JP2022500972A - ラテラルバルク音波フィルタ - Google Patents

ラテラルバルク音波フィルタ Download PDF

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Abstract

音波フィルタ装置が開示されている。この装置は、圧電層、圧電層の上面に配置され、かつ互いから物理的に離間した入力電極及び出力電極、並びに、圧電層の底面に接続された上面を有する対電極を含む。入出力電極各々は、基部と、基部から延在する少なくとも１つの延長部を含む。入力電極の少なくとも１つの延長部は、出力電極の少なくとも１つの延長部の隣接する延長部に沿って略反対方向に延在し、かつ、出力電極の少なくとも１つの隣接する延長部からのギャップ幅によって離間される。いくつかの実施形態では、入力電極または出力電極の少なくとも１つの延長部は、少なくとも１つの延長部の第１の端部から第２の端部まで変化する幅を有する。

Description

この仕様は、薄膜高周波音響波フィルタに関する。
マイクロ音響技術及び薄膜技術に基づく、共振器やフィルタ等の無線周波数（「ＲＦ」）部品、携帯電話、無線ネットワーク、衛星測位などの無線アプリケーションに広く使用されている。集中素子、セラミック、及び電磁対応物を上回るそれらの利点には、小型で大量生産性が可能であることが含まれる。
本願では、ラテラルバルク音波（「ＬＢＡＷ」）フィルタの技術について説明する。本明細書において、ＬＢＡＷフィルタは、２対の電極の間に挟まれた圧電層から形成された入力及び出力共振器を含む。ＬＢＡＷフィルタは、２対の電極の間に挟まれた圧電層から形成される。各対の１つの電極は、圧電層の上面に配置され、ＬＢＡＷの入力または出力を形成する。入力電極と出力電極はギャップを開けて離間されている。各対は、圧電層の底面に配置された対電極を有する。入力共振器の圧電層に交流電圧を印加することにより、入力電極の下の圧電層に機械的共振が形成される。圧電層の厚さと電極間のギャップは、この機械的共振がギャップを越えて出力共振器に結合されるように設計され得る。このような結合が発生する周波数範囲によって、ＬＢＡＷフィルタの達成可能なバンド幅（または通過帯域の幅）が決まる。
一般的に、本明細書に記載される主題の１つの革新的な態様は、圧電層、圧電層の上面に配置され、かつ互いから物理的に離間した入力電極及び出力電極、並びに、圧電層の底面に接続された上面を有する対電極を含む音波フィルタデバイスで実施され得る。入出力電極各々は、基部と、基部から延在する少なくとも１つの延長部を含む。入力電極の少なくとも１つの延長部は、出力電極の少なくとも１つの延長部の隣接する延長部に沿って略反対方向に延在し、かつ、出力電極の少なくとも１つの隣接する延長部からのギャップ幅によって離間される。圧電体層の厚さと、隣接する入出力電極の延長部間のギャップ幅により、入力電極と対電極との間に高周波電圧の印加が、電圧層内に対称及び非対称音響厚さ延長可能な共振モードを作成させる。入力電極または出力電極の少なくとも１つの延長部は、少なくとも１つの延長部の第１の端部から第２の端部まで変化する幅を有する。
前述の及び他の実施形態はそれぞれ、任意選択で、以下の特徴のうちの１つまたは複数を、単独でまたは組み合わせて含み得る。
延長部の第１の端部は対応する電極の基部の近位にあり得、かつ、延長部の第２の端部は対応する電極の基部から遠位にあり得る。入力または出力電極の一方の少なくとも一つの延長部は、少なくとも１つの延長部の第１の端部から第２の端部まで減少する幅を有し得る。いくつかの例では、入力電極または出力電極の他方の少なくとも１つの延長部は、少なくとも１つの延長部の第１の端部から第２の端部まで増加する幅を有する。入力電極の少なくとも１つの延長部は、入力電極の延長部の第１の端部から第２の端部まで幅が増加し得、かつ、出力電極の少なくとも１つの延長部は、出力電極の少なくとも１つの延長部の第１の端部から第２の端部まで減少する。入力または出力電極の一方の少なくとも１つの延長部は、少なくとも１つの延長部の第１の端部から第２の端部まで増加する幅を有し得る。
いくつかの実施形態では、延長部間のギャップ幅は一定である。いくつかの実施形態では、入力電極または出力電極の少なくとも１つの延長部の幅は、少なくとも１つの延長部の第１の端部から第２の端部まで連続的に変化する。
いくつかの実施形態では、入力電極及び出力電極はそれぞれ、互いにかみ合った延長部を備えるコーム構造を有する。いくつかの例では、入力電極及び出力電極は少なくとも１０個の延長部を有する。
音波フィルタは、対電極の底面と接触するブラッグ反射器をさらに含み得る。
いくつかの実施形態では、圧電層の厚さは少なくとも０．５μｍである。各延長部の幅は、少なくとも１つの延長部の第１の端部から第２の端部まで２０％〜２５０％増加し得る。各延長部の幅は、第１の端部から第２の端部まで２５％〜１００％増加し得る。いくつかの実施形態では、各延長部の幅は、第１の端部から第２の端部まで４μｍ〜５μｍ増加する。
音波フィルタは、横方向に結合されたバルク音響波フィルタであり得る。
本明細書に記載される主題の１つの革新的な態様は、圧電層、圧電層の上面に配置され、かつ互いから物理的に離間した入力電極及び出力電極、並びに、圧電層の底面に接続された上面を有する対電極を含む音波フィルタデバイスで実施され得る。入出力電極各々は、基部と、基部から延在する少なくとも１つの延長部を含む。入力電極の少なくとも１つの延長部は、出力電極の少なくとも１つの延長部の隣接する延長部に沿って略反対方向に延在し、かつ、出力電極の少なくとも１つの隣接する延長部からのギャップ幅によって離間される。圧電体層の厚さと、隣接する入出力電極の延長部間のギャップ幅により、入力電極と対電極との間に高周波電圧の印加が、電圧層内に対称及び非対称音響厚さ延長可能な共振モードを作成させる。入力電極と出力電極の隣接する延長部の間のギャップ幅は、入力電極の基部と出力電極の基部との間で変化する。
前述の及び他の実施形態はそれぞれ、任意選択で、以下の特徴のうちの１つまたは複数を、単独でまたは組み合わせて含み得る。
いくつかの実施形態では、入力電極及び出力電極の隣接する延長部間のギャップ幅は、入力電極の基部と出力電極の基部との間で増加する。いくつかの例では、入力電極及び出力電極の隣接する延長部間のギャップ幅は２μｍ〜３μｍ増加する。
いくつかの実施形態では、入力電極及び出力電極の隣接する延長部間のギャップ幅は、入力電極の基部と出力電極の基部との間で減少する。
入力電極及び出力電極はそれぞれ、互いにかみ合った延長部を備えたコーム構造を有し得る。
本明細書で説明される主題は、特定の実施形態に実装され得、これにより、以下の利点の一つ以上を実現する。本明細書に記載のＬＢＡＷフィルタは、垂直に２つ積み重ねられたバルク音波（ＢＡＷ）結合共振器フィルタと比較して、単一の圧電層のみを使用するため、製造がより簡単であり得る。ＬＢＡＷフィルタは、ＩＤＴ電極の寸法よりも圧電層の厚さによって動作が決定されるため、弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタとしてより高い周波数で作動し得る。いくつかの実施形態では、ＬＢＡＷフィルタはまた、ＢＡＷフィルタよりも広いバンド幅を達成し得る。ＬＢＡＷフィルタは、ＢＡＷで使用される複数（１０に近い使用）のリソグラフィ工程と比較して、単一のリソグラフィパターニング工程とフィルタとして実行し得、ＳＡＷに必要な反射器なしで、従ってより小さなサイズ作動し得る。
いくつかの実施形態では、ＬＢＡＷフィルタは、側波帯を抑制するように設計され得る。いくつかの実施形態では、ＬＢＡＷフィルタは、通過帯域のリップルを低減するように設計され得る。
本願の主題の１つまたは複数の実施形態の詳細が、添付の図面及び以下の説明に記載される。主題の他の特徴、態様、及び利点は、説明、図面、及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
強固に固定されたＬＢＡＷフィルタの概略斜視図である。 自立型ＬＢＡＷフィルタの概略斜視図である。 ＩＤＴ電極構造の概略平面図である。 ＬＢＡＷピエゾ層におけるあるタイプの伝搬プレート波モードの概略図である。 ＬＢＡＷピエゾ層における別のタイプの伝搬プレート波モードの概略図である。 例示的なＬＢＡＷの分散曲線である。 ＬＢＡＷにおける２つの共振モードの概略図である。 周波数の関数としてのＬＢＡＷの例示的な送信応答である。 周波数の関数としてのＬＢＡＷの実例となる透過曲線である。 複数の電極延長部の下で形成された異なる音響モードの概略図である。 例示的なＬＢＡＷの挿入損失対周波数の例示的なプロットである。 テーパーが付いた延長部を備えた扇形のＬＢＡＷ電極の断面の概略上面図である。 テーパーが付いた延長部を備えた扇形のＬＢＡＷ電極の概略上面図である。 テーパーが付いたギャップ幅を有する扇形のＬＢＡＷ電極の断面の概略上面図である。 テーパーが付いたギャップ幅を有する扇形のＬＢＡＷ電極の概略上面図である。 一定の幅及びギャップの電極延長部を有する２つのＬＢＡＷフィルタの挿入損失対周波数のプロットである。 図１０Ａのフィルタの組み合わせについての挿入損失対周波数のプロットである。 一定の幅及びギャップの電極延長部を備えたＬＢＡＷの性能を、テーパーが付いた延長部を備えた扇形電極を備えたＬＢＡＷと比較した挿入損失対周波数のプロットである。 一定の幅及びギャップの電極延長部を備えたＬＢＡＷフィルタの性能を、扇形電極を備えたＬＢＡＷと比較した挿入損失対周波数のプロットである。
異なる図面における同様の符号は、同様の要素を示めす。
図１Ａ及び図１Ｃは、互いにかみ合った形状（「インターデジタル変換器」または「ＩＤＴ」ＬＢＡＷとも呼ばれる）を有する入力電極１５０及び出力電極１７０を備えたＬＢＡＷフィルタ（または共振器）１００の例を示す。ＬＢＡＷフィルタ１００は、厚さｄを有する圧電（「ピエゾ」）層１１０、ピエゾ層の上面に配置されたＩＤＴ電極構造１０２、及び、ピエゾ層の底面に配置された下部対電極１２０を含む。ＩＤＴ電極構造（「ＩＤＴ」）１０２は、導電性材料、例えば、金属またはポリシリコンの２つのコーム状の電極１５０及び１７０を含む。ＩＤＴ電極１５０及び１７０は、それぞれ、「コーム」の「歯」または「指」を形成する平行延長部１５０ａ及び１７０ａを有する。電極１５０及び対電極１２０は、圧電層１１０を有する入力共振器を形成する。電極１７０及び対電極１２０は、圧電層１１０を有する出力共振器を形成する。
音響振動は、入力ポート１６０でＩＤＴ電極１５０と底部対電極１２０との間に振動（または交流）入力電圧を印加することによってピエゾ層１１０に生成される。印加電圧は、圧電効果を介して機械的（例えば、音響）振動に変換される。共振条件下（例えば、特定の音響共鳴モードでは、以下でさらに詳述する）で、この振動は、入力電極１５０の下に定在波を生成し、ギャップ領域１９０にエバネッセント波（指数関数的に減衰する振幅を有する）を生成することができる。震動周波数及びギャップ幅Ｇの適切な選択で、定在波は、エバネッセント波によって、電極１５０の下のピエゾ領域から電極１７０の下のピエゾ領域までギャップ１９０を横切って機械的に結合され、電極１７０の下のピエゾ層１１０に同様の定在波を生成することができる。電極１７０の下の定在波は、逆圧電効果を介して、出力ポート１８０で同じ周波数の出力信号電圧をもたらす。この結合が強力な圧電結合との機械的共振で発生する周波数範囲は、ＬＢＡＷフィルタ１００の通過帯域（またはバンド幅）を形成する。いくつかの例では、周波数範囲は１．８〜１．９５ＧＨｚである。以下でさらに説明するように、ＬＢＡＷ１００の様々な層の厚さ及び形状、並びにギャップを調整して、フィルタのＲＦ応答と通過帯域を変更できる。
反射構造１３０は、ピエゾ層１１０の振動を下にある基板１４０から隔離し、音響漏れを防ぐのに役立ち得る。反射構造は、薄い層の積層体、例えば、高音響インピーダンス（「Ｚａｃ」）材料層が交互に配置されたブラッグ反射器であり得る。これらの層の厚さは、ＬＢＡＷフィルタの通過帯域がある周波数とその近くの周波数が反射してピエゾ層１１０に戻り、他のすべての周波数がミラーを通過するように設計され得る。
いくつかの実施形態では、ＬＢＡＷ１００は、（図１Ａに示されているように）基板１４０を直接覆っていないが、図１Ｂに示されているように、自立している。このような配置では、基板１４０及びミラー１３０は、エアギャップによって置き換えられ、ＬＢＡＷ１００が製造される領域を越えて横方向に延在するピエゾの部分は、基板１４０によって支持されている。
いくつかの実施形態では、図１Ｃに示されるように、延長部１５０ａ及び１７０ａは長方形であり、幅Ｗ、長さＬを有し、ギャップ幅Ｇによってギャップが空けられている。各電極１５０及び１７０は、それぞれ１つまたは複数の延長部１５０ａ及び１７０ａを有する。電極延長の総数はＫとして指定される。
図１Ｃは、同じ形状及びギャップＧの平行な延長部１５０ａ／１７０ａを備えた長方形のインターデジタル電極１５０／１７０を示しており、他の電極形状も企図されている。設計上の考慮事項には、電極間のギャップ、電極の長さ、存在する場合はその数、及び、電極延長部の形状が含まれます。ギャップは、入力電極と出力電極間の結合を制御するために使用され得る。電極が長くなると、結合が増える可能性もある。延長部の数Ｋは、電極によって占められる面積を節約しながら、バンド幅を制御するため、かつ／または、結合を増加させるために使用され得る。いくつかの実施形態では、電極は、２つ以上の延長部（例えば、Ｋ≧２）を備えた長方形のストリップから構成される。例えば、各延長部は長方形のストリップにすることができる。いくつかの実施形態では、電極は、共通の軸を有する同心円または螺旋である。
圧電層１１０は、様々な圧電材料から形成され得る。例示的な材料は、ＺｎＯを、ＡｌＮから、挙げたＣｄＳ、ＰＺＴ、のＬｉＮｂＯ３、のＬｉＴａＯ３、石英、ＫＮＮ、ＢＳＴ、ＧａＮ、Ｓｃ、合金ＡｌＮ、或いは、ドープされた又は添加元素と合金化された前述の材料を含む。ドーピングは、圧電層１１０の電気機械的特性を改善または調整するために使用され得る。以下にさらに詳述するように、圧電層の厚さｄが、ＬＢＡＷフィルタの所望のバンド幅の周波数付近の厚さ延長モードが圧電層内に生成されるように選択される。いくつかの実施形態では、圧電層の厚さｄは、λＺの５０％〜２０％であり、または、４５％〜３０％であり、λＺは厚さ方向における圧電振動の波長である。いくつかの実施形態では、ｄは１５００ｎｍ〜２５００ｎｍ、または１８００ｎｍ〜２２００ｎｍである。
薄膜ＩＤＴ１０２は、様々な材料から構成され得る。いくつかの実施形態では、ＩＤＴ電極１５０及び１７０は金属である。例えば、電極材料は、Ａｌ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕ、ＡＧ、Ｔｉ、Ｗ、Ｉｒ、Ｒｕ、または金属の多層及び／または追加の材料、例えば、ＡｌＳｉ、ＡｌＳｉＣｕ、ポリシリコンなどがドープされた金属を含み得る。ドーピングは、ＩＤＴの電気的または機械的特性を改善または調整するために使用され得る。
図１Ａは、単一の共通対電極１２０を示し、フィルタ１００は、入力及び出力共振器のための別個の電極を含み得る。対電極極（例えば、電極１２０）には様々な材料が適している。例えば、電極は、Ａｌ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕ、ＡＧ、Ｔｉ、Ｗ、Ｉｒ、Ｒｕなどの金属、または金属の多層及び／または追加の材料、例えば、ＡｌＳｉ、ＡｌＳｉＣｕなどがドープされた金属を含み得る。ドーピングは、ＩＤＴの電気的または機械的特性を改善または調整するために使用され得る。例えば、電極は、Ｔｉ＋Ｍｏ、Ｔｉ＋Ｗ、ＡｌＮ＋Ｍｏ、またはＡｌ＋Ｗであり得る。電極は多層にされ得る。電極は、電極の下に堆積された特別な薄いシード層を有し得る。
反射構造１３０は、異なる材料の交互の層から構成され得る。例えば、反射構造１３０は、タングステン（Ｗ）、ＳｉＯ２、シリコン（Ｓｉ）、及び炭素（Ｃ）のうちの２つの交互の層を含み得る。例えば、高音響インピーダンスの層は、Ｗ、Ｍｏの、ＩＲ、のＡｌ２Ｏ３、ダイヤモンド、ＰｔやＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４を含む。低音響インピーダンスの層は、ＳｉＯ２、ガラス、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃ、ポリマー、または多孔質材料を含み得る。Ｓｉの層は、中間の音響インピーダンスを提供します。ＳｉまたはＳｉＯ２またはガラス、サファイア、石英などの様々な材料が基板１４０に適している。基板１４０の材料は、高い電気抵抗率を有し得る。基板は、携帯電話プラットフォームへの統合など、ＲＦアプリケーションに適した厚さを有し得る。例えば、基板は、５００ミクロン未満、または２００ミクロン未満の厚さを有し得る。例えば、Ｓｉウエハは、６７５の厚さで購入することができ、例えばモバイル・プラットフォームのための所望のデバイス厚に達成するまで薄くされ得る。
ＬＢＡＷ１００の音響応答のモデリングは、構造の個々の要素の設計パラメータを調整して、目的のバンドパス特性を実現する方法に関するガイダンスを提供し得る。例えば、ＬＢＡＷ１００は、特定の周波数で共振モードを持つように設計され得る。一般的に、様々なＬＢＡＷ１００コンポーネントの形状を選択して、様々な音響特性を実現できる。ＬＢＡＷ１００の特性は、これらのジオメトリの組み合わせに依存し得、互いに独立していない場合がある。
圧電層１１０では、異なるバルク音響振動モードにより、（例えば、ポート１６０での）入力電圧の異なる励起周波数ｆで発生する可能性がある。ピエゾ層１１０の音響振動は、ラム波（またはプレート波）として横方向に伝播することができ、粒子運動は、波の伝播方向及びプレート法線（例えば、図１Ａのｚ軸）を含む平面で起こる。このような２つのモードが図２Ａ及び図２Ｂに示されている。図２Ａを参照すると、厚さ延長（ＴＥまたは長軸）バルクモード２００は、伝播方向（ｚ方向）に垂直な粒子変位２１０を有する。図２Ｂを参照すると、二次厚さ剪断（ＴＳ２）バルクモード２２０は、伝播方向（ｙ方向）に平行な粒子変位２３０を有する。両方のモードにとって、厚さ方向の共振が発生し得る最低周波数が、圧電層１１０の厚さｄが半波長λＺの整数倍に等しい（電極１５０／１７０の厚さに関係なく）とき、言い換えると、
Figure 2022500972
 ここで、Ｎは共振の次数を示す整数である。ＴＥ１モードでは、
Figure 2022500972
 である。以下でさらに説明するように、電極の幅Ｗ及び電極間のギャップＧは、特定の横方向波長λ｜｜を有するＴＥ１モードの定在波が形成され、ギャップＧを横切ってこれらのエバネセントテールを介して結合し、２つの機械的共振モードを生成するように設計され得る。
ＬＢＡＷ共振器１００の音響特性は、分散曲線で説明することができる。図３を参照すると、ＬＢＡＷ１００の例示的な分散曲線が、振動の横方向波数ｋ｜｜を示し、ここで、周波数ｆの関数として
Figure 2022500972
 である。複合圧電体層の厚さＤと電極の厚さ１５０または１７０が、バルク振動の半波長λＺ／２、を含む、一次縦（厚さ延長、ＴＥ１）振動モードと、バルク振動が厚さ方向（図２Ｂのｚ軸）に垂直であり、かつ、略１つの音響波長λｚが複合圧電体層の厚さＤと電極の厚さ１５０または１７０に含まれている、二次厚さ剪断（ＴＳ２）モードと、が図に示されている。ＴＥ１モードは、各分散曲線のより濃い部分であり、ＴＳ２モードは、各分散曲線のより薄い部分である。上の曲線（「電極なし」）は、ギャップ１９０の下の圧電層の分散特性を表す。下の曲線（「電極」）は、アクティブ領域としても知られる電極１５０／１７０の下の圧電層の分散特性を示す。より具体的には、「電極」曲線がｋ＝０と交わるところで、ＴＥ１のモードは、電極１５０または１７０と電圧層を合わせた厚さに含まれる約λＺ／２を有する。これは、波がブラッグ反射器内に延在し得るために「約」になる。「電極なし」曲線のｋ＝０の線との交点は、約λＺ／２が下の電極のみとピエゾ層とを合わせた厚さに含まれるところのモードを示す。ＴＥ１モードが増加する周波数ｆと共に増加するｋ｜｜を有する、この分散のタイプは、タイプ１と称される。交点ｋ｜｜＝０における電極と電極なしの周波数の違いが、フィルタの達成可能なバンド幅の厳しい制限を決定した。ギャップ幅Ｇ、電極幅Ｗ、及び、延長部数Ｋを使用して、分散差によって設定された制限内で結合強度を変化させることができる。
いくつかの実施形態では、ＬＢＡＷ１００は、タイプ１の分散を生成するように設計され得る。例えば、タイプ１の分散が起こり得るピエゾ層１１０の材料が選択され得る。例えば、ＺｎＯが使用され得る。別の例では、音響ブラッグ反射器１３０の適切な設計は、タイプ１の分散を達成するのを助け得る。例えば、圧電層１１０に窒化アルミニウム（「ＡＩＮ」）を使用することで、初めは、増加する周波数ｆと共にｋ｜｜が減少し、次いで、増加する周波数ｆと共にｋ｜｜が増加する（ＴＥ１とＴＥ２とを入れ替えた図３の分散カーブで説明されるものと略似た）、非単調に振る舞う、典型的なタイプ２の分散を生成し得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、反射構造１３０（例えば、音響ブラッグ反射器）の適切な設計により、ＬＢＡＷ１００は、ピエゾ層１００でＡＩＮを使用し、それでもタイプ１の分散を達成することができる。例えば、Ｆａｔｔｉｎｇｅｒ他の「Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｆｏｒ ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ＢＡＷ ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ」、Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ、２００５、ｐｐ．１１７５−１１７８を参照してください。
図３では、ｋ｜｜の正の値が実波数（伝搬波）を示し、ｋ｜｜の負の値が虚数（エバネッセント波）に相当する。共振が発生するためには、音響エネルギーがＬＢＡＷ共振器構造の内部に閉じ込められている必要がある。厚さ（ｚ軸）方向では、（反射構造１３０を使用して）基板からの離間をエネルギートラップに使用し得る。横方向では、エバネッセント波が電極領域の外側（例えば、「電極なし」の曲線上）に形成されると、エネルギートラップを発生し得る。ＬＢＡＷの２つの共振器（例えば、電極１５０／１７０と１２０）間の共振結合を取得するために、ＴＥ１モードの定在波がピエゾ層のアクティブ領域（電極の下）に形成され、エバネッセント波が「電極なし」領域に形成される。言い換えると、ｋ｜｜は、ＴＥ１の「電極」曲線では正であり、ＴＥ１の「電極なし」曲線では負である。図３によると、これは、「トラッピング範囲」とラベル付けされた周波数範囲で発生する。タイプ１の分散では、エネルギートラッピングをより簡単に実現できる。理論に縛られることを望むことなく、図３の太いＴＥ１線のように単調に増加する分散曲線を使用します。図３に示されるように、「電極」で、トラッピング範囲内の単一の周波数で、利用可能な単一の仮想波数、またはトラッピング範囲を超える単一の実波数のいずれかが存在する。前者は、ＴＥ１が電極の外側に伝搬しないことを意味し、後者は、ＴＥ１が電極の外側の伝搬波に結合して「リーク」する可能性があることを意味する。タイプ２の分散は、ＴＥ１とＴＳ２との曲線を入れ替えた、同様の曲線で表すことができる。タイプ２の曲線が非単調であるという事実は、特定の周波数でいくつかの実際の波数が存在する可能性があることを意味する。ある周波数で複数の波数があるということは、電極の外側で伝搬波が利用され得ることを意味し、「リーク」を引き起こす可能性がある。
図４Ａ〜４Ｂは、定在波共振モードとＬＢＡＷバンドギャップとの間の関係を示している。図４Ａを参照すると、ＬＢＡＷ１００の一部は、幅Ｗを有する２つの隣接する電極４０１及び４０２を含む（例えば、図１Ａのそれぞれの電極１５０及び１７０の延長部１５０ａ及び１７０ａに相当する）。ＬＢＡＷ１００のバンドパス周波数応答は、構造内で生じる２つ（またはそれ以上）の横定常波の共振モード４１０及び４２０によって形成される。プレート波が隣接する電極４０１及び４０２のエッジから反射されると、横定在波の共振が発生し得る。偶数モードの共振４１０では、電極１５０及び１７０の両方の下のピエゾ層が同相で振動するが、奇数モード共振４２０では、位相は逆になる。構造の全幅が
Figure 2022500972
 のモードの横方向波長λ｜｜の半分と略等しい際に、偶数の横定在波の共振が発生し得る。幅無限小ギャップ幅Ｇの限界において、λｅｖｅｎは下から全幅に近づく。図４Ａに示すように、Ｇが大きくなるとλｅｖｅｎは小さくなり、Ｇが大きくなるとλは大きくなる。小さなギャップ（例えば、ゼロギャップ）の場合、λｅｖｅｎは４Ｗに近づき、大きなギャップの場合にはλｅｖｅｎは２Ｗに近づく。電極の幅が
Figure 2022500972
 の横方向波長λ｜｜の半分に略等しい際に、奇数の横定在波の共振が発生し得る。
図４Ｂを参照すると、偶数モード４１０及び奇数モード４２０は、タイプ１の分散を有するＬＢＡＷの入力周波数ｆの関数としての伝送ピークとして示されている。タイプ１の分散の場合、偶数モード４１０は、短波長の奇数モード４２０よりも長波長であり、周波数が低い。モード間の周波数差４３０は、ＬＢＡＷフィルタ１００の達成可能なバンド幅を決定し、構造の音響特性と、ＩＤＴ共振器１０２の寸法と、に依存する。音響結合強度は、偶数（対称）と及び奇数（非対称）の共振器間の（共振）周波数差の観点から定義され得る：
Figure 2022500972
 ここで、ＦＳＹＭＭ及びＦａｓｙｍｍは、それぞれ対称及び非対称固有周波数であり、ｆ０＝（ｆｓｙｍｍ＋ｆａｓｙｍｍ）／２が、２つのモード間の中心周波数である。
いくつかの実施形態では、各電極（例えば、１５０及び１７０）の延長部（例えば、１５０ａ及び１７０ａ）の数を増やすと、ＬＢＡＷの偶数モードと奇数モードとの間の周波数差を増やすことができ、従って、バンド幅を増やすことができる。この効果は、奇数モードの横方向波長が電極構造の周期性（例えば、幅Ｗ）に依存する可能性があるのに対し、偶数モードは構造の幅全体（例えば、すべての幅ＷとギャップＧを合計する）に依存する可能性があるという事実に起因し得る。例えば、電極延長部の総数Ｋ、電極幅がＷ、ギャップ幅がＧの場合、波偶数モードの共振周波数での横方向の音波の長λ｜｜は：
Figure 2022500972
 に近づくか、わずかに短くなる。ただし、この構造の奇数の横方向の定在波共振は：
Figure 2022500972
 に近づくか、わずかに大きくなる。さらに、または代わりに、いくつかの実施形態では、構造の
Figure 2022500972
 の全幅により、構造にトラップされた最高次モードが所望の奇数モード共振になる。例えば、Ｋが３１であり得、Ｗは３ミクロンであり得、及び、Ｇは２ミクロンであり得る。
いくつかの実施形態では、電極延長部の数Ｋは、２〜２００であり、または１０〜６０である。いくつかの実施形態では、電極延長部の長さＬは、５０μｍ〜２０００μｍであり、または７０μｍ〜５００μｍであり得る。
いくつかの実施形態では、ギャップＧは、電極１５０及び１７０の下に形成される定在波のエバネッセントテールの結合を可能にするように選択される。例えば、電極延長部間のギャップＧは０．１μｍ〜１０μｍであり、または２μｍ〜５μｍであり得る。
いくつかの実施形態では、電極１５０及び１７０のトポロジーは、ギャップ幅Ｇが電極延長部間の十分な結合をもたらして、構造の全幅に亘って単一の偶数モード４１０を作成するように設計され得る。例えば、ギャップ幅Ｇは、エバネッセント音波の減衰長の２％〜３００％であり、または１０％〜１００％であり得え、すなわち、所望の偶数の共振モードでのギャップにおいて、元の振幅Ａｏの振幅
Figure 2022500972
 での長さである。ギャップ幅Ｇを最適化され得る。ギャップを小さ過ぎる幅に減少させることは、（１）最後には、互いから偶数及び奇数モードを遠くに引き離し過ぎて通過帯域内にディップを作ることになり得、（２）奇数モードに対して減少した結合係数をもたらし得、（３）指から指への容量性フィードスルーを増加させ、帯域外減衰を不十分にし得る。
いくつかの実施形態では、ギャップ幅Ｇは、ピエゾ層の厚さｄに関して定義され得る。例えば、Ｇは、ｄの１０％〜３００％になるよう、または、２５％〜１５０％なるように設計され得る。
いくつかの実施形態では、電極延長部Ｗの幅は、０．１μｍ〜３０μｍ、または２μｍ〜５μｍであり得る。いくつかの実施形態では、Ｗは、所望の奇数モード共振周波数λoddでの横方向音波の波長λ||が得られるように設計され得る。
いくつかの実施形態では、電極幅Ｗは、複数の半波長が電極幅内に収まらないように設計される。例えば、Ｗは、所望の奇数共振モードでの横方向の音波の波長λ｜｜よりも小さくなるように、例えば、λ｜｜＝λｏｄｄになるように設計され得る。
いくつかの実施形態では、様々なＬＢＡＷ１００構成要素の厚さは、様々な音響特性を達成するように選択することができ、相互に依存することができる。例えば、ピエゾ層１１０の厚さｄ（最小値及び最大値）は、最初に、動作周波数ｆでのピエゾ材料の音響波長（λ）に関して決定され得る。いくつかの実施形態では、他のＬＢＡＷ１００層の厚さ（最小及び最大）は、ピエゾ厚さｄの選択に基づいて選択され得る。例えば、電極（対電極１２０を含む）と圧電層とを合わせた厚さは、使用されているモードの波長の約半分、例えば、厚さ延長モードの縦方向のバルク波になるように選択され得る。Ｎ＝１の基本モード（第１のモード、すなわち、第１の高調波）では、より大きな結合が可能であるが、Ｎ＞１モードも可能である。例えば、電極１５０及び１７０、下部電極１２０、並びに、反射構造１３０の厚さは、ピエゾ層の厚さｄのパーセンテージとして定義され得る。いくつかの実施形態では、すべての厚さが選択されると、数Ｋ、幅Ｗ、および長さＬなどの電極延長部１５０ａおよび１７０ａの形状を、ＬＢＡＷ１００の電気インピーダンスをシステムインピーダンスに一致させるように調整することができる。理論に縛られることを望むことなく、インピーダンス整合はシステムの損失と反射を回避するのに役立つ。
いくつかの実施形態では、電極１５０および１７０の厚さは、ｄの１％〜３０％、ｄの５％〜２５％、または、ｄの３％〜１５％である。
いくつかの実施形態では、下部電極１２０の厚さは、ｄの５％〜５０％、ｄの１０％〜３０％、または、ｄの１０％〜２０％である。
反射構造１３０がブラッグ反射器であるいくつかの実施形態では、反射器の代替層は、通過帯域波長の必要な反射率が得られるように設計され得る。例えば、各層の厚さは、奇数および偶数のＴＥ１共振モードを反映するために、厚さ方向の音響波長λｚの４分の１以下または４分の１より大きくすることができる。いくつかの実施形態では、ブラッグ反射器の単層は、ｄの１５％〜８０％、またはｄの２０％〜７０％であり得る。
電極１５０及び１７０の厚さ及び材料によって決定されるＩＤＴ１０２の質量負荷は、電極領域のＴＥ１モードのｋ||＝０周波数と外部電極領域のＴＳ２モードとの間の周波数差が小さくなるように設計され得る。特定の理論に縛られることを望むことなく、外側領域のＴＳ２モードと電極領域のＴＥ１モードの間の周波数差が小さい場合、トラップ範囲は大きくなる。より具体的には、外側領域のＴＳ２モードのｋ｜｜＝０周波数は、電極領域のＴＥ１カットオフ周波数の９５％〜９９％になり得る。外側領域のＴＳ２と外側領域のＴＥ１モードのｋ｜｜＝０周波数間の周波数差は、例えば、電極領域のＴＥ１モードカットオフ周波数の５％〜１５％、例えば６．５％〜７．５％、大きくなるように設計される。
本発明の特定の実施形態によれば、外側領域のＴＳ２モードのｋ||＝０周波数は、電極領域のＴＥ１カットオフの９８％以上、または９８％〜９９．５％、または９８．９％である。同様に、電極領域ＴＥ１と外側領域ＴＳ２のｋ｜｜＝０周波数との間の周波数差として表される周波数距離：
Figure 2022500972
 は小さく、例えば１％のオーダーにする必要がある。一例として、周波数距離は、０．２％〜２．１％、０．５％〜１．８％、０．８％〜１．５％、または例えば、１．１％であり得る。
図５は、例示的なＬＢＡＷ１００の挿入損失ＩＬ対周波数ｆの曲線を示している。曲線は、ＴＥ１波に対応するピーク５１０及びＴＳ２波に対応するピーク５２０を有する２つの通過帯域を示している。上で説明したように、各通過帯域の幅は、それぞれのタイプの波の偶数モードと奇数モードの周波数差によって決まる。ここで、ＴＳ２モードは側波帯５２０ａ（本明細書では「ＴＳ２通過帯域」とも称される）に対応し、ＴＥ１モードは通過帯域５１０ａ（本明細書では「ＴＥ１通過帯域」とも称される）に対応する。いくつかの実施形態では、ＬＢＡＷ１００は、ＴＥ１モードに対応するピーク５１０の特性を維持しながら、ＴＳ２モードに対応するピーク５２０を抑制するように設計されている。ピエゾ薄膜材料は厚さ方向に強い電気機械結合を持っているため、理論に縛られることを望むことなく、ＴＥ１モード動作を選択できる。言い換えると、ＴＥ１縦モード振動は、ピエゾ層１１０の厚さに亘って電気的励起により効率的に結合する。
いくつかの実施形態では、ＬＢＡＷ１００は、０．５〜１０ＧＨｚの間、または１〜４ＧＨｚの間のＴＥ１モードのための通過帯域を有するように設計され得る。いくつかの例では、ＴＥ１の通過帯域は１．８〜３．７ＧＨｚである。通過帯域の制限には、設計上の考慮事項を組み込むことができる。例えば、デバイスの寸法は非常に大きくなったり小さくなったりし得る。寸法が大き過ぎると、スペースがかかりすぎて非効率になり得る。寸法が小さ過ぎると、電極が薄くて狭いために性能が低下し、抵抗と損失が発生し得る。いくつかの実施形態では、ＬＢＡＷ１００は、中心周波数に対して０．５〜１５％、例えば、中心周波数に対して１０％、５％、２％、または１％のＴＥ１の通過帯域幅５１０ａを有するように設計され得る。いくつかの実施形態では、通過帯域での挿入損失は、−７ｄＢ〜−０．５ｄＢまたは−５ｄＢ〜−１．５ｄＢである。
延長部の幅または延長部の長さに沿ったそれらの間隔を変えることは、図５に示される通過帯域５１０ａのリップルなどのＬＢＡＷ通過帯域のリップルを低減するように利用され得る。これらのリップルは、ＩＤＴ電極間に形成される中間スタンディングモードに一部起因している。図６は、これらのモードのいくつかの概略図であり、グレーの領域は電極の延長部を表し、曲線は、ＬＢＡＷピエゾ層の延長部の下に形成される音響モードの振幅を表す。対称モード６０２及び非対称モード６０４は、通過帯域通過帯域の周波数境界を形成することができ、一方、中間モード６０６は、通過帯域周波数内のリップルに寄与し得る。
対照的に図７に示されるように、それらの長さに沿って変化する幅を有する延長部を使用することにより、通過帯域７１０ははるかに平坦である。理論に縛られることを望むことなく、延長部幅または延長部間のギャップ空間を変えると、これらの中間モードが延長部の長さに沿ってわずかに異なる周波数で発生し、通過帯域のリップル効果が減少し得る。
上で論じた様々な実施形態は、テーパーが付いた延長部（例えば、１５０ａおよび１７０ａ）、または、テーパーが付いたギャップ幅Ｇ、或いは、両方の組み合わせで実施することができる。図８Ａを参照すると、テーパーが付いた延長部（例えば、幅が一端から他端に変化する場合）を備えた互いにかみ合った電極８５０及び８７０のセクション８００が示されている。電極８５０及び８７０は、互いに物理的に分離されている。図８Ｂを参照すると、テーパーが付いた延長部を備えた、互いにかみ合った（扇形の）コーム電極（例えば、８５０及び８７０）のフルセット８２０が示されている。電極８５０は、基部８０２及び基部８０２から延在する延長部８０６を有し、電極８７０は、基部８０４及び基部８０４から延在する延長部８０８を有する。入力電極８５０からの延長部は、ギャップ幅８１０に沿って、略反対方向に延在し、ギャップ幅８１０によって分離される。延長部８０６は、基部８０２から遠位の領域においてより小さな幅８０６ａを有し、基部８０２に近位の領域においてより大きな幅８０６ｂを有する。逆に、延長部８０８は、基部８０４から遠位の領域においてより大きな幅８０８ａを有し、基部８０４に近位の領域においてより小さな幅８０８ｂする。
いくつかの実施形態では、電極延長部の幅は、近位領域と遠位領域との間の延長部の長さに沿って、単調に、例えば連続的に変化する。いくつかの実施形態では、幅は、段階的に、または非線形に（例えば、放物線状に）、またはランダムに（例えば、ディザリングされ、指の長さに沿って変化が大きくなる）変化する。いくつかの実施形態では、幅は、延長部の長さに沿って増加または減少する。いくつかの実施形態では、電極の幅は、その長さに沿って１０〜１００％変化し得る。従って、延長部の広い方の端部は、狭い方の端部よりも１０〜２５０％広く、例えば１０〜２５％、２５〜５０％、５０〜７５％、７５〜１００％、または、１００％〜２５０％広くし得る。いくつかの実施形態では、電極幅は、選択されたバンドパス周波数範囲に応じて、１０μｍ〜１５μｍ、２μｍ〜７μｍ、３μｍ〜４μｍ、または、３．７５μｍ〜４μｍに変化し得る。
いくつかの実施形態では、ギャップ幅は、基部８０２から基部８０４まで電極間で一定のままである。いくつかの実施形態では、ギャップ幅は、０．６μｍ〜３μｍ、例えば１μｍである。
図９Ａを参照すると、テーパーが付いたギャップ幅を有する互いにかみ合った電極９５０及び９７０のセクション９００が示されている。電極９５０及び９７０は、互いに物理的に分離されている。図９Ｂを参照すると、テーパーが付いたギャップ幅を備えたインターデジタルコーム電極（例えば、９５０および９７０）のフルセット９２０が示されている。電極９５０は、それぞれ幅９０６ａを有する、基部９０２及び基部９０２から延在する延長部９０６を有する。電極９７０は、それぞれ幅９０８ａを有する、基部９０４及び基部９０４から延在する延長部９０８を有する。入力電極９５０からの延長部は、出力電極９７０の隣接する延長部に沿って、略反対方向に延在し、ギャップ幅によって分離される。入力９５０及び出力９７０電極の隣接する延長部間のギャップ幅は、入力電極の基部９０２と出力電極の基部９０４との間で変化する。電極９５０及び９７０からの隣接する延長部は、基部９０２に近位の領域ではより大きなギャップ幅９１０ａによって、そして基部９０２より遠位の領域ではより小さなギャップ幅９１０ｂによって分離されている。
テーパーが付いたギャップ幅を備えた扇形電極の場合、ギャップ幅は、一方の基部からもう一方の基部までのギャップの長さに沿って増加または減少する。いくつかの実施形態では、例えば、電極の延長部９０６、９０８がそれらの長さに沿って均一な幅を有する場合、ギャップは、２つの電極（例えば、９０２および９０４）の基部間で連続的に変化する。いくつかの実施形態では、ギャップ幅は段階的に変化する。いくつかの実施形態では、ギャップ幅は、選択されたバンドパス周波数範囲に応じて、０．５μｍ〜３μｍ、例えば、２μｍ〜３μｍ、１．２５μｍ〜１．７５μｍ、または０．７５μｍ〜２μｍまで変化し得る。
いくつかの実施形態では、延長部の幅は、その長さに沿って一定のままである。いくつかの実施形態では、延長部の幅は１μｍ〜３０μｍ、例えば４μｍである。
ギャップ幅Ｇ及び延長部の幅Ｗの両方が変化する実施形態では、Ｇ／Ｗ比は０．２５〜５の間である。
延長部の幅または延長部間のギャップの幅をそれぞれギャップまたは延長部の長さに沿って変化させることは、ＬＢＡＷフィルタの音響特性を選択することに利用され得る（例えば、それらの長さに沿って均一な幅の両方の延長部およびギャップを有するフィルタに対して音響特性を変更する）。例えば、インターデジタル電極は、ＴＳ２側波帯、または所望のＬＢＡＷ通過帯域周波数に分類されない他の寄生ＴＳ１側波帯を抑制するように設計され得る。
特定の理論に縛られることを望むことなく、延長部の幅またはその長さに沿った間隔が異なる互いにかみ合った電極を使用することは、一定であるが異なる延長部の幅及び間隔を有する一連の並列接続されたＬＢＡＷフィルタを有することと音響的に類似し得る。そのため、この理論上の一連の異なるＬＢＡＷフィルタは、異なる周波数でＴＳ２側波帯を持つように選択できる。従って、ＬＢＡＷフィルタが並列に接続されている場合（扇形のＬＢＡＷ電極の効果をシミュレート）、ＴＳ２側波帯はこれらの周波数間で平均化（または「スミアアウト」）し、ＴＳ２帯域は一般的に抑制される。ＴＥ１通過帯域への影響は、電極の形状による影響が少ない広帯域であるために弱くなる。同様の方法を使用して、寄生ＴＳ１バンドを抑制することができる。いくつかの実施形態では、ＴＳ２側波帯は一般的にＬＢＡＷフィルタの通過帯域に近い周波数でより高い挿入損失を導入するので、ＴＳ２側波帯抑制はＴＳ１側波帯抑制よりも優先される。
概念の実証が、図１０Ａ及び図１０Ｂに示されている。図１０Ａは、２つの別個のＬＢＡＷフィルタについて測定された周波数対挿入損失のプロットである。曲線１００２は、１．５μｍの一定のギャップ幅及び３μｍの一定の延長部の幅を有する規則的な互いにかみ合った電極を備えたＬＢＡＷフィルタに対応する。曲線１００４は、１．５μｍの一定のギャップ幅及び４μｍの一定の延長部の幅を有する規則的な互いにかみ合った電極を備えたＬＢＡＷフィルタに対応する。曲線１００２のＴＳ２ピーク１００２ａ及び寄生ＴＳ１ピーク１００２ｂは、曲線１００４のＴＳ２ピーク１００４ａ及び寄生ＴＳ１ピーク１００４ｂとは異なる周波数に位置している。
図１０Ｂは、図１０Ａの２つのフィルタの組み合わせから得られる周波数対挿入損失の曲線を示している。曲線１００６は、第１のフィルタの出力が第２のフィルタの入力に接続されるようにフィルタをカスケードすることによって図１０Ａのフィルタの測定された応答から同期されている。曲線１００８は、１．５μｍの一定のギャップ幅と、それらの長さに沿って３μｍ〜４μｍまで変化する延長部の幅と、を有する図８Ｂに示されるものと同様の形状（例えば、扇形）のフィルタから測定された応答である。曲線１００６及び１００８の類似性は、直列ＬＢＡＷフィルタが、様々な延長幅の扇形のＩＤＴ ＬＢＡＷフィルタと同様に機能することを示している。さらに、図１０Ａに示されるように、両方の曲線のＴＳ２ピーク１０１０及び寄生ＴＳ１ピーク１０１２は、ＬＢＡＷフィルタを別々に使用する場合よりも著しく低い。要約すると、扇形のＬＢＡＷ電極は側波帯抑制に効果的である。
図１１は、周波数対挿入損失のプロットにおいて、様々な（テーパーの付いた）幅の扇形の電極延長部を使用して側波帯を抑制することができるという追加の実験的なあ確証を示している。測定された曲線１１０４は、１．５μｍの一定のギャップ幅及び４μｍの一定の延長部幅を有する互いにかみ合った電極を備えた通常のＬＢＡＷフィルタに対応する。扇形のＬＢＡＷ電極の測定曲線１００２は、１．５μｍの一定のギャップ幅と３μｍ〜４μｍまで変化する延長部幅を持つ交互に配置された扇形電極に対応します。曲線１００２は、ＴＳ２ピーク１１０６及び寄生ＴＳ１側ピーク１１０８でより低い挿入損失を有する。通過帯域の幅及び挿入損失は、従来の方法によって最適化され得る。
異なる電極形状の影響は、シミュレーションによって予測され得る。いくつかの実施形態では、連続的に変化する電極幅は、電極を複数のセクション（例えば、３セクション）に分割し、結果を合計することによって概算され得る。
シミュレートされた挿入損失対周波数曲線は、３つの通常のＬＢＡＷ電極形状と扇形のＬＢＡＷ電極形状について示されている。曲線１２０２、１２０４、及び１２０６は、それぞれ４μｍ、４．５μｍ、及び５μｍの一定の延長部幅を有する、２μｍのギャップ幅及び１０個の延長部の通常のＬＢＡＷ形状に対応する。曲線１２０８は、延長部の長さに沿って４μｍ〜５μｍまで変化する延長部幅の扇形のＩＤＴ電極を備え、延長部間に２μｍのギャップ幅を有するＬＢＡＷに対応する。曲線１２０８は、他の３つの曲線を組み合わせて、テーパーが付いたＬＢＡＷ構造を略シミュレートすることによって形成される。予測されたように、曲線１２０８のより低い周波数領域１２０８ａは、１９２０ＭＨｚと１９４０ＭＨｚとの間の通過帯域におけるリップルの減少を示している。
１００ ＬＢＡＷ共振器、ＬＢＡＷフィルタ
１０２ ＩＤＴ電極構造
１１０ 圧電層、ピエゾ層
１２０ 電極、対電極
１３０ 音響ブラッグ反射器
１４０ 基板
１５０ 延長部
１６０ 入力ポート
１７０ 電極、出力電極
１８０ 出力ポート
１９０ ギャップ
２００ 長さ延長（ＴＥ）バルクモード
２１０ 粒子変位
２２０ 長さ剪断（ＴＳ２）バルクモード
２３０ 粒子変位
４０１ 電極
４０２ 電極
４１０ 共振モード、偶数モード
４２０ 奇数モード共振
４２０ 共振モード、奇数モード
４３０ 周波数差
５１０ ＴＥ１波に対応するピーク
５２０ ＴＳ２波に対応するピーク
６０２ 対称モード
６０４ 非対称モード
６０６ 中間モード
７１０ 通過帯域
８００ セクション
８０２ 基部
８０４ 基部
８０６ 延長部
８０８ 延長部
８１０ ギャップ幅
８２０ フルセット
８５０ 電極
８７０ 電極
９００ セクション
９０２ 基部
９０４ 基部
９０６ 延長部
９０８ 延長部
９１０ ギャップ幅
９２０ フルセット
９５０ 入力電極
９７０ 出力電極
１００２ 曲線
１００４ 曲線
１００６ 曲線
１００８ 曲線
１０１０ ＴＳ２ピーク
１０１２ ＴＳ１ピーク
１１０４ 曲線
１１０６ ＴＳ２ピーク
１１０８ 寄生ＴＳ１側ピーク
１２０２ 曲線
１２０４ 曲線
１２０８ 曲線

Claims (21)

  1. 以下を含む音波フィルタ装置：
    圧電層；
    前記圧電層の上面に配置され、かつ互いから物理的に離間した入力電極及び出力電極であって、前記入力電極及び前記出力電極それぞれは、基部と前記基部から延在する少なくとも１つの延長部とを含み、前記入力電極は、前記出力電極の少なくとも１つの延長部の隣接する延長部に沿って、略反対方向に延在し、前記出力電極の少なくとも１つの延長部の隣接する延長部からギャップ幅によって離間している、入力電極及び出力電極；及び、
    前記圧電層の底面に接続された上面を有する対電極；
    を備える音波フィルタデバイスであって、
    全ン期圧電層の厚さと、隣接する入出力電極の延長部間のギャップ幅により、前記入力電極と前記対電極との間に高周波電圧の印加が、電圧層内に対称及び非対称音響厚さ延長可能な共振モードを作成させ、
    前記入力電極または前記出力電極の前記少なくとも１つの延長部は、前記少なくとも１つの延長部の第１の端部から第２の端部まで変化する幅を有することを特徴とする音波フィルタデバイス。
  2. 前記延長部の前記第１の端部は対応する電極の前記基部の近位にあり、かつ、前記延長部の第２の端部は対応する電極の前記基部から遠位にあることを特徴とする請求項１に記載の音波フィルタデバイス。
  3. 前記入力電極または前記出力電極の一方の前記少なくとも１つの延長部は、前記少なくとも１つの延長部の前記第１の端部から前記第２の端部まで減少する幅を有することを特徴とする請求項２に記載の音波フィルタデバイス。
  4. 前記入力電極または前記出力電極の他方の前記少なくとも１つの延長部は、前記少なくとも１つの延長部の前記第１の端部から前記第２の端部まで増加する幅を有することを特徴とする請求項３に記載の音波フィルタデバイス。
  5. 前記入力電極の前記少なくとも１つの延長部は、前記入力電極の前記延長部の前記第１の端部から前記第２の端部まで幅が増加し、かつ、前記出力電極の前記少なくとも１つの延長部は、前記出力電極の前記少なくとも１つの延長部の前記第１の端部から前記第２の端部まで減少することを特徴とする請求項４に記載の音波フィルタデバイス。
  6. 前記入力電極または前記出力電極の一方の前記少なくとも１つの延長部は、前記少なくとも１つの延長部の前記第１の端部から前記第２の端部まで増加する幅を有することを特徴とする請求項２に記載の音波フィルタデバイス。
  7. 延長部間の前記ギャップ幅は一定であることを特徴とする請求項１に記載の音波フィルタデバイス。
  8. 前記入力電極または前記出力電極の前記少なくとも１つの延長部の幅は、前記少なくとも１つの延長部の前記第１の端部から前記第２の端部まで連続的に変化することを特徴とする請求項１に記載の音波フィルタデバイス。
  9. 前記入力電極及び前記出力電極はそれぞれ、互いにかみ合った延長部を備えるコーム構造を有することを特徴とする請求項１に記載の音波フィルタデバイス。
  10. 前記対電極の底面と接触するブラッグ反射器をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の音波フィルタデバイス。
  11. 前記入力電極及び前記出力電極は少なくとも１０個の延長部を有することを特徴とする、請求項１に記載の音波フィルタデバイス。
  12. 前記圧電層の厚さは少なくとも０．５μｍであることを特徴とする請求項１に記載の音波フィルタデバイス。
  13. 各延長部の幅は、前記第１の端部から前記第２の端部まで１０％〜２５０％増加することを特徴とする請求項１に記載の音波フィルタデバイス。
  14. 各延長部の幅は、前記第１の端部から前記第２の端部まで２５％〜１００％増加することを特徴とする請求項１に記載の音波フィルタデバイス。
  15. 当該音波フィルタデバイスは、横方向に結合されたバルク音響波フィルタである、請求項１に記載の音波フィルタデバイス。
  16. 圧電層；
    前記圧電層の上面に配置され、かつ互いから物理的に離間した入力電極及び出力電極であって、前記入力電極及び前記出力電極それぞれは、基部と前記基部から延在する少なくとも１つの延長部とを含み、前記入力電極は、前記出力電極の少なくとも１つの延長部の隣接する延長部に沿って、略反対方向に延在し、前記出力電極の少なくとも１つの延長部の隣接する延長部からギャップ幅によって離間している、入力電極及び出力電極；及び、
    前記圧電層の底面に接続された上面を有する対電極；
    を備える音波フィルタデバイスであって、
    全ン期圧電層の厚さと、隣接する入出力電極の延長部間のギャップ幅により、前記入力電極と前記対電極との間に高周波電圧の印加が、電圧層内に対称及び非対称音響厚さ延長可能な共振モードを作成させ、
    隣接する延長部管のギャップ幅は、前記入力電極と前記基部と前記出力電極の前記基部との間で変化することを特徴とする音波フィルタデバイス。
  17. 前記入力電極及び前記出力電極の隣接する延長部間の前記ギャップ幅は、前記入力電極の前記基部と前記出力電極の前記基部との間で増加することを特徴とする請求項１６に記載の音波フィルタデバイス。
  18. 前記入力電極及び前記出力電極の隣接する延長部間の前記ギャップ幅は、２μｍ〜３μｍ増加することを特徴とする請求項１６に記載の音波フィルタデバイス。
  19. 前記入力電極及び前記出力電極の隣接する延長部間の前記ギャップ幅は、前記入力電極の前記基部と前記出力電極の前記基部との間で減少することを特徴とする請求項１７に記載の音波フィルタデバイス。
  20. 前記入力電極及び前記出力電極それぞれは、互いにかみ合った延長部を備えたコーム構造を有することを特徴とする請求項１６に記載の音波フィルタデバイス。
  21. 前記対電極の底面と接触するブラッグ反射器をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の音波フィルタデバイス。
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