JP5861809B1 - 弾性波装置 - Google Patents

Abstract

ピストンモードを利用しており、高次横モードを効果的に抑圧し得る弾性波装置を提供する。圧電基板２上に、少なくとも１つのＩＤＴ３〜５が設けられている。ＩＤＴ３〜５において、電極指交差領域の電極指の延びる方向における中央領域での弾性波の伝搬速度に比べ、伝搬速度が遅いエッジ領域が交差幅方向において中央領域の両側に設けられており、弾性波伝搬方向において中央領域の伝搬速度が相対的に速い第１の部分と、中央領域の伝搬速度が相対的に遅い第２の部分とが存在し、第１の部分の中央領域における伝搬速度、第２の部分における中央領域の伝搬速度に応じて、第１の部分のエッジ領域の幅及び伝搬速度と、第２の部分のエッジ領域の幅及び伝搬速度を、ピストンモードを励振させるように選択されている、弾性波装置１。

Description

本発明は、弾性表面波や弾性境界波を利用した弾性波装置に関し、特に、ピストンモードを利用した弾性波装置に関する。

従来ピストンモードを励振させることにより、高次横モードを抑圧し得る弾性表面波装置が知られている。例えば、下記の特許文献１には、ＩＤＴ電極の電極指の先端部分に誘電体膜が積層されている。この誘電体膜が積層されている部分はエッジ領域と称されており、電極指同士が交差している部分の中央領域に比べて音速が遅くされている。

また、下記の特許文献２にも、ピストンモードを実現するための、中央領域及びエッジ領域の音速関係が示されている。

特表２０１３−５４４０４１号公報 特開２０１１−１０１３５０号公報

特許文献１や特許文献２では、エッジ領域の弾性波伝搬方向に沿う寸法である長さ及びエッジ領域における音速を調整することにより、ピストンモードが励振されている。従って、１つの弾性波伝搬速度に対し、ピストンモードを励振させるためのエッジ領域の長さや幅が定まることとなる。

他方、複数のＩＤＴを有する縦結合共振子型弾性波フィルタや、狭ピッチ電極指部を有するＩＤＴが備えられた弾性波装置では、弾性波伝搬方向において、電極指ピッチやメタライゼーション比が変化している。従って、特許文献１や特許文献２のように、エッジ領域の長さや幅を一定とした方法では、１つの弾性波伝搬音速に対して有効であるが、弾性波の伝搬速度が異なる他の部分においては有効ではない。従って、高次横モードを充分に抑圧することができなかった。

本発明の目的は、高次横モードを効果的に抑圧し得る、ピストンモードを利用した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、圧電基板と、前記圧電基板上に形成された少なくとも１つのＩＤＴとを備え、前記ＩＤＴが、複数本の第１の電極指と、該複数本の第１の電極指と間挿し合っている複数本の第２の電極指とを有し、前記複数本の第１の電極指と前記複数本の第２の電極指とが弾性波伝搬方向において交差している部分において、中央領域における弾性波の伝搬速度に比べて、伝搬速度が遅いエッジ領域が前記第１，第２の電極指の延びる交差幅方向において該中央領域の両側に設けられており、前記弾性波伝搬方向において、前記中央領域の伝搬速度が相対的に速い第１の部分と、前記中央領域の伝搬速度が相対的に遅い第２の部分とを有し、前記第１の部分の中央領域における弾性波の伝搬速度、及び該第２の部分における中央領域の弾性波の伝搬速度に応じて、前記第１の部分のエッジ領域における弾性波の伝搬速度及び前記交差幅方向に沿う寸法である幅と、前記第２の部分のエッジ領域における弾性波の伝搬速度及び前記交差幅方向に沿う寸法である幅とが、前記第１の部分及び前記第２の部分においてそれぞれピストンモードを励振させるように選択されている。

本発明に係るある特定の局面では、前記第１の部分及び前記第２の部分においてそれぞれ、基本横モードの位相回転量の最小部分が前記交差幅方向の中央に存在するように、前記ピストンモードが励振される。

本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、前記基本横モードの位相回転量が、０である部分が前記交差幅方向の中央に存在する。

本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記第１の部分の前記エッジ領域における弾性波の伝搬速度及び前記交差幅方向に沿う寸法である幅と、前記第２の部分の前記エッジ領域における弾性波の伝搬速度及び前記交差幅方向に沿う寸法である幅とが、前記第１の部分の前記エッジ領域の前記交差幅方向に沿う寸法である幅と、前記第２の部分の前記エッジ領域の交差幅方向に沿う寸法である幅である。

本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記第１の部分の前記エッジ領域の交差幅方向の寸法である幅が、前記第２の部分の前記エッジ領域の交差幅方向の寸法である幅よりも大きい。

本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記第１の部分における前記中央領域の前記交差幅方向の寸法と、前記第２の部分における前記中央領域の前記交差幅方向の寸法とが異なっている。

本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、前記第１の部分の電極指ピッチが、前記第２の部分の電極指ピッチよりも大きい。

本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記第１の部分のメタライゼーション比が、前記第２の部分におけるメタライゼーション比よりも大きい。

本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記エッジ領域において、前記第１，第２の電極指上に質量付加膜が設けられており、前記第１の部分における質量付加膜の厚みが、前記第２の部分における質量付加膜の厚みよりも薄い。

本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、エッジ領域において、前記第１の部分の伝搬速度をＶ’ａ、前記第２の部分の伝搬速度をＶ’ｂとし、前記第１の部分における１つのエッジ領域の前記電極指の延びる方向の長さである幅をＥａ、前記第２の部分におけるエッジ領域の幅をＥｂとしたとき、Ｅａ／Ｖ’ａ＝Ｅｂ／Ｖ’ｂとされている。

本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記Ｅａ／Ｖ’ａ＝Ｅｂ／Ｖ’ｂとなるように、前記第１の部分及び前記第２の部分のエッジ領域の前記幅が選択されている。

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Ｅａ／Ｖ’ａ＝Ｅｂ／Ｖ’ｂとなるように、前記第１の部分及び前記第２の部分における前記エッジ領域のメタライゼーション比が選択されている。

本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記第１の部分及び第２の部分において、前記エッジ領域を覆うように質量付加膜が積層されており、前記Ｅａ／Ｖ’ａ＝Ｅｂ／Ｖ’ｂとなるように、前記第１の部分及び前記第２の部分に位置する前記質量付加膜の膜厚が選択されている。

本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記第１の部分及び前記第２の部分において、前記エッジ領域を覆うように質量付加膜が積層されており、前記Ｅａ／Ｖ’ａ＝Ｅｂ／Ｖ’ｂとなるように、前記第１の部分及び前記第２の部分に位置するエッジ幅、エッジ領域のメタライゼーション比及びエッジ領域に積層されている前記質量付加膜の膜厚の少なくとも１種が選択されている。

本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記第１の電極指及び前記第２の電極指の先端側に、弾性波伝搬方向に沿う寸法である幅が前記中央領域における幅に比べて広い、太幅部が設けられており、該太幅部により前記エッジ領域が構成されている。

本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記第２の電極指に設けられている前記太幅部と弾性波伝搬方向において重なる位置において、前記第１の電極指に第２の太幅部が設けられており、前記第１の電極指に設けられている前記太幅部と弾性波伝搬方向において重なる位置において、前記第２の電極指に第２の太幅部が設けられている。

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ＩＤＴが弾性波伝搬方向に沿って複数配置されており、複数の前記ＩＤＴのうち少なくとも１つの前記ＩＤＴが前記第１の部分であり、残りの前記ＩＤＴのうち少なくとも１つの前記ＩＤＴが前記第２の部分である。

本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、縦結合共振子型弾性波フィルタである。

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ＩＤＴが、電極指本体部と、前記電極指本体部よりも電極指ピッチが狭く、弾性波伝搬方向端部に設けられている狭ピッチ電極指部とを有し、前記電極指本体部が前記第１の部分であり、前記狭ピッチ電極指部が前記第２の部分である。

本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、少なくとも１つの前記ＩＤＴとして、１つのＩＤＴを有し、該ＩＤＴの弾性波伝搬方向両側に配置された反射器をさらに備え、１ポート型弾性波共振子が構成されている。

本発明に係る弾性波装置によれば、ピストンモードを利用しており、高次横モードを効果的に抑圧することが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。 図２は、本発明の第２の実施形態の弾性波装置を説明するための模式的平面図である。 図３は、比較例の弾性波装置の電極構造を示す模式的平面図である。 図４は、図３に示した比較例の弾性波装置の減衰量周波数特性を示す図である。 図５は、比較例及び実施例の弾性波装置における、エッジ領域の幅と、横モード強度との関係を示す図である。 図６は、本発明の変形例に係る弾性波装置を説明するための模式的平面図である。 図７は、本発明の図１に示した第１の実施形態の変形例に係る弾性波装置を説明するための模式的平面図である。 図８は、本発明の第１の実施形態の他の変形例に係る弾性波装置を説明するための模式的平面図である。 図９は、本発明の第３の実施形態としての１ポート型弾性波共振子を示す模式的平面図である。

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。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。

弾性波装置１は、圧電基板２を有する。圧電基板２は、ＬｉＴａＯ_３やＬｉＮｂＯ_３などの圧電単結晶からなる。もっとも、圧電基板２は、圧電セラミックスからなるものであってもよい。また、圧電基板２は、絶縁性基板上に圧電膜を積層したものであってもよい。

圧電基板２の主面上に、弾性波伝搬方向に沿って第１〜第３のＩＤＴ３〜５が順に設けられている。第１〜第３のＩＤＴ３〜５が設けられている領域の縦モードである弾性波伝搬方向両側には、反射器６，７が設けられている。弾性波装置１は、第１〜第３のＩＤＴ３〜５を有する縦結合共振子型弾性波フィルタである。

弾性波装置１では、第１，第３のＩＤＴ３，５が本発明における第１の部分であり、第２のＩＤＴ４が本発明における第２の部分に相当する。すなわち、第１，第３のＩＤＴ３，５の電極指ピッチが、第２のＩＤＴ４の電極指ピッチよりも大きくされている。従って、第１，第３のＩＤＴ３，５における電極指ピッチにより定まる波長は、第２のＩＤＴ４の電極指ピッチで定まる波長よりも大きい。従って、第１，第３のＩＤＴ３，５における後述の中央領域における弾性波伝搬速度が相対的に高く、第２の部分である第２のＩＤＴ４の中央領域における弾性波伝搬速度が相対的に遅くなっている。

なお、第１のＩＤＴ３及び第３のＩＤＴ５の電極指ピッチと、第２のＩＤＴ４の電極指ピッチが異なっているのは、必要とする減衰量周波数特性に応じて調整されているためである。一般に、縦結合共振子型弾性波フィルタでは、複数のＩＤＴにおける電極指ピッチは同一ではなく、目的とする周波数特性に応じて異ならされている構成が広く用いられている。

第１のＩＤＴ３は、一端がバスバーに接合された複数本の第１の電極指３ａと、第１の電極指３ａと間挿し合っている一端がバスバーに接合された複数本の第２の電極指３ｂとを有する。第２，第３のＩＤＴ４，５も同様に、複数本の第１の電極指４ａ，５ａと、複数本の第１の電極指４ａ，５ａと間挿し合っている複数本の第２の電極指４ｂ，５ｂとを有する。ここで、一端がバスバーに接続された複数本の電極指をくし歯電極とする。

反射器６，７は、弾性波伝搬方向に並んだ複数本の電極指を有する。実施例では、複数本の電極指の両端を短絡した構造を有する。

弾性波装置１では、高次横モードを抑圧するために、ピストンモードが励振されるように構成されている。より具体的には、第１の電極指３ａを例に取ると、バスバーに接合される一端側と反対の他端側に位置する第１の電極指３ａの先端に、残りの部分３ａ２よりも幅が広い太幅部３ａ１が設けられている。同様に、第２の電極指３ｂの先端においても、太幅部３ｂ１が設けられている。

第２のＩＤＴ４においても、第１の電極指４ａの先端に太幅部４ａ１が設けられており、第２の電極指４ｂの先端に太幅部４ｂ１が設けられている。第１，第２の電極指５ａ，５ｂにおいても、先端に太幅部５ａ１，５ｂ１が設けられている。

上記太幅部３ａ１，３ｂ１は、第１の電極指３ａと第２の電極指３ｂとが弾性波伝搬方向において重なり合っている領域、すなわち交差領域に設けられていることになる。弾性波装置１において、第１，第２の電極指３ａ，３ｂが延びる方向を交差幅方向とする。また、圧電基板２の主面に沿って弾性表面波の伝搬する方向を弾性波伝搬方向とする。本実施例では、弾性波伝搬方向と、交差幅方向に直交する方向とは同じである。

第１のＩＤＴ３を例にとると、第１の電極指３ａと第２の電極指３ｂとは、弾性波伝搬方向において重なっている。この弾性波伝搬方向において、第１の電極指３ａと第２の電極指３ｂとが重なり合う領域を交差領域とする。交差領域は、交差幅方向において中央に位置する中央領域と、中央領域の交差幅方向両側に設けられたエッジ領域とを含む。エッジ領域とは、弾性表面波の伝搬速度が、中央領域よりも相対的に遅い領域である。第１の電極指３ａが設けられている領域を例にとると、上記太幅部３ａ１，３ｂ１が設けられている領域がエッジ領域を構成している。交差領域において、太幅部３ａ１または３ｂ１が設けられている領域と、中央領域とでは、圧電基板上で金属の占める割合が異なる。すなわち、図１の一点鎖線Ｃ１と一点鎖線Ｃ２とで挟まれた中央領域に比べ、一点鎖線Ｃ１と一点鎖線Ｃ５とで囲まれた領域及び一点鎖線Ｃ２と一点鎖線Ｃ６とで囲まれた領域とでは、圧電基板上で金属の占める割合が異なる。なお、圧電基板上で電極指が占める割合として、メタライゼーション比がある。メタライゼーション比は、電極指が延びる方向と直交する方向において、電極指の幅を電極指の幅と隣り合う電極指の隙間との和で除した値を示す。

一点鎖線Ｃ１と一点鎖線Ｃ２とで囲まれた領域は、第１のＩＤＴ３において、上記太幅部３ａ１，３ｂ１が設けられている部分の内側の領域であり、これを中央領域とする。一点鎖線Ｃ１と一点鎖線Ｃ５とで挟まれた領域は、第１のＩＤＴ３において、太幅部３ｂ１が存在する領域である。また、一点鎖線Ｃ２と一点鎖線Ｃ６とで囲まれた領域は、第１のＩＤＴ３において、太幅部３ａ１が存在する領域である。この一点鎖線Ｃ１と一点鎖線Ｃ５とで囲まれた領域及び一点鎖線Ｃ２と一点鎖線Ｃ６とで囲まれた領域を、それぞれ、エッジ領域とする。従って、中央領域の交差幅方向において両側にエッジ領域が位置している。

中央領域に比べて、エッジ領域では、圧電基板上における金属の占める割合が大きく、メタライゼーション比が高くなる。そのため、圧電基板を媒質として伝搬する弾性波の伝搬速度である音速は、中央領域に比べてエッジ領域において低くなる。

第３のＩＤＴ５においても第１のＩＤＴ３と同様に、中央領域の交差幅方向の両側に、エッジ領域が形成されている。

他方、第２のＩＤＴ４では、太幅部４ａ１，４ｂ１が設けられているものの、太幅部４ａ１，４ｂ１の交差幅方向の寸法が太幅部３ａ１，３ｂ１よりも短くされている。従って、第２のＩＤＴ４では、中央領域は、一点鎖線Ｃ３と一点鎖線Ｃ４との間の領域である。エッジ領域は、一点鎖線Ｃ３と一点鎖線Ｃ５との間の領域、及び一点鎖線Ｃ４と一点鎖線Ｃ６との間の領域となる。

第２のＩＤＴ４において、中央領域の交差幅方向の寸法及びエッジ領域の交差幅方向の寸法を、第１，第３のＩＤＴ３，５の場合の中央領域の交差幅方向の寸法及びエッジ領域の交差幅方向の寸法と異ならせることにより、本実施形態によれば、横モードによるリップルを効果的に抑圧することができる。これを以下においてより具体的に説明する。

前述したように、縦結合共振子型弾性波フィルタでは、複数のＩＤＴにおける電極指ピッチは同一ではなく、目的とする周波数特性に応じて異ならされている構成が広く用いられている。

本願発明者らは、ピストンモードの励振による高次横モードの抑圧について検討した結果、エッジ領域の交差幅方向の寸法やエッジ領域における音速を、複数のＩＤＴにおいて同一とする構成が、縦結合共振子型弾性波フィルタにおいては適切ではないことを見出した。

弾性波装置1では、第１，第３のＩＤＴ３，５の中央領域における弾性波伝搬速度が、第２のＩＤＴ４における中央領域における弾性波伝搬速度よりも高い。弾性波装置１では、第１，第３のＩＤＴ３，５のエッジ領域の交差幅方向寸法である幅が、第２のＩＤＴ４のエッジ領域の交差幅方向の寸法の幅よりも大きくされている。すなわち、第１の部分におけるエッジ領域の幅と、第２のＩＤＴ４におけるエッジ領域の幅が異ならされているため、高次横モードを抑圧して、ピストンモードを励振させることができる。この点については後程、実験例に基づき後述する。

特に、弾性波装置１では、第１，第３のＩＤＴ３，５の中央領域における音速Ｖａ、エッジ領域における音速Ｖ’ａとする。また、第２のＩＤＴ４の中央領域における音速Ｖｂ、エッジ領域における音速Ｖ’ｂとする。前述した通り、第２のＩＤＴ４の電極指ピッチが相対的に小さいため、Ｖａ＞ＶｂかつＶ’ａ＞Ｖ’ｂとなる。

他方、第１のＩＤＴ３のエッジ領域の幅をＥａ、第２のＩＤＴ４のエッジ領域の幅をＥｂとする。弾性波装置１では、Ｅａ／Ｖ’ａ＝Ｅｂ／Ｖ’ｂとなるようにエッジ領域の幅Ｅａとエッジ領域の幅Ｅｂとが、音速Ｖ’ａ及びＶ’ｂに応じて異ならされている。これによって、高次横モードをより一層効果的に抑圧することが可能とされている。これは、Ｖ’ａ＞Ｖ’ｂであり、かつエッジ領域における音速とエッジ領域の幅との間には、Ｅａ/Ｖ’ａ＝Ｅｂ／Ｖ’ｂの関係があるため、上記式を満たすことにより、基本横モードの位相回転量が第１，第２，第３のＩＤＴ３，４，５の中央領域において、変化せずに存在することによる。より好ましくは、基本横モードの位相回転量が０の部分が中央領域に存在することが望ましい。このとき、交差幅方向において、位相回転量が中央領域で０に設定されており、エッジ領域の位相回転量が略π／２であることが望ましい。より具体的には、第１のＩＤＴ３と第２のＩＤＴ４との交差幅方向における位相回転量が共に略π／２であることが望ましい。Ｅａ／Ｖ’ａ＝Ｅｂ／Ｖ’ｂとなる関係式を満足する場合、第１のＩＤＴ３と第２のＩＤＴ４との位相回転量は、それぞれ、２π×（ｆ／Ｖ’ａ）×Ｅａと２π×（ｆ／Ｖ’ｂ）×Ｅｂとなり等しくなる。Ｅａ／Ｖ’ａ＝Ｅｂ／Ｖ’ｂ＝１／（４×ｆ）であることが望ましい。上記のように、弾性波伝搬速度が異なる中央領域の両側に配置されたエッジ領域の位相回転量を等しく、基本横モードの位相回転量を中央領域において小さくすることにより、ピストンモードを励振し、高次横モードを効果的に抑圧することができる。なお、位相回転量は、波数と長さとの積の絶対値である。ｆは、交差幅方向に伝搬する基本横モードの弾性波の周波数である。

上記のように、高次横モードを抑圧して、理想的なピストンモードを励振させるには、第１の部分及び第２の部分を有する構成において、第１の部分及び第２の部分におけるエッジ領域の弾性波伝搬速度に応じて、エッジ領域の幅を異ならせればよい。

なお、弾性波装置１では、エッジ領域が太幅部３ａ１，３ｂ１などを設けることにより構成されていた。もっとも、後述する第３の実施形態のように、太幅部を設けずに、エッジ領域を構成することもできる。従って、高次横モードを効果的に抑圧するには、第１の部分のエッジ領域における弾性波の伝搬速度と、第２の部分のエッジ領域における弾性波の伝搬速度とを異ならせてもよい。あるいは、第１の部分のエッジ領域における弾性波の伝搬速度及びエッジ領域の幅と、第２の部分のエッジ領域における弾性波の伝搬速度及びエッジ領域の幅とを異ならせてもよい。

なお、第１の部分及び第２の部分において、中央領域の両側にエッジ領域が設けられている。従って、両側のエッジ領域の内の一方のエッジ領域においてのみ、第１の部分と第２の部分とで、弾性波の伝搬速度及びエッジ領域の幅の少なくとも一方を異ならせてもよい。

よって、本発明においては、上記高次横モードを効果的に抑圧してピストンモードを励振させるように、前記第１の部分のエッジ領域における弾性波の伝搬速度及び交差幅方向に沿う寸法である幅と、前記第２の部分のエッジ領域における弾性波の伝搬速度及び交差幅方向に沿う寸法である幅とが選択されていればよい。この場合の交差幅方向に沿う寸法である幅は、一方側のエッジ領域の幅が選択される、または双方のエッジ領域の幅が選択される。

本実施形態では、第１，第３のＩＤＴ３，５の電極指ピッチが第２のＩＤＴ４の電極指ピッチよりも大きいため、第１，第３のＩＤＴ３，５のエッジ領域の交差幅方向の寸法を、第２のＩＤＴ４のエッジ領域の交差幅方向の寸法よりも大きくし、下記の式Ｅａ／Ｖ’ａ＝Ｅｂ／Ｖ’ｂとなるように構成されている。それによって、高次横モードを効果的に抑圧することが可能とされている。

図２は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置を説明するための模式的平面図である。図２に示す弾性波装置１１は、弾性波装置１と同様に、３ＩＤＴ型の縦結合振子型弾性波フィルタである。第１のＩＤＴ１３、第２のＩＤＴ１４及び第３のＩＤＴ１５が、弾性波伝搬方向に沿って設けられている。第１のＩＤＴ１３と第２のＩＤＴ１４とが隣り合う部分において、第１及び第２のＩＤＴ１３，１４に、狭ピッチ電極指部１３ａ，１４ａが設けられている。同様に、第２のＩＤＴ１４と、第３のＩＤＴ１５とが隣り合っている部分においては、第２のＩＤＴ１４が狭ピッチ電極指部１４ｂを有し、第３のＩＤＴ１５が狭ピッチ電極指部１５ａを有する。第１のＩＤＴ１３を例にとると、第１のＩＤＴ１３は、電極指本体部１３Ａと、狭ピッチ電極指部１３ａとを有する。狭ピッチ電極指部１３ａでは、電極指ピッチが相対的に狭くされている。第２のＩＤＴ１４及び第３のＩＤＴ１５も、同様に、電極指本体部１４Ａ，１５Ａと、狭ピッチ電極指部１４ａ，１４ｂ，１５ａとを有している。

なお、電極指ピッチが相対的に狭い狭ピッチ電極指部の音速は相対的に狭くなる。従って、電極指本体部１３Ａ，１４Ａ，１５Ａが本発明の第１の部分に相当し、狭ピッチ電極指部１３ａ，１４ａ，１４ｂ，１５ａが第２の部分に相当する。すなわち、本発明における第１の部分及び第２の部分は、一つのＩＤＴ内において存在していてもよい。

弾性波装置１１の第１〜第３のＩＤＴ１３〜１５における電極指の詳細は省略し、図２では、上記狭ピッチ電極指部１３ａ，１４ａ，１４ｂ，１５ａ及び電極指本体部１３Ａ，１４Ａ，１５Ａの設けられている位置を模式的に示している。また、弾性波装置１１においても、第１の実施形態の弾性波装置１と同様に、ピストンモードを励振させるために、中央領域の両側にエッジ領域が設けられている。これを、より具体的に説明する。

いま、電極指本体部１３Ａ、電極指本体部１４Ａ及び電極指本体部１５Ａの電極指ピッチをピッチＡとする。他方、狭ピッチ電極指部１３ａ，１４ａ，１４ｂ，１５ａの電極指ピッチをピッチＢとする。

従って、この第１〜第３のＩＤＴ１３〜１５が設けられている部分においては、電極指ピッチが異なる部分が、同一の弾性波伝搬路上に存在することとなる。

中央領域１３Ａ１は、破線ｄ１よりも下方部分に位置する。すなわち、交差幅方向の中央側の領域となる。この破線ｄ１と破線ｄ３との間の領域が電極指本体部１３Ａのエッジ領域となる。破線ｄ３の外側領域は高音速領域である。他方、狭ピッチ電極指部１３ａにおいては、破線ｄ２よりも交差幅方向の中央側が中央領域となり、エッジ領域は破線ｄ２と破線ｄ３との間である。

電極指本体部１３Ａの中央領域における音速をＶａ、電極指本体部１３Ａにおけるエッジ領域の音速をＶ’ａとする。また、狭ピッチ電極指部１３ａの中央領域における音速をＶｂ、エッジ領域における音速をＶ’ｂとする。ピッチＡがピッチＢよりも大きいため、Ｖａ＞ＶｂかつＶ’ａ＞Ｖ’ｂとなる。

他方、電極指本体部１３Ａのエッジ領域の交差幅方向寸法をエッジ領域の幅Ｅａとする。狭ピッチ電極指部におけるエッジ領域の交差幅方向寸法、すなわちエッジ領域の幅をＥｂとする。Ｅａ＞Ｅｂとなる。この場合、式Ｅａ／Ｖ’ａ＝Ｅｂ／Ｖ’ｂを満たせば、高次横モードを効果的に抑圧することができる。

Ｖ’ａ＞Ｖ’ｂであるので、エッジ領域の幅Ｅａ及びＥｂの大きさを、上記式を満たすよう調整することにより、基本横モードの位相回転量の最小部分を中央領域に存在させることができる。さらに、好ましくは、基本横モードの位相回転量が０あるいはほぼ０である部分を中央領域に存在させることが望ましい。従って、高次横モードを効果的に抑圧することができ、第１，第２の部分において、ピストンモードを限定に励振させ得る。

なお、図２は、狭ピッチ電極指部１３ａ，１４ａ，１４ｂ，１５ａを有する第１〜第３のＩＤＴ１３〜１５を例にとり説明した。ここでは、電極指本体部１３Ａ，１４Ａ，１５Ａの電極指ピッチは一定としたが、実際には、縦結合共振子型弾性波フィルタでは、第１の実施形態のように、中央の第２のＩＤＴ４の電極指ピッチと、両側の第１，第３のＩＤＴ３，５の電極指ピッチは異なっているのが普通である。従って、狭ピッチ電極指部を有しない縦結合共振子型弾性波フィルタにおいても弾性波伝搬路上において電極指ピッチが異なる部分が存在するため、上記式を満たすようにエッジ領域の幅を調整すればよい。

さらに、第１の実施形態の第１〜第３のＩＤＴ３〜５において、さらに、図２に示したように狭ピッチ電極指部が設けられている構成においては、狭ピッチ電極指部が設けられている部分をも考慮して、各エッジ領域の幅を調整すればよい。すなわち、３以上の電極指ピッチと重なる部分が存在する場合にも、本発明を適用することができる。

例えば、弾性波伝搬方向において、電極指ピッチが異なる第１、第２及び第３の部分が存在する場合を例にとると、第１〜第３の部分の音速Ｖ１〜Ｖ３が、Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３とする。この場合、第１〜第３の部分のエッジ領域の音速も、Ｖ’１＞Ｖ’２＞Ｖ’３となる。第１〜第３の部分におけるエッジ領域の幅をＥ１、Ｅ２及びＥ３とする。そうすると、Ｅ１／Ｖ’１＝Ｅ２／Ｖ’２＝Ｅ３／Ｖ’３となるようにエッジ領域の幅Ｅ１〜Ｅ３を調整すればよい。

次に、具体的な実験例につき説明する。

図３に示す比較例の弾性波装置１０１を用意した。弾性波装置１０１では、第１〜第３のＩＤＴ１０３〜１０５が弾性波伝搬方向に配置されている。第１〜第３のＩＤＴ１０３〜１０５の両側に反射器１０６，１０７が設けられている。第１〜第３のＩＤＴ１０３〜１０５の全ての太幅部の交差幅方向寸法が等しくされている。例えば、電極指１０３ａの太幅部１０３ａ１と、電極指１０４ａの太幅部１０４ａ１の交差幅方向寸法が等しくされている。従って、エッジ領域の幅が、弾性波伝搬方向において一定とされている。また、第１〜第３のＩＤＴ１０３〜１０５は、狭ピッチ電極指部を有しない。従って、比較例の弾性波装置１０１では、すべてのエッジ領域における弾性波の伝搬速度は等しくされている。その他の点については、弾性波装置１０１は弾性波装置１と同様に構成されている。

圧電基板として、ＬｉＮｂＯ_３を用い、第１〜第３のＩＤＴ１０３〜１０５の電極指ピッチの交差領域の交差幅方向寸法及びエッジ領域の幅を以下のとおりとした。

第１，第３のＩＤＴ１０３，１０５：電極指の対数＝７．５対。電極指ピッチ＝３．８１μｍ。中央領域の交差幅方向寸法＝７４．７８μｍ。エッジ領域の幅＝１．２５μｍ。ここで、１対の電極指は互いに極性が異なりかつ間挿し合っている２本の電極指を有する。また１．５対の電極指は、一方の極性を有する２本の電極指と、一方の極性と極性が異なりかつ間挿し合っている１本の電極指とを合わせた３本の電極指を有する。

第２のＩＤＴ１０４：電極指の対数＝２５対。電極指ピッチ＝３．８４μｍ。中央領域の交差幅方向寸法＝７４．７８μｍ。エッジ領域の幅＝１．２７μｍ。

反射器１０６，１０７の電極指の本数＝４０本。電極指ピッチ＝３．８８μｍ。

上記のようにして用意した比較例の弾性波装置１０１の減衰量周波数特性を図４に示す。図４から明らかなように矢印Ｆ１，Ｆ２で示す部分、すなわち９３１．２４ＭＨｚ及び９４８．０９ＭＨｚの部分に、横モードによるリップルが表れている。これは、高次横モードによるリップルである。高次横モードリップルがこのように大きいと、通過帯域における挿入損失が悪化する。

本願発明者らは、このような高次横モードリップルを抑圧するべく、中央の第２のＩＤＴ４のエッジ領域の幅を０．２λから０．４λの範囲で変化させた。なお、両側の第１，第３のＩＤＴ３，５におけるエッジ領域の幅については１８．２３μｍのままとした。上記９３１．２４ＭＨｚにおける横モードリップルと、９４８．０９ＭＨｚにおける横モードリップルとの合計を横モード強度（ｄＢ）とした。図５に、上記エッジ領域の幅と横モード強度との関係を示す。

比較のために、上記比較例においても、エッジ領域の幅を０．２λから０．４λまで変化させた。なお、比較例においては、第１〜第３のＩＤＴ１０３〜１０５のエッジ領域の幅は全て等しくするため、第１及び第３のＩＤＴ１０３，１０５のエッジ領域の幅も第２のＩＤＴ１０４のエッジ領域の幅と同様に変化させた。

図５の実線が上記実施形態の結果を示し、破線が比較例の結果を示す。

図５から明らかなように、エッジ領域の幅を調整することにより、本実施形態によれば、比較例に比べ、高次横モード強度を充分に小さくし得ることがわかる。すなわち、中央の第２のＩＤＴ４のエッジ領域の幅Ｅｂを０．２９λ以上とすれば、比較例に比べて、高次横モード強度を充分に抑圧し得ることがわかる。比較例では、横モードの強度が大きく、ピストンモードを励振し得ないのに対し、上記実施形態によれば、高次横モードを十分に抑圧し、ピストンモードを確実に励振させ得ることがわかる。

なお、上記実施形態では、Ｅａ／Ｖ’ａ＝Ｅｂ／Ｖ’ｂの関係に基づき、第２のＩＤＴ４のエッジ領域の幅Ｅｂと、第１，第３のＩＤＴ３，５のエッジ領域の幅Ｅａとを調整した。本発明では、弾性波伝搬路上において電極指ピッチが異なる部分が存在する場合、その電極指ピッチの異なり方に応じて、すなわち音速の異なり方に応じて、エッジ領域の幅及び／またはエッジ領域の音速を調整すれば、上記実施形態と同様に、高次横モードを効果的に抑圧することができる。よって、理想的なピストンモードを励振させることができる。従って、エッジ領域の幅だけでなく、エッジ領域におけるメタライゼーション比を電極指ピッチの変化に応じて調整してもよい。

さらに、図６に模式的平面図で示すように、太幅部ではなく、誘電体膜などの質量付加膜２２を第１，第２の電極指３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂの先端部分に付与することにより、ピストンモードを励振する構造が知られている。この変形例の弾性波装置２０においては、上記質量付加膜２２の膜厚や材質を異ならせてもよい。すなわち、電極指ピッチが小さい第２のＩＤＴ４における質量付加膜２２の膜厚や材質と、電極指ピッチが大きい第１，第３のＩＤＴ３，５における質量付加膜２２の膜厚や材質を異ならせてもよい。

すなわち、ピストンモードを励振させるための条件である、上述したエッジ領域の幅だけでなく、エッジ領域における質量付加膜の厚み、材質、エッジ領域におけるメタライゼーション比などの様々な要素を電極指ピッチの差に応じて調整すればよい。

図７は、第１の実施形態の変形例に係る弾性波装置の電極構造を示す模式的平面図である。この変形例の弾性波装置４１では、第１〜第３のＩＤＴ３〜５のバスバー３ｃ，３ｄ，４ｃ，４ｄ，５ｃ，５ｄが、第１の実施形態の同等のバスバーに比べて幅が狭くされていることにある。また、この変形例では、第１〜第３のＩＤＴ３〜５において、電極指に設けられている太幅部が、先端側だけでなく、電極指基端側にも設けられている。

第１のＩＤＴ３を例にとると、第１の電極指３ａ及び第２の電極指３ｂの先端に設けられた太幅部３ａ１，３ｂ１に加えて、基端側に、第２の太幅部３ａ３，３ｂ３が設けられている。第２の太幅部３ａ３は、弾性波伝搬方向において、第２の電極指３ｂに設けられた太幅部３ｂ１と重なる位置に設けられている。他方、第２の太幅部３ｂ３も、弾性波伝搬方向において、太幅部３ａ１と重なる位置に設けられている。第２，第３のＩＤＴ４，５においても、同様に電極指の基端側に第２の太幅部がさらに設けられている。また、基端側に設けられた第２の太幅部３ａ３，３ｂ３の弾性波伝搬方向に沿う寸法である幅及び電極指方向寸法である長さは、先端側の太幅部３ａ１，３ｂ１の幅及び長さと等しくされている。

第１のＩＤＴ３を例にとると、上記細いバスバー３ｃ，３ｄの幅、すなわち弾性波伝搬方向と直交する方向の寸法は、０．７５μｍとされている。外側に位置するバスバー３ｚ１，３ｚ２の幅は１０．００μｍである。上記バスバー３ｃ，３ｄと、バスバー３ｚ１，３ｚ２とは、それぞれ、電極指交差幅方向に延びるバスバー接続部３ｙにより接続されている。このバスバー接続部３ｙの長さ、すなわち電極指交差幅方向の寸法は７．４８μｍとされている。

本変形例では、第１，第２の電極指の基端側に第２の太幅部が設けられているため、各第１，第２の電極指が位置している部分において、中央領域の両側に太幅部によるエッジ領域が構成されることになる。従って、ピストンモードをより確実に励振させることができる。

なお、上記幅の細いバスバー３ｃ，３ｄ，４ｃ，４ｄ，５ｃ，５ｄを用いた構成は、第１の実施形態にも適用することができる。

図８は、本発明の第１の実施形態の弾性波装置のさらに他の変形例を示す模式的平面図である。図８に示す弾性波装置５１は、第１の実施形態の他の変形例に相当する。本変形例の弾性波装置５１においても、図７に示した弾性波装置４１と同様に、第１，第２の電極指３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂの基端側に第２の太幅部３ａ３，３ｂ３，４ａ３，４ｂ３，５ａ３，５ｂ３が設けられていることにある。その他の構成は図１に示した実施形態と同様である。

また、上記各実施形態では、弾性波伝搬路上に電極指ピッチが変化する部分が存在していた。さらに、弾性波伝搬路上においてメタライゼーション比が異なる部分が存在する場合においても、メタライゼーション比の差に応じて、上記エッジ領域のエッジ幅、エッジ領域における質量付加膜の膜厚や材質、エッジ領域のメタライゼーション比を異ならせてもよい。これらを異ならせることによりエッジ領域の音速が調整できる。

またさらに、上記質量付加膜を設けてピストンモードを励振する構造において、弾性波伝搬路上において質量付加膜の膜厚や材質が異なる部分が存在する場合においても、その差に応じてピストンモードを励振する条件であるエッジ領域の幅、エッジ領域のメタライゼーション比などを変化させてもよい。これによりエッジ領域の音速が調整できる。

また、上記実施形態では、複数のＩＤＴを有する縦結合共振子型弾性波フィルタにつき説明したが、１つのＩＤＴのみを有する弾性波装置であってもよい。例えば、図９に示す第３の実施形態のように、１ポート型弾性波共振子にも本発明を適用することができる。１ポート型弾性波共振子６１では、ＩＤＴ６２の両側に、反射器６３，６４が配置されている。ＩＤＴ６２は、狭ピッチ電極指部６２ａ，６２ｂを有する。この場合、狭ピッチ電極指部６２ａ，６２ｂ間に挟まれた電極指本体部６２ｃが第１の部分となり、狭ピッチ電極指部６２ａ，６２ｂが第２の部分となる。

また、本発明は弾性表面波だけでなく、弾性境界波を利用した弾性境界波装置にも適用することができる。

１…弾性波装置
２…圧電基板
３…第１のＩＤＴ
３ａ…第１の電極指
３ａ１…太幅部
３ａ２…残りの部分
３ａ３…太幅部
３ｂ…第２の電極指
３ｂ１…太幅部
３ｂ３…太幅部
３ｃ，３ｄ…バスバー
３ｘ…バスバー
３ｘ１，３ｘ２…バスバー
３ｚ…バスバー
３ｚ１，３ｚ２…バスバー
４…第２のＩＤＴ
４ａ…第１の電極指
４ａ１…太幅部
４ａ３…太幅部
４ｂ…第２の電極指
４ｂ１…太幅部
４ｂ３…太幅部
４ｃ，４ｄ…バスバー
５…第３のＩＤＴ
５ａ…第１の電極指
５ａ１…太幅部
５ａ３…太幅部
５ｂ…第２の電極指
５ｂ３…太幅部
５ｃ，５ｄ…バスバー
６，７…反射器
１３…第１のＩＤＴ
１３Ａ…電極指本体部
１３Ａ１…中央領域
１３ａ…狭ピッチ電極指部
１４…第２のＩＤＴ
１４Ａ…電極指本体部
１４ａ，１４ｂ…狭ピッチ電極指部
１５…第３のＩＤＴ
１５Ａ…電極指本体部
１５ａ…狭ピッチ電極指部
２０…弾性波装置
２２…質量付加膜
４１…弾性波装置
５１…弾性波装置
６１…１ポート型弾性波共振子
６２…ＩＤＴ
６２ａ，６２ｂ…狭ピッチ電極指部
６３，６４…反射器
１０１…弾性波装置
１０３〜１０５…第１〜第３のＩＤＴ
１０３ａ…電極指
１０３ａ１…太幅部
１０４ａ…電極指
１０４ａ１…太幅部
１０６，１０７…反射器

Claims (20)

1. 圧電基板と、
   前記圧電基板上に形成された少なくとも１つのＩＤＴとを備え、
   前記ＩＤＴが、複数本の第１の電極指と、該複数本の第１の電極指と間挿し合っている複数本の第２の電極指とを有し、前記複数本の第１の電極指と前記複数本の第２の電極指とが弾性波伝搬方向において交差している部分において、中央領域における弾性波の伝搬速度に比べて、伝搬速度が遅いエッジ領域が前記第１，第２の電極指の延びる交差幅方向において該中央領域の両側に設けられており、
   前記弾性波伝搬方向において、前記中央領域の伝搬速度が相対的に速い第１の部分と、前記中央領域の伝搬速度が相対的に遅い第２の部分とを有し、
   前記第１の部分の中央領域における弾性波の伝搬速度、及び該第２の部分における中央領域の弾性波の伝搬速度に応じて、前記第１の部分のエッジ領域における弾性波の伝搬速度及び前記交差幅方向に沿う寸法である幅と、前記第２の部分のエッジ領域における弾性波の伝搬速度及び前記交差幅方向に沿う寸法である幅とが、前記第１の部分及び前記第２の部分においてそれぞれピストンモードを励振させるように選択されている、弾性波装置。
2. 前記第１の部分及び前記第２の部分においてそれぞれ、基本横モードの位相回転量の最小部分が前記交差幅方向の中央に存在するように、前記ピストンモードが励振される、請求項１に記載の弾性波装置。
3. 前記基本横モードの位相回転量が、０である部分が前記交差幅方向の中央に存在する、請求項２に記載の弾性波装置。
4. 前記第１の部分の前記エッジ領域の前記交差幅方向に沿う寸法である幅と、前記第２の部分の前記エッジ領域の前記交差幅方向に沿う寸法である幅とが、前記第１の部分及び前記第２の部分においてそれぞれピストンモードを励振させるように選択されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の弾性波装置。
5. 前記第１の部分の前記エッジ領域の交差幅方向の寸法である幅が、前記第２の部分の前記エッジ領域の交差幅方向の寸法である幅よりも大きい、請求項４に記載の弾性波装置。
6. 前記第１の部分における前記中央領域の前記交差幅方向の寸法と、前記第２の部分における前記中央領域の前記交差幅方向の寸法とが異なっている、請求項５に記載の弾性波装置。
7. 前記第１の部分の電極指ピッチが、前記第２の部分の電極指ピッチよりも大きい、請求項１〜６のいずれか一項に記載の弾性波装置。
8. 前記第１の部分のメタライゼーション比が、前記第２の部分におけるメタライゼーション比よりも大きい、請求項１〜６のいずれか一項に記載の弾性波装置。
9. 前記エッジ領域において、前記第１，第２の電極指上に質量付加膜が設けられており、前記第１の部分における質量付加膜の厚みが、前記第２の部分における質量付加膜の厚みよりも薄い、請求項１〜６のいずれか一項に記載の弾性波装置。
10. エッジ領域において、前記第１の部分の伝搬速度をＶ’ａ、前記第２の部分の弾性波の伝搬速度をＶ’ｂとし、前記第１の部分における１つのエッジ領域の前記電極指の延びる方向の長さである幅をＥａ、前記第２の部分におけるエッジ領域の幅をＥｂとしたとき、Ｅａ／Ｖ’ａ＝Ｅｂ／Ｖ’ｂとされている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の弾性波装置。
11. 前記Ｅａ／Ｖ’ａ＝Ｅｂ／Ｖ’ｂとなるように、前記第１の部分及び前記第２の部分のエッジ領域の前記幅が選択されている、請求項１０に記載の弾性波装置。
12. 前記Ｅａ／Ｖ’ａ＝Ｅｂ／Ｖ’ｂとなるように、前記第１の部分及び前記第２の部分におけるエッジ領域のメタライゼーション比が選択されている、請求項１０に記載の弾性波装置。
13. 前記第１の部分及び前記第２の部分において、前記エッジ領域を覆うように質量付加膜が積層されており、前記Ｅａ／Ｖ’ａ＝Ｅｂ／Ｖ’ｂとなるように、前記第１の部分及び前記第２の部分に位置する前記質量付加膜の膜厚が選択されている、請求項１０に記載の弾性波装置。
14. 前記第１の部分及び第２の部分において、前記エッジ領域を覆うように質量付加膜が積層されており、前記Ｅａ／Ｖ’ａ＝Ｅｂ／Ｖ’ｂとなるように、前記第１の部分及び前記第２の部分に位置するエッジ幅、エッジ領域のメタライゼーション比及びエッジ領域に積層されている前記質量付加膜の膜厚の少なくとも１種が選択されている、請求項１０に記載の弾性波装置。
15. 前記第１の電極指及び前記第２の電極指の先端側に、弾性波伝搬方向に沿う寸法である幅が前記中央領域における幅に比べて広い、太幅部が設けられており、該太幅部により前記エッジ領域が構成されている、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の弾性波装置。
16. 前記第２の電極指に設けられている前記太幅部と弾性波伝搬方向において重なる位置において、前記第１の電極指に第２の太幅部が設けられており、前記第１の電極指に設けられている前記太幅部と弾性波伝搬方向において重なる位置において、前記第２の電極指に第２の太幅部が設けられている、請求項１５に記載の弾性波装置。
17. 前記ＩＤＴが弾性波伝搬方向に沿って複数配置されており、複数の前記ＩＤＴのうち少なくとも１つの前記ＩＤＴが前記第１の部分であり、残りの前記ＩＤＴのうち少なくとも１つの前記ＩＤＴが前記第２の部分である、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の弾性波装置。
18. 縦結合共振子型弾性波フィルタである、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
19. 前記ＩＤＴが、電極指本体部と、前記電極指本体部よりも電極指ピッチが狭く、弾性波伝搬方向端部に設けられている狭ピッチ電極指部とを有し、
    前記電極指本体部が前記第１の部分であり、前記狭ピッチ電極指部が前記第２の部分である、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の弾性波装置。
20. 少なくとも１つの前記ＩＤＴとして、１つのＩＤＴを有し、該ＩＤＴの弾性波伝搬方向両側に配置された反射器をさらに備え、１ポート型弾性波共振子が構成されている、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の弾性波装置。

Images