein IDT, zwischen der ersten und der dritten
Medienschicht gebildet sein. Wie oben beschrieben ist, wird auch
bei der Struktur, die dritte Medienschicht aufweist, eine Störmode erzeugt,
die sich in der ersten oder der zweiten Medienschicht ausbreitet,
zu der gleichen Zeit, zu der die Grenzakustikwelle getrieben wird;
die Störmode kann
jedoch unterdrückt
werden durch die Bildung der ersten Medienschicht, auf die selbe
Weise wie die des ersten oder des zweiten Ausführungsbeispiels. Ebenfalls
in dem Fall, in dem die dritte und vierte Medienschicht zwischen
der ersten und zweiten Medienschicht gebildet sind, kann, wenn Unregelmäßigkeiten
an jeglicher der Grenzen zwischen den Schichten gebildet sind, die
Störmode
unterdrückt
werden.
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Bei
dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel
werden der IDT 4 und die Reflektoren 5 und 6 unter
Verwendung von Au gebildet; ein Elektrodenmaterial des Grenzakustikwellenbauelements ist
jedoch nicht auf Au beschränkt,
und z. B. können auch
Ag, Cu oder Al verwendet werden. Zusätzlich dazu, um die Haftung
und den Elektrische-Leistung-Widerstand
der Elektrode zu verbessern, kann eine dünne Schicht, gebildet aus Ti,
Cr oder NiCr auf der Elektrodenschicht bereitgestellt werden. Zusätzlich dazu
kann die vorliegende Erfindung neben Resonatoren an ein Lateral-Kopplung-Typ-Filter,
ein Longitudinal-Kopplung-Typ-Filter bestehend aus zumindest zwei
IDTs und Reflektoren, die außerhalb der
IDTs vorgesehen sind, ein Leiter-Typ-Filter und ein Gitter-Typ-Filter
angewendet werden.
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Zusätzlich dazu,
kann als ein Material, das die erste und die zweite Medienschicht
bildet, abgesehen von LiNbO3 und SiO2, verschiedene piezoelektrische Materialien,
wie z. B. LiTaO3, Li2B4O7, Quarz und Titanat-Zirkonat-Blei-basierte
Keramik und verschiedene dielektrische Materialien, wie z. B. Glas und
Saphir, ebenfalls verwendet werden.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Gemäß dem Grenzakustikwellenbauelement des
ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung, können, da die erste Medienschicht,
die eine relativ geringe Schallgeschwindigkeit aufweist, eine Dicke
von 7 λ oder
mehr aufweist, wie aus dem oben beschriebenen experimentellen Beispiel
ersichtlich ist, Störsignale
effektiv unterdrückt
werden, die sich zwischen der Grenzoberfläche, entlang der sich die Grenzakustikwelle
ausbreitet, und der Oberfläche
der zweiten Medienschicht, gegenüberliegend
zu der Grenzfläche,
ausbreiten, und somit kann ein Grenzakustikwellenbauelement mit
besseren Resonanzeigenschaften und Filtereigenschaften geschaffen
werden.
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Gemäß dem zweiten
Aspekt der vorliegenden Erfindung, können, da die Struktur zum Streuen einer
Akustikwelle für
zumindest eine Oberfläche
der ersten und der zweiten Medienschicht gegenüberliegend zu der Grenzoberfläche vorgesehen
ist, entlang der sich die Grenzakustikwelle ausbreitet, können ungewollte
Störsignale,
verursacht durch die Akustikwelle, effektiv unterdrückt werden,
und als ein Ergebnis können
bessere Resonanzeigenschaften und Filtereigenschaften erhalten werden.
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Da
die Grenzakustikwellenbauelemente gemäß dem ersten und dem zweiten
Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Grenzakustikwelle zwischen der
ersten und der zweiten Medienschicht verwenden, ist ein kompliziertes
Paket mit einem Resonatorabschnitt nicht erforderlich, und die Herstellung kann
zu vernünftigen
Kosten ausgeführt
werden. Zusätzlich
dazu kann im Vergleich zu einem Oberflächenwellenbauelement eine Miniaturisierung
und Gewichtsreduzierung erreicht werden, und somit kann ein kompaktes
Akustikwellenbauelement geschaffen werden, bei dem eine Hochdichte-Befestigung
entsprechend ausgeführt
werden kann.
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Gemäß dem zweiten
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann, wenn die Struktur zum Streuen einer
Akustikwelle für
die zweite Medienschicht vorgesehen ist, die Störmode in der zweiten Medienschicht,
die eine relativ niedrige Schallgeschwindigkeit aufweist, durch
die sich Störsignale
leicht ausbreiten, effektiv unterdrückt werden.
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Wenn
die Struktur zum Streuen einer Akustikwelle aus Ausnehmungsabschnitten
und/oder Vorsprungsabschnitten gebildet ist, die auf der Oberfläche der
Medienschicht vorgesehen sind, gegenüberliegend zu der Oberfläche, entlang
der sich die Grenzakustikwelle ausbreitet, kann die Störmode durch
die Ausnehmungsabschnitte und/oder die Vorsprungsabschnitte zuverlässig gestreut
werden.
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Wenn
die Tiefe der Unregelmäßigkeiten,
die oben beschrieben sind, 0,05 λ oder
mehr ist, oder wenn der Abstand zwischen den Ausnehmungsabschnitten
und/oder den Vorsprungsabschnitten 1 λ oder mehr ist, können die
Störsignale
effektiver unterdrückt
werden.
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Bei
dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung; wenn die Distanz
zwischen der Oberfläche, entlang
der sich die Grenzakustikwelle ausbreitet, und der Oberfläche, für die die
Streustruktur einer Akustikwelle vorgesehen ist, 7 λ oder weniger
ist, kann, da die Dicke der Medienschicht, die mit der Struktur
zum Streuen einer Akustikwelle versehen ist, relativ dünn ist,
die Störsignale
nicht durch die Dicke der Medienschicht unterdrückt werden; durch Bereitstellen
der Ausnehmungsabschnitte und/oder der Vorsprungsabschnitte gemäß dem zweiten
Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Störsignale jedoch effektiv unterdrückt werden.
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Wenn
die Außenmaterialschicht
weiter vorgesehen ist, um die Ausnehmungsabschnitte und/oder die
Vorsprungsabschnitte abzudecken, kann durch das Vorhandensein der
Außenmaterialschicht
die mechanische Festigkeit des Grenzakustikwellenbauelements erhöht werden
und/oder der Elektrische-Leistung-Widerstand
kann verbessert werden.
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Zusammenfassung
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Ein
Grenzakustikwellenbauelement, das verbesserte Resonanzeigenschaften
und Filtereigenschaften aufweist, wird geschaffen, das effektiv
Störsignale
unterdrücken
kann, die durch eine Akustikwelle verursacht werden, die zwischen
einer Grenzoberfläche,
entlang der sich eine Grenzakustikwelle ausbreitet, und einer Oberfläche einer
Medienschicht beschränkt
ist. Bei dem Grenzakustikwellenbauelement, das oben beschrieben
ist, sind an der Grenze zwischen einem LiNbO3-Substrat,
das als eine erste Medienschicht verwendet wird, die eine relativ
hohe Schallgeschwindigkeit aufweist, und einem SiO2-Film,
der als eine zweite Medienschicht verwendet wird, die eine relativ
niedrige Schallgeschwindigkeit aufweist, ein IDT als ein elektroakustischer Wandler
und Reflektoren angeordnet, und in der oberen Oberfläche des
SiO2-Films ist eine Mehrzahl von Rillen
gebildet, um Ausnehmungsabschnitte und/oder Vorsprungsabschnitte
zu schaffen.