DE112011100580T5

DE112011100580T5 - Vorrichtung für elastische Wellen

Info

Publication number: DE112011100580T5
Application number: DE112011100580T
Authority: DE
Inventors: Tetsuro Okuda; Takuma Kuzushita; Shinichi SOGOYA
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-05-13
Filing date: 2011-01-11
Publication date: 2013-01-10
Anticipated expiration: 2031-01-12
Also published as: JP4798319B1; US20130021116A1; WO2011142143A1; CN102823130B; US8710940B2; JPWO2011142143A1; CN102823130A; DE112011100580B4

Abstract

Offenbart wird eine Vorrichtung für elastische Wellen mit einer kapazitiven Elektrode, die in Reihe einer IDT-Elektrode auf einem piezoelektrischen Substrat geschaltet ist, und die ein kammförmiges Elektrodenpaar enthält, wobei die Vorrichtung für elastische Wellen sowohl eine verbesserte Leistung als auch eine verbesserte Miniaturisierung ermöglicht. Eine Vorrichtung (1) für elastische Wellen ist ausgestattet mit: einem piezoelektrischen Substrat (30), einer IDT-Elektrode (29), die auf dem piezoelektrischen Substrat ausgebildet ist, und einer kapazitiven Elektrode (28), die auf dem piezoelektrischen Substrat (30) ausgebildet und mit der IDT-Elektrode (29) in Reihe geschaltet ist. Die kapazitive Elektrode (28) umfaßt mehrere kapazitive Elektrodenabschnitte (28a bis 28e), die ein Paar kammförmiger Elektroden enthalten, das dazwischen eingesetzt ist. Die kapazitiven Elektrodenabschnitte (28a bis 28e) sind miteinander parallelgeschaltet. Die kapazitiven Elektrodenabschnitte (28a bis 28e) sind so gebildet, daß eine Überschneidungsbreitenrichtung (D1) der kapazitiven Elektrodenabschnitte (28a bis 28e) zu einer Überschneidungsbreitenrichtung (D2) der IDT-Elektrode (29) geneigt ist. Die mehreren kapazitiven Elektrodenabschnitte (28a bis 28e) sind in einer Ausbreitungsrichtung der elastischen Welle (D3) der IDT-Elektrode (29) gruppiert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für elastische Wellen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung für elastische Wellen, die eine kapazitive Elektrode enthält, die mit einer IDT-Elektrode auf einem piezoelektrischen Substrat in Reihe geschaltet ist und die ein kammförmiges Elektrodenpaar hat.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Es sind bereits verschiedene Vorrichtungen für elastische Wellen, die mit elastischen Wellen, wie zum Beispiel Oberflächenschallwellen oder Grenzflächenschallwellen, arbeiten, verwendet worden. Eine Vorrichtung für elastische Wellen enthält ein piezoelektrisches Substrat und eine IDT-Elektrode, die auf dem piezoelektrischen Substrat ausgebildet ist. Die Vorrichtung für elastische Wellen bietet zum Beispiel eine Resonanzkennlinie und eine Filterkennlinie, indem sie mit elastischen Wellen arbeitet, die in der IDT-Elektrode erregt werden.
Um nun die Kennlinie der Vorrichtung für elastische Wellen zu verbessern, kann ein zusätzlicher Kondensator bereitgestellt werden. Insbesondere kann – wie zum Beispiel in PTL 1 beschrieben – ein Kondensator mit einer IDT-Elektrode parallel geschaltet werden, die eine Oberflächenschallwellen-Abzweigfiltervorrichtung bildet, oder ein Kondensator kann mit der IDT-Elektrode in Reihe geschaltet werden.
Wenn – wie in PTL 1 beschrieben – der Kondensator in der Vorrichtung für elastische Wellen bereitgestellt wird, so ist bekannt, daß der Kondensator auf einem piezoelektrischen Substrat ausgebildet wird und ein kammförmiges Elektrodenpaar, in dem Elektroden fingerartig ineinandergreifen, einen Kondensator bilden. Da der Kondensator durch das kammförmige Elektrodenpaar gebildet wird, kann eine Stirnfläche der Elektroden groß sein, wodurch eine große elektrostatische Kapazität erreicht werden kann.
Liste der Zitierungen
Patentliteratur

PTL 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldungsschrift Nr. 8-65089

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Wenn, wie in PTL 1 beschrieben, das auf dem piezoelektrischen Substrat ausgebildete kammförmige Elektrodenpaar (im Weiteren als das „kondensatorbildende kammförmige Elektrodenpaar” bezeichnet) den Kondensator bildet, so können ungewollt elastische Wellen in dem kondensatorbildenden kammförmigen Elektrodenpaar entstehen. Um also zu verhindern, daß sich die Kennlinie der Vorrichtung für elastische Wellen infolge der ungewollt erzeugten elastischen Wellen verschlechtert, wird das kondensatorbildende kammförmige Elektrodenpaar vorzugsweise so ausgebildet, daß eine Überschneidungsbreitenrichtung des kondensatorbildenden kammförmigen Elektrodenpaares senkrecht zu einer Überschneidungsbreitenrichtung der IDT-Elektrode verläuft.
Wenn jedoch, bezugnehmend auf 12, die Anzahl der Elektrodenfingerpaare eines kondensatorbildenden kammförmigen Elektrodenpaares 101 vergrößert wird, um eine große elektrostatische Kapazität zu erhalten, so wird das kondensatorbildende kammförmige Elektrodenpaar 101 in einer Überschneidungsbreitenrichtung der IDT-Elektrode lang, wodurch einer großer ungenutzter Platz 103 auf einem piezoelektrischen Substrat 102 entstehen kann.
Wenn im Gegensatz dazu – bezugnehmend auf 13 – eine Überschneidungsbreite eines kondensatorbildenden kammförmigen Elektrodenpaares 101 vergrößert wird, um eine große elektrostatischen Kapazität zu erhalten, so wird – anders als der in 12 gezeigte Zustand – das kondensatorbildende kammförmige Elektrodenpaar 101 in der Überschneidungsbreitenrichtung lang, wodurch kaum ein großer ungenutzter Platz entsteht. Dementsprechend kann die Vorrichtung für elastische Wellen verkleinert werden. Wenn hingegen die Überschneidungsbreite des kondensatorbildenden kammförmigen Elektrodenpaares 101 vergrößert wird, so wird ein Widerstandsverlust des kondensatorbildenden kammförmigen Elektrodenpaares 101 vergrößert, und folglich kann sich die Kennlinie der Vorrichtung für elastische Wellen verschlechtern. Genauer gesagt, wenn die Vorrichtung für elastische Wellen beispielsweise eine Filtervorrichtung für elastische Wellen ist, so kann die Einfügungsdämpfung vergrößert werden.
Die vorliegende Erfindung basiert auf den oben geschilderten Überlegungen, und eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Leistungssteigerung und der Verkleinerung einer Vorrichtung für elastische Wellen, die eine kapazitive Elektrode enthält, die mit einer IDT-Elektrode auf einem piezoelektrischen Substrat in Reihe geschaltet ist und ein kammförmiges Elektrodenpaar hat.
Lösung des Problems
Eine Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein piezoelektrisches Substrat, eine IDT-Elektrode und eine kapazitive Elektrode. Die IDT-Elektrode wird auf dem piezoelektrischen Substrat gebildet. Die kapazitive Elektrode wird auf dem piezoelektrischen Substrat gebildet. Die kapazitive Elektrode ist mit der IDT-Elektrode in Reihe geschaltet. Die kapazitive Elektrode enthält mehrere kapazitive Elektrodenabschnitte. Jeder der mehreren kapazitiven Elektrodenabschnitte enthält ein Paar fingerförmig ineinandergreifender kammförmiger Elektroden. Die mehreren kapazitiven Elektrodenabschnitte sind miteinander parallel geschaltet. Die mehreren kapazitiven Elektrodenabschnitte sind so gebildet, daß eine Überschneidungsbreitenrichtung der kapazitiven Elektrodenabschnitte zu einer Überschneidungsbreitenrichtung der IDT-Elektrode geneigt ist. Die mehreren kapazitiven Elektrodenabschnitte sind in einer Ausbreitungsrichtung der elastischen Wellen der IDT-Elektrode gruppiert.
Bei der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einem konkreten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind mindestens ein Abschnitt der kapazitiven Elektrode und die IDT-Elektrode in einer Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der elastischen Wellen gruppiert.
Bei der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einem weiteren konkreten Aspekt der Erfindung hat jeder der mehreren kapazitiven Elektrodenabschnitte mehrere Elektrodenfinger und eine Busschiene. Die mehreren Elektrodenfinger erstrecken sich in der Überschneidungsbreitenrichtung der kapazitiven Elektrodenabschnitte. Die Busschiene ist mit den mehreren Elektrodenfingern verbunden. Die Busschiene erstreckt sich in einer Richtung senkrecht zur Überschneidungsbreitenrichtung der kapazitiven Elektrodenabschnitte. Mindestens eine der Busschienen der mehreren kammförmigen Elektroden, welche die mehreren kapazitiven Elektrodenabschnitte bilden, ist integral mit einer weiteren der Busschienen der anderen kammförmigen Elektroden ausgebildet. Da bei dieser Konfiguration die kapazitive Elektrode weiter verkleinert werden kann, kann die Vorrichtung für elastische Wellen weiter verkleinert werden.
Gemäß einem weiteren konkreten Aspekt der Erfindung ist die Vorrichtung für elastische Wellen eine Oberflächenschallwellenvorrichtung, die mit Oberflächenschallwellen arbeitet.
Gemäß einem weiteren konkreten Aspekt der Erfindung ist die Vorrichtung für elastische Wellen eine Grenzflächenschallwellenvorrichtung, die mit Grenzflächenschallwellen arbeitet.
Gemäß einem weiteren konkreten Aspekt der Erfindung ist die Vorrichtung für elastische Wellen eine Abzweigfiltervorrichtung für elastische Wellen, die einen Reihenarm-Resonator enthält, der die IDT-Elektrode aufweist. In diesem Fall kann eine große Kapazität gebildet werden, und ein Ansteigen der Einfügungsdämpfung infolge der Entstehung der Kapazität kann verhindert werden. Dementsprechend kann eine gute Filterkennlinie erhalten werden.
Gemäß einem weiteren konkreten Aspekt der Erfindung enthält die Vorrichtung für elastische Wellen des Weiteren eine Induktivität, die mit der IDT-Elektrode in Reihe geschaltet ist und mit der kapazitiven Elektrode parallel geschaltet ist. Mit dieser Konfiguration durch Verwendung eines parallelen LC-Resonanzkreises, der durch die kapazitive Elektrode und die Induktivität gebildet wird, kann ein Dämpfungspol für eine erwünschte Frequenz erzeugt werden.
Bei der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einem weiteren konkreten Aspekt der Erfindung sind die mehreren kapazitiven Elektrodenabschnitte so gebildet, daß die Überschneidungsbreitenrichtung der kapazitiven Elektrodenabschnitte orthogonal zu der Überschneidungsbreitenrichtung der IDT-Elektrode verläuft.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Bei der vorliegenden Erfindung enthält die kapazitive Elektrode die mehreren kapazitiven Elektrodenabschnitte, von denen jede das Paar fingerförmig ineinandergreifender kammförmiger Elektroden enthält und die miteinander parallel geschaltet sind. Die mehreren kapazitiven Elektrodenabschnitte sind so gebildet, daß die Überschneidungsbreitenrichtung der kapazitiven Elektrodenabschnitte orthogonal zu der Überschneidungsbreitenrichtung der IDT-Elektrode verläuft. Die mehreren kapazitiven Elektrodenabschnitte sind in der Ausbreitungsrichtung der elastischen Wellen der IDT-Elektrode gruppiert. Somit kann zum Beispiel im Vergleich zu dem Fall, wo eine kapazitive Elektrode aus einem Paar kammförmiger Elektroden gebildet wird, eine Überschneidungsbreite klein sein, und eine große Kapazität kann erhalten werden. Dementsprechend kann die Leistung der Vorrichtung für elastische Wellen gesteigert werden, während die Größe der Vorrichtung für elastische Wellen verringert werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Ersatzschaltbild einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer Ausführungsform, welche die vorliegende Erfindung implementiert.
2 ist eine schematische Draufsicht auf einen Teil der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der Ausführungsform, welche die vorliegende Erfindung implementiert.
3 ist eine grobe Querschnittsansicht eines Teils einer Filtervorrichtung für elastische Wellen gemäß der Ausführungsform, welche die vorliegende Erfindung implementiert.
4 ist eine schematische Querschnittsansicht, die in einer vergrößerten Form eine kapazitive Elektrode der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der Ausführungsform zeigt, welche die vorliegende Erfindung implementiert.
5 ist ein beispielhaftes Kurvendiagramm, das eine Einfügungsdämpfung der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der Ausführungsform zeigt, welche die vorliegende Erfindung implementiert.
6 ist ein Kurvendiagramm, das Filterkennlinien von Filtervorrichtungen für elastische Wellen gemäß einem Beispiel und einem Vergleichsbeispiel zeigt.
7 ist eine schematische Draufsicht auf einen Teil der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß dem Vergleichsbeispiel.
8 ist eine schematische Draufsicht auf einen Teil einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer ersten Modifikation.
9 ist eine schematische Draufsicht auf einen Teil einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer zweiten Modifikation.
10 ist eine grobe Querschnittsansicht einer Filtervorrichtung für elastische Wellen gemäß einer dritten Modifikation.
11 ist eine grobe Querschnittsansicht einer Filtervorrichtung für elastische Wellen gemäß einer vierten Modifikation.
12 ist eine schematische Draufsicht zum Erläutern der Anordnung einer IDT-Elektrode und eines kondensatorbildenden kammförmigen Elektrodenpaares einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einem ersten Referenzbeispiel.
13 ist eine schematische Draufsicht zum Erläutern der Anordnung einer IDT-Elektrode und eines kondensatorbildenden kammförmigen Elektrodenpaares einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einem zweiten Referenzbeispiel.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine bevorzugte Ausführungsform, welche die vorliegende Erfindung implementiert, wird im Folgenden anhand des Beispiels einer Vorrichtung für elastische Wellen 1 beschrieben, die in 1 als eine Filtervorrichtung für elastische Wellen gezeigt ist. Es ist zu beachten, daß die Vorrichtung für elastische Wellen 1 lediglich ein Beispiel ist. Eine Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die Vorrichtung für elastische Wellen 1 beschränkt. Die Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung braucht nicht die Filtervorrichtung für elastische Wellen zu sein und kann zum Beispiel ein Resonator für elastische Wellen sein.
1 ist ein Ersatzschaltbild einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß dieser Ausführungsform. 2 ist eine schematische Draufsicht auf einen Teil der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß dieser Ausführungsform. 3 ist eine grobe Querschnittsansicht eines Teils einer Filtervorrichtung für elastische Wellen gemäß dieser Ausführungsform. 4 ist eine schematische Querschnittsansicht, die in einer vergrößerten Form eine kapazitive Elektrode der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß dieser Ausführungsform zeigt. 5 ist ein beispielhaftes Kurvendiagramm, das eine Einfügungsdämpfung der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß dieser Ausführungsform zeigt.
Die Vorrichtung für elastische Wellen 1 gemäß dieser Ausführungsform ist eine Oberflächenschallwellenvorrichtung, die mit Oberflächenschallwellen arbeitet. Genauer gesagt, ist die Vorrichtung für elastische Wellen 1 eine Oberflächenschallwellen-Abzweigfiltervorrichtung, die eine Oberflächenschallwellen-Abzweigfiltersektion 20 enthält. Die Vorrichtung für elastische Wellen 1 dieser Ausführungsform wird als ein Sende-Bandpassfilter (Sendefrequenzband: 1850 bis 1910 MHz) eines Duplexers in UMTS Band 2 verwendet.
Die Vorrichtung für elastische Wellen 1 enthält einen Signalausgangsanschluss 21, der mit einer Antenne 11 verbunden ist, und einen Signaleingangsanschluss 22, der mit einem Sendesignalanschluss 12 verbunden ist. Die Oberflächenschallwellen-Abzweigfiltersektion 20 ist zwischen dem Signalausgangsanschluss 21 und dem Signaleingangsanschluss 22 angeschlossen.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, hat die Oberflächenschallwellen-Abzweigfiltersektion 20 einen Reihenarm 23, des zwischen dem Signaleingangsanschluss 22 und dem Signalausgangsanschluss 21 angeschlossen ist. Mehrere Reihenarm-Resonatoren S1, S2-1, S2-2 und S3 sind mit dem Reihenarm 23 in Reihe geschaltet.
Mehrere Parallelarme 24 bis 26 sind zwischen dem Reihenarm 23 und einem Erdungspotenzial angeschlossen. Parallelarm-Resonatoren P1 bis P3 sind jeweils an den Parallelarmen 24 bis 26 angeordnet. Eine Induktivität L2 ist zwischen dem Parallelarm-Resonator P1 und dem Erdungspotenzial angeschlossen. Eine Induktivität L3 ist zwischen einem Knoten der Parallelarm-Resonatoren P2 und P3 und dem Erdungspotenzial angeschlossen.
Jeder der Reihenarm-Resonatoren S1, S2-1, S2-2 und S3 und der Parallelarm-Resonatoren P1 bis P3 enthält eine IDT-Elektrode, die aus einem Paar fingerförmig ineinandergreifender kammförmiger Elektroden und zwei Reflektoren, die auf beiden Seiten der IDT-Elektrode angeordnet sind, gebildet wird.
Des Weiteren ist ein Kondensator C2 mit dem Reihenarm-Resonator S2-2 parallel geschaltet.
Des Weiteren ist ein LC-Resonanzkreis 27 zwischen dem Reihenarm-Resonator S1 und dem Signaleingangsanschluss 22 angeschlossen. Der LC-Resonanzkreis 27 hat eine Induktivität L1 und einen Kondensator C1, die miteinander parallel geschaltet sind. Da, wie in 5 gezeigt, der LC-Resonanzkreis 27 bereitgestellt wird, wird in einem Bereich um 4300 MHz ein durch einen Pfeil angedeuteter Dämpfungspol gebildet.
Das in 5 gezeigte Kurvendiagramm ist ein Kurvendiagramm mit den folgenden Bemessungsparametern.
(Bemessungsparameter)
Reihenarm-Resonator S3:
Anzahl der Elektrodenfingerpaare: 168 Paare, Überschneidungsbreite: 30,29 μm, Wellenlänge: 1,8931 μm, relative Einschaltdauer: 0,486, und Anzahl der Reihen: 3.
Reihenarm-Resonator S2-2:
Anzahl der Elektrodenfingerpaare: 230 Paare, Überschneidungsbreite: 37,34 μm, Wellenlänge: 1,9232 μm, relative Einschaltdauer: 0,475, und Anzahl der Reihen: 2.
Reihenarm-Resonator S2-1:
Anzahl der Elektrodenfingerpaare: 200 Paare, Überschneidungsbreite: 30,47 μm, Wellenlänge: 1,9148 μm, relative Einschaltdauer: 0,441, und Anzahl der Reihen: 1,
Reihenarm-Resonator S1:
Anzahl der Elektrodenfingerpaare: 168 Paare, Überschneidungsbreite: 30,26 μm, Wellenlänge: 1,8938 μm, relative Einschaltdauer: 0,476, und Anzahl der Reihen: 3.
Parallelarm-Resonator P3:
Anzahl der Elektrodenfingerpaare: 124 Paare, Überschneidungsbreite: 58,22 μm, Wellenlänge: 1,9811 μm, relative Einschaltdauer: 0,475, und Anzahl der Reihen: 2.
Parallelarm-Resonator P2:
Anzahl der Elektrodenfingerpaare: 120 Paare, Überschneidungsbreite: 49,47 μm, Wellenlänge: 1,9744 μm, relative Einschaltdauer: 0,475, und Anzahl der Reihen: 2.
Parallelarm-Resonator P1:
Anzahl der Elektrodenfingerpaare: 104 Paare, Überschneidungsbreite: 42,77 μm, Wellenlänge: 1,9828 μm, relative Einschaltdauer: 0,475, und Anzahl der Reihen: 2.

Kondensator C1: 0,57 pF
Kondensator C2: 0,21 pF
Induktivität L1: 1,5 nH
Induktivität L2: 0,1 nH
Induktivität L3: 1,0 nH
Induktivität L4: 3,6 nH
Wie in 3 gezeigt, enthält die Oberflächenschallwellen-Abzweigfiltersektion 20 ein piezoelektrisches Substrat 30 und eine Elektrode 31, die auf dem piezoelektrischen Substrat 30 ausgebildet ist. Diese Elektrode 31 bildet den oben beschriebenen Reihenarm 23, die Parallelarme 24 bis 26, die Reihenarm-Resonatoren S1, S2-1, S2-2 und S3, die Parallelarm-Resonatoren P1 bis P3, den LC-Resonanzkreis 27 usw. Die Induktivitäten L1 bis L3 werden aus Elektroden gebildet, die auf einem (nicht gezeigten) Montagesubstrat ausgebildet sind, auf dem das piezoelektrische Substrat 30 montiert ist.
Das piezoelektrische Substrat 30 kann ein Substrat sein, das aus einem geeigneten piezoelektrischen Material besteht. Zum Beispiel kann das piezoelektrische Substrat 30 aus LiTaO₃, LiNbO₃, Quarzkristall oder einem piezoelektrischen Keramikwerkstoff bestehen. Die Elektrode 31 kann aus einem geeigneten leitfähigen Material bestehen. Zum Beispiel kann die Elektrode 31 aus einem Metall, wie zum Beispiel Al, Pt, Au, Ag, Cu, Ni, Ti oder Pd, oder einer Legierung, die mindestens eines dieser Metalle enthält, bestehen. Alternativ kann die Elektrode 31 zum Beispiel aus einem laminierten Korpus gebildet werden, der aus mehreren leitfähigen Filmen zusammengesetzt ist, die aus dem Metall oder der Legierung bestehen.
Als Nächstes wird der Kondensator C1 im Detail beschrieben. Der Kondensator C1 wird aus einer kapazitiven Elektrode 28 (siehe 2) gebildet, die auf dem piezoelektrischen Substrat 30 gebildet wird und mit einer IDT-Elektrode 29 in Reihe geschaltet ist, die einen Teil des Reihenarm-Resonators S1 bildet. Wie in 4 gezeigt, sind die kapazitive Elektrode 28 und die IDT-Elektrode 29 in einer Überschneidungsbreitenrichtung D2 gruppiert, die senkrecht zu einer Ausbreitungsrichtung der elastischen Wellen D3 verläuft.
Die kapazitive Elektrode 28 enthält mehrere kapazitive Elektrodenabschnitte 28a bis 28e, die miteinander parallel geschaltet sind. Die mehreren kapazitiven Elektrodenabschnitte 28a bis 28e bestehen jeweils aus Paaren von fingerförmig ineinandergreifenden kammförmigen Elektroden 28a1 und 28a2, 28b1 und 28b2, 28c1 und 28c2, 28d1 und 28d2 sowie 28e1 und 28e2. Jede der kammförmigen Elektroden 28a1, 28a2, 28b1, 28b2, 28c1, 28c2, 28d1, 28d2, 28e1 und 28e2 hat mehrere Elektrodenfinger 32 und eine Busschiene 33, die mit den mehreren Elektrodenfingern 32 verbunden ist. In dieser Ausführungsform ist mindestens eine der Busschienen 33 der mehreren kammförmigen Elektroden 28a1, 28a2, 28b1, 28b2, 28c1, 28c2, 28d1, 28d2, 28e1 und 28e2, die die mehreren kapazitiven Elektrodenabschnitte 28a bis 28e bilden, integral mit einer weiteren der Busschienen 33 der anderen mehreren kammförmigen Elektroden 28a1, 28a2, 28b1, 28b2, 28c1, 28c2, 28d1, 28d2, 28e1 und 28e2 ausgebildet. Genauer gesagt, ist in dieser Ausführungsform die Busschiene 33 der kammförmigen Elektrode 28a2 integral mit der Busschiene 33 der kammförmigen Elektrode 28b1 ausgebildet. Die Busschiene 33 der kammförmigen Elektrode 28b2 ist integral mit der Busschiene 33 der kammförmigen Elektrode 28c1 ausgebildet. Die Busschiene 33 der kammförmigen Elektrode 28c2 ist integral mit der Busschiene 33 der kammförmigen Elektrode 28d1 ausgebildet. Die Busschiene 33 der kammförmigen Elektrode 28d2 ist integral mit der Busschiene 33 der kammförmigen Elektrode 28e1 ausgebildet. Somit kann zum Beispiel die kapazitive Elektrode 28 im Vergleich zu dem Fall, wo die Busschienen 33 individuell ausgeführt sind, verkleinert werden. Dementsprechend kann die Vorrichtung für elastische Wellen 1 verkleinert werden.
In dieser Ausführungsform sind die mehreren kapazitiven Elektrodenabschnitte 28a bis 28e so gebildet, daß eine Überschneidungsbreitenrichtung D1 der kapazitiven Elektrodenabschnitte 28a bis 28e orthogonal zu der Überschneidungsbreitenrichtung D2 der IDT-Elektrode 29 verläuft. Des Weiteren sind die mehreren kapazitiven Elektrodenabschnitte 28a bis 28e in der Ausbreitungsrichtung der elastischen Wellen D3 der IDT-Elektrode 29 gruppiert. Die Ausbreitungsrichtung der elastischen Wellen D3 verläuft parallel zu der Überschneidungsbreitenrichtung D1. Darum sind die mehreren Elektrodenfinger 32 so ausgebildet, daß sie sich in der Überschneidungsbreitenrichtung D1 erstrecken (= die Ausbreitungsrichtung der elastischen Wellen D3). Die Busschienen 33 sind so ausgebildet, daß sie sich in der Überschneidungsbreitenrichtung D2 erstrecken.
In dieser Ausführungsform verläuft die Überschneidungsbreitenrichtung D1 der kapazitiven Elektrodenabschnitte 28a bis 28e orthogonal zu der Überschneidungsbreitenrichtung D2 der IDT-Elektrode 29. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Die Überschneidungsbreitenrichtung der kapazitiven Elektrodensektionen braucht nicht zu der Überschneidungsbreitenrichtung der IDT-Elektrode orthogonal zu verlaufen, solange diese Richtungen zueinander geneigt sind.
Wie oben beschrieben, ist die kapazitive Elektrode 28 in dieser Ausführungsform so gebildet, daß die mehreren kapazitiven Elektrodenabschnitte 28a bis 28e miteinander parallel geschaltet sind. Das heißt, selbst wenn die Überschneidungsbreite eines jeden der kapazitiven Elektrodenabschnitte 28a bis 28e klein ist, kann eine große elektrostatische Kapazität erhalten werden. Dementsprechend kann eine große elektrostatische Kapazität erhalten werden, und es kann verhindert werden, daß eine Einfügungsdämpfung der Vorrichtung für elastische Wellen 1 abnimmt.
Im Folgenden werden Vorteile anhand konkreter Beispiele beschrieben.
6 zeigt eine Filterkennlinie einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einem Beispiel mit einer Konfiguration ähnlich derjenigen der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform. 6 zeigt außerdem eine Filterkennlinie einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einem Vergleichsbeispiel mit einer Konfiguration ähnlich derjenigen des oben erwähnten Beispiels, außer daß eine kapazitive Elektrode 28 aus einem Paar kammförmiger Elektroden gebildet wurde, wie in 7 gezeigt, und so gebildet wurde, daß ein elektrostatischer Kapazitätswert eines Kondensators C1 0,30 pF beträgt. In dem Beispiel betrugen alle Überschneidungsbreiten der kapazitiven Elektrodenabschnitte 28a bis 28e 34 μm. In dem Vergleichsbeispiel betrug die Überschneidungsbreite 89 μm.
Wie in 6 gezeigt, hatte die Vorrichtung für elastische Wellen 1 gemäß dem Beispiel einen elektrostatischen Kapazitätswert des Kondensators C1, der im Wesentlichen zweimal so groß ist wie ein elektrostatischer Kapazitätswert der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß dem Vergleichsbeispiel, und hatte eine Einfügungsdämpfung in einem Durchlassband (1850 bis 1910 MHz), die einer Einfügungsdämpfung in dem Durchlassband gemäß dem Vergleichsbeispiel entspricht. Wenn man also die kapazitive Elektrode 28 mit den mehreren parallel geschalteten kapazitiven Elektrodenabschnitten 28a bis 28e ausbildet und die Überschneidungsbreiten der kapazitiven Elektrodenabschnitte 28a bis 28e verringert, so ist festzustellen, daß sich eine große elektrostatische Kapazität erreichen lässt und verhindert werden kann, daß die Einfügungsdämpfung in dem Durchlassband zunimmt.
Des Weiteren verläuft in dieser Ausführungsform die Überschneidungsbreitenrichtung D1 der kapazitiven Elektrodenabschnitte 28a bis 28e senkrecht zur Überschneidungsbreitenrichtung D3 der IDT-Elektrode 29. Dementsprechend beeinflusst die Erregung der Oberflächenschallwellen nicht wesentlich die Kennlinie der Vorrichtung für elastische Wellen 1, wenn die Oberflächenschallwellen an den kapazitiven Elektrodenabschnitten 28a bis 28e erregt werden. Dementsprechend kann eine Verschlechterung der Kennlinie der Vorrichtung für elastische Wellen 1 verhindert werden.
Des Weiteren sind in dieser Ausführungsform die mehreren kapazitiven Elektrodenabschnitte 28a bis 28e in der Ausbreitungsrichtung der elastischen Wellen D3 der IDT-Elektrode 29 gruppiert. Folglich ist die kapazitive Elektrode 28 – wie IDT-Elektrode 29 – in der Ausbreitungsrichtung der elastischen Wellen D3 lang. Dementsprechend entsteht kaum ungenutzter Platz auf dem piezoelektrischen Substrat 30. Wenn des Weiteren der elektrostatische Kapazitätswert des Kondensators C1 erhöht werden kann, so wird der Induktivitätswert, der für die Induktivität L1 benötigt wird, verringert. Das Montagesubstrat, das die Induktivität L1 bildet, kann verkleinert werden. Dementsprechend können das piezoelektrische Substrat 30 und das Montagesubstrat verkleinert werden, und folglich kann die Vorrichtung für elastische Wellen 1 verkleinert werden.
Im Folgenden werden Modifizierungen der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszahlen für Elemente verwendet, deren Funktionen denen der oben beschriebenen Ausführungsform im Wesentlichen ähneln, und auf eine doppelte Beschreibung wird verzichtet.
(Erste und zweite Modifizierung)
8 ist eine schematische Draufsicht auf einen Teil einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer ersten Modifikation. 9 ist eine schematische Draufsicht auf einen Teil einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer zweiten Modifikation.
In der oben beschriebenen Ausführungsform haben die kapazitiven Elektrodenabschnitte 28a bis 28e im Wesentlichen vergleichbare Formen. Alternativ können die kapazitiven Elektrodenabschnitte 28a bis 28e in der vorliegenden Erfindung unterschiedliche Formen haben. Genauer gesagt, gelten bei der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der Anzahl der Elektrodenfingerpaare, der Überschneidungsbreite, des Abstandes der Elektrodenfinger usw. jedes Elektrodenabschnitts keine besonderen Einschränkungen, solange mehrere kapazitive Elektrodenabschnitte jeweils aus einem Paar kammförmiger Elektroden bestehen.
Zum Beispiel können, wie in 8 gezeigt, die kapazitiven Elektrodenabschnitte 28a bis 28e unterschiedliche Anzahlen von Elektrodenfingerpaaren haben. Des Weiteren können, wie in 9 gezeigt, die kapazitiven Elektrodenabschnitte 28a bis 28e unterschiedliche Überschneidungsbreiten haben.
Bei der ersten Modifikation, die in 8 gezeigt ist, hat eine Busschiene 29a einer IDT-Elektrode 29, die nach Apodisationsgewichtung angeordnet ist, Vorsprünge und Vertiefungen am Außenumfang entsprechend den Überschneidungsbreiten, und die Anzahl der Elektrodenfingerpaare der kapazitiven Elektrodenabschnitte 28a bis 28e wird entsprechend den Vorsprüngen und Vertiefungen bestimmt. Genauer gesagt, nimmt die Anzahl der Elektrodenfingerpaare der kapazitiven Elektrodenabschnitte 28a bis 28e in dem Maße zu, wie die Überschneidungsbreiten von Abschnitten der IDT-Elektrode 29, die in der Überschneidungsbreitenrichtung D2 daneben angeordnet sind, abnehmen. Genauer gesagt, hat der kapazitive Elektrodenabschnitt 28c, der sich neben einem Abschnitt der IDT-Elektrode 29 mit einer großen Überschneidungsbreite und einer großen Abmessung in der Überschneidungsbreitenrichtung D2 befindet, eine kleine Anzahl der Elektrodenfingerpaare und hat somit eine kleine Abmessung in der Überschneidungsbreitenrichtung D2. Die kapazitiven Elektrodenabschnitte 28a und 28e, die sich neben den Abschnitten der IDT-Elektrode 29 mit kleinen Überschneidungsbreiten und kleinen Abmessungen in der Überschneidungsbreitenrichtung D2 befinden, haben eine große Anzahl der Elektrodenfingerpaare und haben damit große Abmessungen in der Überschneidungsbreitenrichtung D2. Die Anzahl der Elektrodenfingerpaare des kapazitiven Elektrodenabschnitts 28b liegt zwischen der Anzahl der Elektrodenfingerpaare des kapazitiven Elektrodenabschnitts 28a und der Anzahl der Elektrodenfingerpaare des kapazitiven Elektrodenabschnitts 28c. Die Anzahl der Elektrodenfingerpaare des kapazitiven Elektrodenabschnitts 28d liegt zwischen der Anzahl der Elektrodenfingerpaare des kapazitiven Elektrodenabschnitts 28c und der Anzahl der Elektrodenfingerpaare des kapazitiven Elektrodenabschnitts 28e.
Bei der zweiten Modifikation, die in 9 gezeigt ist, nimmt – wie bei der ersten Modifikation – die Anzahl der Elektrodenfingerpaare der kapazitiven Elektrodenabschnitte 28a bis 28e in dem Maße zu, wie die Überschneidungsbreiten von Abschnitten der IDT-Elektrode 29, die sich in der Überschneidungsbreitenrichtung D2 daneben befinden, kleiner wird. Des Weiteren werden die Überschneidungsbreiten in dem Maße größer, wie die Anzahl der Elektrodenfingerpaare der kapazitiven Elektrodenabschnitte 28a bis 28e kleiner wird. Genauer gesagt, hat der kapazitive Elektrodenabschnitt 28b bei dieser Modifikation eine größere Überschneidungsbreite als die Überschneidungsbreiten der anderen kapazitive Elektrodenabschnitte 28a und 28c bis 28e. Dementsprechend kann die Vorrichtung für elastische Wellen unter Umständen weiter verkleinert werden.
(Dritte und vierte Modifizierung)
10 ist eine grobe Querschnittsansicht einer Filtervorrichtung für elastische Wellen gemäß einer dritten Modifikation. 11 ist eine grobe Querschnittsansicht einer Filtervorrichtung für elastische Wellen gemäß einer vierten Modifikation.
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Oberflächenschallwellenvorrichtung, die mit Oberflächenschallwellen arbeitet, beispielhaft als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Jedoch ist die Vorrichtung für elastische Wellen der vorliegenden Erfindung nicht auf die Oberflächenschallwellenvorrichtung beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann neben einer Oberflächenschallwellenvorrichtung ebenso gut für eine Grenzflächenschallwellenvorrichtung verwendet werden. Das heißt, die Vorrichtung für elastische Wellen der vorliegenden Erfindung kann eine Grenzflächenschallwellenvorrichtung sein, die mit Grenzflächenschallwellen arbeitet. Genauer gesagt, kann die Vorrichtung für elastische Wellen der vorliegenden Erfindung zum Beispiel eine Zwei-Medium-Grenzflächenschallwellenvorrichtung sein, wie in 10 gezeigt, oder eine Drei-Medium-Grenzflächenschallwellenvorrichtung sein, wie in 11 gezeigt.
Wie in 10 gezeigt, wird in der Zwei-Medium-Grenzflächenschallwellenvorrichtung eine dielektrische Schicht 34 auf einem piezoelektrischen Substrat 30 gebildet. Die dielektrische Schicht 34 bedeckt eine Region, in der sich Grenzflächenschallwellen ausbreiten, wie zum Beispiel eine Region, in der eine IDT-Elektrode gebildet wird. Für die Dicke der dielektrischen Schicht 34 gibt es keine besonderen Einschränkungen, solange die Dicke bewirkt, daß elastische Wellen, die durch die IDT-Elektrode erregt werden, zu Grenzflächenschallwellen werden. Darum kann die Dicke zweckmäßig entsprechend der gewünschten Kennlinie bestimmt werden. Die dielektrische Schicht 34 kann zum Beispiel aus Siliziumdioxid, wie zum Beispiel SiO₂, oder Siliziumnitrid, wie zum Beispiel SiN, bestehen.
Wie in 11 gezeigt, wird bei der Drei-Medium-Grenzflächenschallwellenvorrichtung eine weitere dielektrische Schicht 35 auf der dielektrischen Schicht 34 gebildet. Die dielektrische Schicht 35 wird aus einem solchen Material gebildet, daß die elastische Geschwindigkeit in der dielektrischen Schicht 35 höher ist als die elastische Geschwindigkeit in der dielektrischen Schicht 34. Genauer gesagt: Wenn zum Beispiel die dielektrische Schicht 34 aus Siliziumoxid, wie zum Beispiel SiO₂, gebildet wird, so wird die dielektrische Schicht 35 aus Siliziumnitrid, wie zum Beispiel SiN, gebildet. Dementsprechend werden die Grenzflächenschallwellen im Wesentlichen umschlossen und breiten sich in der dielektrischen Schicht 34 aus.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung für elastische Wellen
11: Antenne
12: Sendesignalanschluß
20: Oberflächenschallwellen-Abzweigfiltersektion
21: Signalausgangsanschluß
22: Signaleingangsanschluß
23: Reihenarm
24 bis 26: Parallelarm
27: LC-Resonanzkreis
28: Kapazitive Elektrode
28a bis 28e: Kapazitiver Elektrodenabschnitt
28a1, 28a2, 28b1, 28b2, 28c1, 28c2, 28d1, 28d2, 28e1, 28e2: Kammförmige Elektrode
29: IDT-Elektrode
29a: Busschiene
30: Piezoelektrisches Substrat
31: Elektrode
32: Elektrodenfinger
33: Busschiene
34: Dielektrische Schicht
35: Dielektrische Schicht
L1 bis L4: Induktivität
Si, S2-1, S2-2, S3: Reihenarm-Resonator
P1, P2, P3: Parallelarm-Resonator
C1, C2: Kondensator
D1: Überschneidungsbreitenrichtung des kapazitiven Elektrodenabschnitts
D2: Überschneidungsbreitenrichtung der IDT-Elektrode
D3: Ausbreitungsrichtung der elastischen Wellen der IDT-Elektrode

Claims

Vorrichtung für elastische Wellen, umfassend: ein piezoelektrisches Substrat; eine IDT-Elektrode, die auf dem piezoelektrischen Substrat ausgebildet ist; und eine kapazitive Elektrode, die auf dem piezoelektrischen Substrat ausgebildet und mit der IDT-Elektrode in Reihe geschaltet ist, wobei die kapazitive Elektrode mehrere kapazitive Elektrodenabschnitte enthält, die miteinander parallel geschaltet sind und von denen jeder ein Paar fingerförmig ineinandergreifender kammförmiger Elektroden enthält, wobei die mehreren kapazitiven Elektrodenabschnitte so gebildet sind, daß eine Überschneidungsbreitenrichtung der kapazitiven Elektrodenabschnitte zu einer Überschneidungsbreitenrichtung der IDT-Elektrode geneigt ist, und wobei die mehreren kapazitiven Elektrodenabschnitte in einer Ausbreitungsrichtung der elastischen Wellen der IDT-Elektrode gruppiert sind.
Vorrichtung für elastische Wellen nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Abschnitt der kapazitiven Elektrode und die IDT-Elektrode in einer Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der elastischen Wellen gruppiert sind.
Vorrichtung für elastische Wellen nach Anspruch 1 oder 2, wobei jeder der mehreren kapazitiven Elektrodenabschnitte mehrere Elektrodenfinger, die sich in der Überschneidungsbreitenrichtung der kapazitiven Elektrodenabschnitte erstrecken, und eine Busschiene, die mit den mehreren Elektrodenfingern verbunden ist und sich in einer Richtung senkrecht zur Überschneidungsbreitenrichtung der kapazitiven Elektrodenabschnitte erstreckt, aufweist, und wobei mindestens eine der Busschienen der mehreren kammförmigen Elektroden, welche die mehreren kapazitiven Elektrodenabschnitte bilden, integral mit einer weiteren der Busschienen der anderen kammförmigen Elektroden ausgebildet ist.
Vorrichtung für elastische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Vorrichtung für elastische Wellen eine Oberflächenschallwellenvorrichtung ist, die mit Oberflächenschallwellen arbeitet.
Vorrichtung für elastische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Vorrichtung für elastische Wellen eine Grenzflächenschallwellenvorrichtung ist, die mit Grenzflächenschallwellen arbeitet.
Vorrichtung für elastische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Vorrichtung für elastische Wellen eine Abzweigfiltervorrichtung für elastische Wellen ist, die einen Reihenarm-Resonator enthält, der die IDT-Elektrode aufweist.
Vorrichtung für elastische Wellen nach Anspruch 6, die des Weiteren eine Induktivität umfasst, die mit der IDT-Elektrode in Reihe geschaltet ist und mit der kapazitiven Elektrode parallel geschaltet ist.
Vorrichtung für elastische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die mehreren kapazitiven Elektrodenabschnitte so gebildet sind, daß die Überschneidungsbreitenrichtung der kapazitiven Elektrodenabschnitte orthogonal zu der Überschneidungsbreitenrichtung der IDT-Elektrode verläuft.