DE112015005349B4

DE112015005349B4 - Vorrichtung für elastische Wellen

Info

Publication number: DE112015005349B4
Application number: DE112015005349.2T
Authority: DE
Inventors: Hideki Iwamoto; Keiji Okada; Yuichi Takamine; Tsutomu Takai
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2023-05-04
Anticipated expiration: 2035-10-23
Also published as: KR20170068591A; US10171061B2; CN107112975B; WO2016084526A1; DE112015005349T5; US20170222619A1; CN107112975A; JP6711377B2; JPWO2016084526A1; JP2018174595A; JP6477721B2; KR101944722B1

Abstract

Vorrichtung für elastische Wellen (1), die einen piezoelektrischen Film enthält, umfassend:ein Material mit hoher Schallgeschwindigkeit (7), in dem eine Schallgeschwindigkeit einer Volumenwelle, die sich durch das Material mit hoher Schallgeschwindigkeit ausbreitet, höher ist als die einer elastischen Welle, die sich durch den piezoelektrischen Film ausbreitet, undeinen Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit (8), der auf das Material mit hoher Schallgeschwindigkeit laminiert ist und in dem eine Schallgeschwindigkeit einer Volumenwelle, die sich durch den Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit ausbreitet, geringer ist als die der elastischen Welle, die sich durch den piezoelektrischen Film ausbreitet,wobei der piezoelektrische Film (9) auf den Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit laminiert ist undwobei eine IDT-Elektrode (3) auf einer Fläche des piezoelektrischen Films ausgebildet ist,wobei die IDT-Elektrode (3) enthält: eine erste Sammelschiene (11), eine zweite Sammelschiene (12), die von der ersten Sammelschiene getrennt angeordnet ist, mehrere erste Elektrodenfinger (13), deren proximale Enden elektrisch mit der ersten Sammelschiene (11) verbunden sind und deren distale Enden sich in Richtung der zweiten Sammelschiene (12) erstrecken, und mehrere zweite Elektrodenfinger (14), deren proximale Enden mit der zweiten Sammelschiene (12) verbunden sind und deren distale Enden sich in Richtung der ersten Sammelschiene (11) erstrecken,wobei, wenn eine Richtung, die orthogonal zu einer Richtung verläuft, in der sich die ersten Elektrodenfinger (13) und die zweiten Elektrodenfinger (14) erstrecken, als eine Breitenrichtung definiert ist, die ersten Elektrodenfinger (13) oder die zweiten Elektrodenfinger (14) oder die ersten Elektrodenfinger und die zweiten Elektrodenfinger (13, 14) mit Elektrodenfingern versehen sind, die einen Abschnitt mit großer Breite (13a-d, 14a-d) enthalten, wobei die Abschnitte mit großer Breite eine Abmessung in der Breitenrichtung haben, die größer ist als eine Abmessung der Elektrodenfinger in der Mitte davon in der Längsrichtung, wobei die Abschnitte großer Breite (13a-d, 14a-d) in einer Überschneidungsregion der Elektrodenfinger (13, 14) näher zu zumindest einem von dem proximalen Ende und dem distalen Ende angeordnet sind als eine mittlere Region (V1),wobei mindestens eine der ersten Sammelschiene (11) und der zweiten Sammelschiene (12) mehrere Hohlräume (15) hat, die in einer Längsrichtung der ersten Sammelschiene (11) oder der zweiten Sammelschiene (12) verteilt sind, undwobei die erste Sammelschiene (11) und die zweite Sammelschiene (12) jeweils einen inneren Sammelschienenabschnitt (11A) enthalten, der näher zu einer Seite der ersten Elektrodenfinger (13) oder einer Seite der zweiten Elektrodenfinger (14) positioniert ist als die Hohlräume (15) und der sich in der Längsrichtung der ersten Sammelschiene (11) und der zweiten Sammelschiene (12) erstreckt, einen mittleren Sammelschienenabschnitt (11B), der die Hohlräume (15) hat, und einen äußeren Sammelschienenabschnitt (11C), der gegenüber dem inneren Sammelschienenabschnitt (11A) positioniert ist, während der mittlere Sammelschienenabschnitt (11B) dazwischen angeordnet ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für elastische Wellen, die zum Beispiel in einem Resonator oder einem Bandpassfilter verwendet wird.
STAND DER TECHNIK
Bis heute werden Vorrichtungen für elastische Wellen weithin als Resonatoren oder Bandpassfilter verwendet. Die JP 2011-101350 A und die WO 2011/088904 A1 offenbaren eine Struktur einer Oberflächenschallwellenvorrichtung, die eine Störkomponente in Transversalmoden durch Bereitstellung eines Kolbenmodus verhindert. Zum Beispiel enthalten Elektrodenfinger einer IDT-Elektrode in 9 in der JP 2011-101350 A und in 4 in der WO 2011/088904 A1 unten Abschnitte mit großer Breite. Durch Bereitstellen der Abschnitte mit großer Breite wird eine Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit gebildet.
Gemäß 12 der JP 2011-101350 A und gemäß den 8 (c) und 9 der WO 2011/088904 A1 wird ein Film auf einen Teil der IDT-Elektrode laminiert. Genauer gesagt, wird der Film in einer Richtung, in der sich die Elektrodenfinger der IDT-Elektrode erstrecken, in einer Region laminiert, die sich auswärts von einer mittleren Region befindet. Dies bildet eine Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit.
Ein elektroakustischer Wandler nach der US 2013/0051588 A1 umfasst einen zentralen Anregungsbereich, den zentralen Anregungsbereich flankierende innere Randbereiche, die inneren Randbereiche flankierende äußere Randbereiche und die äußeren Randbereiche flankierende Bereiche einer Stromschiene, so dass sich das Anregungsprofil eines Kolbenmodus ergibt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Bei der Struktur, bei der die Elektrodenfinger einen Abschnitt mit großer Breite enthalten, gibt es ein Limit, wie groß die Breite der Abschnitte mit großer Breite ausgeführt werden kann. Wenn die Breite zu groß ist, berühren die Abschnitte mit großer Breite benachbarte Elektrodenfinger. Infolge dessen kann die Schallgeschwindigkeit in der Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit nicht niedrig genug realisiert werden. Darum ist es schwierig, die Transversalmoden zuverlässig zu unterdrücken. Zudem beinhaltet ein Verfahren zum Laminieren einer zusätzlichen Schicht komplizierte Schritte und ist teuer.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung für elastische Wellen bereitzustellen, die Transversalmoduswelligkeit unterdrücken kann, ohne die Herstellungsschritte zu verkomplizieren und die Kosten zu erhöhen.
Lösung des Problems
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung für elastische Wellen bereitgestellt, die einen piezoelektrischen Film enthält und ein Material mit hoher Schallgeschwindigkeit, in dem eine Schallgeschwindigkeit einer Volumenwelle, die sich durch das Material mit hoher Schallgeschwindigkeit ausbreitet, höher ist als die einer elastischen Welle, die sich durch den piezoelektrischen Film ausbreitet, und einen Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit umfasst, der auf das Material mit hoher Schallgeschwindigkeit laminiert ist und in dem eine Schallgeschwindigkeit einer Volumenwelle, die sich durch den Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit ausbreitet, niedriger ist als die der elastischen Welle, die sich durch den piezoelektrischen Film ausbreitet, wobei der piezoelektrische Film auf den Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit laminiert ist und eine IDT-Elektrode auf einer Fläche des piezoelektrischen Films ausgebildet ist. Die IDT-Elektrode enthält eine erste Sammelschiene, eine zweite Sammelschiene, die von der ersten Sammelschiene getrennt angeordnet ist, mehrere erste Elektrodenfinger, deren proximale Enden elektrisch mit der erste Sammelschiene verbunden sind und deren distale Enden sich in Richtung der zweiten Sammelschiene erstrecken, und mehrere zweite Elektrodenfinger, deren proximale Enden mit der zweiten Sammelschiene verbunden sind und deren distale Enden sich in Richtung der erste Sammelschiene erstrecken. Wenn eine Richtung, die orthogonal zu einer Richtung verläuft, in der sich die ersten Elektrodenfinger und die zweiten Elektrodenfinger erstrecken, als eine Breitenrichtung definiert ist, so sind die ersten Elektrodenfinger oder die zweiten Elektrodenfinger oder die ersten Elektrodenfinger und die zweiten Elektrodenfinger mit Elektrodenfingern versehen, die einen Abschnitt mit großer Breite, wobei die Abschnitte mit großer Breite eine Abmessung in der Breitenrichtung haben, die größer ist als eine Abmessung der Elektrodenfinger im Zentrum davon in der Längsrichtung, wobei die Abschnitte großer Breite in einer Überschneidungsregion der Elektrodenfinger näher zu wenigstens einem von dem proximalen Ende und dem distalen Ende vorgesehen sind als eine mittlere Region. Mindestens eine der ersten Sammelschiene und der zweiten Sammelschiene hat mehrere Hohlräume, die in einer Längsrichtung der ersten Sammelschiene oder der zweiten Sammelschiene verteilt sind. Die erste Sammelschiene und die zweite Sammelschiene enthalten einen inneren Sammelschienenabschnitt, der näher zu einer Seite der ersten Elektrodenfinger oder einer Seite der zweiten Elektrodenfinger positioniert ist als die Hohlräume und der sich in der Längsrichtung der ersten Sammelschiene und der zweiten Sammelschiene erstreckt, einen mittleren Sammelschienenabschnitt, der die Hohlräume hat, und einen äußeren Sammelschienenabschnitt, der gegenüber dem inneren Sammelschienenabschnitt positioniert ist, während der mittlere Sammelschienenabschnitt dazwischen angeordnet ist.
Bei einer konkreten Ausführungsform der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung hat jeder innere Sammelschienenabschnitt die Form eines Bandes, das sich in einer Ausbreitungsrichtung elastischer Wellen erstreckt.
Bei einer anderen konkreten Ausführungsform der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten die ersten Elektrodenfinger und die zweiten Elektrodenfinger jeweils den Abschnitt mit großer Breite. In diesem Fall ist es möglich, eine Welligkeit noch wirkungsvoller zu unterdrücken.
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten die ersten Elektrodenfinger oder die zweiten Elektrodenfinger oder die ersten Elektrodenfinger und die zweiten Elektrodenfinger jeweils mehrere der Abschnitte mit großer Breite. In diesem Fall ist es möglich, eine Welligkeit noch wirkungsvoller zu unterdrücken.
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung ist die IDT-Elektrode eine normale IDT-Elektrode, die keiner Apodisationsgewichtung unterzogen wird. In diesem Fall ist es möglich, die IDT-Elektrode auf einfache Weise zu bilden.
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegende Erfindung betragen, wenn eine Wellenlänge einer Oberflächenschallwelle λ ist, eine Distanz zwischen dem distalen Ende jedes ersten Elektrodenfingers und der zweiten Sammelschiene gegenüber dem distalen Ende jedes ersten Elektrodenfingers und eine Distanz zwischen dem distalen Ende jedes zweiten Elektrodenfingers und der ersten Sammelschiene gegenüber dem distalen Ende jedes zweiten Elektrodenfingers 0,5 λ oder weniger. In diesem Fall kann die Breite eines Abschnitts mit hoher Schallgeschwindigkeit in einer Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit klein ausgelegt werden. Darum kann ein Ausbreitungsmodus näher an einen idealen Kolbenmodus gebracht werden.
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung für elastische Wellen ferner ein Stützsubstrat, das das Material mit hoher Schallgeschwindigkeit stützt, und das Material mit hoher Schallgeschwindigkeit ist ein Film mit hoher Schallgeschwindigkeit.
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Material mit hoher Schallgeschwindigkeit ein Stützsubstrat mit hoher Schallgeschwindigkeit.
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Polarität mindestens eines Elektrodenfingers in der IDT-Elektrode umgekehrt, und ein Elektrodenmaterial ist in einen Spalt zwischen dem Elektrodenfinger, dessen Polarität umgekehrt wurde, und benachbarten Elektrodenfingern auf beiden Seiten eingebettet. Das heißt, wenn die Vorrichtung für elastische Wellen ein Filter ist, ist es möglich, die Steilheit der Filterkennlinie zu erhöhen.
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung besteht die IDT-Elektrode aus AI oder einer Legierung, deren Hauptbestandteil AI ist, und eine Elektrodenfilmdicke der IDT-Elektrode beträgt 0,08 λ oder mehr. In diesem Fall kann der Widerstand der Elektrodenfinger klein ausgelegt werden.
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt eine Filmdicke der IDT-Elektrode 0,10 λ oder mehr und 400 nm oder weniger. In diesem Fall kann der Widerstand der Elektrodenfinger klein ausgelegt werden.
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Material mit hoher Schallgeschwindigkeit ein Siliziumsubstrat, und sein spezifischer Volumenwiderstand beträgt 1000 Dem oder mehr. Das heißt, wenn die Vorrichtung für elastische Wellen ein Filter ist, ist es möglich, den Einfügeverlust des Filters zu reduzieren.
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Material mit hoher Schallgeschwindigkeit ein Siliziumsubstrat, und sein spezifischer Volumenwiderstand beträgt 4000 Ωcm oder mehr. Das heißt, wenn die Vorrichtung für elastische Wellen ein Filter ist, ist es möglich, die Steilheit der Filterkennlinie zu erhöhen.
VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
Mit der Vorrichtung für elastische Wellen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Kolbenmodus bereitzustellen und Transversalmoduswelligkeit wirkungsvoll zu unterdrücken. Darüber hinaus braucht nicht unbedingt ein zusätzlicher Film laminiert zu werden, um den Kolbenmodus bereitzustellen. Darum ist es unwahrscheinlich, dass Herstellungsschritte kompliziert werden und die Kosten steigen. Ferner ist es möglich, einen Gütewert zu erhöhen.
Figurenliste

1 ist eine teilweise geöffnete Grundrissansicht eines Hauptabschnitts einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische vorderseitige Schnittansicht der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine schematische Grundrissansicht der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Kurvendiagramm, das eine Impedanz/Frequenz-Kennlinie der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
5 ist eine teilweise geöffnete Grundrissansicht eines Hauptabschnitts einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einem Vergleichsbeispiel.
6 ist ein Kurvendiagramm, das eine Impedanz/Frequenz-Kennlinie der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß dem Vergleichsbeispiel zeigt.
7 ist ein Kurvendiagramm, das eine Beziehung zwischen einem Verhältnis einer Schallgeschwindigkeitsdifferenz ΔV mit Bezug auf die Schallgeschwindigkeit in einer mittleren Region und einer Abmessung Y einer Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit in einer Längsrichtung zeigt, wenn ein Kolbenmodus bereitgestellt wird, wobei die Schallgeschwindigkeitsdifferenz ΔV die Differenz zwischen der Schallgeschwindigkeit in der mittleren Region und der Schallgeschwindigkeit in der Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit ist.
8 ist eine teilweise geöffnete Grundrissansicht eines Hauptabschnitts einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine teilweise geöffnete Grundrissansicht eines Hauptabschnitts einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine teilweise geöffnete Grundrissansicht eines Hauptabschnitts einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 ist eine teilweise geöffnete Grundrissansicht eines Hauptabschnitts einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 ist eine teilweise geöffnete Grundrissansicht eines Hauptabschnitts einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
13 ist eine teilweise geöffnete Grundrissansicht eines Hauptabschnitts einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
14 ist eine teilweise geöffnete Grundrissansicht eines Hauptabschnitts einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
15 ist eine teilweise geöffnete Grundrissansicht eines Hauptabschnitts einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
16 ist eine teilweise geöffnete Grundrissansicht eines Hauptabschnitts einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
17 ist eine schematische vorderseitige Schnittansicht einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer Modifizierung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
18 ist ein Kurvendiagramm, das eine Beziehung zwischen dem spezifischen Volumenwiderstand von Si, das als ein Material eines Stützsubstrats mit hoher Schallgeschwindigkeit dient, und dem Betrag der Änderung des Einfügeverlusts zeigt.
19 ist ein Kurvendiagramm, das eine Beziehung zwischen dem spezifischen Volumenwiderstand von Si, das als ein Material des Stützsubstrats mit hoher Schallgeschwindigkeit dient, und dem Betrag der Änderung der Steilheit der Filterkennlinie zeigt.
20 ist ein Kurvendiagramm, das eine Änderung der Frequenzdifferenz zeigt, wenn die Filmdicke von AI verändert wird.
21 ist ein Kurvendiagramm, das eine Änderung des Einfügeverlusts zeigt, wenn die Filmdicke von AI verändert wird.
22 ist ein Kurvendiagramm, das eine Beziehung zwischen einer Filmdicke eines LiTaO₃-Films und Q in der Vorrichtung für elastische Wellen zeigt.
23 ist ein Kurvendiagramm, das eine Beziehung zwischen der Filmdicke des LiTaO₃-Films und einem Temperaturkoeffizienten der Resonanzfrequenz TCF in der Vorrichtung für elastische Wellen zeigt.
24 ist ein Kurvendiagramm, das eine Beziehung zwischen der Filmdicke des LiTaO₃-Films und der Schallgeschwindigkeit in der Vorrichtung für elastische Wellen zeigt.
25 ist ein Kurvendiagramm, das eine Beziehung zwischen der Dicke eines piezoelektrischen Films aus LiTaO₃ und einem relativen Band zeigt.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden konkrete Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, um die vorliegende Erfindung zu erläutern.
Die in der Beschreibung beschriebenen Ausführungsformen sind beispielhafte Darstellungen. Die Strukturen gemäß den Ausführungsformen können teilweise durch Strukturen gemäß verschiedenen Ausführungsformen ersetzt oder mit Strukturen gemäß verschiedenen Ausführungsformen kombiniert werden.
1 ist eine teilweise geöffnete Grundrissansicht eines Hauptabschnitts einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine schematische vorderseitige Schnittansicht davon. 3 ist eine schematische Grundrissansicht der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der ersten Ausführungsform.
Wie in 2 gezeigt, enthält eine Vorrichtung für elastische Wellen 1 ein Stützsubstrat mit hoher Schallgeschwindigkeit 7, das als ein Material mit hoher Schallgeschwindigkeit dient. Das Stützsubstrat mit hoher Schallgeschwindigkeit 7 besteht aus Si. Ein Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 8, in dem die Schallgeschwindigkeit relativ niedrig ist, ist auf das Stützsubstrat mit hoher Schallgeschwindigkeit 7 laminiert. Ein piezoelektrischer Film 9 ist auf den Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 8 laminiert. Eine IDT-Elektrode 3 ist auf eine Oberseite des piezoelektrischen Films 9 laminiert. Die IDT-Elektrode 3 kann auch auf eine Unterseite des piezoelektrischen Films 9 laminiert sein.
Bei dieser Ausführungsform besteht der piezoelektrische Film 9 aus einem 50° Y-X LiTaO-Film. Wenn zum Beispiel ein Koeffizient der elektromagnetischen Kopplung des piezoelektrischen Films 9 relativ groß ist, wie zum Beispiel bei LiNbO₃ und LiTaO₃, so kann der piezoelektrische Film 9 auch aus anderen piezoelektrischen Monokristallen oder piezoelektrischer Keramik bestehen. Ein Schnittwinkel ist auch nicht auf 50° Y begrenzt. Bei der Ausführungsform beträgt die Dicke von LT 0,3 λ.
Der Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 8 besteht aus einem Material, in dem die Schallgeschwindigkeit einer Volumenwelle in dem Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit niedriger ist als die einer elastischen Welle, die sich durch den piezoelektrischen Film 9 ausbreitet. In der Ausführungsform besteht der Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 8 aus SiO₂. In der Ausführungsform beträgt die Filmdicke von SiO₂ 0,35 λ.
Solange die oben genannten Bedingungen erfüllt sind, ist das Material des Films mit niedriger Schallgeschwindigkeit 8 nicht auf bestimmte Materialien beschränkt. Darum kann der Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 8 aus einem dielektrischen Material wie zum Beispiel verschiedenen Arten von Glas oder Keramik hergestellt werden, wie zum Beispiel Siliziumoxid (zum Beispiel SiO₂), Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Siliziumcarbid oder Zirkonoxid, oder kann aus einem Halbleiter wie zum Beispiel Silizium oder Galliumnitrid hergestellt werden.
In der Beschreibung meint der Begriff „Material mit hoher Schallgeschwindigkeit“ eine Schicht, in der die Schallgeschwindigkeit einer Volumenwelle in dem Material mit hoher Schallgeschwindigkeit höher ist als die einer elastischen Welle, wie zum Beispiel einer Oberflächenwelle oder einer Grenzwelle, die sich durch den piezoelektrischen Film ausbreitet. Der Begriff „Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit“ meint einen Film, in dem die Schallgeschwindigkeit einer Volumenwelle in dem Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit niedriger ist als die einer elastischen Welle, die sich durch den piezoelektrischen Film ausbreitet. Die IDT-Elektrode mit einer bestimmten Struktur regt elastische Wellen verschiedener Moden an, die verschiedene Schallgeschwindigkeiten aufweisen. Eine „elastische Welle, die sich durch den piezoelektrischen Film ausbreitet“ meint eine elastische Welle in einem bestimmten Modus, der zum Erhalten von Filter- und Resonatorkennlinien verwendet wird. Ein „Modus“ der Volumenwelle, der die Schallgeschwindigkeit der Volumenwelle bestimmt, ist gemäß einem Verwendungsmodus der elastischen Welle definiert, die sich durch den piezoelektrischen Film ausbreitet.
Das Stützsubstrat mit hoher Schallgeschwindigkeit 7 dient dem Einschluss einer Oberflächenschallwelle in einem Abschnitt, wo der piezoelektrische Film 9 und der Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 8 laminiert sind und dem Verhindern, dass die Oberflächenschallwelle in eine Struktur unter dem Stützsubstrat mit hoher Schallgeschwindigkeit 7 entweicht. Bei der Ausführungsform besteht das Stützsubstrat mit hoher Schallgeschwindigkeit 7 aus Si. Solange die Oberflächenschallwelle eingeschlossen werden kann, können verschiedene Arten von Materialien mit hoher Schallgeschwindigkeit verwendet werden. Zu Beispielen gehören Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid, Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid, ein DLC-Film und Diamant; ein Medium, dessen Hauptkomponente eines der oben angesprochenen Materialien ist; und ein Medium, dessen Hauptkomponente ein Gemisch der oben angesprochenen Materialien ist.
Um die Oberflächenschallwelle in dem Abschnitt einzuschließen, wo der piezoelektrische Film 9 und der Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 8 laminiert sind, ist es wünschenswert, dass das Material mit hoher Schallgeschwindigkeit dick ist und mindestens das 0,5-fache einer Wellenlänge λ der Oberflächenschallwelle beträgt und besonders bevorzugt mindestens das 1,5-fache der Wellenlänge λ der Oberflächenschallwelle beträgt.
Es ist wünschenswert, dass der spezifische Volumenwiderstand des oben angesprochenen Stützsubstrats mit hoher Schallgeschwindigkeit 1000 Dem oder mehr beträgt. Durch die Verwendung von Si, das einen hohen elektrischen Widerstand hat, ist es möglich, noch bessere Resonanzkennlinien und Filterkennlinien zu erhalten. 18 zeigt eine Beziehung zwischen dem spezifischen Volumenwiderstand von Si, das ein Material des Stützsubstrats mit hoher Schallgeschwindigkeit ist, und dem Betrag der Änderung des Einfügeverlusts. In 18 bezeichnet die horizontale Achse den spezifischen Volumenwiderstand von Si, und die vertikale Achse bezeichnet den Betrag der Änderung des Einfügeverlusts in einem Durchlassband. Wenn der spezifische Volumenwiderstand des Stützsubstrats mit hoher Schallgeschwindigkeit aus Si verringert wird, so wird der Einfügeverlust erhöht und verschlechtert. Der Betrag der Änderung des Einfügeverlusts entlang der vertikalen Achse meint den Betrag der Verschlechterung des Einfügeverlusts ausgehend von einer Referenz, die dem Einfügeverlust entspricht, wenn das Stützsubstrat mit hoher Schallgeschwindigkeit ein Isoliermaterial ist. Wie aus 18 zu erkennen ist, kann die Verschlechterung des Einfügeverlusts vermieden werden, wenn der spezifische Volumenwiderstand von Si 1000 Dem oder mehr beträgt. Infolge dessen ist es möglich, eine gute Filterkennlinie zu erhalten. Darum ist es wünschenswert, dass der spezifische Volumenwiderstand des Stützsubstrats mit hoher Schallgeschwindigkeit, das aus Si besteht, 1000 Dem oder mehr beträgt.
19 ist ein Kurvendiagramm, das eine Beziehung zwischen dem spezifischen Volumenwiderstand von Si, das ein Material des Stützsubstrats mit hoher Schallgeschwindigkeit ist, und dem Betrag der Änderung der Steilheit der Filterkennlinie zeigt. In 19 bezeichnet die horizontale Achse den spezifischen Volumenwiderstand von Si, und die vertikale Achse bezeichnet den Betrag der Änderung der Steilheit der Filterkennlinie. Der Betrag der Änderung der Steilheit der Filterkennlinie meint den Betrag der Änderung der Steilheit der Filterkennlinie im Vergleich zu einer Referenz, die der Steilheit der Filterkennlinie entspricht, wenn das Stützsubstrat mit hoher Schallgeschwindigkeit ein Isoliermaterial ist. Hier meint die Steilheit der Filterkennlinie, an einer Durchlassbandschulter, die Differenz zwischen der Frequenz, bei der die Dämpfung 3,5 dB beträgt, und der Frequenz, bei der die Dämpfung 40 dB beträgt. In dem Maße, wie die Frequenzdifferenz verringert wird, nimmt die Steilheit zu. Wie aus 19 zu erkennen ist, kann die Änderung der Steilheit vermieden werden, wenn der spezifische Volumenwiderstand von Si 4000 Dem oder mehr beträgt. Infolge dessen ist es möglich, eine noch bessere Filterkennlinie zu erhalten. Darum ist es wünschenswert, dass der spezifische Volumenwiderstand des Stützsubstrats mit hoher Schallgeschwindigkeit, das aus Si besteht, 4000 Ωcm oder mehr beträgt.
Der spezifische Volumenwiderstand von Si beträgt gewöhnlich 100 × 10³ Ωcm oder weniger.
Als das Material mit hoher Schallgeschwindigkeit kann anstelle des Stützsubstrats mit hoher Schallgeschwindigkeit 7 ein Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 7b, der auf ein Stützsubstrat 7a laminiert ist, verwendet werden, wie bei der in 17 gezeigten Modifizierung. In diesem Fall kann als das Stützsubstrat 7a ein geeignetes Material verwendet werden. Zu Beispielen eines solchen Materials gehören piezoelektrische Materialien, wie zum Beispiel Saphir, LiTaO₃, LiNbO₃ und Kristalle; dielektrische Materialien wie zum Beispiel verschiedene Arten von Glas und Keramik, wie zum Beispiel Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid, Siliziumcarbid, Zirkonoxid, Cordierit, Mullit, Steatit und Forsterit; Halbleiter, wie zum Beispiel Silizium und Galliumnitrid; und Harzsubstrate.
Bei der Vorrichtung für elastische Wellen 1 ist der Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 8 zwischen dem Stützsubstrat mit hoher Schallgeschwindigkeit 7 und dem piezoelektrischen Film 9 angeordnet. Darum wird die Schallgeschwindigkeit einer elastischen Welle verringert. Andererseits wird die Energie der elastischen Wellen im Wesentlichen in einem Medium mit niedriger Schallgeschwindigkeit konzentriert. Darum ist es möglich, den Effekt des Einschließens der Energie der elastischen Wellen in dem piezoelektrischen Film 9 und der IDT-Elektrode 3 zu erhöhen. Folglich ist es im Vergleich zu dem Fall, wo ein solcher Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 8 nicht vorhanden ist, möglich, den Verlust zu reduzieren und einen Gütewert zu erhöhen. Wie aus 22 zu erkennen ist, ist, wenn die Filmdicke von LiTaO₃ 3,5 λ oder weniger beträgt, der Gütewert höher, und die Q-Kennlinien sind besser als jene, wo die Filmdicke von LiTaO₃ größer als 3,5 λ ist. 23 zeigt, dass, wenn die Filmdicke von LiTaO₃ 2,5 λ oder weniger beträgt, der absolute Wert eines Temperaturkoeffizienten der Resonanzfrequenz TCF kleiner ausgelegt werden kann als der, wo der absolute Wert des Temperaturkoeffizienten der Resonanzfrequenz TCF größer als 2,5 λ ist. Besonders bevorzugt kann im Bereich von 2 λ oder weniger der absolute Wert des Temperaturkoeffizienten der Resonanzfrequenz TCF auf -10 ppm/°C oder weniger ausgelegt werden, was wünschenswert ist. Ferner zeigt 24, dass, wenn die Filmdicke von LiTaO₃ 1,5 λ oder weniger beträgt, die Schallgeschwindigkeit verringert wird. Darum wird die Größe der IDT-Elektrode zum Erhalten einer gewünschten Frequenz verringert, so dass eine Vorrichtung verkleinert werden kann. Ferner wird, wie aus 25 zu erkennen ist, wenn die Filmdicke von LiTaO₃ 0,5 λ oder weniger beträgt, ein spezifisches Band erhöht.
Das Stützsubstrat mit hoher Schallgeschwindigkeit 7 verhindert das Entweichen einer elastischen Welle in eine Schicht unter dem Stützsubstrat mit hoher Schallgeschwindigkeit 7.
Obgleich bei dieser Ausführungsform der Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 8 und das Stützsubstrat mit hoher Schallgeschwindigkeit 7, das als ein Material mit hoher Schallgeschwindigkeit dient, an eine Unterseite des piezoelektrischen Films 9 laminiert sind, können auch mehrere der Filme mit niedriger Schallgeschwindigkeit und mehrere der Materialien mit hoher Schallgeschwindigkeit durch Laminierung bereitgestellt werden.
2 veranschaulicht schematisch eine Elektrodenstruktur, die die IDT-Elektrode 3 enthält. Wie in 3 gezeigt, sind bei der Vorrichtung für elastische Wellen 1 Reflektoren 4 und 5 auf jeweiligen Seiten der IDT-Elektrode 3 in einer Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenschallwelle angeordnet. Das heißt, die Vorrichtung für elastische Wellen 1 ist ein Ein-Port-Oberflächenschallwellenresonator.
3 veranschaulicht schematisch die IDT-Elektrode 3 durch ein Symbol, das ein X enthält, das von einem rechteckigen Rahmen umgeben ist. Die Details der IDT-Elektrode 3 werden mit Bezug auf 1 beschrieben.
Die IDT-Elektrode 3 ist eine normale IDT-Elektrode, die keiner Apodisationsgewichtung unterzogen wird. Die Elektrodenfingerperiode beträgt 2,0 µm. Die Elektrodenfingerperiode der IDT-Elektrode ist nicht auf bestimmte Perioden beschränkt. Die Anzahl von Paaren der Elektrodenfinger beträgt 150 Paare, und ein kreuzender Abschnitt misst 10 λ (λ ist die Wellenlänge einer elastischen Welle, die an der IDT-Elektrode angeregt wird). Die Reflektoren 4 und 5 sind Gitterreflektoren, deren zwei Enden kurzgeschlossen sind. Die Anzahl von Elektrodenfingern an den Reflektoren 4 und 5 beträgt 20.
Bei dieser Ausführungsform werden die IDT-Elektrode 3 und die Reflektoren 4 und 5 aus einem Mehrschichtmetallfilm gebildet, der einen Ti-Film und einen auf den Ti-Film laminierten Al-Film enthält. Die Dicke des Ti-Films beträgt 10 nm, und die Dicke des Al-Films beträgt 167 nm. In dem Mehrschichtmetallfilm ist der Al-Film der vorherrschende Film und hat eine Dicke von 167 nm = 0,0835 λ.
Die Metalle, aus denen die IDT-Elektrode 3 besteht, sind nicht auf diese Metalle beschränkt. Es können geeignete Metalle oder Legierungen verwendet werden.
Wie oben angesprochen, beträgt die Dicke der IDT-Elektrode, deren Hauptbestandteil AI ist, 0,0835 λ. Jedoch ist es gemäß einem Experiment, das die Autoren der vorliegenden Anmeldung ausgeführt haben, wünschenswert, dass die Dicke 0,08 λ oder mehr beträgt. Das heißt, wenn ein Filter für elastische Wellen als die Vorrichtung für elastische Wellen gebildet wird, ist es möglich, die Steilheit der Filterkennlinie zu erhöhen.
20 ist ein Kurvendiagramm, das eine Änderung der Frequenzdifferenz zeigt, wenn die Filmdicke von AI variiert wird. Diese Frequenzdifferenz ist eine Frequenzdifferenz an einer Durchlassbandschulter und ist die Differenz zwischen der Frequenz, bei der die Dämpfung 3,5 dB beträgt, und der Frequenz, bei der die Dämpfung 40 dB beträgt. In dem Maße, wie die Frequenzdifferenz verringert wird, wird die Steilheit auf der Schulter erhöht.
Wie aus 20 zu erkennen ist, wird, wenn die Filmdicke des Al-Films geringer wird als 0,08 λ, die Frequenzdifferenz in dem Maße beträchtlich vergrößert, wie die Filmdicke des Al-Films verringert wird. Im Gegensatz dazu ist, wenn die Al-Filmdicke 0,08 λ oder mehr beträgt, die Frequenzdifferenz im Wesentlichen konstant und ist klein. Darum ist es wünschenswert, dass die Filmdicke des Al-Films 0,08 λ oder mehr beträgt.
Ferner ist es wünschenswert, dass die Filmdicke der IDT-Elektrode 3 0,1 λ oder mehr beträgt. Dies macht es möglich, den elektrischen Widerstand jedes Elektrodenfingers zu reduzieren. Folglich ist es möglich, den Verlust zu reduzieren.
21 ist ein Kurvendiagramm, das eine Änderung des Einfügeverlusts zeigt, wenn die Filmdicke des Al-Films variiert wird. Der Einfügeverlust meint einen Mindest-Einfügeverlust, wobei der Einfügeverlust in einem Durchlassband am kleinsten ist.
Wie aus 21 zu erkennen ist, ist, wenn die Filmdicke des Al-Films 0,10 λ oder mehr beträgt, der Einfügeverlust hinreichend klein, so dass Schwankungen beim Einfügeverlust klein sind, wenn die Filmdicke des Al-Films variiert wird. Darum beträgt die Filmdicke des Al-Films ganz besonders bevorzugt 0,10 λ oder mehr. Da es schwierig ist, Al-Filme herzustellen, wenn sie zu dick sind, ist es wünschenswert, dass die Filmdicke 400 nm oder weniger beträgt. Darum ist es wünschenswert, dass die Filmdicke der IDT-Elektrode 400 nm oder weniger beträgt.
Ein SiO₂-Film kann so ausgebildet werden, dass er die in 1 gezeigte Elektrodenstruktur bedeckt. Das macht es möglich, die Frequenz-Temperatur-Kennlinie zu verbessern.
Die Vorrichtung für elastische Wellen 1 gemäß dieser Ausführungsform hat eine Struktur, die Transversalmoduswelligkeit durch Bereitstellen eines Kolbenmodus an der IDT-Elektrode 3 verhindert. Dies wird mit Bezug auf 1 beschrieben.
Die IDT-Elektrode 3 enthält eine erste Sammelschiene 11 und eine zweite Sammelschiene 12, die von der ersten Sammelschiene 11 getrennt angeordnet ist. Die erste Sammelschiene 11 und die zweite Sammelschiene 12 erstrecken sich parallel zur Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenschallwelle.
Die proximalen Enden mehrerer erster Elektrodenfinger 13 sind mit der ersten Sammelschiene 11 verbunden. Die distalen Enden der mehreren ersten Elektrodenfinger 13 erstrecken sich von der ersten Sammelschiene 11 in Richtung der zweiten Sammelschiene 12. Dies bedeutet, dass sich die mehreren ersten Elektrodenfinger 13 in einer Richtung orthogonal zur Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenschallwelle erstrecken.
Die proximalen Enden mehrerer zweiter Elektrodenfinger 14 sind mit der zweiten Sammelschiene 12 verbunden. Die distalen Enden der mehreren zweiten Elektrodenfinger 14 erstrecken sich von der zweiten Sammelschiene 12 in Richtung der ersten Sammelschiene 11. Das heißt, die mehreren zweiten Elektrodenfinger 14 erstrecken sich ebenfalls in einer Richtung orthogonal zur Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenschallwelle.
Die mehreren ersten Elektrodenfinger 13 und die mehreren zweiten Elektrodenfinger 14 sind zwischen benachbarten zweiten Elektrodenfingern 14 oder benachbarten ersten Elektrodenfingern 13 angeordnet. Jeder erste Elektrodenfinger 13 enthält Abschnitte mit großer Breite 13a, 13b, 13c und 13d. Jeder zweite Elektrodenfinger 14 enthält außerdem Abschnitte mit großer Breite 14a, 14b, 14c und 14d. Die Form der Abschnitte mit großer Breite 13a bis 13d und die Form der Abschnitte mit großer Breite 14a bis 14d werden beschrieben, wobei die Form des Abschnitts mit großer Breite 13a so beschrieben wird, dass sie die Formen der anderen Abschnitte mit großer Breite repräsentiert. Jeder Abschnitt mit großer Breite 13a hat eine Abmessung in einer Breitenrichtung, das heißt, eine Abmessung in der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenschallwelle, die größer ist als die eines verbleibenden Abschnitts des entsprechenden ersten Elektrodenfingers 13.
Bei dieser Ausführungsform hat jeder Abschnitt mit großer Breite 13a die Form eines gleichschenkligen Trapezoids, das von seitlichen Rändern des entsprechenden Elektrodenfingers 13 in den Ausbreitungsrichtungen einer Oberflächenschallwelle absteht. Die Form jedes Abschnitts mit großer Breite ist nicht darauf beschränkt, so dass veranlasst werden kann, dass Vorsprünge mit verschiedenen anderen Formen, wie zum Beispiel halbkreisförmige Vorsprünge, von den seitlichen Rändern der entsprechenden Elektrodenfinger 13 in den Ausbreitungsrichtungen einer Oberflächenschallwelle vorstehen.
Die Abschnitte mit großer Breite 13a und 13b jedes ersten Elektrodenfingers 13 sind in Richtung der Seite des proximalen Endes des entsprechenden ersten Elektrodenfingers 13 bereitgestellt. Anders ausgedrückt: Die Abschnitte mit großer Breite 13a und 13b sind in Richtung der Seite der ersten Sammelschiene 11 bereitgestellt, und die Abschnitte mit großer Breite 13c und 13d sind in Richtung der Seite des distalen Endes der entsprechenden ersten Elektrodenfinger 13 bereitgestellt, das heißt in Richtung der Seite der zweiten Sammelschiene 12.
Die Abschnitte mit großer Breite 14a und 14b jedes zweiten Elektrodenfingers 14 sind in Richtung der Seite des distalen Endes der entsprechenden zweiten Elektrodenfinger 14 bereitgestellt. Die Abschnitte mit großer Breite 14a und 14b und die Abschnitte mit großer Breite 13a und 13b sind abwechselnd in einer Region nahe der entsprechenden ersten Sammelschiene 11 in einer Richtung angeordnet, die orthogonal zur Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenschallwelle verläuft, das heißt in einer Richtung, in der sich die Elektrodenfinger erstrecken. Gleichermaßen sind die Abschnitte mit großer Breite 13c und 13d und die Abschnitte mit großer Breite 14c und 14d abwechselnd auf der Seite nahe der zweiten Sammelschiene 12 in der Richtung angeordnet, in der sich die Elektrodenfinger erstrecken.
In einer Region, wo die Abschnitte mit großer Breite 13a und 13b und die Abschnitte mit großer Breite 14a und 14b bereitgestellt sind, ist eine in 1 gezeigte Region V2 ausgebildet. V1 bis V6 auf der rechten Seite in 1 sind Regionen, die in Richtung der Außenseite von der Mitte der IDT-Elektrode 3 in einer Richtung orthogonal zur Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenschallwelle angeordnet sind. Geschwindigkeiten V₁ bis V₆ einer elastischen Welle, die sich durch die Regionen V1 bis V6 ausbreitet (im Folgenden als Schallgeschwindigkeiten bezeichnet), sind schematisch in 1 gezeigt. In der nachfolgenden Beschreibung wird die Schallgeschwindigkeit in einer Region Vn (wobei n eine natürliche Zahl ist) als V_n bezeichnet. Hier ist die Region V1 eine IDT-Mittelregion, die sich zwischen den Abschnitten mit großer Breite 13b und den Abschnitten mit großer Breite 13c befindet.
Die Schallgeschwindigkeit in der Region V2, wo die Abschnitte mit großer Breite 13a, 13b, 14a und 14b bereitgestellt sind, ist geringer als die Schallgeschwindigkeit in der Region V1 in der IDT-Mitte.
Bei dieser Ausführungsform sind Vorsprünge 13e, die in einer Elektrodenfinger-Breitenrichtung vorstehen, an den proximalen Enden der entsprechenden Elektrodenfinger 13 ausgebildet. Darum ist die Schallgeschwindigkeit in der Region V3, wo die Vorsprünge 13e bereitgestellt sind, geringer als die Schallgeschwindigkeit in der Region V5 eines Abschnitts mit hoher Schallgeschwindigkeit (was später noch beschrieben wird). Da die zweiten Elektrodenfinger 14 nicht in der Region V3 vorhandne sind, ist die Schallgeschwindigkeit V₃ in der Region V3 höher als die Schallgeschwindigkeit V₂ in der Region V2.
Wie oben beschrieben, werden in der JP 2011-101350 A und der WO 2011/088904 A1 jeweils Strukturen beschrieben, welche eine Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit V2 enthalten, die im Ergebnis des Anordnens der Abschnitte mit großer Breite 13a, 13b, 14a und 14b entsteht. Gleichermaßen ist auch an der zweiten Sammelschiene 12 eine Region, wo die Abschnitte mit großer Breite 13c, 13d, 14c und 14d bereitgestellt sind, eine Region V2.
Bei dieser Ausführungsform enthält die erste Sammelschiene 11 einen inneren Sammelschienenabschnitt 11A, einen mittleren Sammelschienenabschnitt 11B und einen äußeren Sammelschienenabschnitt 11C. Hier meint in der Richtung, in der sich die Elektrodenfinger der IDT-Elektrode 3 erstrecken, der Begriff „innere“ eine Seite, wo die ersten Elektrodenfinger 13 und die zweiten Elektrodenfinger 14 vorhanden sind, und der Begriff „äußere“ meint eine gegenüberliegende Seite.
Der innere Sammelschienenabschnitt 11A ist ein Abschnitt, mit dem die proximalen Enden der mehreren ersten Elektrodenfinger 13 verbunden sind. Bei der Ausführungsform hat der innere Sammelschienenabschnitt 11A die Form eines langen und schmalen Bandes, das sich in der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenschallwelle erstreckt. Da dies ein metallisierter Abschnitt ist, bildet der innere Sammelschienenabschnitt 11A die Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit V4.
Mehrere Hohlräume 15 sind in dem mittleren Sammelschienenabschnitt 11 B entlang den Ausbreitungsrichtungen einer Oberflächenschallwelle verteilt. Bei dieser Ausführungsform sind die Hohlräume 15 zwischen entsprechenden Verbindungsabschnitten 16 und 16 positioniert, die sich in einer Richtung erstrecken, in der sich die Elektrodenfinger erstrecken. Bei dieser Ausführungsform ist die Breite der Verbindungsabschnitte 16 die gleiche wie die Breite der ersten Elektrodenfinger 13, und die Verbindungsabschnitte 16 erstrecken sich auf Verlängerungslinien von den ersten Elektrodenfingern 13. Die Abmessungen und die Positionen der Verbindungsabschnitte 16 sind nicht darauf beschränkt. Obgleich bei dieser Ausführungsform die Hohlräume 15 rechteckige Formen haben, sind ihre Formen nicht auf rechteckige Formen beschränkt.
An dem mittleren Sammelschienenabschnitt 11 B sind die Verbindungsabschnitte 16 und die Hohlräume 15 abwechselnd entlang der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenschallwelle angeordnet. Weil es viele Abschnitte gibt, die nicht metallisiert sind, bildet darum der mittlere Sammelschienenabschnitt 11 B die Region mit hoher Schallgeschwindigkeit V5. Der äußere Sammelschienenabschnitt 11C hat keine Hohlräume. Darum ist der äußere Sammelschienenabschnitt 11C eine metallisierte Region, und die Region V6 ist eine Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit.
Gleichermaßen enthält die zweite Sammelschiene 12 einen inneren Sammelschienenabschnitt 12A, einen mittleren Sammelschienenabschnitt 12B und einen äußeren Sammelschienenabschnitt 12C. Entsprechende Abschnitte bekommen die gleichen Bezugszahlen und werden nicht beschrieben.
Da in der Vorrichtung für elastische Wellen 1 die IDT-Elektrode 3 die oben beschriebene Struktur hat, sind die Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit auf der Außenseite der mittleren Region V1 angeordnet, und die Region mit hoher Schallgeschwindigkeit V5 befindet sich auf der Außenseite der Regionen V2 bis V4, die Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit sind. Darum ist es möglich, einen Kolbenmodus bereitzustellen und Transversalmoduswelligkeit wirkungsvoll zu unterdrücken. Ferner ist es möglich, eine elastische Welle wirkungsvoll einzuschließen. Dies wird im Detail mit Bezug auf die 4 bis 7 beschrieben.
4 ist ein Kurvendiagramm, das eine Impedanz-Frequenz-Kennlinie der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. 6 ist ein Kurvendiagramm, das eine Impedanz-Frequenz-Kennlinie einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt. Der Hauptabschnitt einer IDT-Elektrode der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß dem Vergleichsbeispiel wird mit Bezug auf 5 beschrieben. Wie in 5 gezeigt, enthält in dem Vergleichsbeispiel eine erste Sammelschiene 1011 nur eine dicke bandförmige metallisierte Region. Das heißt, in dem Vergleichsbeispiel ist, im Gegensatz zu der oben beschriebenen Ausführungsform, kein mittlerer Sammelschienenabschnitt 11 B vorhanden, der mehrere Hohlräume 15 hat. Darum ist der Abschnitt, wo die erste Sammelschiene 1011 angeordnet ist, eine Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit, die mit V14 bezeichnet ist.
In dem Vergleichsbeispiel sind die in 1 gezeigten Vorsprünge 13e nicht ausgebildet. Die anderen strukturellen Merkmale gemäß dem Vergleichsbeispiel sind die gleichen wie jene gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform. Schallgeschwindigkeiten V₁₁ bis V₁₄ in jeweiligen Regionen V11 bis V14 in der Richtung, in der sich die Elektrodenfinger der IDT-Elektrode der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß dem Vergleichsbeispiel erstrecken, sind schematisch auf der rechten Seite in 5 gezeigt.
Wie durch einen Vergleich zwischen 4 und 6 deutlich wird, erscheinen in 6 starke Welligkeiten zwischen Resonanzfrequenz und Antiresonanzfrequenz und in einer Region, wo die Frequenzen höher sind als die Antiresonanzfrequenz. Die Welligkeiten werden als Transversalmoduswelligkeit bezeichnet. Im Gegensatz dazu erscheinen in 4 solche Welligkeiten nicht.
In der oben beschriebenen Ausführungsform sind die Schallgeschwindigkeiten V₁ bis V₆ in den jeweiligen Regionen V1 bis V6 so wie in 1 gezeigt. Das heißt, da der innere Sammelschienenabschnitt 11A zusätzlich zu den Abschnitten mit großer Breite 13a, 13b, 14a und 14b vorhanden sind, wird der durchschnittliche Wert der Schallgeschwindigkeiten in den Regionen V2, V3 und V4, die Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit sind, effektiv verringert.
Darum ist eine Schallgeschwindigkeitsdifferenz ΔV zwischen der Schallgeschwindigkeit in einer Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit und der Schallgeschwindigkeit in der mittleren Region sehr groß. Folglich ist es möglich, die Transversalmoduswelligkeit wirkungsvoll zu unterdrücken. Das heißt, wenn die Schallgeschwindigkeitsdifferenz ΔV vergrößert wird, so wird der Kolbenmodus zuverlässig bereitgestellt, so dass es möglich ist, die Transversalmoduswelligkeit wirkungsvoll zu unterdrücken.
7 ist ein Kurvendiagramm, das eine Beziehung zwischen einem Verhältnis der Schallgeschwindigkeitsdifferenz ΔV mit Bezug auf die Schallgeschwindigkeit in der mittleren Region und einer Abmessung Y einer Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit in einer Längsrichtung, in der sich die Elektrodenfinger erstrecken, zeigt, wenn die Bedingungen für die Bereitstellung eines Kolbenmodus erfüllt sind, wobei die Schallgeschwindigkeitsdifferenz ΔV die Differenz zwischen der Schallgeschwindigkeit der mittleren Region und der Schallgeschwindigkeit der Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit ist. Wie aus 7 zu erkennen ist, wird, wenn die Abmessung Y der Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit in der Längsrichtung, in der sich die Elektrodenfinger erstrecken, klein ist, die Schallgeschwindigkeitsdifferenz ΔV zwischen der Schallgeschwindigkeit in der mittleren Region und der Schallgeschwindigkeit in der Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit, die für die Bereitstellung des Kolbenmodus erforderlich ist, vergrößert. Um einen idealen Kolbenmodus bereitzustellen, der alle Transversalmoduswelligkeiten unterdrücken kann, ist es wünschenswert, dass die Abmessung Y klein ist. Das heißt, es ist wünschenswert, dass die Schallgeschwindigkeitsdifferenz ΔV zwischen der Schallgeschwindigkeit in der mittleren Region und der Schallgeschwindigkeit in den Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit groß ist.
Da eine Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit nur Abschnitte mit großer Breite enthält, kann die Schallgeschwindigkeitsdifferenz zwischen der Schallgeschwindigkeit in der mittleren Region und der Schallgeschwindigkeit in der Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit in der Struktur gemäß dem in 5 gezeigten Vergleichsbeispiel nicht so groß ausgelegt werden. Um also den Kolbenmodus bereitzustellen, muss die Abmessung Y groß sein. Jedoch kann in diesem Fall der ideale Kolbenmodus nicht bereitgestellt werden. Darum kommt es, wie in 6 gezeigt, zu Transversalmoduswelligkeit.
Im Gegensatz dazu kann in der Struktur gemäß dieser Ausführungsform, da der innere Sammelschienenabschnitt 11A vorhanden ist, die Schallgeschwindigkeitsdifferenz ΔV zwischen der Schallgeschwindigkeit in der mittleren Region und der Schallgeschwindigkeit in der Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit groß ausgelegt werden, und die für die Bereitstellung des Kolbenmodus erforderliche Abmessung Y kann klein ausgelegt werden. Darum ist es möglich, den idealen Kolbenmodus bereitzustellen. Folglich ist es, wie in 4 gezeigt, möglich, die Transversalmoduswelligkeit wirkungsvoll zu unterdrücken.
Von den Erfindern der vorliegenden Anmeldung durchgeführte Experimente haben bestätigt, dass es wünschenswert ist, dass in Abschnitten, wo zum Beispiel die Abschnitte mit großer Breite 13a, 13b, 14a und 14b ausgebildet sind, das Metallisierungsverhältnis der Elektrodenfinger im Bereich von 0,6 bis 0,9 liegt. Da das Metallisierungsverhältnis vergrößert wird, kann die Schallgeschwindigkeitsdifferenz ΔV groß ausgelegt werden. Aufgrund der prozessbedingten Einschränkungen ist es wünschenswert, dass das Metallisierungsverhältnis 0,9 oder weniger beträgt.
Bei dieser Ausführungsform ist es wünschenswert, dass die Distanz zwischen den distalen Enden der zweiten Elektrodenfinger 14 und der ersten Sammelschiene 11 entlang einer Richtung orthogonal zur Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenschallwelle, das heißt die Größe eines Spalts, der durch die Region V3 angezeigt wird, zwischen den distalen Enden der Elektrodenfinger und der entsprechenden Sammelschiene klein ist. Um die Abmessung der Region V3 zu reduzieren, gibt es prozessbedingte Einschränkungen. Von den Autoren der vorliegenden Anmeldung durchgeführte Experimente haben offenbart, dass, wenn die Wellenlänge einer Oberflächenschallwelle λ ist, die Distanz bevorzugt 0,5 λ oder weniger beträgt, und besonders bevorzugt 0,25 λ oder weniger.
Da die Vorsprünge 13e und 14e angeordnet sind, ist bei dieser Ausführungsform die Abmessung in der Elektrodenfinger-Breitenrichtung in der Region V3 größer als die Breite der Elektrodenfinger 13 und 14 in der Region V1. Darum gilt die Beziehung: Schallgeschwindigkeit V₁ < Schallgeschwindigkeit V₃. Die Vorsprünge 13e und 14e brauchen nicht vorhanden zu sein. Darum kann die Breite der Elektrodenfinger 14 in der Region V3 gleich der Breite der Elektrodenfinger 14 in der Region V1 sein, die eine mittlere Region ist.
Wie bei dieser Ausführungsform ist es generell wünschenswert, dass die Vorsprünge 13e und 14e in der Region V3 vorhanden sind und dass die Schallgeschwindigkeit in der Region V3 noch weiter verringert wird. Dies bedeutet, dass der durchschnittliche Wert der Schallgeschwindigkeiten V₂ bis V₄ als Ganzes in den jeweiligen Regionen V2 bis V4, die Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit sind, weiter verringert werden kann.
Die Region V4, wo der innere Sammelschienenabschnitt 11A positioniert ist, befindet sich ebenfalls eine Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit. Hier wird, wie oben angesprochen, die Schallgeschwindigkeit effektiv verringert, da der gesamte innere Sammelschienenabschnitt 11A metallisiert ist. Der innere Sammelschienenabschnitt 11A hat die Form eines langen und schmalen Bandes. Es ist wünschenswert, dass die Abmessung des inneren Sammelschienenabschnitts 11A in einer Richtung orthogonal zur Ausbreitungsrichtung einer elastischen Welle, das heißt die Breite des inneren Sammelschienenabschnitts 11A, 0,5 λ oder weniger beträgt.
Bei dieser Ausführungsform ist die Breite der Verbindungsabschnitte 16 der mittleren Sammelschienenabschnitt 11B gleich der Breite der Elektrodenfinger 13 und 14 in der Region V1. Die Abmessung in der Breitenrichtung der Verbindungsabschnitte 16 braucht nicht unbedingt gleich der Abmessung der Breitenrichtung der Elektrodenfinger 13 und 14 zu sein.
Das Metallisierungsverhältnis der Elektrodenfinger in der Region V1 beträgt 0,5. Bei dieser Ausführungsform beträgt die Breite des mittleren Sammelschienenabschnitts 11B, der eine Region mit hoher Schallgeschwindigkeit ist, in einer Richtung senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung einer elastischen Welle 2,0 λ. Die Region mit hoher Schallgeschwindigkeit braucht nur eine Breite zu haben, die es ermöglicht, dass die Energie einer Oberflächenschallwelle, die durch die IDT-Elektrode angeregt wird, am äußeren Sammelschienenabschnitt 11C hinreichend klein ist. Wenn die Breite des mittleren Sammelschienenabschnitts 11B 2,0 λ oder mehr beträgt, so kann die Anregung durch den äußeren Sammelschienenabschnitt 11C hinreichend klein ausgelegt werden.
Bei dieser Ausführungsform sind, wie oben angesprochen, die Abschnitte mit großer Breite 13a, 13b, 13c und 13d und die Abschnitte mit großer Breite 14a, 14b, 14c und 14d angeordnet. Die Regionen V2 bis V4, die Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit sind, und die Region V5, die eine Region mit hoher Schallgeschwindigkeit ist, die Hohlräume 15 hat, sind auf der Außenseite der Region V1, die als eine mittlere Region dient, angeordnet. Da die Schalldifferenz ΔV zwischen der Schallgeschwindigkeit in der mittleren Region und dem Durchschnitt der Schallgeschwindigkeiten in den Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit sehr hoch ist, ist es möglich, die Transversalmoduswelligkeit wirkungsvoll zu unterdrücken. Das liegt daran, dass, wenn die Schallgeschwindigkeitsdifferenz ΔV vergrößert wird, ein Kolbenmodus, der nahe dem idealen Kolbenmodus liegt, bereitgestellt werden kann. Darum ist es, wie in 4 gezeigt, möglich, eine Transversalmodus-Störkomponente wirkungsvoll zu unterdrücken.
8 bis 15 sind teilweise geöffnete Grundrissansichten von Hauptabschnitten von Vorrichtungen für elastische Wellen gemäß einer zweiten Ausführungsform bis einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie bei der in 8 gezeigten zweiten Ausführungsform brauchen die in 1 gezeigten Vorsprünge 13e nicht an den proximalen Enden der ersten Elektrodenfinger 13 angeordnet zu werden. Bei der zweiten Ausführungsform sind Vorsprünge gleichermaßen nicht an den proximalen Enden der zweiten Elektrodenfinger 14 angeordnet.
Bei der zweiten Ausführungsform enthält jeder erste Elektrodenfinger 13 einen Abschnitt mit großer Breite 13a, während benachbarte zweite Elektrodenfinger 14 jeweils zwei Abschnitte mit großer Breite 14a und 14b enthalten. Darum sind 1,5 Paare von Vorsprüngen angeordnet. Die Beziehung zwischen den Schallgeschwindigkeiten V₁ bis V₆ in den Regionen V1 bis V6 ist so, wie auf der rechten Seite in 8 gezeigt, und die Schallgeschwindigkeit V₃ und die Schallgeschwindigkeit V₅ sind einander gleich. Auch in dieser Ausführungsform wird der durchschnittliche Wert der Schallgeschwindigkeiten V₂ bis V₄ in den Regionen V2 bis V4, die Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit sind, effektiv niedriger ausgelegt als die Schallgeschwindigkeit V₁ in der Region V1, die eine mittlere Region ist. Darum ist es wie in der ersten Ausführungsform möglich, Transversalmoduswelligkeit wirkungsvoll zu unterdrücken. Die anderen strukturellen Merkmale gemäß der zweiten Ausführungsform sind die gleichen wie jene gemäß der ersten Ausführungsform.
Bei der in 9 gezeigten dritten Ausführungsform enthält ein distales Ende jedes zweiten Elektrodenfingers 14 einen Abschnitt mit großer Breite 14a auf der Seite einer ersten Sammelschiene 11. Die ersten Elektrodenfinger 13 enthalten keine Abschnitte mit großer Breite in der Nähe von Abschnitten, wo die Abschnitte mit großer Breite 14a ausgebildet sind. Die anderen strukturellen Merkmale sind die gleichen wie jene gemäß der ersten Ausführungsform. Die Schallgeschwindigkeiten V₁ bis V₆ in den Regionen V1 bis V6 gemäß dieser Ausführungsform sind schematisch auf der rechten Seite in 9 gezeigt. Auch bei dieser Ausführungsform wird der durchschnittliche Wert der Schallgeschwindigkeiten V₂ bis V₄ in den Regionen V2 bis V4 effektiv niedriger ausgelegt als die Schallgeschwindigkeit V₁ in der Region V1, die eine mittlere Region ist. Darum ist es wie in der ersten Ausführungsform möglich, Transversalmoduswelligkeit wirkungsvoll zu unterdrücken.
Nur die ersten Elektrodenfinger 13 oder nur die zweiten Elektrodenfinger 14 brauchen einen Abschnitt mit großer Breite zu enthalten. Die Anzahl von Abschnitten mit großer Breite kann so sein, dass ein einzelner Elektrodenfinger nur einen einzelnen Abschnitt mit großer Breite 14a auf der Seite der Sammelschiene 11 enthält.
Bei dieser Ausführungsform ist, wie bei den Abschnitten mit großer Breite 14a, ein einzelner Abschnitt mit großer Breite auf der Seite eines distalen Endes jedes ersten Elektrodenfingers 13 angeordnet, und jeder zweite Elektrodenfinger 14 enthält keinen Abschnitt mit großer Breite auf der Seite der zweiten Sammelschiene 14.
Bei der in 10 gezeigten vierten Ausführungsform enthält jede erste Elektrode 13 einen Abschnitt mit großer Breite 13a, und jeder zweite Elektrodenfinger 14 enthält einen Abschnitt mit großer Breite 14a auf der Seite einer ersten Sammelschiene 11. Das heißt in einer Region in Richtung der Seite der ersten Sammelschiene 11 enthält, um eine Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit zu bilden, jeder Elektrodenfinger 13 einen Abschnitt mit großer Breite 13a, und jeder Elektrodenfinger 14 enthält einen Abschnitt mit großer Breite 14a. Die in 1 gezeigten Vorsprünge 13e sind an den proximalen Enden der Elektrodenfinger 13 nicht ausgebildet. Die oben angesprochenen Vorsprünge sind auch nicht an den proximalen Enden der zweiten Elektrodenfinger ausgebildet.
Auch auf der Seite eines distalen Endes jedes ersten Elektrodenfingers 13, das heißt auf der Seite einer zweiten Sammelschiene, ist ein einzelner Abschnitt mit großer Breite am distalen Ende jedes ersten Elektrodenfingers und in der Nähe eines proximalen Endes jedes zweiten Elektrodenfingers angeordnet.
Wie bei dieser Ausführungsform kann jeder Elektrodenfinger 13 und jeder Elektrodenfinger 14 einen Abschnitt mit großer Breite enthalten, um effektiv eine Schallgeschwindigkeit V₂ in einer Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit V2 zu reduzieren. Auch in diesem Fall ist es, wie bei den ersten bis dritten Ausführungsformen, möglich, Transversalmoduswelligkeit auf der Basis eines Kolbenmodusprinzips wirkungsvoll zu unterdrücken.
Wie bei der in 11 gezeigten fünften Ausführungsform kann die Abmessung jedes Hohlraums 15 in einem mittleren Sammelschienenabschnitt 11B in der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenschallwelle groß ausgelegt werden. Hier beträgt der Mittenabstand zwischen Verbindungsabschnitten 16 und 16 auf jeweiligen Seiten des entsprechenden Hohlraums 15 das Doppelte der Periode der ersten Elektrodenfinger 13 entlang der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenschallwelle. Auf diese Weise ist die Form jedes Hohlraums 15 größer als die jedes Hohlraums in der ersten Ausführungsform. Die anderen strukturellen Merkmale sind die gleichen wie jene gemäß der ersten Ausführungsform. Auch in dieser Ausführungsform ist es möglich, eine elastische Welle zuverlässig einzuschließen, während Transversalmoduswelligkeit wirkungsvoll unterdrückt wird, da eine Schallgeschwindigkeit V₅ in einer Region V5, die eine Region mit hoher Schallgeschwindigkeit ist, effektiv erhöht werden kann. Genauer gesagt ist es, da die Oberfläche jedes Hohlraums 15 vergrößert wird, möglich, die Schallgeschwindigkeit V₅ in der Region V5 noch effektiver zu erhöhen.
Bei der in 12 gezeigten sechsten Ausführungsform ist jeder Verbindungsabschnitt 16 auf einer Verlängerungslinie von einem distalen Ende eines zweiten Elektrodenfingers 14 positioniert. Auf diese Weise kann jeder Verbindungsabschnitt 16 auf der Verlängerungslinie von dem entsprechenden zweiten Elektrodenfinger 14 anstatt auf der Verlängerungslinie von dem entsprechenden ersten Elektrodenfinger 13 angeordnet werden. In diesem Fall ist es, um die Symmetrie zu erhöhen, wünschenswert, auf der Seite einer zweiten Sammelschiene 12 die Verbindungsabschnitte auf den Verlängerungslinien von distalen Enden der ersten Elektrodenfinger 13 bereitzustellen.
Bei der in 13 gezeigten siebten Ausführungsform ist die Breite jedes Verbindungsabschnitts 16, das heißt die Abmessung jedes Verbindungsabschnitts 16 in der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenschallwelle, kleiner als jene der Elektrodenfinger 13 und Elektrodenfinger 14. Die Verbindungsabschnitte 16 sind auf Verlängerungslinien von dem ersten Elektrodenfinger 13 oder dem zweiten Elektrodenfinger 14 angeordnet. Darum ist die Größe jedes Hohlraums 15 entlang der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenschallwelle klein. Auf diese Weise kann die Anordnung der Verbindungsabschnitte 16 nach Bedarf geändert werden. Wie bei der in 14 gezeigten achten Ausführungsform kann anstelle der Verbindungsabschnitte 16 ein Elektrodenstreifen 16a, der sich von einem äußeren Sammelschienenabschnitt 11C erstreckt und einen inneren Sammelschienenabschnitt 11A nicht erreicht, für jeden in 13 gezeigten zweiten Verbindungsabschnitt 16 entlang der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenschallwelle angeordnet werden. Ein Elektrodenstreifen, der sich in einer Richtung erstreckt, die derjenigen entgegengesetzt ist, in der sich die Elektrodenstreifen 16a erstrecken, die sich von dem inneren Sammelschienenabschnitt 11A in Richtung des äußeren Sammelschienenabschnitts 11C erstrecken und die äußere Sammelschienenabschnitt 11C nicht erreichen, kann angeordnet werden.
Ferner können, wie bei der in 15 gezeigten neunten Ausführungsform, die Positionen mehrerer Verbindungsabschnitte 16 in der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenschallwelle von Verlängerungslinien der Elektrodenfinger 13 und Elektrodenfinger 14 versetzt sein.
16 ist eine teilweise geöffnete Grundrissansicht eines Hauptabschnitts einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der zehnten Ausführungsform liegen erste Elektrodenfinger 13 und zweite Elektrodenfinger 14 in der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenschallwelle nebeneinander. Von den mehreren ersten Elektrodenfingern 13 sind die Breiten der Elektrodenfinger 13X größer als die Breiten der anderen Elektrodenfinger 13. Genauer gesagt, ist die Breite eines Elektrodenfingers 13X gleich der Breite des Elektrodenfingers 13 zuzüglich der Abmessung eines Abschnitts zwischen einem Elektrodenfinger 13 und einem Elektrodenfinger 14 in der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenschallwelle (das heißt der Breite dieses Abschnitts) zuzüglich der Breite des zweiten Elektrodenfingers 14 zuzüglich der Größe eines Spalts zwischen dem zweiten Elektrodenfinger 14 und einem ersten Elektrodenfinger 13 in der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenschallwelle zuzüglich der Breite des ersten Elektrodenfingers 13. Anders ausgedrückt: Die Polarität eines einzelnen zweiten Elektrodenfingers 14 wird umgekehrt und als ein erster Elektrodenfinger 13 eingestellt. Eine Struktur, in der ein Metallfilm, der zum Ausbilden eines Elektrodenfingers verwendet wird, in einen Spalt zwischen dem ersten Elektrodenfinger 13, der durch die Polaritätsumwandlung gebildet wird, und dem ersten Elektrodenfinger 13 auf beiden Seiten eingebettet ist, entspricht einem Elektrodenfinger 13X.
Bei der zehnten Ausführungsform sind in einer IDT-Elektrode 3 mindestens einige der Elektrodenfinger Elektrodenfinger 13X und werden einer Rückzugsgewichtung unterzogen. Dies bedeutet, dass, wenn zum Beispiel ein Filter für elastische Wellen als eine Vorrichtung für elastische Wellen ausgebildet ist, es möglich ist, die Steilheit der Filterkennlinie zu erhöhen.
Wie in den 8 bis 16 gezeigt, können die Form der Hohlräume 15, die Abmessung, die Form, der Mittenabstand usw. der Verbindungsabschnitte 16 gemäß der vorliegenden Erfindung verschiedentlich verändert werden, solange die Schallgeschwindigkeit V₅ in der Region V5, die eine Region mit hoher Schallgeschwindigkeit ist, erhöht werden kann; und ihre Strukturen sind nicht auf die veranschaulichten Strukturen beschränkt.
Solange der durchschnittliche Wert der Schallgeschwindigkeiten V₂ bis V₄ in den Regionen V2 bis V4, die Regionen mit niedriger Schallgeschwindigkeit sind, niedrig ausgelegt werden kann, können zum Beispiel die Form und die Abmessung der Abschnitte mit großer Breite 13a, 13b, 14a und 14b nach Bedarf verändert werden.
Wie oben angesprochen brauchen an Abschnitten, wo die Elektrodenfinger 13 und die Elektrodenfinger 14 nebeneinander liegen, nur die Elektrodenfinger 13 oder die Elektrodenfinger 14 einen Abschnitt mit großer Breite zu enthalten, oder die Elektrodenfinger 13 und die Elektrodenfinger 14 können beide einen Abschnitt mit großer Breite enthalten. Ferner braucht ein Abschnitt mit großer Breite nur in Richtung der Seite des proximalen Endes von der mittleren Region jedes Elektrodenfingers oder nur in Richtung der Seite des distalen Endes von der mittleren Region jedes Elektrodenfingers angeordnet zu werden. Dies bedeutet, dass, die Breitenabschnitte in Richtung mindestens einer der Seite des proximalen Endes und der Seite des distalen Endes angeordnet werden können.
Die Anzahl von Abschnitten mit großer Breite in der Region mit niedriger Schallgeschwindigkeit ist nicht auf eins oder zwei beschränkt. Es kann jede beliebige Anzahl von Abschnitten mit großer Breite verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf eine Oberflächenschallwellenvorrichtung anwendbar, sondern auch auf verschiedene andere Arten von Vorrichtungen für elastische Wellen, wie zum Beispiel eine Grenzschallwellenvorrichtung. Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf eine Vorrichtung für elastische Wellen anwendbar, die Elektrodenformen hat, die einen Ein-Port Resonator bilden, sondern auch auf verschiedene andere Arten von Filtern für elastische Wellen, wie zum Beispiel Fangfilter und Bandpassfilter, das heißt Kettenfilter und in Längsrichtung gekoppelte Filter vom Resonator-Typ.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung für elastische Wellen
2: Stützsubstrat
3: IDT-Elektrode
4, 5: Reflektor
7: Stützsubstrat mit hoher Schallgeschwindigkeit
7a: Stützsubstrat
7b: Film mit hoher Schallgeschwindigkeit
8: Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit
9: piezoelektrischer Film
11: erste Sammelschiene
11A: innerer Sammelschienenabschnitt
11B: mittlerer Sammelschienenabschnitt
11C: äußerer Sammelschienenabschnitt
12: zweite Sammelschiene
12A: innerer Sammelschienenabschnitt
12B: mittlerer Sammelschienenabschnitt
12C: äußerer Sammelschienenabschnitt
13: erster Elektrodenfinger
13a, 13b, 13c, 13d: Abschnitt mit großer Breite
13e: Vorsprung
13X: Elektrodenfinger
14: zweiter Elektrodenfinger
14a, 14b, 14c, 14d: Abschnitt mit großer Breite
14e: Vorsprung
15: Hohlraum
16: Verbindungsabschnitt
16a: Elektrodenstreifen
1011: erste Sammelschiene
V1 bis V6: Region
V11 bis V14: Region

Claims

Vorrichtung für elastische Wellen (1), die einen piezoelektrischen Film enthält, umfassend: ein Material mit hoher Schallgeschwindigkeit (7), in dem eine Schallgeschwindigkeit einer Volumenwelle, die sich durch das Material mit hoher Schallgeschwindigkeit ausbreitet, höher ist als die einer elastischen Welle, die sich durch den piezoelektrischen Film ausbreitet, und einen Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit (8), der auf das Material mit hoher Schallgeschwindigkeit laminiert ist und in dem eine Schallgeschwindigkeit einer Volumenwelle, die sich durch den Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit ausbreitet, geringer ist als die der elastischen Welle, die sich durch den piezoelektrischen Film ausbreitet, wobei der piezoelektrische Film (9) auf den Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit laminiert ist und wobei eine IDT-Elektrode (3) auf einer Fläche des piezoelektrischen Films ausgebildet ist, wobei die IDT-Elektrode (3) enthält: eine erste Sammelschiene (11), eine zweite Sammelschiene (12), die von der ersten Sammelschiene getrennt angeordnet ist, mehrere erste Elektrodenfinger (13), deren proximale Enden elektrisch mit der ersten Sammelschiene (11) verbunden sind und deren distale Enden sich in Richtung der zweiten Sammelschiene (12) erstrecken, und mehrere zweite Elektrodenfinger (14), deren proximale Enden mit der zweiten Sammelschiene (12) verbunden sind und deren distale Enden sich in Richtung der ersten Sammelschiene (11) erstrecken, wobei, wenn eine Richtung, die orthogonal zu einer Richtung verläuft, in der sich die ersten Elektrodenfinger (13) und die zweiten Elektrodenfinger (14) erstrecken, als eine Breitenrichtung definiert ist, die ersten Elektrodenfinger (13) oder die zweiten Elektrodenfinger (14) oder die ersten Elektrodenfinger und die zweiten Elektrodenfinger (13, 14) mit Elektrodenfingern versehen sind, die einen Abschnitt mit großer Breite (13a-d, 14a-d) enthalten, wobei die Abschnitte mit großer Breite eine Abmessung in der Breitenrichtung haben, die größer ist als eine Abmessung der Elektrodenfinger in der Mitte davon in der Längsrichtung, wobei die Abschnitte großer Breite (13a-d, 14a-d) in einer Überschneidungsregion der Elektrodenfinger (13, 14) näher zu zumindest einem von dem proximalen Ende und dem distalen Ende angeordnet sind als eine mittlere Region (V1), wobei mindestens eine der ersten Sammelschiene (11) und der zweiten Sammelschiene (12) mehrere Hohlräume (15) hat, die in einer Längsrichtung der ersten Sammelschiene (11) oder der zweiten Sammelschiene (12) verteilt sind, und wobei die erste Sammelschiene (11) und die zweite Sammelschiene (12) jeweils einen inneren Sammelschienenabschnitt (11A) enthalten, der näher zu einer Seite der ersten Elektrodenfinger (13) oder einer Seite der zweiten Elektrodenfinger (14) positioniert ist als die Hohlräume (15) und der sich in der Längsrichtung der ersten Sammelschiene (11) und der zweiten Sammelschiene (12) erstreckt, einen mittleren Sammelschienenabschnitt (11B), der die Hohlräume (15) hat, und einen äußeren Sammelschienenabschnitt (11C), der gegenüber dem inneren Sammelschienenabschnitt (11A) positioniert ist, während der mittlere Sammelschienenabschnitt (11B) dazwischen angeordnet ist.
Vorrichtung für elastische Wellen (1) nach Anspruch 1, wobei jeder innere Sammelschienenabschnitt (11A) die Form eines Bandes hat, das sich in einer Ausbreitungsrichtung elastischer Wellen erstreckt.
Vorrichtung für elastische Wellen (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die ersten Elektrodenfinger (13) und die zweiten Elektrodenfinger (14) jeweils den Abschnitt mit großer Breite (13a-d, 14a-d) enthalten.
Vorrichtung für elastische Wellen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die ersten Elektrodenfinger (13) oder die zweiten Elektrodenfinger (14) oder die ersten Elektrodenfinger und die zweiten Elektrodenfinger (13, 14) jeweils mehrere der Abschnitte mit großer Breite (13a-d, 14a-d) enthalten.
Vorrichtung für elastische Wellen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die IDT-Elektrode (3) eine normale IDT-Elektrode ist, die keiner Apodisationsgewichtung unterzogen wird.
Vorrichtung für elastische Wellen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei, wenn eine Wellenlänge einer Oberflächenschallwelle λ ist, eine Distanz zwischen dem distalen Ende jedes ersten Elektrodenfingers (13) und der zweiten Sammelschiene (12) gegenüber dem distalen Ende jedes ersten Elektrodenfingers und eine Distanz zwischen dem distalen Ende jedes zweiten Elektrodenfingers (14) und der ersten Sammelschiene (11) gegenüber dem distalen Ende jedes zweiten Elektrodenfingers 0,5 λ oder weniger beträgt.
Vorrichtung für elastische Wellen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das ferner ein Stützsubstrat (7a) umfasst, das das Material mit hoher Schallgeschwindigkeit stützt, wobei das Material mit hoher Schallgeschwindigkeit ein Film mit hoher Schallgeschwindigkeit (7b) ist.
Vorrichtung für elastische Wellen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Material mit hoher Schallgeschwindigkeit ein Stützsubstrat mit hoher Schallgeschwindigkeit (7) ist.
Vorrichtung für elastische Wellen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Polarität mindestens eines Elektrodenfingers in der IDT-Elektrode umgekehrt ist, und ein Elektrodenmaterial in einen Spalt zwischen dem Elektrodenfinger, dessen Polarität umgekehrt wurde, und benachbarten Elektrodenfingern auf beiden Seiten eingebettet ist.
Vorrichtung für elastische Wellen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die IDT-Elektrode (3) aus AI oder einer Legierung besteht, deren Hauptbestandteil AI ist, und eine Elektrodenfilmdicke der IDT-Elektrode 0,08 λ oder mehr beträgt.
Vorrichtung für elastische Wellen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Filmdicke der IDT-Elektrode (3) 0,10 λ oder mehr und 400 nm oder weniger beträgt.
Vorrichtung für elastische Wellen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Material mit hoher Schallgeschwindigkeit ein Siliziumsubstrat (7) ist, und sein spezifischer Volumenwiderstand 1000 Dem oder mehr beträgt.
Vorrichtung für elastische Wellen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Material mit hoher Schallgeschwindigkeit ein Siliziumsubstrat (7) ist, und sein spezifischer Volumenwiderstand beträgt 4000 Ωcm oder mehr.