JP6017229B2 - 静磁波素子および静磁波装置 - Google Patents

Description

本発明は、フィルタを構成する共振子などに使用される静磁波素子および静磁波装置に関するものである。

フィルタを構成する共振子などに使用されるデバイスとして、磁性膜中を伝搬する静磁波（スピン波）を利用したデバイスが知られている（例えば特許文献１）。特許文献１のデバイスは、磁性膜と、磁性膜に重ねられたＵ字状の電極とを有し、磁性膜に対してその膜面に直交する方向に直流磁場が印加されている。特許文献１では、Ｕ字状の電極は、ミアンダ電極とされてよいことも記載されている。

特開平１０−２６１９０３号公報

特許文献１の技術は、比較的低い周波数帯（より具体的には１ＧＨｚ以下）における入力電磁波と静磁波との結合を強くすることを課題として、上記のような構成を採用している。一方、近年、より高い周波数帯（例えば２．５ＧＨｚ以上）において、信号のフィルタリングを行うことができるデバイスが望まれている。

したがって、比較的高い周波数帯において好適に動作可能な静磁波素子および静磁波装置が提供されることが望まれる。

本発明の一態様に係る静磁波素子は、磁化された磁性膜と、前記磁性膜に配置されて互いに平行となるように延びている３つ以上の複数の線状部と、互いに隣接する前記線状部の端部同士を交互に接続する線状の複数の折り返し部とを有するミアンダ電極と、を備え、前記磁性膜の磁気モーメントの方向は、前記線状部の延びている方向である。

好適には、平面視において、前記折り返し部の線幅は、前記線状部の線幅よりも大きい。

好適には、前記磁性膜の厚みは、２μｍ以下であり、前記線状部の線幅をｗ１とし、隣接する前記線状部同士の中心間距離すべてについての平均値をｐａとしたときに、ｗ１＜０．３ｐａの関係が成立する。

好適には、前記ミアンダ電極を１つのみ備えており、前記複数の線状部の数が３つである。

好適には、前記ミアンダ電極を複数備えており、前記複数のミアンダ電極は、前記複数の線状部の配列方向に沿って配列されているとともに互いに並列に接続されている。

好適には、前記磁性膜は、平面視において、前記複数の線状部および前記複数の折り返し部のうち前記複数の線状部のみに重なっている。

好適には、前記複数の線状部における、隣接する前記線状部同士の中心間距離の平均値をλ_１／２としたときに、前記複数の線状部の少なくとも１つは、前記複数の線状部の配列方向においてλ_１／２未満の中心間距離ｄ_１１で配置された第１線状部および第２線状部を有し、前記中心間距離ｄ_１１が下記式で表わされる。
ｄ_ｕ−λ_ｎ／１０＜ｄ_１１＜ｄ_ｕ＋λ_ｎ／１０
ただし、
λ_ｎ＝λ_１／ｎ（ｎは、３以上の奇数）
ｄ_ｕ＝λ_ｎ／２＋（ｍ−１）×λ_ｎ（ｍは、０＜ｍ＜ｎ／２を満たす整数）

好適には、前記第１線状部およびz戦記第２線状部を有する前記線状部は、前記第１線状部および前記第２線状部間にこれら第１線状部および第２線状部よりも幅広な第３線状部をさらに有する。

本発明の一態様に係る静磁波装置は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の静磁波素子と、該静磁波素子が実装された実装基板と、を有する。

上記の構成によれば、比較的高い周波数帯において好適に動作可能な静磁波素子および静磁波装置が提供される。

図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る静磁波素子の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面図である。 図２は本発明の第２の実施形態に係る静磁波素子の平面図である。 図３は本発明の第３の実施形態に係る静磁波素子の平面図である。 図４（ａ）および図４（ｂ）は図３の静磁波素子の作用を説明する図である。 図５は本発明の第４の実施形態に係る静磁波素子の平面図である。 図６（ａ）および図６（ｂ）は図５の静磁波素子の作用を説明する図である。 図１の静磁波素子を有する静磁波装置を示す断面図である。 図８は、実施例に係る静磁波素子のインピーダンス特性を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る静磁波素子および静磁波装置について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。

第２の実施形態以降において、既に説明された実施形態の構成と同一または類似する構成については、既に説明された実施形態と同一の符号を付し、説明を省略することがある。

＜第１の実施形態＞
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る静磁波素子１の平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面図である。

なお、静磁波素子１は、いずれの方向が上方または下方とされてもよいものであるが、以下では、便宜的に、直交座標系ｘｙｚを定義するとともに、ｚ方向の正側を上方として、上面、下面等の用語を用いるものとする。

静磁波素子１は、支持基板３と、支持基板３の主面上に設けられた磁性膜５と、支持基板３の主面上および磁性膜５の主面上に設けられたミアンダ電極７と、支持基板３の主面上に設けられ、ミアンダ電極７に接続された１対の端子９（図１（ａ））とを有している。

なお、図１では、支持基板３の主面に１つの共振子が設けられている例を示しているが、支持基板３の主面に同じ構成からなる複数の共振子が設けられ、それらの共振子同士を接続することによって、ラダー型フィルタ等のフィルタが構成されてもよい。フィルタの通過周波数帯域は、例えば、２．５ＧＨｚ〜６ＧＨｚである。

支持基板３は、例えば、シリコンなどの半導体材料、ガドリウム−ガリウム−ガーネット（ＧＧＧ）などの磁性材料、もしくは、ガラスなどの絶縁材料からなる。支持基板３は、例えば、直方体状に形成されている。支持基板３の大きさは適宜に設定されてよいが、例えば、厚さ（ｚ方向の寸法）は０．２ｍｍ〜０．５ｍｍであり、１辺の長さ（ｘ方向またはｙ方向の寸法）は０．５ｍｍ〜３ｍｍである。

ミアンダ電極７は、線状の導体がジグザグに延びて構成されている。換言すれば、ミアンダ電極７は、ｙ方向に延び、ｘ方向に配列された複数の線状部１１と、ｘ方向に延び、複数の線状部１１の端部を交互に接続する複数の折り返し部１３（図１（ａ））とを有している。そして、図１（ａ）において矢印で示すように、互いに隣接する線状部１１においては、互いに逆方向に電流が流れる。

複数の線状部１１は、ｘ方向において概ね一定のピッチｐで配列されている。ピッチｐは、例えば、線状部１１の中心間距離によって定義される。また、ピッチｐは、共振させたい周波数の静磁波（１次モードの静磁波）の波長λ_１の半分（λ_１／２）と同等に設定される。例えば、ピッチｐは、２μｍ〜３５μｍである。

線状部１１は、例えば、一定の線幅ｗ１で延びている。線幅ｗ１は、静磁波素子１の電気特性が向上するように、ピッチｐに対して適宜な大きさに設定される。例えば、線幅ｗ１は、０．０５ｐ以上０．３ｐ未満である。より線幅ｗ１を細くして、反共振抵抗を大きくする観点からは、０．０５ｐ以上０．２ｐ未満である。

折り返し部１３は、例えば、一定の線幅ｗ２で延びている。線幅ｗ２は、折り返し部１３の抵抗を小さくする観点から、比較的大きく設定されることが好ましい。例えば、線幅ｗ２は、線状部１１の線幅ｗ１よりも大きく設定されている。より具体的には、線幅ｗ２は、線幅ｗ１の１．５倍以上３倍以下である。

なお、折り返し部１３の外側の角部は、平面もしくは曲面によって面取りがなされてもよい。このような面取りによっても折り返し部１３の抵抗を小さくすることができる。

線状部１１の数（折り返し部１３の数）は、適宜に設定されてよい。ただし、ミアンダ電極７によって静磁波の定在波を形成する観点からは、ミアンダ電極７は、その定在波の１波長分以上の大きさを有していることが好ましい。すなわち、線状部１１の数は、３以上（折り返し部１３の数は２以上）であることが好ましい。一方、ミアンダ電極７の抵抗を小さくし、ひいては、共振抵抗を小さくする観点からは、線状部１１の数は少ないことが好ましい。従って、線状部１１の数が３の態様は、好適例の一つである。

ミアンダ電極７は、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｔｉ、Ａｌ−Ｃｕ合金などの導電性材料からなる。ミアンダ電極７の厚みは、例えば、１００ｎｍ〜３μｍである。

磁性膜５は、ｙ方向において、線状部１１と重なり、折り返し部１３と重ならない範囲に設けられている。また、磁性膜５は、ｘ方向において、全ての線状部１１に亘る範囲に設けられている。磁性膜５のｘ方向の端部は、例えば、ｘ方向の最も外側に位置する線状部１１の中心位置からの距離がλ_１／４＋ｋλ_１（ｋは１以上の整数）となる位置とされている。

磁性膜５は、例えば、ニッケル鉄合金（パーマロイ)、イットリウム−鉄−ガーネット（ＹＩＧ)、コバルト鉄合金などからなる。磁性膜５の厚みは、例えば、２０ｎｍ以上２μｍ未満である。より磁性膜５を薄くして、成膜時間の短縮等の効果を得る観点からは、磁性膜５の厚みは、２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。

磁性膜５はｙ方向に磁化されている。磁性膜５をｙ方向に磁化するには、例えば、静磁波素子１を搭載した静磁波装置に磁性膜５をｙ方向において挟む位置に一対の磁石を配置すればよい。または、静磁波素子１の製造プロセスにおいて磁性膜５にｙ方向に沿った直流磁場を印加し、これによって磁性膜５を磁化するようにしてもよい。このときの磁性膜５は、磁気モーメントのｙ方向の成分が最も大きくなるように磁化されていればよい。

１対の端子９は、ミアンダ電極７を構成する配線の両端に接続されている。各端子９は、支持基板３の主面上の適宜な位置に適宜な大きさおよび形状で配置されてよい。図１では、１対の端子９は、ミアンダ電極７のｙ方向両側において、ｘ方向に延びる長方形に形成されている。

次に、静磁波素子１の作用を説明する。

１対の端子９の一方に高周波信号（電気信号）が入力されると、図１（ａ）において矢印で示すようにミアンダ電極７には電流が流れる。そして、線状部１１の周りに高周波磁界が発生する。そうすると磁性膜５において、電子スピンによる磁気モーメントに歳差運動が発生し、その歳差運動を介してｘ方向に伝搬する静磁波が発生する。より具体的には、磁性膜５は、ｙ方向に直流磁場が印加されていることから、磁性膜５には、表面静磁波モード（ＭＳＳＷ：MagnetoStatic Surface Wave）の静磁波が発生する。

励振される静磁波の周波数は、線状部１１のピッチｐと静磁波の伝搬速度とによって規定される。具体的には、半波長（λ_１／２）がピッチｐと同等の１次モードの静磁波が最も大きい振幅で現れる。そして、静磁波は、再度電気信号としてミアンダ電極７によって取り出され、１対の端子９の他方から出力される。この過程において、電気信号は、静磁波の周波数と同等の周波数の成分が取り出される。

このような作用によって、静磁波素子１は、１対の端子９間において、弾性表面波素子等と同様に、２重共振回路として機能可能である。そして、静磁波素子１は、例えば、ラダー型フィルタの直列共振子もしくは並列共振子として利用されてよい。また、例えば、静磁波素子１は、複数のミアンダ電極７が同一の磁性膜５上にｘ方向に配列されることによって、ダブルモード型弾性表面波フィルタのようなフィルタを構成する共振子として利用されてよい。

以上のとおり、本実施形態では、静磁波素子１は、磁性膜５と、ミアンダ電極７とを有している。ミアンダ電極７は、磁性膜５に沿って延びる互いに平行な複数の線状部１１と、互いに隣接する線状部１１の端部同士を交互に接続する複数の折り返し部１３とを有する。そして、磁性膜５は、線状部１１の延びる方向（ｙ方向）に直流磁場が印加されている。

従って、静磁波のモードはＭＳＳWである。その結果、高周波帯域において、ミアンダ電極７の複数の線状部１１に流れる電流と、磁性膜５を伝搬する静磁波とを好適に結合させ、優れた電気特性を得ることができる。また、静磁波は磁性膜５の表面を伝搬することから、エネルギーロスが抑制される。

また、本実施形態では、平面視において、折り返し部１３の線幅ｗ２は、線状部１１の線幅ｗ１よりも大きい。ここで、静磁波の励起に寄与する線状部１１の線幅ｗ１は、反共振抵抗を大きくする観点からは細い方が好ましい。その一方で、線状部１１の線幅ｗ１を小さくすると、共振抵抗が小さくなり、ひいては、挿入損失が大きくなる。従って、静磁波の励起に寄与しない折り返し部１３の線幅ｗ２を相対的に大きくし、ミアンダ電極７全体としての配線抵抗を小さくすることによって、全体として、共振・反共振に係る特性に優れた静磁波素子１を得ることができる。

また、本実施形態では、磁性膜５の厚みは、２μｍ以下であり、線状部１１の線幅ｗ１は、複数の線状部１１の平均ピッチｐａの０．３倍未満である。すなわち、ｗ１＜０．３ｐａの関係が成立する。なお、平均ピッチとは、複数の線状部１１における、隣接する線状部１１同士の中心間距離すべてについての平均値のことであり、本実施形態では３つの線状部１１における、隣接する線状部１１同士の中心間距離２つの平均値である。線幅ｗ１をこのように小さくすることによって、共振抵抗を小さくすることができる。また、静磁波のモードはＭＳＳWであることから、磁性膜５が薄くても、線幅ｗ１をこのように小さくすることができる。

また、本実施形態では、磁性膜５は、平面視において、複数の線状部１１および複数の折り返し部１３のうち複数の線状部１１のみに重なっている。後に実施例の説明において述べるように、ＭＳＳWの静磁波を励起する場合において、このように磁性膜５の範囲を限定すると、限定していない場合に比較して、Ｓ₁₁パラメータ（ｄＢ）の絶対値が著しく大きくなる。すなわち、著しくエネルギー効率が向上する。

＜第２の実施形態＞
図２は、第２の実施形態に係る静磁波素子２０１を示す平面図である。

静磁波素子２０１では、複数のミアンダ電極７が共通の磁性膜５に重ねて設けられている。静磁波素子２０１のミアンダ電極７の数は２である。それ以外は、静磁波素子２０１の構成は、第１の実施形態の静磁波素子１の構成と同様である。

２つのミアンダ電極７は、例えば、互いに同一の構成（ピッチｐおよび線状部１１の数等が同じ）とされている。なお、線状部１１の数が適宜に設定されてよいことは、第１の実施形態と同様である。

また、２つのミアンダ電極７は、線状部１１の配列方向に沿って配列されている。隣接するミアンダ電極７同士の間隔は、その互いに隣接する線状部１１において電流が流れる方向が同一であれば、ピッチｐの２倍（λ_１）とされており（図２の例）、電流が流れる方向が逆向きであれば、ピッチｐと同等（λ_１／２）とされている。

また、２つのミアンダ電極７は、互いに並列に接続されている。例えば、端子９は、２つのミアンダ電極７に亘る長さを有する長方形に形成されており、２つのミアンダ電極７は、共通の端子９に接続されることによって、互いに並列に接続されている。換言すれば、端子９は、バスバーとして機能している。

以上のとおり、本実施形態においても、静磁波素子２０１は、ミアンダ電極７を有し、磁性膜５には、線状部１１の延びる方向に直流磁場が印加されている。従って、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、静磁波素子２０１は、高周波数帯において好適に動作する。

また、本実施形態では、静磁波素子２０１は、共通の磁性膜５に対して線状部１１の配列方向において並列に配列され、互いに並列に接続された２つのミアンダ電極７を有している。

従って、静磁波素子２０１は、静磁波素子２０１と同数の線状部１１を有する１つのミアンダ電極７（図２の例でいえば、６本の線状部１１を有する１つのミアンダ電極７）を有する静磁波素子に比較して、電気抵抗が少なくなる。その結果、共振抵抗を小さくできる。

なお、所定本数（例えば３本）の線状部１１を有する一のミアンダ電極７のみを有する静磁波素子１と、その所定本数の線状部１１を有するミアンダ電極７を複数（例えば２つ。線状部１１の数は合計６）有する静磁波素子２０１とを比較すると、静磁波を形成する上では、静磁波素子１の方が有利である。これは、静磁波素子２０１においては、並列接続によって１つのミアンダ電極７を流れる電流が減少し、静磁波を励起する高周波磁界が小さくなることからである。これについては、後に実施例も参照して説明する。

＜第３の実施形態＞
図３は、第３の実施形態に係る静磁波素子３０１を示す平面図である。

静磁波素子３０１は、ミアンダ電極の平面形状のみが第１の実施形態の静磁波素子１と相違する。具体的には、以下のとおりである。

静磁波素子３０１のミアンダ電極３０７は、第１の実施形態のミアンダ電極７と同様に、ｙ方向に延びる複数の線状部３１１と、複数の線状部３１１を交互に接続する複数の折り返し部１３とを有している。

ただし、線状部３１１は、中央部分にｙ方向に一定の幅で延びる孔部が設けられている。換言すれば、線状部３１１は、ｙ方向に延びる第１線状部３１１ａおよび第２線状部３１１aから構成されている。第１線状部３１１ａおよび第２線状部３１１ａの幅（ｘ方向）は、例えば、互いに同一であり、また、ｙ方向において一定である。

第１線状部３１１ａと第２線状部３１１ａとの中心間距離ｄ_１１は、定在波の形成を抑制したいｎ次モードの静磁波の波長をλ_ｎとしたときに、下記（１）式で表わされる。
ｄ_ｕ−λ_ｎ／１０＜ｄ_１１＜ｄ_ｕ＋λ_ｎ／１０ （１）
ここで、
λ_ｎ＝λ_１／ｎ （２）
ｄ_ｕ＝λ_ｎ／２＋（ｍ−１）×λ_ｎ （３）
ただし、ｎは、３以上の奇数であり、ｍは、０＜ｍ＜ｎ／２を満たす整数である。

なお、λ_１は、既に述べたように、１次モードの静磁波の波長であり、線状部１１のピッチｐの２倍（２ｐ）である。線状部１１のピッチｐは、例えば、図３において示すように、第１線状部３１１ａと第２線状部３１１ａとの中間位置と、第１線状部３１１ａと第２線状部３１１ａとの中間位置との距離によって定義される。

図４（ａ）および図４（ｂ）は、第３の実施形態の作用を説明するための模式図である。

図４では、３次モードの定在波の形成抑制を例にとって第３の実施形態の作用を説明する。静磁波素子３０１の中心間距離ｄ_１１は、ｎ＝３として、上記の（１）〜（３）式を満たすように設定されている。具体的には、ｄ_１１＝ｄ_ｕ＝λ_３／２＝λ_１／３／２＝ｐ／３である。

図４（ａ）および図４（ｂ）では、それぞれ、第１の実施形態の静磁波素子１の一部および第２の実施形態の静磁波素子３０１の一部が模式的に示されている。各図において、点線Ｌ１は、１次モードの静磁波を模式的に示し、実線Ｌ３は、３次モードの静磁波を模式的に示し、＋および−は、線状部１１（もしくは線状部３１１）における電流の向きを示している。

図４（ａ）において点線Ｌ１で示すように、互いに隣接し、互いに電流が逆向きに流れる線状部１１は、１次モードの静磁波の山と谷とに対応する。これによって、１次モードの定在波が形成される。

しかし、図４（ａ）において実線Ｌ３で示すように、互いに隣接する線状部１１は、３次モードの静磁波についても、その山と谷とに対応する。従って、３次モードの定在波も形成される。この３次モードの定在波は、スプリアスの要因となる。

静磁波素子３０１においても、図４（ｂ）において点線Ｌ１で示すように、互いに隣接し、互いに電流が逆向きに流れる線状部３１１は、１次モードの静磁波の山と谷とに対応する。従って、図４（ａ）と同様に、１次モードの定在波が形成される。

一方、図４（ｂ）において実線Ｌ３で示すように、３次モードの静磁波については、各線状部３１１における互いに同一の方向へ電流が流れる第１線状部３１１ａおよび第２線状部３１１aが、山と谷とに対応する。従って、３次モードの定在波の形成は抑制される。

３次モードを例にとって説明したが、上記の作用は、上記の（１）〜（３）式を満たす限り、任意のｎ次モード（ただし、ｎは３以上の奇数）について生じる。具体的には、以下のとおりである。

偶数次モードの静磁波については、互いに隣接し、互いに逆向きに電流が流れる線状部１１（もしくは３１１）が山および山（もしくは谷および谷）に対応することから、第１、第２線状部３１１ａを形成しなくとも、定在波の形成は抑制される。

５次以上の奇数次モードの静磁波については、３次モードの静磁波と同様に、定在波が形成されるおそれがある。そして、３次モードの場合と同様に、中心間距離ｄ_１１がλ_ｎ／２となる第１線状部３１１ａおよび第２線状部３１１ａが設けられることによって、ｎ次モードの定在波の形成が抑制される。

ｎ次モードの静磁波は周期性を有するから、中心間距離ｄ_１１がλ_ｎ／２のときだけでなく、λ_ｎ／２にλ_ｎの整数倍を加えたときにも、同様の効果が奏される。一方、１次モードの定在波を形成する観点から、中心間距離ｄ_１１は、ピッチｐ（λ_１／２）未満であることが好ましい。従って、中心間距離ｄ_１１は、０＜ｍ＜ｎ／２として、上述の（３）式で示した距離ｄ_ｕに等しければよいことになる。

中心間距離ｄ_１１が距離ｄ_ｕに完全に一致していなくても、中心間距離ｄ_１１が距離ｄ_ｕに近い大きさであれば、ｎ次モードのスプリアス抑制の効果は奏される。また、実際の製品においては、寸法等を理論値からずらすように微調整をしたほうが、良好な電気特性が得られる場合もある。

そこで、中心間距離ｄ_１１は、上述した（１）式で表わされる範囲とされてよい。線状部１１（もしくは３１１）とｎ次モードの静磁波との結合の強さは、線状部１１の形成する磁場とｎ次モードの静磁波との重なり積分（Overlap Integral）に相関する。また、この重なり積分は、中心間距離ｄ_１１を変化させると変化する。発明者の試算では、（１）式で表わされる範囲では、重なり積分は、中心間距離ｄ_１１を変化させて得られる重なり積分の最大値の約１０％以下となる。

＜第４の実施形態＞
図５は、第４の実施形態に係る静磁波素子４０１を示す平面図である。

静磁波素子４０１は、ミアンダ電極の平面形状のみが第３の実施形態の静磁波素子３０１と相違する。具体的には、以下のとおりである。

静磁波素子４０１のミアンダ電極４０７は、第３の実施形態のミアンダ電極３０７と同様に、ピッチｐで配列された線状部４１１を有している。また、各線状部４１１は、第３の実施形態の線状部３１１と同様に、（１）〜（３）式で表わされる中心間距離ｄ_１１で離間する第１線状部４１１ａおよび第２線状部４１１ａを有している。

ただし、線状部４１１は、第１線状部４１１ａおよび第２線状部４１１ａに加えて、これらの中央に位置する第３線状部４１１ｃを有している。第３線状部４１１ｃは、第１線状部４１１ａおよび第２線状部４１１ａと同様に、一定の幅（ｘ方向）でｙ方向に延びている。ただし、その幅は、第１線状部４１１ａおよび第２線状部４１１ａの幅よりも大きくされている。

図６（ａ）および図６（ｂ）は、静磁波素子４０１の作用を説明する図である。具体的には、図６（ａ）は、第３の実施形態の静磁波素子３０１の一部を示す模式的な断面図であり、図６（ｂ）は、第４の実施形態の静磁波素子４０１の一部を示す模式的な断面図である。

図６（ａ）において矢印ｙ３で示すように、第３の実施形態において、第１線状部３１１ａおよび第２線状部３１１ａにその軸方向へ電流が流れると、第１線状部３１１ａおよび第２線状部３１１ａの周囲には、その軸回りの磁場が形成される。そして、第１線状部３１１ａおよび第２線状部３１１ａ（線状部３１１）全体によって形成される磁場は、矢印ｙ５で示すように、楕円形となる。

図６（ｂ）において矢印ｙ７で示すように、第４の実施形態においても、第１線状部４１１ａおよび第２線状部４１１ａの周囲には、その軸心回りの磁場が形成される。さらに、第４の実施形態においては、矢印ｙ９で示すように、第３線状部４１１ｃの周囲に、その軸心回りの磁場が、第１線状部４１１ａおよび第２線状部４１１ａによる磁場よりも強く形成される。その結果、線状部４１１全体によって形成される磁場は、矢印ｙ１１で示すように、第３の実施形態よりも円形に近い形となり励振される静磁波の振幅が大きくなると考えられる。その結果、線状部と静磁波との結合が第３の実施形態よりも強くなると考えられる。

なお、第４の実施形態においても、第１線状部４１１ａおよび第２線状部４１１ａが設けられていることによって、第３の実施形態と同様に、高次モードの静磁波の発生が抑制される効果が奏される。ただし、第３線状部４１１ｃについては、高次モードの静磁波の発生を抑制する効果は奏されないから、高次モードの静磁波の発生抑制の効果については、第３の実施形態の方が第４の実施形態よりも有利である。

＜静磁波装置＞
図７は、静磁波素子１が実装された静磁波装置５１を示す断面図である。当該断面図は、図１のVII−VII線に対応している。なお、静磁波素子１に代えて、他の実施形態の静磁波素子が実装されてもよい。

静磁波装置５１は、例えば、実装基板５３と、実装基板５３の実装面上に設けられた導電性接合材５７と、導電性接合材５７を介して実装面に実装された静磁波素子１と、静磁波素子１を封止する封止部５９とを有している。静磁波装置５１は、例えば、静磁波素子１によって構成されるフィルタを少なくとも１つ備えたデュプレクサを構成している。

実装基板５３は、例えば、セラミック基板、プリント配線板などからなり、１層板であってもよいし、２層以上の多層板であってもよい。実装基板５３の内部には内部配線５２が形成されている。内部配線５２は、例えば、インダクタンス、キャパシタンスなどを形成している。このインダクタンスおよびキャパシタンスは、例えば、デュプレクサの整合回路を構成する。

実装基板５３の上面には、導電性接合材５７が配置されるパッド５５が設けられ、下面には、外部接続端子５６が設けられている。パッド５５と外部接続端子５６とは、実装基板５３の内部に形成された内部配線５２およびビア導体５４などを介して電気的に接続されている。

導電性接合材５７は、静磁波素子１の端子９および実装基板５３のパッド５５の両方に当接している。導電性接合材５７は、加熱によって溶融してパッドに接着される金属によって形成されている。導電性接合材５７は、例えば、はんだからなる。はんだは、Ｐｂ−Ｓｎ合金はんだ等の鉛を用いたはんだであってもよいし、Ａｕ−Ｓｎ合金はんだ、Ａｕ−Ｇｅ合金はんだ、Ｓｎ−Ａｇ合金はんだ、Ｓｎ−Ｃｕ合金はんだ等の鉛フリーはんだであってもよい。

静磁波素子１は、既に説明した構成に備え、図１では図示を省略した保護層３１を有している。保護層３１は、ミアンダ電極７の腐食の抑制等に寄与するものである。保護層３１は、例えば、酸化珪素（ＳｉＯ_２など）、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、窒化珪素によって構成されている。保護層３１は、端子９上の少なくとも一部において除去されて端子９を露出させている。

封止部５９は、例えば、エポキシ樹脂、硬化材およびフィラーを主成分としている。封止部５９は、静磁波素子１全体を覆い、また、静磁波素子１と実装基板５３との間にも充填されている。

なお、静磁波装置５１は、例えば、実装基板５３に静磁波素子１以外にもＩＣ等が実装されることによってデュプレクサモジュールを構成してもよい。

＜実施例＞
（実施例１〜５）
第１の実施形態の静磁波素子１について、折り返し部１３の線幅ｗ２が互いに異なる実施例１〜５を設定し、ミアンダ電極７の抵抗を計算によって求めた。

実施例１〜５に共通の計算条件は、以下のとおりである。
電極材料：Ａｕ（抵抗率２．２×１０^−８Ω・ｍ）
電極厚み：３μｍ
線状部の数：９（折り返し部の数：８）
ピッチｐ：３０μｍ
線幅ｗ１：３μｍ

線幅ｗ２は、１．５μｍ（実施例１）、３μｍ（実施例２）、４．５μｍ（実施例３）、６μｍ（実施例４）、９μｍ（実施例５）とした。なお、これは、折り返し部の線幅ｗ２を、線状部の線幅ｗ１に対して、０．５倍、１倍、１．５倍、２倍、３倍としたことになる。

ｗ２＝ｗ１（実施例２）の抵抗（Ｒ_ｓ）に対する各実施例の抵抗（Ｒ_ｋ）の比率Ｒ_ｋ／ｓ＝Ｒ_ｋ／Ｒ_ｓ×１００％を算出した。算出結果は、以下のとおりである。
ｗ２／ｗ１ ０．５ １ １．５ ２ ３
Ｒ_ｋ／ｓ（％） １０５．１ １００ ９８．３ ９７．４ ９４．８

上記の結果から、折り返し部１３の線幅ｗ２を線状部１１の線幅ｗ１よりも大きくすることによって、ミアンダ電極７全体としての電気抵抗が小さくなることが確認された。

（実施例６〜８）
ミアンダ電極７の数が互いに異なる実施例６〜８（第１および第２の実施形態の実施例）を設定し、そのインピーダンス特性を計算によって求めた。

実施例６〜８に共通の計算条件は、以下のとおりである。
磁性膜：
材料：ＹＩＧ
厚み：１．９μｍ
ミアンダ電極：
材料：Ａｕ
厚み：２μｍ
線状部の数：９（折り返し部の数：８）
線幅ｗ１およびｗ２：３μｍ
ピッチｐ：３５μｍ
外部磁場の大きさ：９００Ｏｅ

ミアンダ電極の数は、実施例６が１、実施例７が２、実施例８が３である。なお、素子全体としての線状部１１の数は、実施例６が９、実施例７が１８、実施例８が２７である。実施例６は、第１の実施形態の実施例であり、実施例７および８は、第２の実施形態の実施例である。

図８は、計算によって得られたインピーダンス特性を示している。図８の横軸は周波数ｆ（ＧＨｚ）を示し、縦軸はインピーダンスＺ（Ω）を示している。線ＬＥ６〜ＬＥ８は、実施例６〜８にそれぞれ対応している。

各実施例においては、周波数が４〜５ＧＨｚの間にインピーダンスが極大となる反共振点と、インピーダンスが極小となる共振点とが現れている。そして、ミアンダ電極７の数を増加させると、反共振抵抗および共振抵抗が低下することが確認できる。なお、静磁波素子では、反共振点は、共振点よりも低い周波数に現れる。

以下に、各実施例における、共振抵抗Ｒｒ、反共振抵抗Ｒａおよびこれらの比（Ｒａ／Ｒｒ）の値を示す。
実施例 ６ ７ ８
Ｒｒ ３７ ２５ １６
Ｒａ １９３ １５０ ９５
Ｒａ／Ｒｒ ５．２２ ６．００ ５．９４

（実施例９および１０）
第２の実施形態の静磁波素子２０１（複数のミアンダ電極７を有する静磁波素子）について、磁性膜５が線状部１１のみに重なる実施例９と、磁性膜５が支持基板３の全面に重なる実施例１０とを設定し、そのＳ₁₁パラメータを計算によって求めた。

実施例９および１０に共通の計算条件は、以下のとおりである。
磁性膜：
材料：パーマロイ
厚み：４０ｎｍ
ミアンダ電極の数：４
ミアンダ電極：
材料：Ｃｕ
厚み：０．２μｍ
線状部の数：３（折り返し部の数：２、素子全体としての線状部の数：１２）
線幅ｗ１およびｗ２：０．５μｍ
ピッチｐ：２μｍ
外部磁場の大きさ：３０Ｏｅ、１５０Ｏｅ、３００Ｏｅ

以下に、外部磁場の大きさ毎に、Ｓ₁₁パラメータの絶対値が最大となる値（ｄＢ）と、そのときの周波数（ＧＨｚ）とを示す。
実施例９ 実施例１０
ｄＢ（ＧＨｚ） ｄＢ（ＧＨｚ）
３０Ｏｅ −１．０（２．２） −０．０２（１．８）
１５０Ｏｅ −１．２（５．１） −０．０８（８．１）
３００Ｏｅ −１．４（７．７） −０．０７（１０．８）

上記の結果に示されているように、実施例９のＳ_１１パラメータの値は、実施例１０のＳ_１１パラメータの値に比較して、そのオーダーが異なる程度に、絶対値が大きくなっている。この結果から、磁性膜５が、線状部１１に重なり、折り返し部１３に重ならないように設けられると、ＭＳＳＷモードの静磁波の分散が著しく抑制され、エネルギー効率が顕著に向上することが分かった。

本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。

実施形態では、１つの静磁波素子がミアンダ電極を１つのみまたは２つのみ有する場合を例示した。しかし、１つの静磁波素子は、３以上のミアンダ電極を有していてもよい。なお、ここでいう１つの静磁波素子は、１つの磁性膜に対応する部分をいうものとする。例えば、１つの支持基板の主面上に複数の磁性膜が配置され、各磁性膜において１つのみのミアンダ電極が設けられている場合、１つのみのミアンダ電極を有する静磁波素子が複数設けられていると捉えることとし、複数のミアンダ電極を有する静磁波素子が１つ設けられているとは捉えないこととする。

磁性膜とミアンダ電極とは、平面視において重なっていればよく、支持基板の主面に設けられたミアンダ電極を磁性膜が覆っていてもよいし、磁性膜中にミアンダ電極が埋設されていてもよい。磁性膜は、実施例１０において言及したように、支持基板の全面に設けられてもよい。

線状部は、その全体に亘ってピッチが同一である必要は無い。例えば、弾性表面波素子においては、その一部に広ピッチ部もしくは狭ピッチ部を設けることによって、特性が向上し得ることが知られている。静磁波素子においても、これと同様の調整がなされてもよい。

なお、ピッチが静磁波素子の全体に亘って一定でない場合、（１）〜（３）式が満たされるか否かは、例えば、狭ピッチ部等の特異なピッチを有する部分を除いた範囲の平均ピッチｐ、もしくは、静磁波素子全体における平均ピッチｐをλ_１／２として、判定すればよい。

第３または第４の実施形態の第１線状部および第２線状部を有する特徴は、第２の実施形態の複数のミアンダ電極が設けられる特徴と組み合わされてもよい。

第３および第４の実施形態において、全ての線状部が第１線状部および第２線状部を含んで構成される必要は無い。複数の線状部の少なくとも一つが第１線状部および第２線状部を含んで構成されることによって、第１線状部および第２線状部が全く設けられない場合に比較して、高次モードの静磁波の発生が抑制される。

複数の線状部において第１線状部および第２線状部が設けられる場合において、その中心間距離ｄ_１１は、互いに同一でなくてもよい。例えば、複数の高次モードに対応して、複数の中心間距離ｄ_１１が設定されてもよい。また、（１）〜（３）式を満たす範囲内において、良好な特性を得るために微調整をした結果、中心間距離ｄ_１１が互いに異なってもよい。

１…静磁波素子、５…磁性膜、７…ミアンダ電極、１１…線状部、１３…折り返し部。

Claims (7)

1. 磁化された磁性膜と、
   前記磁性膜に配置されて互いに平行となるように延びている３つ以上の複数の線状部と、互いに隣接する前記線状部の端部同士を交互に接続する線状の複数の折り返し部とを有するミアンダ電極と、
   を備え、
   前記磁性膜の磁気モーメントの方向は、前記線状部の延びている方向であり、
   前記折り返し部の線幅は、前記線状部の線幅よりも大きく、
   前記磁性膜の厚みは、２μｍ以下であり、
   前記線状部の線幅をｗ１とし、隣接する前記線状部同士の中心間距離すべてについての平均値をｐａとしたときに、ｗ１＜０．３ｐａの関係が成立する
   静磁波素子。
2. 前記ミアンダ電極を１つのみ備えており、
   前記複数の線状部の数が３つである、
   請求項１に記載の静磁波素子。
3. 前記ミアンダ電極を複数備えており、
   前記複数のミアンダ電極は、前記複数の線状部の配列方向に沿って配列されているとともに互いに並列に接続されている
   請求項１に記載の静磁波素子。
4. 前記磁性膜は、平面視において、前記複数の線状部および前記複数の折り返し部のうち前記複数の線状部のみに重なっている
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の静磁波素子。
5. 磁化された磁性膜と、
   前記磁性膜に配置されて互いに平行となるように延びている３つ以上の複数の線状部と、互いに隣接する前記線状部の端部同士を交互に接続する線状の複数の折り返し部とを有するミアンダ電極と、
   を備え、
   前記磁性膜の磁気モーメントの方向は、前記線状部の延びている方向であり、
   前記複数の線状部における、隣接する前記線状部同士の中心間距離の平均値をλ_１／２としたときに、前記複数の線状部の少なくとも１つは、前記複数の線状部の配列方向においてλ_１／２未満の中心間距離ｄ_１１で配置された第１線状部および第２線状部を有し、
   前記中心間距離ｄ_１１が下記式で表わされる
   静磁波素子。
   ｄ_ｕ−λ_ｎ／１０＜ｄ_１１＜ｄ_ｕ＋λ_ｎ／１０
   ただし、
   λ_ｎ＝λ_１／ｎ（ｎは、３以上の奇数）
   ｄ_ｕ＝λ_ｎ／２＋（ｍ−１）×λ_ｎ（ｍは、０＜ｍ＜ｎ／２を満たす整数）
6. 前記第１線状部および前記第２線状部を有する前記線状部は、前記第１線状部および第２線状部間にこれら第１線状部および第２線状部よりも幅広な第３線状部をさらに有する
   請求項５に記載の静磁波素子。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の静磁波素子と、
   該静磁波素子が実装された実装基板と、
   を有する静磁波装置。

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