JP2012015776A - 弾性波デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】バルク波による周波数特性の劣化を抑制することができ、小型化が容易である弾性波デバイスを提供する。
【解決手段】弾性波デバイス１０は、（ａ）一方の主面１２ａに、信号を入力又は出力するための信号用ＩＤＴ１４、１６が形成され、信号用ＩＤＴ１４により励振された弾性波が伝搬する圧電基板１２と、（ｂ）圧電基板１２の他方の主面１２ｂに形成された減衰用ＩＤＴ２０とを備える。減衰用ＩＤＴ２０は、信号用ＩＤＴ１４により励振され、圧電基板１２内を伝搬して、圧電基板１２の他方の主面１２ｂに到達したバルク波により、減衰用ＩＤＴ２０の電極２０ｓ，２０ｔ間に電位差が発生するように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は弾性波デバイスに関し、詳しくは、圧電基板を伝搬する弾性表面波又は弾性境界波を利用する弾性波デバイスに関する。

弾性波デバイスは、圧電性を有する圧電基板の表面に形成された一対の櫛形の電極（ＩＤＴ；Interdigital Transducer）によって、弾性表面波又は弾性境界波を励振する。このとき、ＩＤＴで発生する不要振動のバルク波によって、周波数特性の劣化を招くことがある。

例えば図３の断面図に模式的に示すように、弾性波デバイス１０ｘの入力側ＩＤＴ１４により励振された不要なバルク波が、矢印３０で示すように圧電基板１２の裏面１２ｂに向かって伝搬し、裏面１２ｂで反射した後、矢印３２で示すように伝搬して、出力側ＩＤＴ１６で受信されることにより、周波数特性にリップルが発生し、周波数特性の劣化を招くことがある。

これに対して、種々の対策が提案されている。

（１） 図４の断面図に示すように、圧電セラミック基板１０１を、気孔率が２％以内の均一で緻密な表面層１１１と、気孔率が２％より大きい不均質で疎な裏面層１１２とにより構成し、圧電セラミック基板１０１の裏面で反射するバルク波を、裏面層１１２中にある多くの不均質部、気孔１０４によって散乱させる（例えば、特許文献１参照）。

（２） 表面波の伝搬路が重ならないよう入力用ＩＤＴと出力用ＩＤＴを配置し、表面波はマルチストリップカプラを介して中継することにより、発生したバルク波が受信されないようにする（例えば、特許文献２参照）。

（３） バルク波の周波数を、基板厚を調整して設計値の周波数領域外に移行し、受信されるバルク波の周波数が、周波数特性に影響のないようにする（例えば、特許文献３参照）。

（４） 圧電基板の裏面を機械的に荒らすことにより、バルク波を散乱させる（例えば、特許文献４参照）。

特開平５−１４５３６３号公報 特開平５−１１０３７４号公報 特開昭５８−１０７７１０号公報 特開２００３−８３９６号公報

近年、携帯電話をはじめとする通信機器は、機能の複合化、周波数の複合化が進み、送受信を受け持つＲＦ部は一層の小型化を求められている。

しかし、弾性波デバイスの小型化（低背化、薄肉化）を目指して圧電基板を薄くし、かつ、（１）や（４）の対策を適用すると、加工工程中に圧電基板のウェハが割れやすくなる。また、（２）の対策は圧電基板を厚くする必要があり、（３）の対策はマルチストリップカプラという余分なパターンを形成する必要があり、いずれもサイズを犠牲にする対策であるため、弾性波デバイスの小型化という要求には逆行する。

本発明は、かかる実情に鑑み、バルク波による周波数特性の劣化を抑制でき、かつ小型化が容易である弾性波デバイスを提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した弾性波デバイスを提供する。

弾性波デバイスは、（ａ）一方の主面に、信号を入力又は出力するための信号用ＩＤＴが形成され、該信号用ＩＤＴにより励振された弾性波が伝搬する圧電基板と、（ｂ）前記圧電基板の他方の主面に形成された減衰用ＩＤＴとを備える。前記減衰用ＩＤＴは、前記信号用ＩＤＴにより励振され、前記圧電基板内を伝搬して、前記圧電基板の前記他方の主面に到達したバルク波により、前記減衰用ＩＤＴの電極間に電位差が発生するように構成されている。

上記構成において、バルク波によって減衰用ＩＤＴの電極間に電位差が発生すると、バルク波の機械的エネルギーは、減衰用ＩＤＴにより電気的なエネルギーに変換される。そのため、バルク波は、減衰用ＩＤＴに吸収されて消滅する。

上記構成によれば、信号用ＩＤＴにより励振され、圧電基板の他方の主面に到達したバルク波は、減衰用ＩＤＴに吸収される成分を含むので、圧電基板の他方の主面で反射した後、信号用ＩＤＴで受信されるバルク波のレベルが低下する。その結果、バルク波による周波数特性への悪影響を低減することができる。

上記構成によれば、圧電基板を薄くしても、バルク波による周波数特性への悪影響を低減することができる。圧電基板に減衰用ＩＤＴを設けても、サイズが大きくならない。圧電基板は、バルク波の影響を排除するために粗面化したり、バルク波を散乱させる不均一で疎な層を設けたりする場合に比べ、圧電基板を薄くしても強度の劣化が少ないため、より薄くすることができる。

したがって、上記構成の弾性波デバイスは、バルク波による周波数特性の劣化を抑制でき、かつ小型化が容易できる。

好ましい一態様において、前記減衰用ＩＤＴの一方の電極が接地されている。

この場合、バルク波によって減衰用ＩＤＴの電極間に蓄えられた電気的エネルギーをアースに逃がすことよって、継続的にバルク波を吸収することができる。

好ましい他の態様において、前記減衰用ＩＤＴの電極同士が、抵抗を介して電気的に接続されている。

この場合、バルク波によって減衰用ＩＤＴの電極間に蓄えられた電気的エネルギーを、減衰用ＩＤＴの電極間に接続された抵抗で消費することによって、継続的にバルク波を吸収することができる。

本発明の弾性波デバイスは、バルク波による周波数特性の劣化を抑制でき、かつ小型化が容易である。

弾性波デバイスの（ａ）平面図、（ｂ）断面図、（ｃ）底面図である。（実施例１） 弾性波デバイスの要部断面図である。（実施例２） 弾性波デバイスの断面図である。（説明例） 弾性表面波デバイスの断面図である。（従来例）

以下、本発明の実施の形態について、図１及び図２を参照しながら説明する。

＜実施例１＞ 実施例１の弾性波デバイス１０について、図１を参照しながら説明する。

図１（ａ）は、弾性波デバイス１０の構成を模式的に示す平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の線Ａ−Ａに沿って切断した断面図である。図１（ｃ）は、弾性波デバイス１０の底面図である。

図１に示すように、弾性波デバイス１０は、圧電性を有する圧電基板１２の一方の主面である表面１２ａに、信号用ＩＤＴ１４，１６と不図示の配線パターン等が形成されている。一方の信号用ＩＤＴ１４には信号が入力され、他方の信号用ＩＤＴ１６は信号を出力する。圧電基板１２の他方の主面である裏面１２ｂには、減衰用ＩＤＴ２０が形成されている。

ＩＤＴ１４，１６，２０は、それぞれ互いに間挿し合う複数本の電極指１４ａ，１４ｂ；１６ａ，１６ｂ；２０ａ，２０ｂを有する一対の櫛形の電極１４ｓ，１４ｔ；１６ｓ，１６ｔ；２０ｓ，２０ｔである。

圧電基板１２の裏面１２ｂには、Ｔａ_２Ｎなど薄膜によって、減衰用ＩＤＴ２０の電極２０ｓ，２０ｔ間を接続する抵抗体２２が形成されている。

弾性波デバイス１０は、一方の信号用ＩＤＴ１４によって励振された弾性波が圧電基板１２の表面１２ａ又はその近傍領域に沿って伝搬し、他方の信号用ＩＤＴ１６によって受信される。このとき、一方の信号用ＩＤＴ１４によって、不要振動であるバルク波も励振される。

図１（ｂ）において矢印３０で示すように、一方の信号用ＩＤＴ１４により励振され、圧電基板１２の裏面１２ｂに向かって伝搬するバルク波は、圧電基板１２の裏面１２ｂに到達して、減衰用ＩＤＴ２０の電極２０ｓ，２０ｔ間に電位差を発生させる。バルク波によって減衰用ＩＤＴ２０の電極２０ｓ，２０ｔ間に電位差が発生すると、バルク波の機械的エネルギーは、減衰用ＩＤＴにより電気的なエネルギーに変換される。そのため、バルク波は、減衰用ＩＤＴ２０に吸収されて消滅する。バルク波が減衰用ＩＤＴ２０に吸収され、消滅すると、矢印３２で示すように、圧電基板１２の裏面１２ｂで反射して、他方の信号用ＩＤＴ１６に伝搬することはない。

減衰用ＩＤＴ２０でバルク波が吸収されると、他方のＩＤＴ１６で受信されるバルク波のレベルが低下する。その結果、バルク波による周波数特性への悪影響を低減することができる。例えば、バルク波によるスプリアスの影響が周波数特性に表れないようにすることができる。

バルク波によって減衰用ＩＤＴ２０の電極２０ｓ，２０ｔ間に電位差という形で蓄えられた電気的エネルギーは、電気抵抗を有する抵抗体２２を介して減衰用ＩＤＴ２０の電極２０ｓ，２０ｔ間が接続されているため、抵抗体２２で消費される。そのため、継続的にバルク波を吸収することができる。

減衰用ＩＤＴ２０のサイズや位置は、圧電基板１２の裏面１２ｂにおいてバルク波が他方の通信用ＩＤＴ１６に向かって反射する領域に対応して選択する。また、減衰用ＩＤＴ２０の電極指２０ａ，２０ｂの幅やピッチなどは、吸収したいバルク波の周波数に応じて選択する。減衰用ＩＤＴ２０は、バルク波の吸収が目的であり、周囲の構造や製造方法の制約条件は、信号用ＩＤＴ１４，１６に比べ少なくなる。

抵抗体２２を設ける場所は、減衰用ＩＤＴ２０が形成された圧電基板１２の裏面１２ｂに限らず、圧電基板１２の表面１２ａであっても、表面１２ａ及び裏面１２ｂ以外の他の面でもよく、圧電基板１２の外部に設けてもよい。

弾性波デバイス１０は、表面及び裏面が鏡面に仕上げられた圧電基板のウェハを用いて、通常のＳＡＷ（弾性表面波）デバイスと同様に、金属膜のパターニング等によってＩＤＴや配線パターン等を形成することよって、作製できる。

圧電基板１２に減衰用ＩＤＴ２０を設けても、サイズが大きくならない。弾性波デバイス１０は、バルク波の影響を排除のために、信号用ＩＤＴが形成された圧電基板の表面に余分なパターンを設けるエリアを確保したり、圧電基板を厚くしたりする必要がない。

弾性波デバイス１０は、圧電基板を薄くしても、バルク波による周波数特性への悪影響を低減することができる。圧電基板１２は、バルク波の影響を排除するために粗面化したり、バルク波を散乱させる不均一で疎な層を設けたりする場合に比べ、圧電基板を薄くしても強度の劣化が少ないため、より薄くすることができる。

したがって、弾性波デバイス１０は、小型化が容易である。

さらに、弾性波デバイス１０は、圧電基板１２の裏面１２ｂを鏡面にすることが可能であるため、特性を向上させやすい。

＜実施例２＞ 実施例２の弾性波デバイス１０ａについて、図２を参照しながら説明する。

図２は、実施例２の弾性波デバイス１０ａの構成を模式的に示す要部断面図である。図２に示すように、実施例２の弾性波デバイス１０ａは、実施例１の弾性波デバイス１０と略同じ構成である。以下では、実施例１と同じ構成部分には同じ符号を用い、実施例１と相違する部分を中心に説明する。

図２に示すように、実施例２の弾性波デバイス１０ａは、圧電基板１２の裏面１２ｂに形成された減衰用ＩＤＴ２０の一方の電極のみが、抵抗２４を介して接地されている。

弾性波デバイス１０ａは、実施例１の弾性波デバイス１０と同じく、一方の信号用ＩＤＴ１４により励振され、圧電基板１２の裏面１２ｂに到達したバルク波を、減衰用ＩＤＴ２０で吸収することによって、他方の信号用ＩＤＴ１６で受信されるバルク波のレベルを低下させ、バルク波による周波数特性への悪影響を低減することができる。

バルク波によって減衰用ＩＤＴ２０の電極間に蓄えられた電気的エネルギーは、実施例１の弾性波デバイス１０と異なり、抵抗２４を介してアースに逃がすことよって、継続的にバルク波を吸収することができる。

＜まとめ＞ 圧電基板１２の裏面１２ｂに減衰用ＩＤＴ２０を形成することにより、バルク波による周波数特性の劣化を抑制でき、かつ小型化が容易である。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。

例えば、信号用ＩＤＴは、信号が入力されるＩＤＴと信号を出力するＩＤＴとが別々であっても、同一のＩＤＴに信号が入力され、かつ出力されてもよい。また、弾性表面波を利用する弾性波デバイスに限らず、弾性境界波を利用する弾性波デバイスについても、本発明を適用することができる。

１０，１０ａ，１０ｘ 弾性波デバイス
１２ 圧電基板
１２ａ 表面（一方の主面）
１２ｂ 裏面（他方の主面）
１４ 一方の信号用ＩＤＴ
１６ 他方の信号用ＩＤＴ
２０ 減衰用ＩＤＴ
２０ａ，２０ｂ 電極指
２０ｓ，２０ｔ 電極
２２ 抵抗体（抵抗）
２４ 抵抗

Claims (3)

1. 一方の主面に、信号を入力又は出力するための信号用ＩＤＴが形成され、該信号用ＩＤＴにより励振された弾性波が伝搬する圧電基板と、
   前記圧電基板の他方の主面に形成された減衰用ＩＤＴと、
   を備え、
   前記減衰用ＩＤＴは、
   前記信号用ＩＤＴにより励振され、前記圧電基板内を伝搬して、前記圧電基板の前記他方の主面に到達したバルク波により、前記減衰用ＩＤＴの電極間に電位差が発生するように構成されていることを特徴とする、弾性波デバイス。
2. 前記減衰用ＩＤＴの一方の電極が接地されていることを特徴とする、請求項１に記載の弾性波デバイス。
3. 前記減衰用ＩＤＴの電極同士が、抵抗を介して電気的に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の弾性波デバイス。

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