JP6405918B2 - 弾性表面波素子 - Google Patents

Description

本発明は、弾性表面波素子に関するものである。

従来、弾性表面波（以下ＳＡＷ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）を利用したセンサやフィルタが活用されている。

例えば、遅延型ＳＡＷ素子は、圧電性材料で構成された基板の上に、２つの櫛形の電極を組み合わせて構成されたストライプ状の電極（以下ＩＤＴ：Ｉｎｔｅｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）を備えている。この遅延型ＳＡＷ素子を利用したセンサでは、２つのＩＤＴ間の距離が検出対象、例えば圧力により変化することを利用し、一方のＩＤＴで発生させたＳＡＷを他方のＩＤＴで受信するまでの遅延時間を測定することにより、圧力を検出する。

ＳＡＷの速度およびＩＤＴ間距離は温度の影響を受けるため、この場合の遅延時間は、圧力だけでなく、温度によっても変化する。そのため、検出精度を向上させるためには、温度による遅延時間の変化を抑制することが重要である。補償素子を設けることにより、理論上は完全に補償できるが、特性の不一致、温度の不一致等の不確実性によって検出精度が低下する。

ＳｉＯ_２等の材料をＩＤＴが配置された基板の上の全面に積層し、温度係数を小さくすることで温度特性を抑制する方法が広く用いられている。ＳｉＯ_２の厚さは、ＳＡＷの波長をλとして、一般に０．２〜０．４λ程度が用いられる。

しかし、ＩＤＴ上にＳｉＯ_２が積層されていると、電気機械結合係数が低下する。その結果、挿入損失が増加する。これは、センサ動作では信号強度が低下することを意味し、Ｓ／Ｎ低下につながる。また、動作点のインピーダンスが増加することを意味し、インピーダンス整合が困難になる可能性がある。この問題の対策としてＩＤＴ対数を増やすことが考えられるが、帯域の低下を招く。

ＳＡＷ素子のうち、遅延時間を検出する素子の場合には、ＳＡＷの伝播路での速度が温度により変化しなければ、検出精度への影響は少ない。ＩＤＴ上にＳｉＯ_２がないと周波数の温度変化は抑止できないが、例えばＩＤＴの周波数帯域が動作温度範囲に対して十分に広い場合には、問題にならない。なお、周波数を検出する素子の場合には、ＩＤＴ上にＳｉＯ_２がないと意味がない。

そのため、２つのＩＤＴの間の伝播路のみにＳｉＯ_２を積層し、温度によるＳＡＷの速度変化を伝播路のみにおいて抑制しても効果的である。これに類似した構成を有するＳＡＷ素子は特許文献１に図示されている。なお、特許文献１でこの類似構成を採用する理由は不明である。

特開昭５８−６１６８６号公報

しかしながら、上記ＳＡＷ素子では、伝播路に積層されたＳｉＯ_２の両端面において、形状等の非連続性によりＳＡＷのエネルギーの一部が反射する。そのため、一方のＩＤＴから他方のＩＤＴに達するＳＡＷのエネルギーが減少し、上記電気機械結合係数の低下と同様の問題、つまり利得の低下が生じる。

本発明は上記点に鑑みて、温特抑制膜の付与による利得の低下を抑制する弾性表面波素子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、一部もしくは全部が圧電材料で構成された圧電基板（２）と、圧電基板の表面上に形成された入力側電極（３）と、圧電基板の表面上であって入力側電極から離れた位置に形成された出力側電極（４）と、圧電基板の表面から内部へ向かう位置であって、入力側電極と出力側電極の間に形成された温特抑制膜（５）と、を備え、入力側電極と出力側電極はそれぞれ、圧電基板の表面内における一方向に平行な歯を有する２つの櫛形電極を、２つの櫛形電極の歯が交互に並ぶように対向して配置することにより構成され、温特抑制膜は、入力側電極に交流電圧を印加することにより発生する弾性表面波の伝播速度について正の温度係数を持つ材料により形成され、温特抑制膜の少なくとも一部は、前記一方向に垂直な平面における断面形状が、圧電基板の表面から離れるに従って細くなる先細り形状であり、入力側電極と出力側電極に対向する面の少なくとも一方が、圧電基板の表面に対してテーパ状であることを特徴とする。

それによれば、温特抑制膜の断面を上記の形状とすることにより、ＳＡＷの伝播路における形状の非連続性が低減される。そのため、温特抑制膜の側面におけるＳＡＷのエネルギーの反射による、弾性表面波素子の利得低下を抑制することができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態における弾性表面波素子の平面図である。 図１のII−II線における断面図である。 従来の弾性表面波素子の断面図である。 第１実施形態における弾性表面波素子の変形例の断面図である。 第２実施形態における弾性表面波素子の平面図である。 第２実施形態における弾性表面波素子の変形例の平面図である。 第３実施形態における弾性表面波素子の断面図である。 第４実施形態における弾性表面波素子の断面図である。 第５実施形態における弾性表面波素子の平面図および断面図である。 第６実施形態における弾性表面波素子の断面図である。 第６実施形態における弾性表面波素子の変形例の平面図および断面図である。 第７実施形態における弾性表面波素子の断面図である。 第７実施形態における弾性表面波素子の変形例の断面図である。 第８実施形態における弾性表面波素子の断面図である。 第８実施形態における弾性表面波素子の変形例の断面図である。 第９実施形態における弾性表面波素子の平面図および断面図である。 第９実施形態における弾性表面波素子の変形例の断面図である。 他の実施形態における弾性表面波素子の斜視図および断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１、図２を用いて説明する。まず、本実施形態の弾性表面波素子１の構成について説明する。弾性表面波素子１は、ここでは圧力センサとして用いられるトランスバーサルフィルタ型の遅延型ＳＡＷ素子であるが、弾性表面波素子１を荷重や加速度等、他の物理量を検出するセンサとして用いることもできる。また、フィルタとして用いることもできる。

弾性表面波素子１は、圧電基板２の表面上に入力側ＩＤＴ３、出力側ＩＤＴ４、温特抑制膜５が形成されたものである。また、弾性表面波素子１は、外部の装置として、電源６、制御装置７を備える。入力側ＩＤＴ３、出力側ＩＤＴ４は、それぞれ、本発明の入力側電極、出力側電極に相当する。

圧電基板２は、ＬｉＮｂＯ_３、ＬｉＴａＯ_３等の圧電性材料で形成された平板状の基板である。

入力側ＩＤＴ３と出力側ＩＤＴ４は、圧電基板２の表面上の互いに離れた位置に形成されており、図１に示すように、対向する２つの櫛形電極の歯が互いに平行かつ交互に並ぶように配置されて、それぞれ構成されている。

各櫛形電極の歯はそれぞれ互いに平行であり、各ＩＤＴにおける櫛形電極の歯のピッチはλ／２で一定である。ただし、λは本実施形態において使用するＳＡＷの波長である。各櫛形電極はそれぞれ外部装置と接続するための配線と端子を有しており、これにより、入力側ＩＤＴ３、出力側ＩＤＴ４はそれぞれ２つの端子を有する。

圧電基板２の表面上であって入力側ＩＤＴ３と出力側ＩＤＴ４の間、つまり、入力側ＩＤＴ３で発生したＳＡＷが出力側ＩＤＴ４へ伝播する経路には、温特抑制膜５が形成されている。温特抑制膜５は、後述する遅延時間が温度により変化することを抑制するためのものであり、ＳｉＯ_２、ＧｅＯ_２、ＢｅＦ_２等、ＳＡＷの伝播速度について正の温度係数を持つ材料で形成されている。

温特抑制膜５の圧電基板２に接する底面は、ここでは各ＩＤＴを構成する櫛形電極の歯と平行な辺を有する四角形とされている。また、図２に示すように、温特抑制膜５の断面形状は、ここでは、入力側ＩＤＴ３と出力側ＩＤＴ４に対向する面が圧電基板２の表面に対してテーパ状である台形状とされている。

温特抑制膜５は、ＳＡＷの伝播速度の温度による変化を抑制するためのものであるので、図１の上下方向における温特抑制膜５の幅は、図１の上下方向におけるＳＡＷの幅以上であることが望ましい。

ＳＡＷは、圧電基板２の表面のうち、入力側ＩＤＴ３を構成する２つの櫛形電極の歯が互いに対向する部分において主に発生し、図１の左右方向へ伝播する。そのため、図１の上下方向におけるＳＡＷの幅は、入力側ＩＤＴ３を構成する２つの櫛形電極の歯のうち、互いに対向する部分の図１の上下方向における長さとほぼ等しいと考えられる。

よって、図１の上下方向における温特抑制膜５の幅は、対向幅Ｗ以上であることが望ましい。ここで、対向幅Ｗは、入力側ＩＤＴ３を構成する２つの櫛形電極を、図１に示すように、直線状に延設された互いに平行な複数の歯３ａと、歯３ａを連結する直線状の基部３ｂに分けたとき、歯３ａのうち、互いに対向する部分の、図１の上下方向における長さである。

さらに、図１の上下方向における温特抑制膜５の幅は、両櫛形電極の歯と基部を合わせた各ＩＤＴ３、４全体の、図１の上下方向における幅以上であることが望ましい。

入力側ＩＤＴ３の２つの端子の間には電源６が接続されている。電源６は入力側ＩＤＴ３に交流電圧を印加してＳＡＷを発生させるものである。出力側ＩＤＴ４の２つの端子は、入力側ＩＤＴ３で発生したＳＡＷを受信したときに、圧電効果により生じる電位差あるいは電荷を制御装置７へ出力するためのものである。

制御装置７は、電源６の操作や、入力側ＩＤＴ３に交流電圧が印加されてから、出力側ＩＤＴ４から電圧が出力されるまでの遅延時間の測定を行うもので、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータとその周辺回路にて構成されている。制御装置７の入力端子には出力側ＩＤＴ４が接続されており、図示しないが出力端子には電源６が接続されている。

弾性表面波素子１は、圧電基板２上にスパッタリング等によりＡｌ等の金属薄膜を形成し、この金属薄膜にフォトリソグラフィおよびエッチングを施して入力側ＩＤＴ３、出力側ＩＤＴ４を形成し、熱酸化やＣＶＤ等により温特抑制膜５を成膜することで製造される。

つぎに、弾性表面波素子１の動作について説明する。

まず、制御装置７が電源６を操作して、入力側ＩＤＴ３の２つの端子間に交流電圧を印加する。すると、入力側ＩＤＴ３を通して圧電基板２に電位差が発生することで、圧電基板２のうち入力側ＩＤＴ３が形成された部分の表面において、圧電効果によるＳＡＷが発生する。

ＳＡＷは圧電基板２の表面のうち温特抑制膜５が形成された部分を通って伝播し、出力側ＩＤＴ４に到達する。その後、出力側ＩＤＴ４がＳＡＷを受信する。つまり、圧電基板２のうち出力側ＩＤＴ４が形成された部分の表面がＳＡＷによって変形し、出力側ＩＤＴ４の２つの端子間に圧電効果による電位差が発生する。

出力側ＩＤＴ４の２つの端子間の電位差は制御装置７に出力される。制御装置７は、入力側ＩＤＴ３に交流電圧が印加されてから、出力側ＩＤＴ４から電圧が出力されるまでの遅延時間を測定している。

弾性表面波素子１がこのような動作をしているときに、圧電基板２に圧力が加わり、圧電基板２が変形すると、ＳＡＷの伝播路の長さが変化し、ＳＡＷが入力側ＩＤＴ３から出力側ＩＤＴ４へ到達するまでの遅延時間が変化する。例えば、図２の下側から圧力が加わり、圧電基板２が図２の上側に凸となるように変形すると、圧電基板２の表面に沿った入力側ＩＤＴ３と出力側ＩＤＴ４との距離、つまりＳＡＷの伝播路の長さが大きくなる。そのため、ＳＡＷが入力側ＩＤＴ３から出力側ＩＤＴ４へ到達するまでの遅延時間が長くなる。

制御装置７は、ＲＯＭ等の記憶領域に記憶された遅延時間と圧力の関係をもとに、測定した遅延時間から圧力を検出する。

図３に示すように、従来の弾性表面波素子Ｊ１では、温特抑制膜Ｊ２の断面形状が、圧電基板２の表面に平行、垂直な各辺により構成される四角形であり、入力側ＩＤＴ３、出力側ＩＤＴ４に対向する２つの側面がＳＡＷの進行方向に対して垂直である。そのため、圧電基板２の表面のうち、温特抑制膜Ｊ２が形成された部分とそれ以外の部分との形状の非連続性が大きい。この形状の非連続性により、上記の動作のうちＳＡＷが伝播する際に、温特抑制膜Ｊ２の入力側ＩＤＴ３、出力側ＩＤＴ４に対向する２つの側面においてＳＡＷのエネルギーの一部が反射し、弾性表面波素子Ｊ１の利得が低下する。

これに対し、本実施形態の弾性表面波素子１では、温特抑制膜５の断面形状を上記の形状とすることにより、圧電基板２の表面のうち温特抑制膜５が形成された部分とそれ以外の部分との形状の非連続性が低減されている。そのため、温特抑制膜５の入力側ＩＤＴ３、出力側ＩＤＴ４に対向する２つの側面におけるＳＡＷのエネルギーの反射による、弾性表面波素子１の利得低下を抑制することができる。

なお、本実施形態では、温特抑制膜５の断面形状を、入力側ＩＤＴ３と出力側ＩＤＴ４に対向する面が圧電基板２の表面に対してテーパ状である台形状としたが、温特抑制膜５の断面形状はこれに限らず、図４に示す形状でもよい。

図４（ａ）に示すように、入力側ＩＤＴ３と出力側ＩＤＴ４に対向する面のうち、入力側ＩＤＴ３に対向する面のみが圧電基板２の表面に対してテーパ状でもよいし、図示しないが、出力側ＩＤＴ４に対向する面のみが圧電基板２の表面に対してテーパ状でもよい。図４（ｂ）に示すように、入力側ＩＤＴ３と出力側ＩＤＴ４に対向し、圧電基板２に対してテーパ状である面が、温特抑制膜５の内側に凹んだ曲面でもよい。図４（ｃ）に示すように、温特抑制膜５の上面が曲面でもよい。図４（ｄ）に示すように、入力側ＩＤＴ３と出力側ＩＤＴ４に対向し、圧電基板２に対してテーパ状である面が、温特抑制膜５の外側に凸の曲面でもよい。

つまり、温特抑制膜５の断面形状が、圧電基板２の表面から離れるに従って細くなる先細り形状であり、入力側ＩＤＴ３と出力側ＩＤＴ４に対向する面の少なくとも一方が、圧電基板２の表面に対してテーパ状であればよい。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について図５を用いて説明する。本実施形態の弾性表面波素子１は、第１実施形態に対して温特抑制膜５の形状を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、図５に示すように、温特抑制膜５の入力側ＩＤＴ３に対向する面の、圧電基板２の表面に対する法線方向から見た形状が、二等辺三角形状の複数の凸部を図５の上下方向に並べた三角波形状とされている。また、図示しないが、温特抑制膜５の出力側ＩＤＴ４に対向する面も、同様の形状とされている。この形状により、圧電基板２の表面のうち、温特抑制膜５が形成された部分とそれ以外の部分の音響整合が行われるので、本実施形態によれば、ＳＡＷの反射による利得低下を抑制することができる。

この場合、三角波形のピッチＰを波長λ以下とすることで、三角波形を構成する複数の凹部におけるＳＡＷの反射を抑制でき、ピッチは小さいほど望ましい。また、三角波形の凹部の深さＤは、λオーダー以上とし、目安としてλ／２以上とする。三角波形の凹部の深さは、大きいほど音響インピーダンスの変化が緩やかになり、望ましい。

本実施形態では、温特抑制膜５の入力側ＩＤＴ３と出力側ＩＤＴ４に対向する側面の、圧電基板２の表面に対する法線方向から見た形状を、二等辺三角形状の複数の凸部を図５の上下方向に並べた三角波形状とした。しかし、温特抑制膜５の側面の形状はこれに限らず、図６に示す形状でもよい。

温特抑制膜５の側面を、凸部と、凸部に挟まれた凹部に分けたとき、図６（ａ）に示すように、凹部のみに丸みをつけてもよい。図６（ｂ）に示すように、凸部のみに丸みをつけてもよい。図６（ｃ）に示すように、凸部と凹部の両方に丸みをつけてもよい。図６（ｄ）に示すように、凸部を構成する三角形のうち、温特抑制膜５の輪郭を構成する２つの辺の長さが、互いに異なっていてもよい。図６（ｅ）に示すように、凸部が温特抑制膜５の外側に向かって先細りの台形状でもよい。

また、温特抑制膜５の各ＩＤＴに対向する２つの側面のうち、いずれか一方のみの形状を図５、図６に示す形状としてもよい。

つまり、温特抑制膜５の、図５の左右方向における両端部のうち少なくともいずれか一方が、先細り形状の複数の凸部を図５の上下方向に並べた形状とされていればよい。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について図７を用いて説明する。本実施形態の弾性表面波素子１は、第１実施形態に対して温特抑制膜５の形状と位置を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、図７（ａ）に示すように、温特抑制膜５の断面形状が、圧電基板２の表面に平行、垂直な各辺により構成される四角形とされている。また、温特抑制膜５の入力側ＩＤＴ３と出力側ＩＤＴ４それぞれからの距離が、入力側ＩＤＴ３、出力側ＩＤＴ４と温特抑制膜５の端面における反射率の符号が等しい場合では（２ｎ）λ／４、反射率の符号が異なる場合では（２ｎ＋１）λ／４とされている。ここで、ｎは０以上の整数である。反射率の符号が等しく、ｎ＝０である場合の温特抑制膜５の配置を図７（ｂ）に示す。

この温特抑制膜５の配置により、温特抑制膜５の入力側ＩＤＴ３、出力側ＩＤＴ４に対向する２つの側面が、各ＩＤＴの一部として機能するため、本実施形態によれば、ＳＡＷの反射の影響を低減し、利得低下を抑制することができる。

以下、本実施形態の上記効果について詳しく説明する。

圧電基板２のうち入力側ＩＤＴ３が形成された部分の表面において発生したＳＡＷは、圧電基板２の表面のうち温特抑制膜５が形成された部分を通って伝播し、出力側ＩＤＴ４に到達する。

このとき、温特抑制膜５の入力側ＩＤＴ３、出力側ＩＤＴ４に対向する２つの側面においてＳＡＷのエネルギーの一部が反射するが、ＳＡＷは温特抑制膜５の側面だけでなく、入力側ＩＤＴ３、出力側ＩＤＴ４を構成する各櫛形電極の歯の側面においても反射している。

ここで、反射率の符号が正である場合とは、入射波と反射波の位相が等しい場合であり、反射率の符号が負である場合とは、入射波と反射波の位相が反転する場合である。反射率の符号は、各ＩＤＴ、温特抑制膜５の厚み、構成する材料、そしてこれらと圧電基板２を構成する材料との組み合わせにより変化する。例えば入力側ＩＤＴ３を構成する２つの櫛形電極の歯を同じ厚み、材料で構成すれば、入力側ＩＤＴ３を構成する２つの櫛形電極の歯の側面における反射率の符号はすべて正、または、すべて負となる。

入力側ＩＤＴ３がこのような構成であれば、入力側ＩＤＴ３を構成する２つの櫛形電極の歯の側面においてＳＡＷが反射しても、利得の低下は少ない。入力側ＩＤＴ３のある側面において、出力側ＩＤＴ４へ向かうＳＡＷが反射しても、櫛形電極の歯のピッチがλ／２であるため、その反射波が他の側面で再び反射した際の反射波は、元のＳＡＷと波形が重なり、再び出力側ＩＤＴ４へ向かうからである。出力側ＩＤＴ４においても、同様である。

温特抑制膜５の側面で生じた反射波が入力側ＩＤＴ３を構成する２つの櫛形電極の歯の側面において反射した際の反射波が、上記と同様に元のＳＡＷと波形が重なるためには、温特抑制膜５と入力側ＩＤＴ３との距離を、入力側ＩＤＴ３と温特抑制膜５の端面における反射率の符号が等しい場合では（２ｎ）λ／４、反射率の符号が異なる場合では（２ｎ＋１）λ／４とすればよい。温特抑制膜５と出力側ＩＤＴ４との距離についても、同様である。

温特抑制膜５と各ＩＤＴとの距離をこのようにとることで、各ＩＤＴにおける場合と同様に利得の低下を抑制できると考えられる。

なお、櫛形電極の歯にはそれぞれＳＡＷの進行方向に垂直な２つの側面があり、実際にはそれぞれの側面においてＳＡＷが反射するが、ここでは、２つの反射波を合わせて、２つの側面の中間において反射したものとみなしている。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について図８を用いて説明する。本実施形態の弾性表面波素子１は、第１実施形態に対して温特抑制膜５の形状を変更し、絶縁膜８ａまたは圧電膜８ｂを追加したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、図８に示すように、温特抑制膜５の断面形状が、圧電基板２の表面に平行、垂直な各辺により構成される四角形とされている。また、圧電基板２の表面のうち入力側ＩＤＴ３と出力側ＩＤＴ４が形成された部分に、例えばＳｉＮ等で構成された絶縁膜８ａが積層されている。絶縁膜８ａと温特抑制膜５は、互いの端部において接しており、２つの絶縁膜８ａと温特抑制膜５とで、圧電基板２の表面が覆われている。

本実施形態によれば、絶縁膜８ａが追加されているので、温特抑制膜５が形成された部分とそれ以外の部分との音響インピーダンスの差を小さくして、温特抑制膜５の側面でのＳＡＷの反射を低減し、利得低下を抑制することができる。

また、絶縁膜８ａとしてＳｉＯ_２に比べて音速の大きい膜、例えばＳｉＮの他、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５等を付与することで、電気機械結合係数の低下も抑制できる。

さらに、絶縁膜８ａに代えてＡｌＮ、ＳｃＡｌＮ、ＧａＮ等の圧電膜８ｂを用いれば、電気機械結合係数の低下を最小限に抑えることができ、効果的である。

なお、絶縁膜８ａ、圧電膜８ｂと温特抑制膜５の厚さを等しくして境界での段差をなくした方が、形状の非連続性を低減し、ＳＡＷの反射を抑制できて望ましい。

また、図８の奥行き方向における絶縁膜８ａ、圧電膜８ｂの幅は、対向幅Ｗ以上であることが望ましく、さらに、図８の奥行き方向における各ＩＤＴ全体の幅以上であることが望ましい。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について図９を用いて説明する。本実施形態の弾性表面波素子１は、反射遅延型の弾性表面波素子であり、第１実施形態における出力側ＩＤＴ４の代わりに反射器９が用いられ、入力側ＩＤＴ３が出力側ＩＤＴとしての役割も担うものである。また、第１実施形態に対して温特抑制膜５の形状と寸法を変更しているが、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、図９（ａ）に示すように、出力側ＩＤＴ４の代わりに反射器９が形成されている。反射器９は、複数の直線状の電極からなる。反射器９を構成する複数の電極は、互いに平行であり、また、入力側ＩＤＴ３を構成する２つの櫛形電極の歯と平行である。

本実施形態では、温特抑制膜５の断面形状が、圧電基板２の表面に平行、垂直な各辺により構成される四角形とされている。また、温特抑制膜５は、第１実施形態に比べて反射器９の側に寸法が延長され、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、反射器９を覆っている。図９（ａ）の上下方向における温特抑制膜５の幅は対向幅Ｗ以上であることが望ましく、さらに、図９（ａ）の上下方向における入力側ＩＤＴ３、反射器９全体の幅より大きいことが望ましい。

温特抑制膜５が形成されていない領域と、形成されている領域とで、ＳＡＷの周波数は変わらないが、速度が変化する。そのため、温特抑制膜５が形成されていない領域と、形成されている領域とで、ＳＡＷの波長が変化するので、反射器９を構成する複数の電極のピッチを、変化した波長に対応させる必要がある。

温特抑制膜５が形成されていない領域、形成されている領域でのＳＡＷの速度をそれぞれＶｏ、Ｖｓとし、入力側ＩＤＴ３の歯のピッチをｐ＿ＩＤＴとすると、反射器９を構成する複数の電極のピッチｐ＿ｒｅｆは、ｐ＿ｒｅｆ＝（Ｖｓ／Ｖｏ）ｐ＿ＩＤＴである。

本実施形態の弾性表面波素子１では、入力側ＩＤＴ３が発生させたＳＡＷを反射器９で反射させて、戻ってきたＳＡＷを入力側ＩＤＴ３で受信する。そして、入力側ＩＤＴ３への電圧の印加から、入力側ＩＤＴ３による電圧の出力までの遅延時間を用いて、遅延時間と圧力の関係に基づいて圧力を測定する。この場合、制御装置７の入力端子は入力側ＩＤＴ３に接続されており、入力側ＩＤＴ３への電圧の印加と、ＳＡＷの受信により発生する電位差の検出は、電源６と、制御装置７のうちの図示しない検出回路とを、図示しない切り替えデバイスにより切り替えて行う。

本実施形態によれば、温特抑制膜５が反射器９を覆っているので、温特抑制膜５が伝播路のみに形成された場合と比べてＳＡＷの反射箇所が少なく、ＳＡＷの反射による利得低下を抑制できる。

なお、反射器９はＳＡＷを反射させるだけであり、電気的エネルギーを印加して機械的エネルギーへ変換するものではないので、温特抑制膜５の形成により電気機械結合係数が低下しても、利得の低下等の影響は小さい。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について図１０を用いて説明する。本実施形態の弾性表面波素子１は、第１実施形態に対して温特抑制膜５を圧電基板２に埋め込む構成としたものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、図１０に示すように、温特抑制膜５が圧電基板２に埋め込まれている。温特抑制膜５の断面形状は、入力側ＩＤＴ３と出力側ＩＤＴ４に対向する面が圧電基板２の表面に対してテーパ状である台形状とされている。このような温特抑制膜５は、例えば、エッチングにより圧電基板２に溝を形成し、その際、溝端部が圧電基板２の表面に対してテーパ状となるような条件を用い、その後、温特抑制膜５を成膜して圧電基板２に形成された溝を埋め戻すことによって形成される。

本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。なお、温特抑制膜５の表面と圧電基板２の表面が同一平面を構成することは必須ではないが、同一平面を構成している方が、形状の非連続性によるＳＡＷの反射を低減できて望ましい。

本実施形態の弾性表面波素子１は、第１実施形態に対して温特抑制膜５を圧電基板２に埋め込む構成としたものであるが、図１１に示すように、第２、第３実施形態に対して温特抑制膜５を圧電基板２に埋め込む構成としてもよい。

図１１（ａ）、（ｂ）の変形例では、第２実施形態と同様に、温特抑制膜５の各ＩＤＴに対向する面の、圧電基板２の表面に対する法線方向から見た形状が、二等辺三角形状の複数の凸部を図１１（ａ）の奥行き方向に並べた三角波形状とされている。図１１（ｃ）の変形例では、第３実施形態と同様に、温特抑制膜５の各ＩＤＴそれぞれからの距離が、（２ｎ）λ／４または（２ｎ＋１）λ／４とされている。

これらの変形例においても、第２、第３実施形態と同様の効果が得られる。

（第７実施形態）
本発明の第７実施形態について図１２を用いて説明する。本実施形態の弾性表面波素子１は、第１実施形態に対して圧電基板２の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、図１２に示すように、圧電基板２が、基板１０の表面上に圧電薄膜１１を形成することにより構成されている。基板１０は例えばＳｉＣやサファイア等で構成されるが、基板１０を圧電材料で構成してもよいし、非圧電材料で構成してもよい。

本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

なお、圧電薄膜１１の厚さは波長λの半分程度が望ましい。

本実施形態の弾性表面波素子１は、第１実施形態に対して圧電基板２の構成を変更したものであるが、第２ないし第６実施形態に対して圧電基板２の構成を変更してもよい。

第６実施形態に対する変形例を図１３に示す。この変形例において、温特抑制膜５の深さは、圧電薄膜１１の厚さとの関係においては限定されないが、使用するＳＡＷの波長程度が目安になる。

第２ないし第６実施形態に対して圧電基板２の構成を変更した変形例においても、第２ないし第６実施形態と同様の効果が得られる。

（第８実施形態）
本発明の第８実施形態について図１４を用いて説明する。本実施形態の弾性表面波素子１は、第１実施形態に対して温特抑制薄膜１２を追加したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、図１４に示すように、圧電基板２の表面上に、入力側ＩＤＴ３、出力側ＩＤＴ４を覆うように、温特抑制膜５よりも薄い温特抑制薄膜１２が形成されている。温特抑制薄膜１２は、温特抑制膜５と連結している。

本実施形態によれば、温特抑制薄膜１２が追加されているので、圧電基板２の表面のうち温特抑制膜５が形成された部分とそれ以外の部分との形状の非連続性が低減されている。そのため、温特抑制膜５の入力側ＩＤＴ３、出力側ＩＤＴ４に対向する２つの側面におけるＳＡＷのエネルギーの反射による、弾性表面波素子１の利得低下を抑制することができる。

温特抑制薄膜１２の厚さは、電気機械結合係数、周波数の温度特性、温特抑制膜５と温特抑制薄膜１２の段差部でのＳＡＷの反射を考慮して、最適の厚さとすればよい。

本実施形態の弾性表面波素子１は、第１実施形態に対して温特抑制薄膜１２を追加したものであるが、第２ないし第７実施形態に対して温特抑制薄膜１２を追加してもよい。第４実施形態に対して温特抑制薄膜１２を追加する場合、温特抑制薄膜１２の上に絶縁膜８ａまたは圧電膜８ｂを形成すればよい。第６実施形態に対して温特抑制薄膜１２を追加する場合、図１５に示すように、圧電基板２に埋め込まれた温特抑制膜５を覆うように温特抑制薄膜１２を形成すればよい。

第２ないし第７実施形態に対して温特抑制薄膜１２を追加した変形例においても、上記と同様の効果が得られる。

また、本実施形態および上記の変形例においても、第１ないし第７実施形態と同様の効果が得られる。

（第９実施形態）
本発明の第９実施形態について図１６を用いて説明する。本実施形態の弾性表面波素子１は、第１実施形態に対して保護膜１３を追加したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、温特抑制膜５の大気と接する面、つまり、圧電基板２に接する面以外の表面が保護膜１３により覆われている。

このような保護膜１３は、例えばＳｉＮやアルミナ等をプラズマＣＶＤ等の方法により成膜することで形成できる。

ＳｉＯ_２は一般に吸湿性が高く、大気雰囲気等での長時間の使用により特性が変化するが、本実施形態では温特抑制膜５の大気と接する面を保護膜１３により覆っているので、温特抑制膜５の特性変化を低減することができる。

本実施形態の弾性表面波素子１は、第１実施形態に対して保護膜１３を追加したものであるが、第２ないし第８実施形態に対して保護膜１３を追加してもよい。

図１７（ａ）の形態では第１実施形態と第６実施形態を組み合わせたものに対して保護膜１３が追加されており、温特抑制膜５のうち、圧電基板２に覆われていない部分の表面が保護膜１３で覆われている。図１７（ｂ）の形態では第４実施形態に対して保護膜１３が追加されており、温特抑制膜５のうち、絶縁膜８ａ、圧電膜８ｂ、圧電基板２と接していない表面が保護膜１３で覆われている。図１７（ｃ）の形態では第５実施形態に対して保護膜１３が追加されており、温特抑制膜５の表面のうち、圧電基板２に接する面以外の表面が保護膜１３で覆われている。図１７（ｄ）の形態では第８実施形態に対して保護膜１３が追加されており、温特抑制膜５の表面のうち、温特抑制薄膜１２、圧電基板２と接していない表面と、温特抑制薄膜１２のうち、温特抑制膜５、圧電基板２と接していない表面が、保護膜１３で覆われている。

第２ないし第８実施形態に対して保護膜１３を追加した変形例においても、上記の効果が得られる。

また、本実施形態および上記の変形例においても、第１ないし第８実施形態と同様の効果が得られる。

（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

例えば、第４実施形態において、絶縁膜８ａ、圧電膜８ｂを、入力側ＩＤＴ３、出力側ＩＤＴ４のいずれか一方のみを覆うように形成してもよい。

また、第８実施形態において、温特抑制薄膜１２を、入力側ＩＤＴ３、出力側ＩＤＴ４のいずれか一方のみを覆うように形成してもよい。

また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。

例えば、図１８（ａ）に示すように、第１実施形態と第２実施形態を組み合わせることが可能である。また、図１８（ｂ）、（ｃ）に示すように、第１実施形態と第４実施形態、第１実施形態と第５実施形態を組み合わせることが可能である。

また、図示しないが、第２実施形態と第４、第５実施形態、第３実施形態と第４、第５実施形態、第４実施形態と第５実施形態を組み合わせることが可能である。

また、図示しないが、３つ以上の実施形態を組み合わせることが可能である。

また、上記第１ないし第４、第６ないし第９実施形態における弾性表面波素子１を、上記第５実施形態のように、出力側ＩＤＴ４の代わりに反射器９を用いた反射遅延型のＳＡＷ素子としてもよい。

２ 圧電基板
３ 入力側ＩＤＴ
４ 出力側ＩＤＴ
５ 温特抑制膜

Claims (7)

1. 一部もしくは全部が圧電材料で構成された圧電基板（２）と、
   前記圧電基板の表面上に形成された入力側電極（３）と、
   前記圧電基板の表面上であって前記入力側電極から離れた位置に形成された出力側電極（４）と、
   前記圧電基板の表面から内部へ向かう位置であって、前記入力側電極と前記出力側電極の間に形成された温特抑制膜（５）と、を備え、
   前記入力側電極と前記出力側電極はそれぞれ、前記圧電基板の表面内における一方向に平行な歯を有する２つの櫛形電極を、前記２つの櫛形電極の歯が交互に並ぶように対向して配置することにより構成され、
   前記温特抑制膜は、前記入力側電極に交流電圧を印加することにより発生する弾性表面波の伝播速度について正の温度係数を持つ材料により形成され、
   前記温特抑制膜の少なくとも一部は、前記一方向に垂直な平面における断面形状が、前記圧電基板の表面から離れるに従って細くなる先細り形状であり、前記入力側電極と前記出力側電極に対向する面の少なくとも一方が、前記圧電基板の表面に対してテーパ状であることを特徴とする弾性表面波素子。
2. 一部もしくは全部が圧電材料で構成された圧電基板（２）と、
   前記圧電基板の表面上に形成された入力側電極（３）と、
   前記圧電基板の表面上であって前記入力側電極から離れた位置に形成された反射器（９）と、
   前記圧電基板の表面から内部へ向かう位置であって、前記入力側電極と前記反射器の間に形成された温特抑制膜（５）と、を備え、
   前記入力側電極は、前記圧電基板の表面内における一方向に平行な歯を有する２つの櫛形電極を、前記２つの櫛形電極の歯が交互に並ぶように対向して配置することにより構成され、
   前記反射器は、前記一方向に平行な複数の直線状の電極で構成され、
   前記温特抑制膜は、前記入力側電極に交流電圧を印加することにより発生する弾性表面波の伝播速度について正の温度係数を持つ材料により形成され、
   前記温特抑制膜の少なくとも一部は、前記一方向に垂直な平面における断面形状が、前記圧電基板の表面から離れるに従って細くなる先細り形状であり、前記入力側電極と前記反射器に対向する面の少なくとも一方が、前記圧電基板の表面に対してテーパ状であることを特徴とする弾性表面波素子。
3. 前記圧電基板の表面上であって前記入力側電極と前記出力側電極の少なくともいずれか一方を覆う位置に形成された温特抑制薄膜（１２）を備え、
   前記温特抑制薄膜は、前記入力側電極に交流電圧を印加することにより発生する弾性表面波の伝播速度について正の温度係数を持つ材料により形成されることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波素子。
4. 前記圧電基板の表面上であって前記入力側電極と前記反射器の少なくともいずれか一方を覆う位置に形成された温特抑制薄膜（１２）を備え、
   前記温特抑制薄膜は、前記入力側電極に交流電圧を印加することにより発生する弾性表面波の伝播速度について正の温度係数を持つ材料により形成されることを特徴とする請求項２に記載の弾性表面波素子。
5. 前記温特抑制膜の大気に接する表面を、保護膜（１３）で覆っていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の弾性表面波素子。
6. 前記温特抑制膜および前記温特抑制薄膜の大気に接する表面を、保護膜（１３）で覆っていることを特徴とする請求項３または４に記載の弾性表面波素子。
7. 前記圧電基板は、基板（１０）上に圧電薄膜（１１）を形成することにより構成されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の弾性表面波素子。

Images