JP4715922B2 - 弾性境界波装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば共振子やフィルタとして用いられる弾性境界波装置に関し、より詳細には、第１，第２の媒質間に電極が配置されており、第２の媒質上に、さらに第３及び第４の媒質が積層されている構造を有する弾性境界波装置に関する。

近年、共振子や帯域フィルタとして、パッケージ構造の簡略化を図り得るため、弾性境界波装置が注目されている。

下記の特許文献１には、電気機械結合係数が大きく、伝搬損失及びパワーフロー角が小さく、周波数温度係数ＴＣＦが適度な範囲にある弾性境界波装置が開示されている。ここでは、圧電基板からなる第１の媒質と、ＳｉＯ_２膜からなる第２の媒質との界面にＩＤＴ電極が形成されている。そして、圧電基板として用いる圧電単結晶の方位、ＩＤＴ電極を構成する材料、膜厚及び電極指ピッチを調整することにより、電気機械結合係数や温度特性を調整し得る旨が記載されている。

他方、下記の特許文献２には、図１２に模式的に示す弾性境界波装置１０１が開示されている。弾性境界波装置１０１では、ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ_３基板からなる第１の媒質１１１と、ＳｉＯ_２膜からなる第２の媒質１１２との界面にＩＤＴ電極１１５が配置されている。そして、第２の媒質１１２上に、多結晶Ｓｉ層からなる第３の媒質１１３と、ＳｉＯ_２膜からなる第４の媒質１１４とがこの順序で積層されている。

ここでは、第２の媒質〜第４の媒質１１２〜１１４を積層することにより、周波数調整を行うことができるとされている。すなわち、膜厚Ｈ１の第１の媒質１１１と、膜厚Ｈ２の第２の媒質１１２との間に電極１１５が形成され、さらに膜厚Ｈ３の第３の媒質１１３が積層されて、積層体が得られる。この積層体段階で周波数調整が行われる。そして、第３の媒質１１３上に、膜厚Ｈ４の第４の媒質１１４が積層される。このようにして得られた弾性境界波装置１０１では、境界波のエネルギーは、図１２の右側に示す通りとなる。すなわち、第４の媒質においては、境界波のエネルギーはごく一部にしか分布しないので、上記積層体段階で周波数調整を行い、周波数ばらつきを著しく小さくすると、第４の媒質１１４を形成したとしても、周波数ばらつきを小さくすることが可能とされている。
ＷＯ２００４−０７０９４６ ＷＯ２００５−０９３９４９

特許文献１に記載の弾性境界波装置では、圧電基板を構成している圧電単結晶の基板方位、ＩＤＴ電極の構成が決定されると、周波数温度係数ＴＣＦや遅延時間温度係数ＴＣＤが自ずと決定されることになる。従って、所望の温度特性を有する弾性境界波装置を得ることは困難であった。

他方、特許文献２に記載の弾性境界波装置では、上記のように、第２〜第４の媒質を積層することにより、製造段階における周波数調整を容易に行うことができ、周波数ばらつきの少ない弾性境界波装置を提供することができる。しかしながら、特許文献２の図１０において周波数温度係数ＴＣＦが示されているように、上記多結晶Ｓｉ層からなる第３の媒質層が積層されていることにより、周波数温度係数ＴＣＦが劣化するおそれがあった。

本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、複数の媒質を積層してなる弾性境界波装置において、温度による特性変化の小さい弾性境界波装置を提供することにある。

本願の第１の発明によれば、第１の媒質〜第４の媒質がこの順序で積層されており、第１の媒質と第２の媒質との間の界面に電極が配置されている弾性境界波装置において、前記第４の媒質／第２の媒質／電極／第１の媒質を積層してなる構造における弾性境界波または弾性表面波の遅延時間温度係数ＴＣＤが正の値であり、前記第４または第２の媒質が正の音速温度係数ＴＣＶを有し、前記第１の媒質が負の音速温度係数ＴＣＶを有し、前記第３の媒質の横波の音速が、前記第４の媒質及び／または第２の媒質の横波の音速よりも遅くされていることを特徴とする、弾性境界波装置が提供される。

本発明のある特定の局面では、第１の媒質が圧電基板からなり、第２の媒質が酸化ケイ素膜からなり、第３の媒質が酸化タンタル膜または酸化亜鉛膜からなり、第４の媒質が酸化ケイ素膜からなる。この場合、酸化ケイ素膜からなる第２，第４の媒質間に、酸化ケイ素膜よりも横波の音速が遅い酸化タンタル膜または酸化亜鉛膜からなる第３の媒質が配置されることになる。従って、本発明により、横波の音速が第４，第２の媒質の横波の音速よりも遅い第３の媒質が配置されることになるため、遅延時間温度係数ＴＣＤの絶対値が小さい、温度特性の良好な弾性境界波装置を確実に提供することができる。

本発明では、好ましくは、電極として、少なくとも１つのＩＤＴ電極が形成されている。すなわち、少なくとも１つのＩＤＴ電極により、弾性境界波が効率良く励振され、本発明に従って、弾性境界波を利用し、遅延時間温度特性が良好な弾性境界波装置を提供することができる。
（発明の効果）

本発明に係る弾性境界波装置では、第１〜第４の媒質がこの順序で積層されており、第１，第２の媒質間の界面に電極が配置されている構造において、第３の媒質の横波の音速が、第４の媒質及び／または第２の媒質の横波の音速よりも遅くされているので、遅延時間温度特性ＴＣＤの絶対値を小さくすることができ、良好な温度特性を有する弾性境界波装置を提供することができる。これは、以下の理由によると考えられる。振動エネルギーは、音速が低い媒質側に集中しやすい傾向がある。従って、第３の媒質における横波の音速が、第４の媒質及び／または第２の媒質の横波の音速よりも遅くされている場合、第３の媒質において、横波の振動エネルギーが強く分布することになるため、それによって、第２，第４の媒質への横波の振動エネルギーの分布も強くなり、弾性境界波の遅延時間温度係数ＴＣＤを小さくすることができることによると考えられる。

よって、本発明によれば、温度による特性の変化が小さい弾性境界波装置を確実にかつ容易に提供することが可能となる。

図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る弾性境界波装置を説明するための略図的正面断面図及び電極構造を示す模式的平面図である。 図２は、実施形態の弾性境界波装置における各媒質層における振動エネルギーの分布状態を説明するための模式図である。 図３は、Ｔａ_２Ｏ_５からなる第３の媒質の膜厚を変化させた場合の弾性境界波の音速の変化を示す図である。 図４は、Ｔａ_２Ｏ_５からなる第３の媒質の膜厚を変化させた場合の弾性境界波のスプリット反射指標κ_１２の変化を示す図である。 図５は、Ｔａ_２Ｏ_５からなる第３の媒質の膜厚を変化させた場合の弾性境界波の遅延時間温度係数ＴＣＤの変化を示す図である。 図６は、Ｔａ_２Ｏ_５からなる第３の媒質の膜厚を変化させた場合の弾性境界波の電気機械結合係数Ｋ^２の変化を示す図である。 図７は、第３の媒質を構成しているＴａ_２Ｏ_５厚みが０．０３λである場合の実施形態の弾性境界波装置の振動エネルギー分布を模式的に示す図である。 図８は、第３の媒質を構成しているＴａ_２Ｏ_５厚みが０．２０λである場合の実施形態の弾性境界波装置の振動エネルギー分布を模式的に示す図である。 図９は、Ｔａ_２Ｏ_５からなる第３の媒質の厚みが０．０２λ及び０．０５λの場合、第３の媒質が積層されていない構造における周波数温度係数ＴＣＦを示す図である。 図１０は、Ｔａ_２Ｏ_５からなる第３の媒質の厚みが０．０２λ及び０．０５λの場合、第３の媒質が積層されていない構造における共振子の比帯域を示す図である。 図１１は、第３の媒質としてのＴａ_２Ｏ_５の厚みが０．０２λ及び０．０５λ及び第３の媒質が積層されていない各弾性境界波装置のインピーダンス及び位相周波数特性を示す図である。 図１２は、従来の弾性境界波装置の一例を説明するための模式的正面断面図である。

符号の説明

１…弾性境界波装置
１１…第１の媒質
１２…第２の媒質
１３…第３の媒質
１４…第４の媒質
１５…積層体
１６…ＩＤＴ電極
１７，１８…反射器

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。

図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る弾性境界波装置の模式的正面断面図及び電極構造を示す模式的平面図である。

弾性境界波装置１は、第１の媒質１１〜第４の媒質１４をこの順序で積層した積層体１５を有する。そして、第１の媒質１１と第２の媒質１２との界面に、図１（ｂ）に示す電極構造が形成されている。すなわち、上記電極構造として、ＩＤＴ電極１６と、ＩＤＴ電極１６の弾性境界波伝搬方向外側に設けられた反射器１７，１８とを有する。

本実施形態では、第１の媒質１１は、１５°ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ_３基板からなる。なお、第１の媒質１１は、他の結晶方位のＬｉＮｂＯ_３基板、あるいはＬｉＴａＯ_３基板などの他の圧電単結晶基板を用いて構成されてもよい。第１の媒質１１は、他の圧電材料、例えば圧電セラミックスにより構成されていてもよく、さらには、絶縁性材料に圧電薄膜を積層した構造により構成されてもよい。

また、第２の媒質１２は、本実施形態では酸化ケイ素膜としてのＳｉＯ_２膜により形成されている。本実施形態で、第３の媒質１３は、酸化タンタル膜としてのＴａ_２Ｏ_５からなる。また、第４の媒質１４は、酸化ケイ素膜としてのＳｉＯ_２膜からなる。

Ｔａ_２Ｏ_５からなる第３の媒質１３における横波の音速は１５８０ｍ／秒である。他方、ＳｉＯ_２からなる第２，第４の媒質中の横波の音速は３７５７ｍ／秒である。すなわち、第３の媒質１３における横波の音速は、第２，第４の媒質１２，１４における横波の音速よりも遅くされている。また、ＺｎＯも横波音速２８２６ｍ／ｓであるので、第３の媒質として利用できる。

なお、上記第４の媒質１４／第２の媒質１２／ＩＤＴ電極１６／第１の媒質１１を積層した積層構造では、弾性境界波の遅延時間温度係数ＴＣＤは正の値とされている。なお、遅延時間温度係数ＴＣＤは、デバイスの性能の指標と直結する弾性波の伝搬性能の指標であり、デバイス性能の指標となる周波数温度係数ＴＣＦとの間には、ＴＣＦ＝−ＴＣＤの関係がある。

また、本実施形態では、第３の媒質１３における横波の音速は、第２の媒質１２における横波の音速及び第４の媒質１４における横波の音速よりも遅くされていたが、第３の媒質１３における横波の音速は、第２の媒質１２における横波の音速または第４の媒質１４における横波の音速の少なくとも一方よりも遅くされていればよい。

また、ＳｉＯ_２からなる第２，第４の媒質においては、音速温度係数ＴＣＶは正の値である。音速温度係数ＴＣＶとは、線膨張係数の影響を除いた弾性波の伝搬性能の指標であり、線膨張係数の影響を除いた音速の温度による変化傾向を示す。

なお、第１の媒質１１を構成しているＬｉＮｂＯ_３基板は、音速温度係数ＴＣＶは負の値である。

本実施形態では、ＩＤＴ電極１６及び反射器１７，１８は、Ａｕ層上に、Ａｌ層を積層した積層金属膜からなり、ＩＤＴ電極のデューティは０．６とされている。

本実施形態の弾性境界波装置１では、第３の媒質１３を構成しているＴａ_２Ｏ_５の横波の音速が、第２，第４の媒質１２，１４における横波の音速よりも遅いため、横波のエネルギーは第３の媒質に集中することとなる。従って、第１，第２の媒質１１，１２の界面を伝搬する弾性境界波の遅延時間温度係数ＴＣＤの絶対値を小さくすることができ、良好な温度特性を得ることができる。これを、従来の弾性境界波装置と対比しつつ、より具体的に説明する。

第３及び第４の媒質１３，１４を有しないことを除いては、上記実施形態の弾性境界波装置１と同様に構成された従来の弾性境界波装置について、下記の表１に示す条件でＩＤＴ電極、反射器及び第１，第２の媒質を構成した。この従来の弾性境界波装置について、「周期構造圧電性導波路の有限要素法解析」（電子通信学会論文誌Ｖｏｌ．Ｊ６８−Ｃ Ｎｏ１．１９８５／１，第２１頁〜第２７頁）に提案されている有限要素法を拡張し、半波長区間に１本のストリップを配置し、電気的に開放したストリップと、短絡したストリップとの阻止域の上端と下端とにおける音速を求めた。境界波の振動エネルギーは、ＩＤＴ電極の上方１λまでの部分及び下方１λまでの部分に大半のエネルギーが集中している。従って、ＩＤＴ電極の上下方向に８λの厚みの部分を解析領域とし、解析領域の表面と裏面の境界条件は弾性的に固定した。

次に、「モード結合理論による弾性表面波すだれ状電極の励振特性評価」（電子情報通信学会技術報告、ＭＷ９０−６２，１９９０，第６９頁〜第７４頁）に提案されている方法に基づいて、ストリップにおける境界波の反射量を表すκ_１２／ｋ_０と電気機械結合係数Ｋ^２を求めた。なお、「周期構造圧電性導波路の有限要素法解析」で扱った構造に比べると、上記従来例として用意した弾性境界波装置における音速の周波数分散が大きいため、κ_１２／ｋ_０は周波数分散の影響を考慮して求めた。

また、遅延時間温度係数ＴＣＤは、１５℃、２５℃及び３５℃における短絡ストリップの阻止域下端の位相速度Ｖ_１５℃、Ｖ_２５℃及びＶ_３５℃より下記の式（１）により求めた。

ＴＣＤ＝α_ｓ−（Ｖ_３５℃−Ｖ_１５℃）／Ｖ_２５℃（３５−１５） …式（１）
なお、式（１）において、α_ｓは境界波伝搬方向におけるＬｉＮｂＯ_３基板の線膨張係数である。

上記計算により求めた従来の弾性境界波装置の特性を下記の表２に示す。

他方、上記実施形態の弾性境界波装置のＩＤＴ電極１６及び第１〜第４の媒質１１〜１４の構成を下記の表３にまとめて示す。そして、下記の表３のように設定された上記実施形態の弾性境界波装置について、上記従来の弾性境界波装置と同様にして、伝搬特性を計算した。結果を表４に示す。

表２と表４とを比較すれば明らかなように、本実施形態の弾性境界波装置によれば、遅延時間温度係数は１８．７ｐｐｍ／℃と良化していることがわかる。すなわち、音速、電気機械結合係数Ｋ^２、及びκ_１２／ｋ_０は若干変化したものの、これらの変化は実用上十分許容され得る範囲内の変化であり、他方、遅延時間温度係数ＴＣＤは上記のように大幅に良化していることがわかる。

本実施形態において、遅延時間温度係数ＴＣＤの絶対値が小さくなり、良化する理由は、以下の通りであると考えられる。

弾性境界波の遅延時間温度係数ＴＣＤは、境界を形成する複数の媒質全体における線膨張係数α_ｓと、個々の媒質における音速温度係数ＴＣＶとのバランスにより決定されることになる。例えば、弾性境界波の遅延時間温度係数ＴＣＤが正の値である場合、横波の音速温度係数ＴＣＶが正の材料における境界波の振動エネルギー分布を強くすると、境界波の遅延時間温度係数ＴＣＤは小さくなる。弾性境界波の振動エネルギーは、低音速である媒質に集中しやすい。従って、２つの層の一方の層に弾性境界波の振動エネルギーを集中させたい場合には、一方の層として、低音速の材料を用いればよい。また、１つの媒質を２つの層に分離し、分離された２つの層の間に、相対的に低い音速の媒質を挿入すれば、該低い音速の媒質に振動エネルギーを集中し、それにより、前記分離された２つの層への振動エネルギー分布が強まる。

表１に示した従来の弾性境界波装置では、遅延時間温度係数ＴＣＤが正の値となる。従って、音速温度係数ＴＣＶが正であるＳｉＯ_２層側の振動エネルギーを高めることができれば、遅延時間温度係数ＴＣＤを改善し得ると考えられる。そこで、上記実施形態では、表３に示したように、第２，第４の媒質を構成しているＳｉＯ_２膜間に、第３の媒質として、相対的に横波の音速が低速であるＴａ_２Ｏ_５が配置されている。従って、音速温度係数ＴＣＶが正であるＳｉＯ_２からなる第２の媒質１２と第４の媒質１４における境界波の振動エネルギーを高めることができる。

図２は、上記実施形態の場合と、上記実施形態とは異なり、Ｔａ_２Ｏ_５からなる第３の媒質が配置されていない従来の場合の弾性境界波の変位分布を示す模式図である。実線が上記実施形態の場合を、破線が従来の場合を示している。図２から明らかなように、Ｔａ_２Ｏ_５からなる第３の媒質１３を配置することにより、第２の媒質１２と第４の媒質１４における弾性境界波の振動エネルギーが大幅に高められることがわかる。

図３〜図６は、第３の媒質１３の厚みと、弾性境界波伝搬特性との関係を示す図である。具体的には、図３は、第３の媒質１３の膜厚を変化させた場合の音速の変化を示す図であり、図４は、ストリップ反射指標の変化を示す図であり、図５は、遅延時間温度係数ＴＣＤの変化を示す図であり、図６は、電気機械結合係数Ｋ^２（％）の変化を示す図である。

また、図７は、厚みが０．０３λのＴａ_２Ｏ_５からなる第３の媒質における振動エネルギーの分布を示す模式図であり、図８は、厚みが０．２０λのＴａ_２Ｏ_５からなる第３の媒質における振動エネルギーの分布を示す模式図である。

図３から明らかなように、第３の媒質（Ｔａ_２Ｏ_５）の厚みを厚くすることにより、音速が遅い第３の媒質の影響が高くなるため、弾性境界波の音速が低下していることがわかる。例えば、第３の媒質を設けない場合の音速が３３９４ｍ／ｓであるのに対し、第３の媒質の厚みが０．０３λの場合の音速が３３３２ｍ／ｓとなる。また、第３の媒質（Ｔａ_２Ｏ_５）の厚みが厚くなると、遅延時間温度係数ＴＣＤは上記の原理に従って、図５に示すように負の側に移動していくことになる。例えば、第３の媒質を設けない場合のＴＣＤが２７ｐｐｍ／℃であるのに対し、第３の媒質の厚みが０．０３λの場合のＴＣＤが１８ｐｐｍ／℃となる。さらに、図７及び図８に示したように、Ｔａ_２Ｏ_５の膜厚が０．２０λと厚くなるに従って、ＬｉＮｂＯ_３基板に分布する振動エネルギーが減少し、電気機械結合係数Ｋ^２が低くなる。すなわち、Ｔａ_２Ｏ_５の厚みが０．３λの場合、図６から明らかなように、電気機械結合係数Ｋ^２は２．４％と小さくなり、実用性が低下する。

また、図４から明らかなように、Ｔａ_２Ｏ_５からなる第３の媒質１３の厚みが厚くなっていくと、ストリップの反射係数を示すκ_１２は低くなっていく。特に、Ｔａ_２Ｏ_５の厚みが０．２λでκ_１２は０．０２６と小さくなる。従って、κ_１２が０．０２６より小さくなると、ＩＤＴ電極１６の左右にストリップ型反射器１７，１８を配置した上記実施形態の１ポート型弾性境界波共振子や、あるいは縦結合型の共振子フィルタを構成した場合、すなわち共振子構造を利用した弾性境界波装置では、反射器の本数を多くしなければならなくなる。そのため、弾性境界波装置の大型化を招き、好ましくない。よって、好ましくは、Ｔａ_２Ｏ_５からなる第３の媒質１３の厚みは、０．３０λ以下、より好ましくは０．２０λ以下とすることが望ましい。

次に、上記実施形態に従って、１ポート型弾性境界波装置を具体的に作製し、共振周波数の温度係数ＴＣＦと、比帯域幅を測定した。

すなわち、下記の表５に示すように、ＩＤＴ電極１６の周期λ、ＩＤＴ電極１６の構成及び膜厚、第１〜第４の媒質１１〜１４の膜厚及び材料を設定した。

さらに、ＩＤＴ電極１６における設計パラメータは以下の通りとした。

電極指の対数：６０対
交差幅：３０λ
開口幅：３０．４λ
アポタイズ：有、ＩＤＴ中央が交差幅３０λ、ＩＤＴ両端が交差幅１５λ
反射器の電極指の本数：５１本
ＩＤＴと反射器の周期λ：３．４２μｍ（電極指配置ピッチ０．８μｍ）
電極指のライン幅：０．８５５μｍ
電極指間のスペース幅：０．８５５μｍ

なお、第３の媒質１３の厚みについては、上記のように１７０ｎｍ、すなわち０．０５λとしたが、別に、第３の媒質１３の厚みを０．０２λ（６８ｎｍ）とした変形例の弾性境界波装置を作製した。さらに、比較のために、第３の媒質の厚みを０λ、すなわち第３の媒質１３を設けなかったことを除いては、上記試作例と同様にして弾性境界波装置を作製した。これらの弾性境界波装置について、共振周波数の周波数温度係数ＴＣＦと比帯域幅を求めた。結果を図９及び図１０に示す。ここで、比帯域幅は（反共振周波数−共振周波数）／共振周波数として求める。

図９及び図１０から明らかなように、具体的に試作された上記実施形態及び変形例の弾性境界波装置によれば、第３の媒質を有しない弾性境界波装置に比べて、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を小さくすることができ、かつ比帯域幅については、さほど変化しないことがわかる。従って、比帯域幅を狭めることなく、周波数温度特性を改善し得ることがわかる。

図１１は、上記のようにして作製された３種類の弾性境界波装置のインピーダンス及び位相特性を示す図である。図１１から明らかなように、第３の媒質を有しない比較例に比べ、第３の媒質１３を用いた実施形態及び変形例の弾性境界波装置では、反共振周波数におけるインピーダンスの共振周波数におけるインピーダンスに対する比であるインピーダンス比すなわち山谷比が大きくなり、特性が改善されていることがわかる。

多くの圧電材料は負の音速温度係数ＴＣＶを有し、そのデバイスは負の周波数温度係数ＴＣＦを有する。従って、第２の媒質１２及び第４の媒質１４として、正の音速温度係数ＴＣＶをもつ材料を用いることにより、デバイスの周波数温度係数ＴＣＦをプラス側に補正することができる。正の音速温度係数ＴＣＶを有するＳｉＯ_２を第２の媒質１２及び第４の媒質１４として用いることにより、実用性を高めることができる。すなわち、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を小さくすることができる。他方、Ｔａ_２Ｏ_５は低音速であり、かつ重く、硬い誘電体材料である。従って、第３の媒質１３として、Ｔａ_２Ｏ_５を、ＳｉＯ_２からなる第２の媒質１２と第４の媒質１４との間に薄く配置することにより、エネルギーを効率的に第１の媒質１１から第２の媒質１２側に移動させることができる。また、ＳｉＯ_２及びＴａ_２Ｏ_５は耐熱性に優れており、化学的に安定である。従って、上記実施形態の弾性境界波装置１は、温度による特性の変化が小さいだけでなく、耐熱性及び安定性に優れており、信頼性の点においても優れている。また、第２の媒質１２と第４の媒質１４は別の材料で構成してもよい。

なお、上記実施形態では、第４の媒質／第２の媒質／電極／第１の媒質を積層してなる構造における弾性境界波の遅延時間温度係数ＴＣＤが正の値であり、第４または第２の媒質が正の音速温度係数ＴＣＶを有し、第１の媒質が負の音速温度係数ＴＣＶを有する構造とされていたが、本発明においては、このような構造に限定されるものではなく、第３の媒質の横波の音速が、第４の媒質及び／または第２の媒質の横波の音速よりも遅くされている下記の第２の構造においても、また、第３の媒質の横波の音速を逆に速くしている第３，第４の構造においても、遅延時間温度特性を改善することができる。

第２の構造例：第４の媒質／第２の媒質／電極／第１の媒質を積層してなる構造における弾性境界波の遅延時間温度係数ＴＣＤが負の値であり、第４または第２の媒質が負の音速温度係数ＴＣＶを有し、第１の媒質が正の音速温度係数ＴＣＶを有する構造。

第３の構造例：第４の媒質／第２の媒質／電極／第１の媒質を積層してなる構造における弾性境界波の遅延時間温度係数ＴＣＤが正の値であり、第４または第２の媒質が負の音速温度係数ＴＣＶを有し、第１の媒質が正の音速温度係数ＴＣＶを有する構造。

第４の構造例：第４の媒質／第２の媒質／電極／第１の媒質を積層してなる構造における弾性境界波の遅延時間温度係数ＴＣＤが負の値であり、第４または第２の媒質が正の音速温度係数ＴＣＶを有し、第１の媒質が負の音速温度係数ＴＣＶを有する構造。

なお、上記実施例では、１ポート型の弾性境界波共振子につき説明したが、本発明に係る弾性境界波装置は、様々な電極構造を有するように構成され得る。すなわち、２個以上のＩＤＴを用いた縦結合型もしくは横結合型の弾性境界波共振子フィルタや、複数個の弾性境界波共振子をラダー型に接続してなるラダー型フィルタであってもよい。また、本発明の弾性波装置は、弾性境界波光スイッチや弾性境界波光フィルタなどの光デバイスにも用いることができ、弾性境界波を利用した装置一般に広く用いることができる。

なお、本発明の弾性境界波装置の製造に際しては、第２の媒質１２〜第４の媒質１４を形成するに先立ち、逆スパッタ、イオンビームミリング、反応性イオンエッチング、ウェットエッチングまたは研磨などにより、ＩＤＴ電極や第２もしくは第３の媒質１２，１３を薄くしたり、スパッタリングもしくは蒸着などの堆積法により追加成膜して厚くすることにより、ＩＤＴ電極１６、第２の媒質１２及び／または第３の媒質１３の厚みを調整することができる。そして、これらの厚み調整により、周波数調整を行うことができる。

また、本発明においては、表５に示したように、電極構造は、複数の金属からなる積層膜により構成されてもよい。

さらに、本発明における第１〜第４の媒質を構成する材料についても特に限定されない。すなわち、様々な誘電体を媒質として用いることができる。このような媒質としては、例えば、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、タンタル酸リチウム、四ほう酸リチウム、ランガサイトやランガナイト、水晶、ＰＺＴ、ＺｎＯ、ＡｌＮ、酸化珪素、ガラス、シリコン、サファイア、窒化シリコン及び窒化炭素からなる群から選択される１種などが挙げられる。

また、媒質は、単一材料で構成されている必要は必ずしもなく、複数の媒質層を積層してなる積層構造を有していてもよい。すなわち、第１〜第４の媒質のうち少なくとも１つの媒質が、複数の材料層を積層した積層構造を有するものであってもよい。

加えて、本発明に係る弾性境界波装置では、外側に、強度を高めたり、腐食性ガスなどの浸入を防止するための保護層を形成してもよい。また、弾性境界波装置は、部品サイズが大きくなることを厭わないのであれば、パッケージに封入された構造を有していてもよい。

なお、上記保護層としては、酸化チタン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムなどの絶縁性材料により構成されていてもよく、Ａｕ、ＡｌまたはＷなどの金属膜により構成されていてもよく、エポキシ樹脂などの樹脂膜により構成されていてもよい。

Claims (3)

1. 第１の媒質〜第４の媒質がこの順序で積層されており、第１の媒質と第２の媒質との間の界面に電極が配置されている弾性境界波装置において、
   前記第４の媒質／第２の媒質／電極／第１の媒質を積層してなる構造における弾性境界波または弾性表面波の遅延時間温度係数ＴＣＤが正の値であり、
   前記第４または第２の媒質が正の音速温度係数ＴＣＶを有し、前記第１の媒質が負の音速温度係数ＴＣＶを有し、
   前記第３の媒質の横波の音速が、前記第４の媒質及び／または第２の媒質の横波の音速よりも遅くされていることを特徴とする、弾性境界波装置。
2. 前記第１の媒質が圧電基板からなり、前記第２の媒質が酸化ケイ素膜からなり、前記第３の媒質が酸化タンタル膜または酸化亜鉛膜からなり、前記第４の媒質が酸化ケイ素膜からなる、請求項１に記載の弾性境界波装置。
3. 前記電極として、少なくとも１つのＩＤＴ電極を有する、請求項１または２に記載の弾性境界波装置。

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