JP2018182354A - 弾性波装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不要波を効果的に抑制することができる、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（圧電性基板）と、圧電基板２において構成されている複数の弾性波共振子と、圧電基板２上に、複数の弾性波共振子を覆うように設けられている第１の誘電体膜８（誘電体膜）とを備え、複数の弾性波共振子が、圧電基板２上に設けられたＩＤＴ電極をそれぞれ有し、ＩＤＴ電極の電極指ピッチにより規定される波長をλとしたときに、複数の弾性波共振子が、波長λが異なる少なくとも２つの弾性波共振子を有し、波長λが異なる任意の２つの弾性波共振子において、波長λが長い方の弾性波共振子のＩＤＴ電極の膜厚が、波長λが短い方の弾性波共振子のＩＤＴ電極の膜厚以下であり、複数の弾性波共振子のうち少なくとも２つの弾性波共振子のＩＤＴ電極の膜厚が異なり、レイリー波を利用している。【選択図】図１

Description

本発明は、弾性波装置に関する。

従来、弾性波装置が携帯電話機のフィルタなどに広く用いられている。下記の特許文献１には、共振周波数が異なる２つの共振子を有する弾性波装置が記載されている。２つの共振子におけるＩＤＴ電極の膜厚は異なる寸法に設定されている。具体的には、２つの共振子のうち、ＩＤＴ電極の周期長すなわち波長λがより短く、共振周波数が高域側に位置する共振子におけるＩＤＴ電極の膜厚は、ＩＤＴ電極の周期長すなわち波長λがより長く、共振周波数が低域側に位置する共振子におけるＩＤＴ電極の膜厚よりも薄い。

特開２０１３−１１５４９６号公報

特許文献１においては、上記構成により温度変化による周波数変動を抑制し得るとされている。しかし、不要波による周波数特性の低下が十分に抑制された弾性波装置については記載されていない。

本発明の目的は、不要波を効果的に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、圧電性基板と、前記圧電性基板において構成されている複数の弾性波共振子と、前記圧電性基板上に、前記複数の弾性波共振子を覆うように設けられている誘電体膜とを備え、前記複数の弾性波共振子が、前記圧電性基板上に設けられたＩＤＴ電極をそれぞれ有し、前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチにより規定される波長をλとしたときに、前記複数の弾性波共振子が、前記波長λが異なる少なくとも２つの弾性波共振子を有し、前記波長λが異なる任意の２つの前記弾性波共振子において、前記波長λが長い方の弾性波共振子の前記ＩＤＴ電極の膜厚が、前記波長λが短い方の弾性波共振子の前記ＩＤＴ電極の膜厚以下であり、前記複数の弾性波共振子のうち少なくとも２つの弾性波共振子の前記ＩＤＴ電極の膜厚が異なり、レイリー波を利用している。

本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、前記波長λが異なる任意の２つの前記弾性波共振子において、前記波長λが長い方の弾性波共振子の前記ＩＤＴ電極の膜厚が、前記波長λが短い方の弾性波共振子の前記ＩＤＴ電極の膜厚より薄い。この場合には、不要波をより一層抑制することができる。

本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記複数の弾性波共振子が前記複数の弾性波共振子のうち前記波長λが最も長い第１の弾性波共振子と、前記複数の弾性波共振子のうち前記波長λが最も短い第２の弾性波共振子とを有し、前記ＩＤＴ電極の膜厚をｔとしたときに、前記第１の弾性波共振子の前記膜厚ｔに対する不要波の比帯域の関数が、極小値を有する関数Ｆ１（ｔ）であり、前記第２の弾性波共振子の前記膜厚ｔに対する不要波の比帯域の関数が、極小値を有する関数Ｆ２（ｔ）であり、前記第１の弾性波共振子において、ｔ＝ｔ１のときにＦ１（ｔ１）が前記関数Ｆ１（ｔ）の最小値となり、前記第２の弾性波共振子において、ｔ＝ｔ２のときにＦ２（ｔ２）が前記関数Ｆ２（ｔ）の最小値となり、前記第１の弾性波共振子及び前記第２の弾性波共振子において、ｔ＝ｔｊのときにＦ１（ｔｊ）＝Ｆ２（ｔｊ）であり、前記第１の弾性波共振子において、前記関数Ｆ１（ｔ）の値がＦ１（ｔｊ）と同じ値となり、かつｔ＜ｔ１となる前記ＩＤＴ電極の膜厚をｔαとし、前記第２の弾性波共振子において、前記関数Ｆ２（ｔ）の値がＦ２（ｔｊ）と同じ値となり、かつｔ２＜ｔとなる前記ＩＤＴ電極の膜厚をｔβとしたときに、前記第１の弾性波共振子において前記ＩＤＴ電極の膜厚がｔα≦ｔ＜ｔｊであり、前記第２の弾性波共振子において前記ＩＤＴ電極の膜厚がｔｊ＜ｔ≦ｔβである。この場合には、不要波をより一層抑制することができる。

本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記誘電体膜が酸化ケイ素を主成分とする。

本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記誘電体膜が第１の誘電体膜であり、該第１の誘電体膜上に第２の誘電体膜が設けられている。この場合には、耐湿性を高めることができる。

本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、前記圧電性基板がＬｉＮｂＯ_３からなる。

本発明によれば、不要波を効果的に抑制することができる、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正面断面図である。 本発明における第１の弾性波共振子の電極構造を示す模式的平面図である。 弾性波共振子における波長λ、ＩＤＴ電極の膜厚及び不要波の比帯域の関係を示す図である。 本発明の第２の実施形態における第１の弾性波共振子及び第２の弾性波共振子のＩＤＴ電極の膜厚と、不要波の比帯域との関係を示す図である。

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正面断面図である。

弾性波装置１は、圧電性基板としての圧電基板２を有する。本実施形態では、圧電基板２は圧電単結晶からなる。より具体的には、弾性波装置１においては、特に限定されないが、圧電基板２には１２６°〜１３０°ＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ_３が用いられている。ここで、上記カット角の範囲は、１２６°及び１３０°を含む。なお、弾性波装置１には、支持基板上に圧電膜が積層されている圧電性基板を用いてもよい。上記圧電膜として、上記圧電単結晶などを適宜用いることができる。

圧電基板２においては、第１の弾性波共振子３Ａ及び第２の弾性波共振子３Ｂが構成されている。第１の弾性波共振子３Ａ及び第２の弾性波共振子３Ｂは隣り合うように配置されている。なお、第１の弾性波共振子３Ａ及び第２の弾性波共振子３Ｂの位置の関係は、上記に限定されない。弾性波装置１は、第１の弾性波共振子３Ａ及び第２の弾性波共振子３Ｂに加え、圧電基板２において構成されている、図１に示していない複数の弾性波共振子を有する。なお、弾性波装置１は、少なくとも第１の弾性波共振子３Ａ及び第２の弾性波共振子３Ｂを有していればよい。

図２は、本発明における第１の弾性波共振子の電極構造を示す模式的平面図である。なお、図２においては、弾性波共振子に接続されている配線は省略している。

第１の弾性波共振子３Ａは、圧電基板上に設けられたＩＤＴ電極４を有する。ＩＤＴ電極４は、互いに対向し合っている第１のバスバー５ａ及び第２のバスバー６ａを有する。ＩＤＴ電極４は、第１のバスバー５ａに一端が接続されている、複数の第１の電極指５ｂを有する。さらに、ＩＤＴ電極４は、第２のバスバー６ａに一端が接続されている、複数の第２の電極指６ｂを有する。複数の第１の電極指５ｂと複数の第２の電極指６ｂとは、互いに間挿し合っている。

ＩＤＴ電極４に交流電圧を印加すると、弾性波が励振される。本実施形態では、弾性波装置１は、弾性波としてレイリー波を利用している。この場合、不要波はＳＨ波となる。ＩＤＴ電極４の弾性波伝搬方向両側には、反射器７ａ及び反射器７ｂが配置されている。

ＩＤＴ電極４、反射器７ａ及び反射器７ｂは、複数の金属層が積層された積層金属膜からなっていてもよく、単層の金属膜からなっていてもよい。本実施形態では、ＩＤＴ電極４、反射器７ａ及び反射器７ｂはＰｔからなる。

第１の弾性波共振子３Ａ以外の他の複数の弾性波共振子も、同様にＩＤＴ電極及び反射器をそれぞれ有する。本実施形態では、第１の弾性波共振子３Ａを含む複数の弾性波共振子のＩＤＴ電極のデューティはいずれも０．５である。

ここで、ＩＤＴ電極の電極指ピッチにより規定される波長をλとする。図１に示す第１の弾性波共振子３Ａは、複数の弾性波共振子のうち波長λが最も長い。第２の弾性波共振子３Ｂは、複数の弾性波共振子のうち波長λが最も短い。なお、複数の弾性波共振子においては、少なくとも２つの弾性波共振子において波長λが異なっていればよい。

本実施形態では、波長λが異なる任意の２つの弾性波共振子において、波長λが長い方の弾性波共振子のＩＤＴ電極の膜厚が、波長λが短い方の弾性波共振子のＩＤＴ電極の膜厚より薄いか、または波長λが短い方におけるＩＤＴ電極の膜厚と同じである。加えて、本実施形態では、複数の弾性波共振子のうち少なくとも２つの弾性波共振子のＩＤＴ電極の膜厚が異なる。そのため、少なくとも、波長λが最も長い第１の弾性波共振子３ＡのＩＤＴ電極４の膜厚は、波長λが最も短い第２の弾性波共振子３ＢのＩＤＴ電極の膜厚よりも薄い。

図１に示すように、圧電基板２上には、第１の弾性波共振子３Ａ、第２の弾性波共振子３Ｂ及び他の複数の弾性波共振子を覆うように、第１の誘電体膜８が設けられている。第１の誘電体膜８は酸化ケイ素を主成分とする。本明細書において、主成分とするとは、その材料を５０重量％以上含むことをいう。酸化ケイ素はＳｉＯ_ｘ（ｘは整数）として表される。本実施形態では、第１の誘電体膜８はＳｉＯ_２からなる。

第１の誘電体膜８上には、第２の誘電体膜９が設けられている。第２の誘電体膜９は、ＳｉＮを主成分とする。第２の誘電体膜９を有することにより、例えば、耐湿性を高めることができる。なお、第２の誘電体膜９の材料は上記に限定されない。第２の誘電体膜９は設けられていなくともよい。

弾性波装置１においては、第１の誘電体膜８の膜厚は６５０ｎｍであり、第２の誘電体膜９の膜厚は２０ｎｍである。なお、第１の誘電体膜８及び第２の誘電体膜９の膜厚は上記に限定されない。

本実施形態の特徴は、以下の構成を有する点にある。１）波長λが異なる任意の２つの弾性波共振子において、波長λが長い方の弾性波共振子のＩＤＴ電極の膜厚が、波長λが短い方の弾性波共振子のＩＤＴ電極の膜厚以下である。２）複数の弾性波共振子のうち少なくとも２つの弾性波共振子のＩＤＴ電極の膜厚が異なる。それによって、不要波を効果的に抑制することができる。これを以下において説明する。

以下の条件の下、弾性波共振子における波長λ、ＩＤＴ電極の膜厚及び不要波の比帯域の関係を求めた。なお、不要波はＳＨ波とした。

圧電基板；材料ＬｉＮｂＯ_３、カット角１２７°
ＩＤＴ電極；材料Ｐｔ、膜厚２５ｎｍ以上、５０ｎｍ以下、デューティ０．５
第１の誘電体膜；材料ＳｉＯ_２、膜厚６５０ｎｍ
第２の誘電体膜；材料ＳｉＮ、膜厚２０ｎｍ
波長λ；１．５μｍ、１．６μｍ、１．７μｍ、１．８μｍ

図３は、弾性波共振子における波長λ、ＩＤＴ電極の膜厚及び不要波の比帯域の関係を示す図である。図３において、実線は波長λが１．５μｍである場合の結果を示す。破線は波長λが１．６μｍである場合の結果を示す。一点鎖線は波長λが１．７μｍである場合の結果を示す。二点鎖線は波長λが１．８μｍである場合の結果を示す。

図３に示すように、波長λが短い１．５μｍの場合は、ＩＤＴ電極の膜厚が約３７．５ｎｍのときに不要波の比帯域が最小となっている。他方、波長λが長い１．８μｍの場合は、ＩＤＴ電極の膜厚が約３５ｎｍのときに不要波の比帯域が最小となっている。このように、波長λが長いほど、不要波の比帯域が小さくなるＩＤＴ電極の膜厚が薄くなることがわかる。

本実施形態では、波長λが長い第１の弾性波共振子のＩＤＴ電極の膜厚が、波長λが短い第２の弾性波共振子のＩＤＴ電極の膜厚よりも薄いため、不要波を効果的に抑制することができる。

波長λが異なる任意の２つの弾性波共振子において、波長λが長い方の弾性波共振子のＩＤＴ電極の膜厚が、波長λが短い方の弾性波共振子のＩＤＴ電極の膜厚より薄いことが好ましい。この場合には、弾性波装置１の全ての弾性波共振子において、不要波を効果的に抑制することができる。

以下において、第２の実施形態の弾性波装置について説明する。

第２の実施形態では、第１の弾性波共振子及び第２の弾性波共振子のＩＤＴ電極の膜厚の範囲が第１の実施形態と異なる。上記以外の点においては、第２の実施形態の弾性波装置は、図１に示す第１の実施形態の弾性波装置１と同様の構成を有する。

図４は、第２の実施形態における第１の弾性波共振子及び第２の弾性波共振子のＩＤＴ電極の膜厚と、不要波の比帯域との関係を示す図である。図４において、実線は第１の弾性波共振子の結果を示し、破線は第２の弾性波共振子の結果を示す。

本実施形態においては、ＩＤＴ電極の膜厚をｔとしたときに、第１の弾性波共振子の膜厚ｔに対する不要波の比帯域の関数は、図４に示す関数Ｆ１（ｔ）である。第２の弾性波共振子の膜厚ｔに対する不要波の比帯域の関数は、関数Ｆ２（ｔ）である。関数Ｆ１（ｔ）及び関数Ｆ２（ｔ）は、極小値を有する。なお、図４に示す関数Ｆ１（ｔ）及び関数Ｆ２（ｔ）は一例であって、極小値を有していれば、特に限定されない。

第１の弾性波共振子においては、ｔ＝ｔ１のときにＦ１（ｔ１）が関数Ｆ１（ｔ）の最小値となる。第２の弾性波共振子においては、ｔ＝ｔ２のときにＦ２（ｔ２）が関数Ｆ２（ｔ）の最小値となる。他方、第１の弾性波共振子及び第２の弾性波共振子において、ｔ＝ｔｊのときにＦ１（ｔｊ）＝Ｆ２（ｔｊ）となる。

ここで、第１の弾性波共振子において、不要波の比帯域の関数Ｆ１（ｔ）の値がＦ１（ｔｊ）と同じ値となり、かつｔ＜ｔ１となるＩＤＴ電極の膜厚をｔαとする。第２の弾性波共振子において、不要波の比帯域の関数Ｆ２（ｔ）の値がＦ２（ｔｊ）と同じ値となり、かつｔ２＜ｔとなるＩＤＴ電極の膜厚をｔβとする。本実施形態では、第１の弾性波共振子においてＩＤＴ電極の膜厚がｔα≦ｔ＜ｔｊであり、第２の弾性波共振子においてＩＤＴ電極の膜厚がｔｊ＜ｔ≦ｔβである。

第１の弾性波共振子及び第２の弾性波共振子のＩＤＴ電極の膜厚が上記範囲内であるため、図４に示すように、不要波の比帯域が小さくなっていることがわかる。このように、本実施形態においては、不要波をより一層抑制することができる。

１…弾性波装置
２…圧電基板
３Ａ，３Ｂ…第１，第２の弾性波共振子
４…ＩＤＴ電極
５ａ，６ａ…第１，第２のバスバー
５ｂ，６ｂ…第１，第２の電極指
７ａ，７ｂ…反射器
８，９…第１，第２の誘電体膜

Claims (6)

1. 圧電性基板と、
   前記圧電性基板において構成されている複数の弾性波共振子と、
   前記圧電性基板上に、前記複数の弾性波共振子を覆うように設けられている誘電体膜と、
   を備え、
   前記複数の弾性波共振子が、前記圧電性基板上に設けられたＩＤＴ電極をそれぞれ有し、
   前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチにより規定される波長をλとしたときに、前記複数の弾性波共振子が、前記波長λが異なる少なくとも２つの弾性波共振子を有し、
   前記波長λが異なる任意の２つの前記弾性波共振子において、前記波長λが長い方の弾性波共振子の前記ＩＤＴ電極の膜厚が、前記波長λが短い方の弾性波共振子の前記ＩＤＴ電極の膜厚以下であり、
   前記複数の弾性波共振子のうち少なくとも２つの弾性波共振子の前記ＩＤＴ電極の膜厚が異なり、
   レイリー波を利用している、弾性波装置。
2. 前記波長λが異なる任意の２つの前記弾性波共振子において、前記波長λが長い方の弾性波共振子の前記ＩＤＴ電極の膜厚が、前記波長λが短い方の弾性波共振子の前記ＩＤＴ電極の膜厚より薄い、請求項１に記載の弾性波装置。
3. 前記複数の弾性波共振子が前記複数の弾性波共振子のうち前記波長λが最も長い第１の弾性波共振子と、前記複数の弾性波共振子のうち前記波長λが最も短い第２の弾性波共振子と、を有し、
   前記ＩＤＴ電極の膜厚をｔとしたときに、前記第１の弾性波共振子の前記膜厚ｔに対する不要波の比帯域の関数が、極小値を有する関数Ｆ１（ｔ）であり、前記第２の弾性波共振子の前記膜厚ｔに対する不要波の比帯域の関数が、極小値を有する関数Ｆ２（ｔ）であり、
   前記第１の弾性波共振子において、ｔ＝ｔ１のときにＦ１（ｔ１）が前記関数Ｆ１（ｔ）の最小値となり、前記第２の弾性波共振子において、ｔ＝ｔ２のときにＦ２（ｔ２）が前記関数Ｆ２（ｔ）の最小値となり、
   前記第１の弾性波共振子及び前記第２の弾性波共振子において、ｔ＝ｔｊのときにＦ１（ｔｊ）＝Ｆ２（ｔｊ）であり、
   前記第１の弾性波共振子において、前記関数Ｆ１（ｔ）の値がＦ１（ｔｊ）と同じ値となり、かつｔ＜ｔ１となる前記ＩＤＴ電極の膜厚をｔαとし、前記第２の弾性波共振子において、前記関数Ｆ２（ｔ）の値がＦ２（ｔｊ）と同じ値となり、かつｔ２＜ｔとなる前記ＩＤＴ電極の膜厚をｔβとしたときに、前記第１の弾性波共振子において前記ＩＤＴ電極の膜厚がｔα≦ｔ＜ｔｊであり、前記第２の弾性波共振子において前記ＩＤＴ電極の膜厚がｔｊ＜ｔ≦ｔβである、請求項１または２に記載の弾性波装置。
4. 前記誘電体膜が酸化ケイ素を主成分とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
5. 前記誘電体膜が第１の誘電体膜であり、該第１の誘電体膜上に第２の誘電体膜が設けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
6. 前記圧電性基板がＬｉＮｂＯ_３からなる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性波装置。

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