JP2021078013A - 弾性波素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が可能で、比較的容易に作製することができ、実用化可能で、弾性表面波の伝搬損失を抑えることができ、周波数温度特性および速度分散特性に優れ、すだれ状電極の反射係数の増加を抑制可能な、弾性波素子およびその製造方法を提供する。【解決手段】圧電基板１１の両面に設けられた１対の電極１２とを有している。あるいは、圧電基板１１の一方の表面１１ａに設けられたすだれ状電極３１を有している。電極１２、或いはすだれ状電極３１は、電極を伝搬する横波の音速が、圧電基板１１を伝搬する早い横波の音速の3/2倍以上であり、かつ電極の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上である。【選択図】図１

Description

本発明は、弾性波素子およびその製造方法に関する。

従来、周波数温度特性（Temperature Coefficient of Frequency; TCF）の良好な圧電基板を用いた振動子や共振器として、水晶振動子が一般的に用いられている。しかし、水晶は、電気機械結合係数が小さく、広帯域のフィルタや、広い周波数範囲を必要とする可変周波数発信器などには使用することができない。また、電気機械結合係数の大きなLiNbO₃やLiTaO₃などの圧電体単結晶は、周波数温度特性が大きいため実用的ではない。そこで、この大きな温度特性を補償するために、正の周波数温度特性を有する大きな膜厚比（Ｈ／λ_ｅｆｆ、ここで、λ_ｅｆｆは動作波長、Ｈは膜厚）のSiO₂膜を、圧電基板上に付着させた弾性表面波基板が、本発明者により開発されている（例えば、特許文献１参照）。また、圧電薄膜を用いた薄膜共振器でも、ゼロTCFを得るために、SiO₂薄膜を付着した基板が開発されている。

特開２００６−２０３８３９号公報

特許文献１に記載の弾性表面波基板では、圧電基板上に付着した正の周波数温度特性をもつＳｉＯ_２膜により周波数温度特性を改善するためには、ＳｉＯ_２膜の膜厚を大きくする必要があり、伝搬損失が増大し、作製も困難であるという課題があった。

本発明は、このような課題に着目してなされたもので、圧電基板を伝搬する弾性波の速度より大きな伝搬速度を有する電極膜をもちいて、正の速度分散性と圧電基板と電極膜の線膨張係数の差を用いた熱歪効果を用いて、周波数温度特性を改善する、全く新しい着想に基づく発明であり、小型化が可能で、比較的容易に作製することができ、弾性表面波の伝搬損失を抑えることができ、周波数温度特性および速度分散特性に優れ、すだれ状電極の反射係数の増加を抑制可能な、弾性波素子およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る弾性波素子は、圧電基板と、前記圧電基板の両面にそれぞれ設けられた１対の電極と、前記圧電基板の少なくともいずれか一方の表面に設けられた電極を有し、前記電極膜は、電極を伝搬する横波の音速の最大値が、前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の３/2倍以上の電極膜TVEであり、かつ電極膜の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/５倍以上である電極膜TBEからなる電極TVBEであることを特徴とする。この場合、電極を伝搬する早い横波の音速の３/２倍以上である電極膜TVEと前記電極の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の６/5倍以上である電極膜TBEを組み合わせた電極膜FVBEでも良い。電極膜TVBE、或いは、電極膜FVBの場合、弾性波が前記圧電基板の各表面に対して垂直方向に伝搬し、周波数温度特性が、−２０ｐｐｍ／℃から＋５ｐｐｍ／℃の範囲であることが好ましい。

また、本発明に係る弾性波素子は、圧電基板と、前記圧電基板の一方の表面に設けられたすだれ状電極を有し、前記すだれ状電極は、すだれ状電極を伝搬する横波の音速の最大値が、前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の３/2倍以上の電極膜TVSEであり、かつ前記電極膜の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上である電極TBSEからなる電極TVBSEであることを特徴とする。この場合、電極が前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の3/2倍以上である電極TVSEと前記電極膜の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上である電極膜TBSEを組み合わせた電極FVBSEでも良い。電極TVBSE、或いは、電極FVBSEの場合、弾性波が前記圧電基板の各表面に対して平行方向に伝搬し、周波数温度特性が、−２０ｐｐｍ／℃から＋５ｐｐｍ／℃の範囲であることが好ましい。

本発明に係る弾性波素子は、例えば、弾性波振動子、弾性波共振器、バルク波共振器、圧電薄膜共振器、弾性表面波振動子、弾性表面波共振器、弾性波フィルタ素子、弾性表面波フィルタ素子、温度特性に優れた共振器、遅延線、温度補償を必要としない高感度センサーなどを構成することができる。圧電基板は、圧電体単結晶基板、圧電性セラミックス基板、支持基板上に圧電体単結晶を貼り付けた構造の基板、または、支持基板上に付着した圧電性薄膜構造の基板から成っていても良い。また、使用する弾性波は、レイリー波、縦波、横波、縦波を主成分とする疑似縦波、横波を主成分とする疑似横波、圧電基板の遅い横波より遅い伝搬速度の弾性表面波、ラブ波、ラム波、圧電基板の遅い横波より速い伝搬速度の擬似弾性表面波、または、圧電基板の速い横波速度より速い伝搬速度の疑似弾性縦波表面波である。

本発明に係る弾性波素子は、少なくとも電極が、電極膜TVBE或いは、電極膜FVBEであるため、弾性表面波用の素子として構成されるときには、圧電基板中に漏洩する弾性波のエネルギー放射がゼロとなる弾性表面波とすると共に、速度分散性の大きな基板とすることができる。また、疑似弾性表面波の伝搬減衰が零となる回転角を得て、伝搬損失の小さな、速度分散性の大きな基板を得ることができる。また、周波数温度特性を零の値に近づけることができる。また、素子の小型化が可能である。これにより、弾性表面波を使用する場合には、その伝搬損失を抑えて、圧電基板の表面に弾性表面波のエネルギーを集中させることができ、Ｑ値および速度分散性を大きくすることができる。また、電極や誘電体膜の厚みを薄くすることができるため、製作が容易、かつ小型化が可能である。

本発明に係る弾性波素子は、上記の電極膜TVBE,電極膜FVBEにより、すだれ状電極の反射係数の増加を抑制することもできる。また、薄い電極膜で、伝搬損失の小さい、大きな反射係数を得ることもできる。また、各電極やすだれ状電極、誘電体膜を用いて大きな速度分散性を得るとともに、それらを周波数温度特性が負の値を有する圧電基板に設けることにより、周波数温度特性を零に近い値または正の値に改善することができ、優れた周波数温度特性を得ることができる。また、すだれ状電極および誘電体膜の速度分散特性を利用することにより、広い帯域幅および低損失特性を有するフィルタを構成することができると共に、そのフィルタの分散特性を制御することもできる。

本発明に係る弾性波素子は、前記圧電基板を伝搬する弾性波の波長をλ_ｅｆｆ、各電極または前記すだれ状電極の厚みをｈとすると、ｈ／λ_ｅｆｆ＝０．００５〜０．３であってもよい。この場合、特に、速度分散性が大きくなるため、周波数温度特性をさらに改善することができる。このため、より優れた周波数温度特性および速度分散特性を得ることができる。

本発明に係る弾性波素子で、前記圧電基板は、３３°〜３９°回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ_３基板、１６１°〜１６７°回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ_３基板、ＬｉＮｂＯ_３基板、４４°〜５０°回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ_３基板、１６２°〜１６８°回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ_３基板、ＬｉＴａＯ_３基板、ランガサイト基板、水晶基板、ＺｎＯ基板、圧電性セラミックス基板、ＡｌＮ薄膜基板、ＺｎＯ薄膜基板、圧電性セラミックス薄膜基板、またはＳｃＡｌＮ薄膜基板であり、上記圧電基板上に電極或いは、すだれ状電極が設けられ、
各電極は、前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の3/２倍以上の各電極TVEであり、かつ各電極の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/５倍以上である各電極TBEからなる各電極TVBEである構造、または、前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の3/２倍以上の各電極TVEである Al, ZrO,,Cr,Ti,Si,Pt,W、SiC,、C、ダイヤモンドである各電極TBE,
または、圧電版板の線膨張係数の最大値の6/５倍以上である各電極TBE各電極TBE として、Al、,ZrO, Cr,Ti,Si,Pt,W、SiC,C、ダイヤモンドである各電極TBE,
もしくは、各電極を伝搬する横波の音速の最大値が、前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の3/2倍以上の電極（膜厚：ｈ_V）と基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上である電極TBE（膜厚：ｈ_B）とを組み合わせた電極FVBEからなる構造，または、Al、.ZrO, SiC,Cr，Ti，Si,Pt,W、C、ダイヤモンドを用いた構造、または、前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の3/2倍以上の各電極TVEである構造、或いは、各電極の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上である各電極TBEからなる各電極TEである構造のいずれかの条件に合致する場合の電極である、通常の電極、Ａｌ、SiC,Ｚｎ、Ｒｕ、ZrO,Ｃｒ、SiC,Ｃｕ／Ｃｒ、Ｐｔ、Ｐｔ／Ｃｒ、Ｐｔ／Ｔｉ、C、ダイヤモンドもしくは、これらのうちの２種類以上の合金から成っていてもよい。また、この場合、速度分散性をさらに大きくすることができ、より優れた周波数温度特性および速度分散特性を得ることができる。

また、本発明に係る弾性波素子で、前記圧電基板は、−１０°〜７５°回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ_３基板、１２０°〜１７０°回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ_３基板、Ｙ−Ｚ ＬｉＮｂＯ_３基板、Ｘカット３５°〜４５°Ｙ伝搬のＬｉＮｂＯ_３基板、Ｘカット１６０°〜１７５°Ｙ伝搬のＬｉＮｂＯ_３基板、ＬｉＮｂＯ_３基板、−１０°〜６０°回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ_３基板、Ｘカット３５°〜４５°Ｙ伝搬のＬｉＴａＯ_３基板、ＬｉＴａＯ_３基板、ランガサイト基板、水晶基板、ＺｎＯ基板、圧電性セラミックス基板、ＡｌＮ薄膜基板、ＺｎＯ薄膜基板、圧電性セラミックス薄膜基板、または、ＳｃＡｌＮ薄膜基板であり、各電極または、すだれ状電極は、前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の3/２倍以上の各電極TVEであり、かつ各電極の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/５倍以上である各電極TBEからなる各電極なる、Cr,Ti,Si,Pt,W、SiC,C、ダイヤモンドである各電極TBE,
また、各電極または、すだれ状電極は、前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の3/２倍以上の各電極TVEであり、かつ各電極の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/５倍以上である各電極TBEからなる各電極TVBEである構造、または、前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の3/２倍以上の各電極TVEである Al,ZrO,Cr,Ti,Si,Pt,W、SiC,C、ダイヤモンドである各電極TBE,
または、板の線膨張係数の最大値の6/５倍以上である各電極TBEまたはすだれ状各電極TBE として、Al,ZrO,Cr,Ti,Si,Pt,W、SiC,C、ダイヤモンドである各電極TBE,
もしくは、各電極を伝搬する横波の音速の最大値が、前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の3/2倍以上の電極（膜厚：ｈ_V）と基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上である電極TBE（膜厚：ｈ_B）とを組み合わせた電極FVBEからなる構造、もしくはこの構造として、Al、.ZrO, SiC,Cr，Ti，Si,Pt,W、C、ダイヤモンドを用いた構造、
或いは、各電極の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上である各電極TBEからなる各電極TEである構造のいずれかの条件に合致する場合の電極である、通常の電極、Ａｌ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｃｒ、Ｃｕ／Ｃｒ、Ｐｔ、Ｐｔ／Ｃｒ、Ｐｔ／Ｔｉ、もしくは、これらのうちの２種以上の合金から成っていてもよい。また、この場合、速度分散性をさらに大きくすることができ、より優れた周波数温度特性および速度分散特性を得ることができる。

本発明に係る弾性波素子で、
各電極または前記すだれ状電極は、前記圧電基板を伝搬する遅い横波の音速の3/2倍以上の各電極TVEまたは前記すだれ状電極TVSEであり、かつ各電極または前記すだれ状電極の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上である各電極TBEまたは前記すだれ状電極TBSEからなる各電極TEまたは前記すだれ状電極TSEである構造、または、各電極TEまたは前記すだれ状電極TSEとして、
各電極またはすだれ状電極は、前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の3/２倍以上の各電極TVEであり、かつ各電極の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/５倍以上である各電極TBEからなる各電極TVBEである構造、または、、前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の3/２倍以上の各電極TVEである Al,ZrO,Cr,Ti,Si,Pt,W、SiC,C、ダイヤモンドである各電極TBE,。または、板の線膨張係数の最大値の6/５倍以上である各電極TBE各電極TBE として、Al,ZrO,Cr,Ti,Si,Pt,W、SiC,C、ダイヤモンドである各電極TBE,
もしくは、各電極を伝搬する横波の音速の最大値が、前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の3/2倍以上の電極（膜厚：ｈ_V）と基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上である電極TBE（膜厚：ｈ_B）とを組み合わせた電極FVBEからなる構造，もしくは、上記の3/2倍の電極、或いは線膨張係数が、6/5倍以上のAl.ZrO, SiC,Cr，Ti，Si,Pt,W、C、ダイヤモンドを用いた構造、
または、前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の3/2倍以上の各電極TVEである構造、
或いは、各電極の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5以上である各電極TBEからなる各電極TEである構造のいずれかの条件に合致する場合の電極である、通常の電極、Ａｌ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｃｒ、Ｃｕ／Ｃｒ、Ｐｔ、Ｐｔ／Ｃｒ、Ｐｔ／Ｔｉ、もしくは、これらのうちの２種以上の合金から成っていてもよい。また、この場合、速度分散性をさらに大きくすることができ、より優れた周波数温度特性および速度分散特性を得ることができる。
もしくは、各電極または前記すだれ状電極を伝搬する横波の音速の最大値が、前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の3/2倍以上の電極（膜厚：ｈ_V）または前記すだれ状電極（膜厚：ｈ_V）と基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上である電極TBE（膜厚：ｈ_B）または前記すだれ状電極TBSE（膜厚：ｈ_B）とを組み合わせた電極FEまたはすもしくは、従来は、基板とAuの密着性をよくするため、非常に薄い10nm以下のAu/Cr 膜が用いられ、そのCr厚は無視さだれ状電極FSE，もしくは、電極TBE（膜厚：ｈ_B）または前記すだれ状電極TBSE（膜厚：ｈ_B）として、電極TB８E（膜厚：ｈ_８B）または前記すだれ状電極TB８SE（膜厚：ｈ_８B）である構造、及び、
C電極の膜厚をｈ_C、Crの膜厚をｈ_crとしたとき、ｈ_cr/（ｈ_C＋ｈ_Cr）=0.１５から０．６の範囲のC／Ｃｒ構造のすだれ状電極FVBSEからなる構造、もしくは、すだれ状電極TBSE（膜厚：ｈ_B）Cr，Ti，Si,Pt,W、C、ダイヤモンドを用いた、各々の膜厚をｈ_ｓeとしたとき、ｈ_ｓe/（ｈ_８B＋ｈ_ｓe） =0.1から０．6の範囲のAu／(Si,Pt,W、C)、 Ag／(Cr,Ti,Si,Pt,W、C)，Bi／(Cr、T、Si,Pt,W、C)、InSb/(Cr、Ti,Si,Pt,W、C)の電極TBSE構造のすだれ状電極FVBSEからなる構造、または、前記圧電基板を伝搬する遅い横波の音速の3/2倍以上の各電極TVEである構造、或いは、各電極の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上である各電極TBEからなる各電極TEである構造のいずれかの条件に合致する、
通常の電極またはすだれ状電極として、Ａｌ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｃｒ、Ｃｕ／Ｃｒ、Cu/Ti,Ｐｔ、Ｐｔ／Ｃｒ、Ｐｔ／Ｔｉ、SiC,C,ダイヤモンドもしくは、これらのうちの２種以上の合金から成っていてもよい。これらの場合、すだれ状電極の横波の音速が、圧電基板のものよりも非常に遅いため、速度分散性をさらに大きくすることができるとともに、周波数温度特性が大きく改善される。

本発明に係る弾性波素子は、圧電基板と、前記圧電基板の両面にそれぞれ設けられた１対の電極とを有し、前記電極は、伝搬する横波の音速の最大値が、前記圧電基板を伝搬する遅い横波の音速の3/２以上であり、かつ前記電極の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5以上の電極TVBEからなり、周波数温度特性が−２０ｐｐｍ／℃から＋５ｐｐｍ／℃の範囲であり、前記圧電基板を伝搬する弾性波の波長をλ_ｅｆｆ、各電極の厚みをｈとすると、ｈ／λ_ｅｆｆ＝０．００５〜０．３であってもよい。
この場合、各電極は、各電極を伝搬する早い横波の音速の3/2倍以上である電極膜TVEと前記電極膜の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上である電極膜TBEを組み合わせた複合電極膜FVBEでも良い。

本発明に係る弾性波素子は、圧電基板と、前記圧電基板上に設けられたすだれ状電極とを有し、前記すだれ状電極は、伝搬する横波の音速の最大値が、前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の3/2倍以上であり、かつ前記電極の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上のすだれ状電極TVBSEからなり、周波数温度特性が−２０ｐｐｍ／℃から＋５ｐｐｍ／℃の範囲であり、前記圧電基板を伝搬する弾性波の波長をλ_ｅｆｆ、すだれ状電極の厚みをｈ_seとすると、ｈ_es／λ_ｅｆｆ＝０．０５〜０．３であってもよい。
この場合、すだれ状電極は、すだれ状電極を伝搬する早い横波の音速の3/2倍以上である電極膜TVEとすだれ状電極膜の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上であるすだれ状電極膜TBSEを組み合わせた複合電極膜FVBSEでも良い。

この場合、正負の各電極またはすだれ状電極の音速が、すだれ状電極を伝搬する横波の音速の最大値が、前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の3/2倍以上であり、かつ前記すだれ状電極の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5以上のすだれ状電極TVBSEからなり、弾性表面波用の素子として構成されるときには、圧電基板中に漏洩する弾性波のエネルギー放射がゼロとなる弾性表面波とすると共に、速度分散性の大きな基板とすることができる。また、疑似弾性表面波の伝搬減衰が零となる回転角と膜厚の基板を得て、速度分散性の大きな基板を得ることができる。また、素子の小型化が可能である。これにより、弾性表面波を使用する場合には、その伝搬損失を抑えて、圧電基板の表面に弾性表面波のエネルギーを集中させることができ、Ｑ値および速度分散性を大きくすることができる。このように、誘電体膜を用いなくとも、速度分散性を大きくすることができ、優れた周波数温度特性を得ることができる。

本発明に係る弾性波素子は、前記すだれ状電極の交互に配置された電極の本数を２Ｎ＋１本、伝搬する弾性波の動作中心波長をλ_Ｎ、そのときの前記弾性波の速度をＶ_Ｎ、前記弾性波の波長がλｎ＝λ_Ｎ［１＋｛Ｎ−（ｎ−１）｝δ］のときの前記弾性波の速度をＶ_ｎとし（ここで、ｎ＝１〜２Ｎ＋１）、Ｎδの値を０．００５〜０．３、ａ_ｎの値を０．８〜１．２とすると、ｎ本目の電極の幅は、Ｌ_ｎ＝Ｘ_ｎ／２＝ａ_ｎ（λ_ｎ／４）×（Ｖ_ｎ／Ｖ_Ｎ）、隣り合う電極の中心間隔はＸ_ｎ＝ａ_ｎ（λ_ｎ／２）×（Ｖ_ｎ／Ｖ_Ｎ）であってもよい。この場合にも、速度分散性を大きくすることができる。

本発明に係る弾性波素子の製造方法は、各電極もしくは前記すだれ状電極、および／または前記誘電体膜を、前記弾性波素子の中心動作温度より１００℃以上高い温度、または、前記弾性波素子の中心動作温度より１００℃以上低い温度で蒸着して形成することを特徴とする。

本発明に係る弾性波素子の製造方法によれば、蒸着時の温度を制御することにより、１対の電極またはすだれ状電極に歪が発生し、それぞれの弾性波速度を大きく変化させることができる。これにより、弾性波素子の周波数温度特性をさらに大きく改善することができ、優れた周波数温度特性を有する弾性波素子を製造することができる。

本発明によれば、小型化が可能で、比較的容易に作製することができ、弾性表面波の伝搬損失を抑えることができ、周波数温度特性および速度分散特性に優れ、すだれ状電極の反射係数の増加を抑制可能な、弾性波素子およびその製造方法を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態の弾性波素子を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態の弾性波素子の、支持基板を有する変形例を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態の弾性波素子の、多層構造の誘電体膜反射器を有する変形例を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態の弾性波素子を示す（Ａ）断面図、（Ｂ）平面図である。 本発明の第２の実施の形態の弾性波素子の、多層構造の誘電体膜反射器を有する変形例を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態の弾性波素子の、すだれ状電極側の圧電基板表面に誘電体膜が設けられていない変形例を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態の弾性波素子の、圧電基板の表面に沿って弾性表面波または擬似弾性表面波が伝搬する変形例を示す（Ａ）断面図、（Ｂ）平面図である。 本発明の第２の実施の形態の弾性波素子の、支持基板を有する圧電基板の表面に沿って弾性表面波または擬似弾性表面波が伝搬する変形例を示す（Ａ）断面図、（Ｂ）平面図である。 本発明の第２の実施の形態の弾性波素子の、すだれ状電極を挟むよう１対の反射器を設けた変形例を示す（Ａ）断面図、（Ｂ）平面図である。 本発明の第１または第２の実施の形態のバルク圧電基板上にSiC金属膜（膜厚：ｈ_SiC）を付着させた場合の速度分散特性を示す図である。 本発明の第１または第２の実施の形態の弾性表面波圧電基板上にSiC金属膜（膜厚：ｈ_SiC）を付着させた場合の速度分散特性を示す図である。 すだれ状電極が速度分散性をもった電極

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。

［本発明の第１の実施の形態の弾性波素子の構成］
図１乃至図３は、本発明の第１の実施の形態の弾性波素子を示している。
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態の弾性波素子１０は、圧電基板１１と１対の電極１２を有している。

圧電基板１１は、平板構造の基板または圧電薄膜から成っている。圧電基板１１は、３３°〜３９°回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ_３基板、１６１°〜１６７°回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ_３基板、ＬｉＮｂＯ_３基板、４４°〜５０°回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ_３基板、１６２°〜１６８°回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ_３基板、ＬｉＴａＯ_３基板、ランガサイト基板、水晶基板、ＺｎＯ基板、圧電性セラミックス基板、ＡｌＮ薄膜基板、ＺｎＯ薄膜基板、圧電性セラミックス薄膜基板、または、ＳｃＡｌＮ薄膜基板から成っている。

正負１対の電極１２は、圧電基板１１の両面１１ａ、１１ｂにそれぞれ設けられている。
各導体電極１２は、導体を伝搬する横波の音速の最大値が、前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の3/2倍以上の電極TVEであり、かつ前記電極の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上の電極TBEの電極TVBE、または、電極TEとして、
各電極は、前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の3/2倍以上の各電極TVEであり、かつ各電極の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上である各電極TBEからなる各電極TVBEである構造、または、
各電極は、前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の3/2倍以上の各電極TVEであり、かつ各電極の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上である各電極TBEからなる各電極TVBEである構造、または、各電極TVE極として、Ａ
または、各電極の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上である各電極TBE TBE として、Cr,Ti,Si,Pt,W、SiC,C、ダイヤモンドである各電極TBE,
もしくは、各電極を伝搬する横波の音速の最大値が、前記圧電基板を伝搬する遅い横波の音速の3/2倍以上の電極（膜厚：ｈ_V）と基板の線膨張係数の最大値の６/５倍以上である電極TBE（膜厚：ｈ_B）とを組み合わせた電極FVBEからなる構造，もしくは、
C電極を用い、その膜厚をｈC_、基板の線膨張係数の最大値の6/5以上である各電極TBEとしてCrを用い、その膜厚をｈ_Crとしたとき、C/Cr膜の構造であり、その膜厚がｈ_Cr/（ｈ_Cｒ＋ｈ_Au）=0.１５から０．６の範囲のＡｕ／Ｃｒ構造の電極FVBEからなる構造、もしくは、電極TBEとして、Cr，Ti，Si,Pt,W、C、ダイヤモンドを用いた、各々の膜厚をｈ_BEとしたとき、電極TVEの膜厚をｈ_VEとして、
ｈ_BE/（ｈ_BE＋ｈ_VE） =0.1から０．6の範囲のAu／(Si,Pt,W、C)、 Ag／(Cr,Ti,Si,Pt,W、C)，Bi／(Cr、T、Si,Pt,W、C)、InSb/(Cr、Ti,Si,Pt,W、C、ダイヤモンドの電極TBE構造の電極FVBEからなる構造、または、前記圧電基板を伝搬する遅い横波の音速の3/2倍以上の各電極TVEである構造、或いは、各電極の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上である各電極TBEからなる各電極TEである構造のいずれかの条件に合致する場合の電極膜としては、通常の電極、Ａｌ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｃｒ、Ｃｕ／Ｃｒ、Ｐｔ、Ｐｔ／Ｃｒ、Ｐｔ／Ｔｉ、SiC,もしくは、これらのうちの２種以上の合金から成っていてもよい。また、この場合、速度分散性をさらに大きくすることができ、より優れた周波数温度特性および速度分散特性を得ることができる。
これらの場合、すだれ状電極の横波の音速が、圧電基板のものよりも非常に遅いため、速度分散性をさらに大きくすることができるとともに、周波数温度特性が大きく改善される。また、各電極１２と通常の電極との組合せであってもよい。

弾性波素子１０は、各電極１２間に電圧を印加することにより、弾性波が圧電基板１１の各表面に対して垂直方向に伝搬するようになっている。また、弾性波素子１０は、周波数温度特性が、−２０ｐｐｍ／℃から＋５ｐｐｍ／℃の範囲になっている。

弾性波素子１０は、動作共振周波数をｆ_０、圧電基板１１を伝搬する弾性波の波長（動作波長）をλ_ｅｆｆ、その弾性波の速度をＶ_ｅｆｆ、圧電基板１１と誘電体膜１３と電極１２の全体の膜厚をＬとしたとき、ｆ_０＝Ｖ_ｅｆｆ／λ_ｅｆｆ、および、Ｌ＝（λ_ｅｆｆ／２）×（２Ｎ＋１）（Ｎは、０を含む整数）となる。

なお、図２に示すように、弾性波素子１０で、誘電体膜１３が、圧電基板１１の一方の表面１１ａに、その表面に設けられた電極１２、および、電極１２が設けられていない部分を覆うよう設けられており、さらに、圧電基板１１の他方の表面１１ｂの両端にそれぞれ設けられた１対の支持基板２１を有していてもよい。この場合、弾性波により、各支持基板２１の間の圧電基板１１が振動するようになっている。

また、図３に示すように、弾性波素子１０で、圧電基板１１の両面１１ａ、１１ｂが設けられ、圧電基板１１の他方の表面１１ｂの側に設けられた誘電体膜１３ｂが、弾性波を反射する第１反射膜２２ａおよび第２反射膜２２ｂを有する多層構造を成しており、さらに、その多層構造の誘電体膜１３ｂを覆うよう設けられた支持基板２１を有していてもよい。

［本発明の第２の実施の形態の弾性波素子の構成］
図４乃至図９は、本発明の第２の実施の形態の弾性波素子を示している。
図４に示すように、本発明の第２の実施の形態の弾性波素子３０は、圧電基板１１とすだれ状電極３１と誘電体膜１３とを有している。なお、以下の説明では、本発明の第１の実施の形態の弾性波素子１０と同一の構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

圧電基板１１は、平板構造の基板または圧電薄膜から成っている。圧電基板１１は、−１０°〜７５°回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ_３基板、１２０°〜１７０°回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ_３基板、ＬｉＮｂＯ_３基板、−５°〜６０°回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ_３基板、ＬｉＴａＯ_３基板、ランガサイト基板、水晶基板、ＺｎＯ基板、ＡｌＮ薄膜基板、ＺｎＯ薄膜基板、または、ＳｃＡｌＮ薄膜基板から成っている。

すだれ状電極３１は、圧電基板１１の一方の表面１１ａに設けられている。
すだれ状電極３１は、前記圧電基板を伝搬する遅い横波の音速の3/2倍以上の前記すだれ状電極TVSEであり、かつ前記すだれ状電極の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の６/５倍以下である前記すだれ状電極TBSEからなる前記すだれ状電極TSEである構造、または、
前記すだれ状電極TVSEとして、もしくは、前記すだれ状電極を伝搬する横波の音速の最大値が、前記圧電基板を伝搬する遅い横波の音速の3/2倍以上の前記すだれ状電極（膜厚：ｈ_VS）と基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以下である前記すだれ状電極TBSE（膜厚：ｈ_BŞ）と
もしくは、電極TBE（膜厚：ｈ_B）として、Cr，Ti，Si,Pt,W、SiC,Cを用いた、各々の膜厚をｈ_SEとしたとき、前記すだれ状電極TVSE（膜厚：ｈ_VSE）と組み合わせた、膜厚がｈ_SE/（ｈ_SE＋ｈ_ｓe） =0.1から０．6の範囲のAu／(Si,Pt,W、C)、 Ag／(Cr,Ti,Si,Pt,W、C)，Bi／(Cr、T、Si,Pt,W、C)、InSb/(Cr、Ti,Si,Pt,W、SiC,C)の電極FVBEからなる構造、または、前記圧電基板を伝搬する遅い横波の音速の 3/2以上の各電極TVEである構造、或いは、各電極の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以下である各電極TBEからなる各電極TEである構造のいずれかの条件に合致する、通常の電極、Ａｌ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｃｒ、Ｃｕ／Ｃｒ、Ｐｔ、Ｐｔ／Ｃｒ、Ｐｔ／Ｔｉ、SiC,もしくは、これらのうちの２種以上の合金から成っていてもよい。また、この場合、速度分散性をさらに大きくすることができ、より優れた周波数温度特性および速度分散特性を得ることができる。
これらの場合、すだれ状電極の横波の音速が、圧電基板のものよりも非常に遅いため、速度分散性をさらに大きくすることができるとともに、周波数温度特性が大きく改善される。また、各電極１２と通常の電極との組合せであってもよい。

すだれ状電極３１は、正極側バスバー４１ａと負極側バスバー４２ａと複数の正電極４１ｂと複数の負電極４２ｂとを有している。正極側バスバー４１ａおよび負極側バスバー４２ａは、所定の間隔を開けて、互いに平行に並んで配置されている。各正電極４１ｂは、正極側バスバー４１ａに沿って互いに間隔をあけて、正極側バスバー４１ａから負極側バスバー４２ａに向かって垂直に伸びるよう設けられている。各負電極４２ｂは、負極側バスバー４２ａに沿って互いに間隔を開けて、負極側バスバー４２ａから正極側バスバー４１ａに向かって垂直に伸びるよう設けられている。各正電極４１ｂおよび各負電極４２ｂは、正極側バスバー４１ａおよび負極側バスバー４２ａに沿って、互いに接触しないよう、交互に等周期あるいは異なる周期で配置されている。

また、図５に示すように、弾性波素子３０は、圧電基板１１の他方の表面１１ｂにも、弾性波を反射する第１反射膜２２ａおよび第２反射膜２２ｂを有する多層構造の誘電体膜１３ｂが設けられている。この場合、弾性波素子３０は、弾性波が圧電基板１１の各表面に沿って伝搬するようになっている。また、図６に示すように、弾性波素子３０は、圧電基板１１の一方の表面１１ａの側には誘電体膜１３が設けられておらず、圧電基板１１の他方の表面１１ｂにのみ誘電体膜１３が設けられ、さらに、誘電体から成る反射膜４３と、その反射膜４３を覆うよう設けられた支持基板２１とを有していてもよい。反射膜４３は、横波速度が圧電基板１１よりも大きく、弾性波を反射可能になっている。この場合、弾性波素子３０は、弾性波が圧電基板１１の各表面に沿って伝搬するようになっている。

また、図７に示すように、弾性波素子３０は、すだれ状電極４１から成り、圧電基板１１の表面に沿って弾性表面波が伝搬するよう構成されていてもよい。また、図８に示すように、弾性波素子３０は、支持基板２１を有し、圧電基板１１の表面に沿って弾性表面波または擬似弾性表面波が伝搬するよう構成されていてもよい。また、図９に示すように、弾性波素子３０は、多数本電極指から成る１対の反射器４４を有し、各反射器４４が圧電基板１１の一方の表面１１ａに、すだれ状電極３１を挟むよう設けられた共振器から成っていてもよい。この場合にも、圧電基板１１の表面に沿って弾性表面波が伝搬するようになっている。

［本発明の第１および第２の実施の形態の弾性波素子の作用］
次に、本発明の第１および第２の実施の形態の弾性波素子１０、３０の作用について説明する。
弾性波素子１０、３０は、例えば、弾性波振動子、弾性波共振器、バルク波共振器、圧電薄膜共振器、弾性表面波振動子、弾性表面波共振器、弾性波フィルタ素子、弾性表面波フィルタ素子、温度特性に優れた共振器、遅延線、温度補償を必要としない高感度センサーなどを構成することができる。また、使用する弾性波は、レイリー波、縦波、横波、縦波を主成分とする疑似縦波、横波を主成分とする疑似横波、圧電基板の遅い横波速度より遅い伝搬速度の弾性表面波、ラブ波、ラム波、圧電基板の遅い横波より速い伝搬速度の擬似弾性表面波、または、圧電基板の速い横波速度より速い伝搬速度の疑似弾性縦波表面波である。

弾性波素子１０、３０は、電極膜１２が設けられ、電極を伝搬する横波の音速の最大値が、圧電基板１１を伝搬する遅い横波の音速の3/2倍以上であるため、弾性表面波用の素子として構成されるときには、圧電基板１１中に漏洩する弾性波のエネルギー放射がゼロとなる弾性表面波とすると共に、速度分散性の大きな基板とすることができる。また、疑似弾性表面波の伝搬減衰が零となる回転角を得て、速度分散性の大きな基板を得ることができる。また、素子の小型化が可能である。これにより、弾性表面波を使用する場合には、その伝搬損失を抑えて、圧電基板１１の表面に弾性表面波のエネルギーを集中させることができ、Ｑ値および速度分散性を大きくすることができる。また、電極１２や誘電体膜１３の厚みを薄くすることができるため、製作が容易、かつ小型化が可能である。
図１０、図１１のように、大きな正の速度分散性が得られている。

図１２は、すだれ状電極３１は、分散型のものである。弾性波素子５０は、すだれ状電極３１の交互に配置された正電極４１ｂと負電極４２ｂの本数を２Ｎ＋１本、伝搬する弾性波の動作中心波長をλ_Ｎ、そのときの弾性波の速度をＶ_Ｎ、弾性波の波長がλｎ＝λ_Ｎ［１＋｛Ｎ−（ｎ−１）｝δ］のときの弾性波の速度をＶ_ｎとし（ここで、ｎ＝１〜２Ｎ＋１）、Ｎδの値を０．００５〜０．３、ａ_ｎの値を０．８〜１．２とすると、ｎ本目の電極の幅は、Ｌ_ｎ＝Ｘ_ｎ／２＝ａ_ｎ（λ_ｎ／４）×（Ｖ_ｎ／Ｖ_Ｎ）、隣り合う電極の中心間の間隔はＸ_ｎ＝ａ_ｎ（λ_ｎ／２）×（Ｖ_ｎ／Ｖ_Ｎ）であってもよい。この場合、広帯域の弾性波変換器、弾性表面波変換器を得ることができる。

また、弾性波素子１０、３０は、すだれ状電極３１を設けることにより、中心周波数の調整および温度補償を行うことができる。これにより、例えば、すだれ状電極３１を１対有する場合に、中心周波数が高い方のすだれ状電極３１の上に誘電体膜１３を設けて、中心周波数の調整を行うことにより、各すだれ状電極３１で励振または受信する弾性表面波の中心周波数が等しくなるようにすることができる。また、この方法により、フィルタの周波数調整を行うことができる。

また、弾性波素子１０、３０は、各電極１２またはすだれ状電極３１が設けられた圧電基板１１と、ＳｉＯ_２膜もしくは温度補償用誘電体膜を有していてもよく、この場合、非常に薄い膜厚のＳｉＯ_２膜もしくは温度補償用誘電体膜を用いることにより、優れた温度特性が得られる。ＳｉＯ_２膜は、例えば、その膜厚をＨ、圧電基板を伝搬する弾性波の波長をλ_ｅｆｆとすると、Ｈ／λ_ｅｆｆ＝０．００５〜０．１５（H:SiO2の膜厚）である。温度補償用誘電体膜は、例えば、ＳｉＯＦ、ランガサイト系薄膜、HfO_２系薄膜、不純物を含むＳｉＯ_２等である。

［周波数温度特性（ＴＣＦ）］
弾性波素子１０、３０の周波数温度特性（ＴＣＦ）は、
ＴＣＦ＝ＴＣＶ−α （１）
で与えられる。ここで、ＴＣＶは速度温度係数、αは伝搬方向の線膨張係数である。ＴＣＶは、温度ｔ_１のときの速度をＶ_ｔ１、温度ｔ_２のときの速度をＶ_ｔ２としたとき、
ＴＣＶ＝［（Ｖ_ｔ１−Ｖ_ｔ２）／Ｖ_ｔ１］／（ｔ_１−ｔ_２） （２）
で与えられる。

一般に、多くの物質は、温度の上昇と共に伸びるため、αは正の値となる。また、温度の上昇と共に、物質は柔らかくなるため、ＴＣＶは負の値となる。弾性波素子１０、３０で用いられるＬｉＮｂＯ_３単結晶基板のＴＣＦは、−５０ｐｐｍ／℃から−１００ｐｐｍ／℃の範囲であり、ＬｉＴａＯ_３単結晶基板のＴＣＦは、−２５ｐｐｍ／℃から−５０ｐｐｍ／℃の範囲である。そこで、従来、ゼロＴＣＦを得るために、正の周波数温度特性をR有するＳｉＯ_２薄膜が用いられている。

図９，１０に示す構造で、圧電基板上に基板より早い音速の電極、或いは誘電体膜を付着させると、膜厚の増加に対して、速度が増加する。温度の増加に対して、基板はのびるので、λ_efffは大きくなり、ｈ/λ_efff は、減少し、速度は低下するが、熱歪のために、密度が小さくなるので、速度が増加し、熱歪効果により、正の周波数温度特性を示すようになる。従って、正の速度分散性特性を示す材料のくみあわせでも、周波数温度特性の改善が期待される。
電極TBE（膜厚：ｈ_B）として、Cr，Ti，Si,Pt,W、SiC,Cを用いた、各々の膜厚をｈ_SEとしたとき、前記すだれ状電極TVSE（膜厚：ｈ_VSE）と組み合わせた、膜厚がｈ_SE/（ｈ_SE＋ｈ_ｓe） =0.1から０．6の範囲のAu／(Si,Pt,W、C)、 Ag／(Cr,Ti,Si,Pt,W、C)，Bi／(Cr、T、Si,Pt,W、C)、InSb/(Cr、Ti,Si,Pt,W、SiC,C)の電極FVBEからなる構造、または、前記圧電基板を伝搬する遅い横波の音速の3/2倍以上の各電極TVEである構造、或いは、各電極の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上である各電極TBEからなる各電極TEである構造のいずれかの条件に合致する、通常の電極、Ａｌ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｃｒ、Ｃｕ／Ｃｒ、Ｐｔ、Ｐｔ／Ｃｒ、Ｐｔ／Ｔｉ、SiC,もしくは、これらのうちの２種類以上の合金から成っていてもよい。また、この場合、速度分散性をさらに大きくすることができ、より優れた周波数温度特性および速度分散特性を得ることができる。
これらの場合、すだれ状電極の横波の音速が、圧電基板のものよりも非常に遅いため、速度分散性をさらに大きくすることができるとともに、周波数温度特性が大きく改善される。また、各電極１２と通常の電極との組合せであってもよい。

また、図１に示す構造で、１６４°回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ_３圧電基板１１の両面１１ａ、１１ｂに、それぞれ１対の電極１２としてＡu膜（膜厚：ｈ_AU）を設けた場合、及び厚いCr膜（膜厚：ｈ_Cr）とAu膜厚を設け、（ Au＋Cr）の膜厚をｈ、膜厚比、h_CR/h=0.3の場合の速度Veffの低下を示す図が、図１２であり、大きなCr膜厚でも速度の低下は、Auのみの場合と変わらず、大きな速度低下が見られる。一方、図１0のAu/Crように、線膨張係数は、１４ppm/°Cから、９ppm/°Cと小さくなっている。

このような大きな負の速度分散性は、電極を伝搬する横波の音速の最大値が、前記圧電基板を伝搬する遅い横波の音速の3/2倍以上であり、かつ前記電極の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上である電極１２、３１からなっていることによるものであると考えられる。

図１〜図９に対応する共振器、変換器では、圧電基板１１、各電極１２、すだれ状電極３１のＴＣＦは、それぞれ単独では、αが正の値、ＴＣＶが負の値であり、全体でも負のＴＣＦしか得られない。しかし、図４に示す構造で、３６°回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ_３圧電基板１１の両面１１ａ、１１ｂに、１対の電極１２としてSi膜（膜厚：ｈ_SI）を設けた場合、hSI/λEffの増加にたいして、大きな速度増加がみられる。線膨張係数の伸びのため、H/λは小さくなるが、密度の変化、及びｈSIの増加により、速度Vは、温度増加に対して、層度が増加し、正の温度係数が得られる。
電極TBE（膜厚：ｈ_B）として、Cr，Ti，Si,Pt,W、Cを用いた、各々の膜厚をｈ_SEとしたとき、前記すだれ状電極TVSE（膜厚：ｈ_VSE）と組み合わせた、膜厚がｈ_SE/（ｈ_SE＋ｈ_ｓe） =0.1から０．6の範囲のAu／(Si,Pt,W、C)、 Ag／(Cr,Ti,Si,Pt,W、C)，Bi／(Cr、T、Si,Pt,W、C)、InSb/(Cr、Ti,Si,Pt,W、C)の電極FVBEからなる構造、または、前記圧電基板を伝搬する遅い横波の音速の3/2倍以上の各電極TVEである構造、或いは、各電極の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上である各電極TBEからなる各電極TEである構造のいずれかの条件に合致する、通常の電極、Ａｌ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｃｒ、Ｃｕ／Ｃｒ、Ｐｔ、Ｐｔ／Ｃｒ、Ｐｔ／Ｔｉ、もしくは、これらのうちの２種以上の合金から成っていてもよい。また、この場合、速度分散性をさらに大きくすることができ、より優れた周波数温度特性および速度分散特性を得ることができる。
これらの場合、すだれ状電極の横波の音速が、圧電基板のものよりも非常に遅いため、速度分散性をさらに大きくすることができるとともに、周波数温度特性が大きく改善される。また、各電極１２と通常の電極との組合せであってもよい。

［本発明の第２の実施の形態の弾性波素子の構成］
図１３は、本発明の第２の実施の形態の弾性波素子を示している。
図１３に示すように、本発明の第２の実施の形態の弾性波素子５０は、圧電基板１１とすだれ状電極３１と誘電体膜１３とを有している。なお、以下の説明では、本発明の第１および第２の実施の形態の弾性波素子１０、３０と同一の構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

すだれ状電極３１は、分散型のものである。弾性波素子５０は、すだれ状電極３１の交互に配置された正電極４１ｂと負電極４２ｂの本数を２Ｎ＋１本、伝搬する弾性波の動作中心波長をλ_Ｎ、そのときの弾性波の速度をＶ_Ｎ、弾性波の波長がλｎ＝λ_Ｎ［１＋｛Ｎ−（ｎ−１）｝δ］のときの弾性波の速度をＶ_ｎとし（ここで、ｎ＝１〜２Ｎ＋１）、Ｎδの値を０．００５〜０．３、ａ_ｎの値を０．８〜１．２とすると、ｎ本目の電極の幅は、Ｌ_ｎ＝Ｘ_ｎ／２＝ａ_ｎ（λ_ｎ／４）×（Ｖ_ｎ／Ｖ_Ｎ）、隣り合う電極の中心間の間隔はＸ_ｎ＝ａ_ｎ（λ_ｎ／２）×（Ｖ_ｎ／Ｖ_Ｎ）であってもよい。この場合、広帯域の弾性波変換器、弾性表面波変換器を得ることができる。

１０ 弾性波素子（第１の実施の形態）
１１ 圧電基板
１１ａ 一方の表面
１１ｂ 他方の表面
１２ 電極
２１ 支持基板
２２ａ 第１反射膜
２２ｂ 第２反射膜

３０ 弾性波素子（第２の実施の形態）
３１ すだれ状電極
４１ａ 正極側バスバー
４１ｂ 正電極
４２ａ 負極側バスバー
４２ｂ 負電極
４３ 反射膜
４４ 反射器

５０ 弾性波素子（第１３の実施の形態）
７０ 弾性波素子（第２４の実施の形態）

Claims (20)

1. 圧電基板と、
   前記圧電基板の両面にそれぞれ設けられた１対の電極を有し、
   前記電極膜の少なくともいずれか一方の電極膜は、前記電極膜を伝搬する遅い横波の音速の最大値が、前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の3/2倍以上であり、かつ前記電極膜の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上である電極膜あることを特徴とする弾性波素子。
2. 前記圧電基板の両面にそれぞれ設けられた１対の電極を有し、前記電極膜の少なくともいずれか一方の電極膜は、前記電極膜
   を伝搬する横波の音速の最大値が、前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の3/2倍以上である電極膜と、前記電極膜の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5バイ以上である電極膜を組み合わせた構造の電極膜であることを特徴とする弾性波素子。
3. 前記圧電基板の両面にそれぞれ設けられた１対の電極を有し、一方の面の前記電極膜は、
   前記電極膜を伝搬する横波の音速の最大値が、前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の3/2倍以上である電極膜であり、他方の面の前記電極膜は、前記電極膜の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上である電極膜であることを特徴とする弾性波素子。
4. 弾性波が前記圧電基板の各表面に対して垂直方向に伝搬し、周波数温度特性が、−２０ｐｐｍ／℃から＋５ｐｐｍ／℃の範囲であることを特徴とする請求項１、２，３記載の弾性波素子。
5. 圧電基板と、
   前記圧電基板の一方の表面に設けられた金属体すだれ状電極を有し、
   前記すだれ状電極膜は、前記誘電体を伝搬する横波の音速の最大値が、前記圧電基板を伝搬する遅い横波の音速の3/2倍以上であり、かつ前記電極膜の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上である電極膜であることを特徴とする弾性波素子。
6. 前記圧電基板の一方の表面に設けられた金属体すだれ状電極を有し、
   前記すだれ状電極膜は、前記電極膜を伝搬する横波の音速の最大値が、前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の3/2倍以上である電極膜と前記電極膜誘電体の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上である電極膜を組み合わせた構造の電極膜であることを特徴とする弾性波素子。
7. 弾性波が前記圧電基板の各表面に沿って、および／または、前記圧電基板の各表面に対して垂直方向に伝搬し、周波数温度特性が、−２０ｐｐｍ／℃から＋５ｐｐｍ／℃の範囲であることを特徴とする請求項５．６記載の弾性波素子。
8. 前記圧電基板を伝搬する弾性波の波長をλ_ｅｆｆ、各電極または前記すだれ状電極の厚みをｈとすると、ｈ／λ_ｅｆｆ＝０．００５〜０．３であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の弾性波素子。
9. 前記圧電基板は、３３°〜３９°回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ_３基板、１６１°〜１６７°回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ_３基板、ＬｉＮｂＯ_３基板、４４°〜５０°回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ_３基板、１６２°〜１６８°回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ_３基板、ＬｉＴａＯ_３基板、ランガサイト基板、水晶基板、ＺｎＯ基板、圧電性セラミックス基板、ＡｌＮ薄膜基板、ＺｎＯ薄膜基板、圧電性セラミックス薄膜基板、または、ＳｃＡｌＮ薄膜基板であり、基板上に各電極を設け、各電極上に前記誘電体膜を設けた構造であり、
   各電極として、前記電極膜を伝搬する横波の音速の最大値が、前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の3/2倍以上であることに合致する、前記各電極である構造、または、前記電極を伝搬する横波の音速の最大値が、前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の3/２倍以上の構造であり、請求項１乃至４、乃至８記載の弾性波素子。
10. （表面波）
    前記圧電基板は、−１０°〜７５°回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ_３基板、１２０°〜１７０°回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ_３基板、Ｙ−Ｚ ＬｉＮｂＯ_３基板、Ｘカット３５°〜４５°Ｙ伝搬のＬｉＮｂＯ_３基板、Ｘカット１６０°〜１７５°Ｙ伝搬のＬｉＮｂＯ_３基板、ＬｉＮｂＯ_３基板、−１０°〜６０°回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ_３基板、Ｘカット３５°〜４５°Ｙ伝搬のＬｉＴａＯ_３基板、ＬｉＴａＯ_３基板、ランガサイト基板、水晶基板、ＺｎＯ基板、圧電性セラミックス基板、ＡｌＮ薄膜基板、ＺｎＯ薄膜基板、圧電性セラミックス薄膜基板、または、ＳｃＡｌＮ薄膜基板であり、
    すだれ状電極として、前記電極膜を伝搬する横波の音速の最大値が、前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の3/2倍以上であることに合致する、
    である前記各電極から成る、請求項５乃至９記載の弾性波素子。
11. 前記電極、或いはすだれ状電極として、、前記電極或いはすだれ状電極を伝搬する横波の音速の最大値が、前記圧電基板を伝搬する遅い横波の音速の3/2倍以上の前記すだれ状電極（膜厚：ｈ_VS）と基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上である前記すだれ状電極TBSE（膜厚：ｈ_BŞ）として、
    電極TBE（膜厚：ｈ_B）として、Cr，Ti，Si,Pt,W、SiC,C、ダイヤモンドを用いた、各々の膜厚をｈ_SEとしたとき、前記電極、或いはすだれ状電極TVSE（膜厚：ｈ_VSE）と組み合わせた、膜厚がｈ_SE/（ｈ_SE＋ｈ_ｓe） =0.1から０．6の範囲のAu／(Si,Pt,W、C)、 Ag／(Cr,Ti,Si,Pt,W、C)，Bi／(Cr、T、Si,Pt,W、ダイヤモンド、C)、SiC/(Cr、Ti,Si,Pt,W、ダイヤモンド、SiC,C) ZrO/(Cr、Ti,Si,Pt,W、ダイヤモンド、SiC,C、ダイヤモンド)の電極FVBEからなる構造、または、前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の3/2倍以上の各電極TVEである構造、或いは、各電極の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上である各電極TBEからなる各電極TEである構造のいずれかの条件に合致する、通常の電極、Ａｌ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｃｒ、Ｃｕ／Ｃｒ、Ｐｔ、Ｐｔ／Ｃｒ、Ｐｔ／Ｔｉ、SiC,、ZrO,,ダイヤモンドもしくは、これらのうちの２種以上の合金から成っていてもよい。また、この場合、速度分散性をさらに大きくすることdaができ、より優れた周波数温度特性および速度分散特性を得ることができる。
    これらの場合、すだれ状電極の横波の音速が、圧電基板の音速よりも非常に遅いため、速度分散性をさらに大きくすることができるとともに、周波数温度特性が大きく改善される。また、各電極１１と通常の電極との組合せであってもよい。
12. 前記圧電基板を伝搬する遅い横波の音速の2/3倍以下であるAu電極を用いた構造であり、かつ、ダイヤモンドの膜厚をｈ_C、,Auの膜厚をｈ_Auとしたとき、ｈc/（ｈ_C＋ｈ_Au）=0.１５から０．６の範囲の電極を用いた/Au圧電基板構造であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の弾性波素子。
13. 前記すだれ状電極として、基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上であるCr膜の線膨張と前記圧電基板を伝搬する遅い横波の音速の3/2倍以上であるC電極を用いた構造であり、かつ、ダイヤモンド或いはCの膜厚をｈ_C、Crの膜厚をｈ_Crとしたとき、ｈ_Cr/（ｈ_Cr＋ｈ_Au）=0.１５から０．６の範囲のC／Ｃｒ電極を用いたC／Ｃｒ／圧電基板構造のはすだれ状電極からなる構造であることを特徴とする請求項乃至１２のいずれか１項に記載の弾性波素子。
14. 各電極または前記すだれ状電極として、前記電極膜の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上であるTi膜と前記圧電基板を伝搬する遅い横波の音速の3/2倍以上であるC電極を用いた構造であり、かつ、Cの膜厚をｈ_C、T_iの膜厚をｈ_Tiとしたとき、ｈ_Ti/（ｈ_Ti＋ｈ_C）=0.１５から０．６の範囲のＡｕ／Ti圧電基板構造の電極膜またはすだれ状電極からなる構造であることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の弾性波素子。
15. 各電極または前記すだれ状電極として、基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上であることに合致する電極膜であり、各々の膜厚をｈ_BES, 前記圧電基板を伝搬する遅い横波の音速の３/２倍以上である電極の膜厚をｈ_VESとしたとき、
    ｈ_BES/（ｈ_BES＋ｈ_VES） =0.1から０．6の範囲の構造であることを特徴とする請求項１乃至請求項1５のいずれか１項に記載の弾性波素子。
16. 前記電極膜、或いはすだれ状電極の線膨張係数の最大値が、前記圧電基板を伝搬する遅い横波の音速の3/2倍以上であることに合致する電極膜として、、Al, Cr，Ti，Si,Pt,W、SiC,C、ダイヤモンド
    であり、前記電極膜の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上であることに合致する場合の電極膜、或いはすだれ状電極膜として、Cr,Ti,Si,Pt,W,Cであることを用いて、これらの金属膜を組み合わせたことを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれか１項に記載の弾性波素子。
17. 前記電極、或いはすだれ状電極として、前記電極を伝搬する横波の音速の最大値が、前記圧電基板を伝搬する早い横波の音速の3/2倍以上、或いは、前記電極膜の線膨張係数の最大値が、基板の線膨張係数の最大値の6/5倍以上であることに合致する場合の電極膜として、
    Ａｌ、ZrO,Ｚｎ、C,、Ｒｕ、Ｃｒ、Ｃｕ／Ｃｒ、Cu/Ti,Ｐｔ、Ｐｔ／Ｃｒ、Ｐｔ／Ｔｉ、もしくは、これらのうちの２種以上の合金からなっていることを特徴とする請求項１乃至請求項１６のいずれか１項に記載の弾性波素子。
18. 前記すだれ状電極の交互に配置された電極の本数を２Ｎ＋１本、伝搬する弾性波の動作中心波長をλ_Ｎ、そのときの前記弾性波の速度をＶ_Ｎ、前記弾性波の波長がλｎ＝λ_Ｎ［１＋｛Ｎ−（ｎ−１）｝δ］のときの前記弾性波の速度をＶ_ｎとし（ここで、ｎ＝１〜２Ｎ＋１）、Ｎδの値を０．００５〜０．３、ａ_ｎの値を０．８〜１．２とすると、
    ｎ本目の電極の幅は、Ｌ_ｎ＝Ｘ_ｎ／２＝ａ_ｎ（λ_ｎ／４）×（Ｖ_ｎ／Ｖ_Ｎ）、隣り合う電極の中心間隔はＸ_ｎ＝ａ_ｎ（λ_ｎ／２）×（Ｖ_ｎ／Ｖ_Ｎ）であることを特徴とする請求項５，６、７、８、１２，１３、１４、１５、１６，１７または１８記載の弾性波素子。
19. 各電極または前記すだれ状電極が設けられた前記圧電基板と、前記誘電体膜との間にＳｉＯ_２膜もしくは温度補償用誘電体膜を有すること、または、前記誘電体膜の上にＳｉＯ_２膜を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１８のいずれか１項に記載の弾性波素子。
20. 請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の弾性波素子の製造方法であって、
    各電極もしくは前記すだれ状電極、および／または前記誘電体膜を、前記弾性波素子の中心動作温度より１００℃以上高い温度、または、前記弾性波素子の中心動作温度より１００℃以上低い温度で蒸着して形成することを特徴とする弾性波素子の製造方法。
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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