JP2017011559A - 弾性波装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】圧電基板において分極反転が生じ難く、挿入損失の増大を抑制し得る、弾性波装置を提供する。
【解決手段】弾性波装置1は、圧電基板2と、圧電基板2の第1の主面2a上に設けられている第1,第2のIDT電極3A,3Bと、第1,第2のIDT電極3A,3Bにそれぞれ接続されている複数の電極ランドとを備える。圧電基板2の第1,第2の辺部分2a1,2a2は圧電基板2の法線方向及び分極軸方向に直交する方向に延びている。第2の辺部分2a2における圧電基板2の分極軸方向に沿う長さより第1の辺部分2a1における上記長さの方が短い。第1のIDT電極3Aは第2のIDT電極3Bよりも第1の辺部分2a1に近い位置に配置されている。複数の電極ランドは第1のIDT電極3Aの第1のバスバーに第2のIDT電極3Bを介さず接続されている第1の電極ランド4Aと、第1のバスバーと同電位である第2の電極ランド4Bとを有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、弾性波装置に関する。
従来、弾性波装置は、携帯電話機などに広く用いられている。例えば、下記の特許文献1では、IDT電極を有する弾性波装置の一例が開示されている。弾性波装置の圧電基板上には、圧電基板の一方主面の辺部分に沿い、複数のパッドが設けられている。
特開2015−002511号公報
特許文献1に記載のような弾性波装置の圧電基板においては、圧電効果や焦電効果による電荷の発生により、分極反転が生じ易かった。それによって、圧電特性が劣化し、弾性波装置の挿入損失が大きくなることがあった。
本発明の目的は、圧電基板において分極反転が生じ難く、挿入損失の増大を抑制することができる、弾性波装置を提供することにある。
本発明に係る弾性波装置は、対向し合っている第1,第2の主面と、前記第1の主面側において対向し合っている第1,第2の辺部分と、を有し、かつ前記第1の主面の法線方向から傾斜した分極軸方向を有する圧電基板と、前記圧電基板の前記第1の主面上に設けられており、対向し合っている第1,第2のバスバーと、前記第1のバスバーに一端が接続されている複数本の第1の電極指と、前記第2のバスバーに一端が接続されている複数本の第2の電極指と、をそれぞれ有する第1のIDT電極及び第2のIDT電極と、前記圧電基板の前記第1の主面上に設けられており、前記第1のIDT電極及び第2のIDT電極の内のいずれかにそれぞれ電気的に接続されている複数の電極ランドとを備え、前記圧電基板の前記第1,第2の辺部分が、前記圧電基板の前記法線方向及び前記分極軸方向に直交する方向に延びており、前記第2の辺部分における前記圧電基板の前記分極軸方向に沿う長さよりも、前記第1の辺部分における前記圧電基板の前記分極軸方向に沿う長さの方が短く、前記第1のIDT電極が、該第1のIDT電極の前記複数本の第1,第2の電極指が延びる方向において前記第2のIDT電極よりも前記第1の辺部分に近い位置に配置されており、前記複数の電極ランドが、前記第1のIDT電極の前記第1のバスバーに前記第2のIDT電極を介さずに接続されている第1の電極ランドと、該第1の電極ランドとは異なる電極ランドであり、かつ前記第1のIDT電極の前記第1のバスバーと同電位である第2の電極ランドとを有する。
本発明の弾性波装置のある特定の局面では、前記第2の電極ランドが、前記第1のIDT電極の前記第1のバスバーに前記第2のIDT電極を介さずに接続されている。この場合には、圧電基板の第1の辺部分付近において生じた電荷を外部により一層容易に移動させることができる。よって、圧電基板において分極反転がより一層生じ難く、挿入損失の増大をより一層抑制することができる。
本発明の弾性波装置の他の特定の局面では、前記第1の電極ランド及び前記第2の電極ランドが、前記第1のIDT電極の信号電位に接続される。
本発明の弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記第2の電極ランドが、前記第1のIDT電極の前記第1のバスバーに直接接続されていない。
本発明の弾性波装置の別の特定の局面では、前記第1の電極ランド及び前記第2の電極ランドが接地電位に接続される。
本発明の弾性波装置のさらに別の特定の局面では、前記第1のIDT電極の前記第1のバスバーが、前記第1のIDT電極の前記複数本の第1,第2の電極指と前記圧電基板の前記第1の辺部分との間に配置されている。この場合には、第1の辺部分付近において発生した電荷は、第1のIDT電極の第1,第2の電極指が設けられている部分に至り難い。従って、第1のIDT電極の弾性波を励振する部分における圧電特性の劣化が生じ難く、挿入損失の増大を効果的に抑制することができる。
本発明の弾性波装置のさらに別の特定の局面では、前記第1,第2のIDT電極と前記複数の電極ランドとを接続している複数の接続配線をさらに備え、該複数の接続配線の内で、前記第1のIDT電極の前記第1のバスバーと前記第1の電極ランドとを接続している接続配線が、前記圧電基板の前記第1の辺部分に最も近い位置に配置されている。この場合には、第1の辺部分において生じた電荷を外部により一層容易に移動させることができる。
本発明の弾性波装置のさらに別の特定の局面では、前記複数の電極ランド上にそれぞれ設けられている複数のバンプがさらに備えられている。この場合には、複数のバンプを介して弾性波装置を外部に電気的に接続することができる。
本発明によれば、圧電基板において分極反転が生じ難く、挿入損失の増大を抑制し得る、弾性波装置を提供することができる。
本発明の第1の実施形態に係る弾性波装置の略図的平面図である。 本発明の第1の実施形態における圧電基板の斜視図である。 本発明の第1の実施形態における第1のIDT電極の電極構造を示す部分切り欠き平面図である。 比較例の弾性波装置の略図的平面図である。 本発明の第2の実施形態に係る弾性波装置の略図的平面図である。 本発明の第3の実施形態に係る弾性波装置の略図的平面図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る弾性波装置の略図的平面図である。
弾性波装置1は、圧電基板2を有する。圧電基板2は、対向し合っている矩形形状の第1の主面2a及び第2の主面を有する。第1の主面2aは、第1〜第4の辺部分2a1〜2a4を有する。圧電基板2は、LiNbOやLiTaOなどの圧電単結晶からなる。なお、圧電基板2は、圧電セラミックスなどからなっていてもよい。
図2は、圧電基板2の斜視図である。圧電基板2は、第1の主面2aの法線方向に平行な厚み方向Zを有する。圧電基板2は、第1の主面2aの法線方向から傾斜した分極軸方向Cも有する。圧電基板2の第1の辺部分2a1及び第2の辺部分2a2は、厚み方向Z及び分極軸方向Cに直交する方向に延びている。圧電基板2の厚み方向Zに沿う長さは、第1の主面2aにおけるいずれの位置においても等しい。他方、詳細は後述するが、分極軸方向Cに沿う圧電基板2の長さを長さLとしたときに、第1の辺部分2a1における長さLは第2の辺部分2a2における長さLよりも短い。
図1に戻り、圧電基板2の第1の主面2a上には、第1のIDT電極3A及び複数の第2のIDT電極3Bが設けられている。本実施形態では、複数の第2のIDT電極3Bは、第1の主面2a上に設けられている第1のIDT電極3A以外の全てのIDT電極である。以下に示す図3により、第1のIDT電極3Aの詳細を説明する。
図3は、第1の実施形態における第1のIDT電極3Aの電極構造を示す部分切り欠き平面図である。なお、図3においては、第1のIDT電極3Aに接続されている配線などは省略されている。
図1では矩形に対角線を引いた略図で示されていたが、図3に示すように、第1のIDT電極3Aは対向し合っている第1,第2のバスバー3Aa1,3Aa2を有する。第1のIDT電極3Aは、複数本の第1,第2の電極指3Ab1,3Ab2も有する。複数本の第1の電極指3Ab1は、第1のバスバー3Aa1にそれぞれ一端が接続されている。複数本の第2の電極指3Ab2は、第2のバスバー3Aa2にそれぞれ一端が接続されている。複数本の第1の電極指3Ab1と複数本の第2の電極指3Ab2とは、互いに間挿し合っている。第1のバスバー3Aa1は、複数本の第1,第2の電極指3Ab1,3Ab2と、図1に示した圧電基板2の第1の辺部分2a1との間に配置されている。
第1のIDT電極3Aに電圧を印加することにより、弾性波が励振される。第1のIDT電極3Aの弾性波伝搬方向の両側には、反射器が設けられていてもよい。それによって、1ポート型の弾性波共振子を構成することができる。
第1のIDT電極3Aと同様に、各第2のIDT電極も第1,第2のバスバー及び複数本の第1,第2の電極指をそれぞれ有する。なお、後述する図4〜図6でも、第1のIDT電極及び複数の第2のIDT電極は、矩形や矩形以外の多角形に対角線を引いた略図により示す。
図1に戻り、第1のIDT電極3Aは、第1のIDT電極3Aの複数本の第1,第2の電極指が延びる方向において、複数の第2のIDT電極3Bよりも圧電基板2の第1の辺部分2a1に近い位置に配置されている。
圧電基板2の第1の主面2a上には、複数の電極ランドが設けられている。複数の電極ランドには、第1のIDT電極3A及び第2のIDT電極3Bの内のいずれかがそれぞれ電気的に接続されている。複数の電極ランドは、第1の電極ランド4Aと、第1の電極ランド4Aとは異なる電極ランドである第2の電極ランド4Bとを有する。第1,第2の電極ランド4A,4Bは、圧電基板2の第1の辺部分2a1に沿うように設けられている。第1の電極ランド4Aは、第1のIDT電極3Aの第1のバスバーに、第2のIDT電極3Bを介さずに接続されている。本実施形態では、第2の電極ランド4Bも、第1のIDT電極3Aの第1のバスバーに、第2のIDT電極3Bを介さずに接続されている。
圧電基板2の第1の主面2a上には、複数の接続配線6A,6Bが設けられている。複数の接続配線6A,6Bは、第1,第2のIDT電極3A,3Bと複数の電極ランドとをそれぞれ接続している。
なお、第1,第2の電極ランドは、第1のIDT電極の、第1の辺部分から遠い方のバスバーである第2のバスバーに接続されていてもよい。
本実施形態では、第1,第2の電極ランド4A,4Bは、第1のIDT電極3Aの信号電位に接続される。なお、第1,第2の電極ランドは、接地電位に接続されてもよい。
第1の電極ランド4A上及び第2の電極ランド4B上には、バンプ5A及びバンプ5Bがそれぞれ設けられている。他の複数の電極ランド上にも、それぞれ複数のバンプが設けられている。弾性波装置1は、複数のバンプを介して外部に電気的に接続される。なお、弾性波装置は、バンプ以外により外部に接続されてもよい。
本実施形態の特徴は、1)長さLが短い第1の辺部分2a1に近い位置に第1のIDT電極3Aが配置されていることにある。さらに、本実施形態の特徴は、2)第1のIDT電極3Aに接続されている第1の電極ランド4Aと、第1のIDT電極3Aの第1のバスバーと同電位の第2の電極ランド4Bとを有することにある。それによって、圧電基板2において分極反転が生じ難く、挿入損失の増大を抑制することができる。これを、以下において比較例を用いて説明する。
図4は、比較例の弾性波装置の略図的平面図である。
弾性波装置101における第1のIDT電極3Aの第1のバスバーは、第1の電極ランド104Aに接続されている。第1のバスバーと同電位の電極ランドは、第1の電極ランド104Aのみである。上記の点以外においては、弾性波装置101は、第1の実施形態の弾性波装置1と同様の構成を有する。
ところで、圧電体に作用する電界、応力、熱が大きい場合、分極反転は容易に発生する。圧電基板においては、圧電効果や焦電効果などにより電荷が発生する。このとき、該電荷により、圧電基板に分極軸方向とは反対方向の電界が加えられることがある。この電界の強度が、電界が加わった部分における抗電界を越えた場合、分極反転が生じる。
圧電基板の抗電界は、分極軸方向に沿う圧電基板の長さLが短いほど小さくなる。ここで、比較例及び本実施形態において長さLが最も短い部分について、図2を用いて説明する。なお、上述したように、比較例における圧電基板2も、本実施形態と同様の構成を有する。
図2に示されているように、圧電基板2は、第1,第2の辺部分2a1,2a2から厚み方向Zにそれぞれ延びている第1,第2の側面2c,2dを有する。さらに、圧電基板2の第2の主面2bは、厚み方向Zにおいて第1の辺部分2a1に対向している第5の辺部分2b1を有する。
図2においては、破線の矢印により圧電基板2の分極軸を示す。本実施形態では、分極軸の基端が第1の主面2a側に位置し、終端が第2の主面2b側に位置している。なお、分極軸方向Cは、第1の主面2aの法線方向から傾斜していれば、特に限定されない。
ここで、圧電基板2において、分極軸の基端が第1の主面2aに位置し、かつ終端が第2の主面2bに位置する部分では、上記長さLは最も長い。よって、第2の辺部分2a2における上記長さLは最も長い。第2の辺部分2a2における上記長さLを長さL1とする。
他方、圧電基板2において、分極軸の基端が第1の主面2aに位置し、かつ終端が第1の側面2cに位置する部分では、第5の辺部分2b1から第1の辺部分2a1側に近づくほど、長さLは短くなる。よって、分極軸の終端が第1の側面2cの第5の辺部分2b1以外に位置する部分の長さLを長さL2としたとき、長さL2は長さL1よりも短い。長さL2は、分極軸の終端が、第1の辺部分2a1に近づくほど短くなる。圧電基板2が理想的な直方体状の形状を有している場合には、第1の辺部分2a1における上記長さLは0となる。もっとも、第1の辺部分2a1近傍では、長さL2は限りなく0に近い。第1の辺部分2a1における長さLは理想的には0であるが、実際には0に限りなく近い寸法である場合もある。従って、本発明において、長さL1と比較される、第2の辺部分における圧電基板の分極軸方向に沿う長さとは、上記0の場合をも含むものとする。従って、長さLは第1の辺部分2a1において最も短い。
図2に示すように圧電基板2が直方体である場合、第1の主面2aに向かって圧電基板2を視て、第1の主面2aに分極軸方向Cを投影した方向を分極軸投影方向Fとし、第1の主面2a内において分極軸投影方向Fに直交する方向を直交投影方向Gとする。第1の辺及び第2の辺は、直交投影方向Gに略平行な方向に沿って延びている。すなわち、第1の辺部分2a1及び第2の辺部分2a2は、直交投影方向Gに平行である必要は必ずしもなく、平行な方向からずれていてもよい。より具体的には、第1及び第2の辺部分2a1,2a2の直交投影方向Gからの傾きが、±5°以内であればよい。
また、上記のように、第1,第2の辺部分2a1,2a2が直交投影方向Gに対して傾いている場合、分極軸方向に沿う上記長さLを考える場合、第1の辺部分2a1と第2の辺部分2a2とを結ぶ方向を長さ方向とした場合、上記長さLの長さ方向成分の寸法を、上記長さL1やL2とすればよい。
分極軸が短い圧電体の部分は、分極軸が長い圧電体の部分に比べて、分極反転が発生しやすい。そのため、第1の辺部分2a1においては、抗電界が小さい。よって、弾性波装置101においては、第1の辺部分2a1において分極反転が生じ易かった。同様に、第1の主面2aにおける第1の辺部分2a1付近においても抗電界が小さく、分極反転が生じ易かった。第1の辺部分2a1を基点として、圧電基板2において第1のIDT電極3Aが設けられている部分においても、分極反転が生じることがあった。それによって、第2のIDT電極3Bに比べて第1の辺部分2a1の近くに位置する第1のIDT電極3Aが設けられている部分の圧電特性が劣化し、弾性波装置101の挿入損失が大きくなることがあった。特に、圧電基板の端部は、応力、熱の影響を受けやすい。
これに対して、図1に示すように、本実施形態の弾性波装置1は第1,第2の電極ランド4A,4Bを有する。第1,第2の電極ランド4A,4Bは、それぞれバンプ5A,5Bを介して、第1のIDT電極3Aの信号電位に互いに並列に接続されている。そのため、第1のIDT電極3Aの第1のバスバーと信号電位との間の電気抵抗は小さく、圧電基板2の第1のIDT電極3Aが設けられている部分付近において生じた電荷が外部に移動し易い。加えて、放熱性を高めることもできるため、焦電効果による電荷の発生も生じ難い。よって、圧電基板2の第1のIDT電極3Aが設けられている部分において、分極反転が生じ難い。従って、圧電特性の劣化も生じ難く、挿入損失の増大を抑制することができる。
さらに、第1の電極ランド4Aに接続されている第1のIDT電極3Aの第1のバスバーは、第1のIDT電極3Aの第1,第2の電極指と圧電基板2の第1の辺部分2a1との間に配置されている。第1のバスバーは、接続配線6Aにより第1の電極ランド4Aに接続されている。
そのため、第1の辺部分2a1付近において発生した電荷は、第1,第2の電極指よりも第1の辺部分2a1に近い、第1のバスバー及び接続配線6Aを介して外部に移動する。よって、第1の辺部分2a1付近において発生した電荷は、第1,第2の電極指が設けられている部分に至り難い。従って、第1のIDT電極3Aの弾性波を励振する部分における圧電特性の劣化が生じ難く、挿入損失の増大を効果的に抑制することができる。
このように、挿入損失の増大を招かずに第1のIDT電極3Aを第1の辺部分2a1に近づけることができるため、弾性波装置1を小型にすることもできる。
なお、複数の第2のIDT電極3Bは、第1のIDT電極3Aよりも第1の辺部分2a1から遠い位置に配置されている。そのため、圧電基板2の複数の第2のIDT電極3Bが設けられている部分においては、分極反転は生じ難い。
本実施形態では、第1のIDT電極3Aの第1のバスバーに接続されている第2の電極ランド4Bは1個である。なお、上記第1のバスバーに第2のIDT電極を介さずに接続されている第2の電極ランドを複数有していてもよい。この場合には、圧電基板の第1の辺部分2a1において、分極反転がより一層生じ難い。
図5は、本発明の第2の実施形態に係る弾性波装置の略図的平面図である。
弾性波装置11は、第2の電極ランド14Bを複数有する点及び第1,第2の電極ランド14A,14Bが接地電位に接続されている点において、第1の実施形態と異なる。第1の電極ランド14Aと第1のIDT電極3Aとを接続している接続配線16Aが、圧電基板2の第1の辺部分2a1に最も近い位置に配置された接続配線である点も異なる。また、弾性波装置11の上記以外の電極構造も、第1の実施形態とは異なる。
より具体的には、第2のIDT電極13Bの個数及び配置が、第1の実施形態とは異なる。複数の電極ランドの配置も、第1の実施形態とは異なる。複数の第2の電極ランド14Bは、第1のIDT電極3Aの第1のバスバーに直接接続されていない。複数の第2の電極ランド14Bは、複数の第2のIDT電極13Bのバスバーにそれぞれ接続されている。なお、第1の実施形態と同様に、第1のIDT電極3Aは、第1のIDT電極3Aの複数本の第1,第2の電極指が延びる方向において、複数の第2のIDT電極13Bよりも圧電基板2の第1の辺部分2a1に近い位置に配置されている。
上述したように、第1,第2の電極ランド14A,14Bは、接地電位に接続されている。よって、第1,第2の電極ランド14A,14Bは、外部に互いに並列に接続されている。そのため、第1の電極ランド14Aと接地電位との間の電気抵抗は小さい。よって、第1の辺部分2a1付近で発生した電荷を外部に容易に移動させることができる。従って、圧電基板2の第1のIDT電極3Aが設けられている部分において分極反転が生じ難く、挿入損失の増大を抑制することができる。
加えて、複数の接続配線16A,6Bの内、接続配線16Aは、圧電基板2の第1の辺部分2a1に最も近い位置に配置されている。よって、第1の辺部分2a1付近において発生した電荷は、第1,第2の電極指が設けられている部分により一層至り難い。従って、挿入損失の増大をより一層抑制することができる。
図6は、第3の実施形態に係る弾性波装置の略図的平面図である。
弾性波装置21においては、複数の第2の電極ランド14Bの内の1個が、第1のIDT電極3Aの第1のバスバーに第2のIDT電極13Bを介さずに接続されている点で第2の実施形態と異なる。上記の点以外においては、弾性波装置21は第2の実施形態の弾性波装置11と同様の構成を有する。
第1の電極ランド14A及び第2の電極ランド14Bは、接続配線26Aにより第1のIDT電極3Aの第1のバスバーに接続されている。本実施形態では、第1の電極ランド14Aに加えて、第2の電極ランド14Bと接地電位との間の電気抵抗も小さい。よって、圧電基板の第1の辺部分付近において生じた電荷を外部により一層容易に移動させることができる。従って、圧電基板2の第1のIDT電極3Aが設けられている部分において分極反転がより一層生じ難い。
1…弾性波装置
2…圧電基板
2a,2b…第1,第2の主面
2a1〜2a4…第1〜第4の辺部分
2b1…第5の辺部分
2c,2d…第1,第2の側面
3A,3B…第1,第2のIDT電極
3Aa1,3Aa2…第1,第2のバスバー
3Ab1,3Ab2…第1,第2の電極指
4A,4B…第1,第2の電極ランド
5A,5B…バンプ
6A,6B…接続配線
11…弾性波装置
13B…第2のIDT電極
14A,14B…第1,第2の電極ランド
16A…接続配線
21…弾性波装置
26A…接続配線
101…弾性波装置
104A…第1の電極ランド

Claims (8)

  1. 対向し合っている第1,第2の主面と、前記第1の主面側において対向し合っている第1,第2の辺部分と、を有し、かつ前記第1の主面の法線方向から傾斜した分極軸方向を有する圧電基板と、
    前記圧電基板の前記第1の主面上に設けられており、対向し合っている第1,第2のバスバーと、前記第1のバスバーに一端が接続されている複数本の第1の電極指と、前記第2のバスバーに一端が接続されている複数本の第2の電極指と、をそれぞれ有する第1のIDT電極及び第2のIDT電極と、
    前記圧電基板の前記第1の主面上に設けられており、前記第1のIDT電極及び第2のIDT電極の内のいずれかにそれぞれ電気的に接続されている複数の電極ランドと、
    を備え、
    前記圧電基板の前記第1,第2の辺部分が、前記圧電基板の前記法線方向及び前記分極軸方向に直交する方向に延びており、前記第2の辺部分における前記圧電基板の前記分極軸方向に沿う長さよりも、前記第1の辺部分における前記圧電基板の前記分極軸方向に沿う長さの方が短く、
    前記第1のIDT電極が、該第1のIDT電極の前記複数本の第1,第2の電極指が延びる方向において前記第2のIDT電極よりも前記第1の辺部分に近い位置に配置されており、
    前記複数の電極ランドが、前記第1のIDT電極の前記第1のバスバーに前記第2のIDT電極を介さずに接続されている第1の電極ランドと、該第1の電極ランドとは異なる電極ランドであり、かつ前記第1のIDT電極の前記第1のバスバーと同電位である第2の電極ランドと、を有する、弾性波装置。
  2. 前記第2の電極ランドが、前記第1のIDT電極の前記第1のバスバーに前記第2のIDT電極を介さずに接続されている、請求項1に記載の弾性波装置。
  3. 前記第1の電極ランド及び前記第2の電極ランドが、前記第1のIDT電極の信号電位に接続される、請求項1または2に記載の弾性波装置。
  4. 前記第2の電極ランドが、前記第1のIDT電極の前記第1のバスバーに直接接続されていない、請求項1に記載の弾性波装置。
  5. 前記第1の電極ランド及び前記第2の電極ランドが接地電位に接続される、請求項1、2及び4の内のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  6. 前記第1のIDT電極の前記第1のバスバーが、前記第1のIDT電極の前記複数本の第1,第2の電極指と前記圧電基板の前記第1の辺部分との間に配置されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  7. 前記第1,第2のIDT電極と前記複数の電極ランドとを接続している複数の接続配線をさらに備え、
    該複数の接続配線の内で、前記第1のIDT電極の前記第1のバスバーと前記第1の電極ランドとを接続している接続配線が、前記圧電基板の前記第1の辺部分に最も近い位置に配置されている、請求項1〜6のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  8. 前記複数の電極ランド上にそれぞれ設けられている複数のバンプをさらに備える、請求項1〜7のいずれか1項に記載の弾性波装置。
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