JP6441590B2

JP6441590B2 - 弾性波デバイス

Info

Publication number: JP6441590B2
Application number: JP2014106794A
Authority: JP
Inventors: 堤　潤; 潤堤
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2018-12-19
Anticipated expiration: 2034-05-23
Also published as: US10193051B2; CN105099389B; JP2015222886A; US20150340587A1; CN105099389A

Description

本発明は、弾性波デバイスに関し、例えばＩＤＴを有する弾性波デバイスに関する。

近年、スマートフォンや携帯電話に代表される移動体通信機器の高性能化が進んでいる。例えば、第３世代システムからＬＴＥ（Long Term Evolution）への対応が急速に進んでいる。ＬＴＥでは、より高速で大容量のデータ通信を行なうため、高周波部品に要求される仕様は厳しくなる。弾性波デバイスを用いたフィルタやデュープレクサに対しても挿入損失の低減が求められている。移動体通信機器等に用いられる弾性波デバイスとして、弾性表面波デバイス等の圧電基板上に形成されたＩＤＴ（Interdigital Transducer）を有するものがある。

特許文献１から５には、弾性表面波デバイスにおいて、ＩＤＴの開口方向の両側にグレーティングを設けることが記載されている。

特開２０００−３４１０７３号公報特開２００３−８７０８３号公報特開２００８−１１３２７３号公報特開平１１−２９８２８６号公報特表２０１３−５１８４５５号公報

ＩＤＴの両側にグレーティングを設けることにより、弾性波がＩＤＴ領域から開口方向に漏洩することを抑制できる。よって、挿入損失を抑制できる。しかしながら、弾性波の漏洩の抑制は十分ではない。

本発明は、弾性波の漏洩を抑制することを目的とする。

本発明は、圧電基板上に設けられ、弾性波を励振するＩＤＴと、前記ＩＤＴの開口方向の両側に設けられたグレーティングと、を具備し、前記ＩＤＴにおいて電極指が交差する領域の弾性波の主伝搬方向の逆速度面が凹型であり、前記グレーティングにおける電極指のデューティ比は前記ＩＤＴにおける電極指のデューティ比より大きい、前記グレーティングにおける電極指の膜厚は前記ＩＤＴにおける電極指の膜厚より大きい、または、前記グレーティングにおける電極指上に設けられた付加膜の膜厚は前記ＩＤＴにおける電極指上に設けられた前記付加膜の膜厚より大きく、前記グレーティングにおける電極指の周期は、前記ＩＤＴにおける電極指の周期より小さく、前記グレーティングの共振周波数と前記ＩＤＴの共振周波数とが略一致することを特徴とする弾性波デバイスである。

本発明は、圧電基板上に設けられ、弾性波を励振するＩＤＴと、前記ＩＤＴの開口方向の両側に設けられたグレーティングと、を具備し、前記ＩＤＴにおいて電極指が交差する領域の弾性波の主伝搬方向の逆速度面が凹型であり、前記グレーティングにおける電極指のデューティ比は前記ＩＤＴにおける電極指のデューティ比より大きい、前記グレーティングにおける電極指の膜厚は前記ＩＤＴにおける電極指の膜厚より大きい、または、前記グレーティングにおける電極指上に設けられた付加膜の膜厚は前記ＩＤＴにおける電極指上に設けられた前記付加膜の膜厚より大きく、前記グレーティングにおける電極指の周期は、前記ＩＤＴにおける電極指の周期より小さく、前記グレーティングにおける電極指と前記ＩＤＴにおける電極指とが折れ曲がり接続されていることを特徴とする弾性波デバイスである。

本発明は、圧電基板上に設けられ、弾性波を励振するＩＤＴと、前記ＩＤＴの開口方向の両側に設けられたグレーティングと、を具備し、前記ＩＤＴにおいて電極指が交差する領域の弾性波の主伝搬方向の逆速度面が凹型であり、前記グレーティングにおける電極指のデューティ比は前記ＩＤＴにおける電極指のデューティ比より大きい、前記グレーティングにおける電極指の膜厚は前記ＩＤＴにおける電極指の膜厚より大きい、または、前記グレーティングにおける電極指上に設けられた付加膜の膜厚は前記ＩＤＴにおける電極指上に設けられた付加膜の膜厚より大きく、前記グレーティングにおける電極指の周期は、前記ＩＤＴにおける電極指の周期と同じであり、前記グレーティングにおける電極指は、前記開口方向に対し傾いており、前記ＩＤＴの開口方向の同じ側に設けられた前記グレーティングにおける電極指は、全て同じ方向に傾いていることを特徴とする弾性波デバイスである。

上記構成において、前記圧電基板は、回転ＹカットＬｉＴａＯ_３基板である構成とすることができる。

本発明は、圧電基板上に設けられ、弾性波を励振するＩＤＴと、前記ＩＤＴの開口方向の両側に設けられたグレーティングと、を具備し、前記ＩＤＴにおいて電極指が交差する領域の弾性波の主伝搬方向の逆速度面が凸型であり、前記グレーティングにおける電極指のデューティ比は前記ＩＤＴにおける電極指のデューティ比より小さい、前記グレーティングにおける電極指の膜厚は前記ＩＤＴにおける電極指の膜厚より小さい、または、前記グレーティングにおける電極指上に設けられた付加膜の膜厚は前記ＩＤＴにおける電極指上に設けられた付加膜の膜厚より小さく、前記グレーティングにおける電極指の周期は、前記ＩＤＴにおける電極指の周期より大きく、前記グレーティングの共振周波数と前記ＩＤＴの共振周波数とが略一致することを特徴とする弾性波デバイスである。

本発明は、圧電基板上に設けられ、弾性波を励振するＩＤＴと、前記ＩＤＴの開口方向の両側に設けられたグレーティングと、を具備し、前記ＩＤＴにおいて電極指が交差する領域の弾性波の主伝搬方向の逆速度面が凸型であり、前記グレーティングにおける電極指のデューティ比は前記ＩＤＴにおける電極指のデューティ比より小さい、前記グレーティングにおける電極指の膜厚は前記ＩＤＴにおける電極指の膜厚より小さい、または、前記グレーティングにおける電極指上に設けられた付加膜の膜厚は前記ＩＤＴにおける電極指上に設けられた前記付加膜の膜厚より小さく、前記グレーティングにおける電極指の周期は、前記ＩＤＴにおける電極指の周期より大きく、前記グレーティングにおける電極指と前記ＩＤＴにおける電極指とが折れ曲がり接続されていることを特徴とする弾性波デバイスである。

上記構成において、前記圧電基板は、回転ＹカットＬｉＮｂＯ_３基板である構成とすることができる。

本発明によれば、弾性波の漏洩を抑制することができる。

図１（ａ）は、比較例１に係る弾性波デバイスの平面図、図１（ｂ）は、比較例１における周波数に対する弾性波の速度を示す図である。図２（ａ）から図２（ｃ）は、伝搬方向の弾性波の逆速度Ｓｘに対する開口方向の弾性波の逆速度Ｓｙを示す図である。図３（ａ）および図３（ｂ）は、比較例１の伝搬方向の逆速度面がそれぞれ凹型および凸型における、弾性波が開口方向に閉じ込められる周波数範囲を示した図である。図４は、比較例２の伝搬方向の逆速度面が凹型における、弾性波が開口方向に閉じ込められる周波数範囲を示した図である。図５は、実施例１における周波数に対する弾性波の速度を示す図である。図６は、実施例１に係る弾性波デバイスの平面図である。図７は、実施例１に係る弾性波デバイスにおける規格化周波数に対する弾性波の速度を示す図である。図８は、実施例１の変形例１に係る弾性波デバイスの平面図である。図９は、実施例１の変形例２に係る弾性波デバイスの平面図である。図１０は、実施例１の変形例３に係る弾性波デバイスの平面図である。図１１は、実施例１に係る弾性波デバイスにおける規格化周波数に対する弾性波の速度を示す図である。図１２は、実施例１の変形例４に係る弾性波デバイスの平面図である。図１３は、比較例３に係る弾性波デバイスの平面図である。図１４は、実施例１の変形例４および比較例３の共振器の反射特性（Ｓ１１）を示すスミスチャートである。図１５（ａ）は、実施例１の変形例５に係る弾性波デバイスの平面図、図１５（ｂ）は、電極指の断面を示す図である。図１６（ａ）は、実施例１の変形例６に係る弾性波デバイスの平面図、図１６（ｂ）は、電極指の断面を示す図である。図１７は、実施例２における周波数に対する弾性波の速度を示す図である。図１８（ａ）は、実施例２に係る弾性波デバイスの平面図、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１９（ａ）および図１９（ｂ）は、それぞれ実施例２の変形例１および２に係る弾性波デバイスの断面図である。

まず、弾性表面波デバイスの低損失化を阻害する要因の一つである弾性表面波の漏洩について説明する。図１（ａ）は、比較例１に係る弾性波デバイスの平面図、図１（ｂ）は、比較例１における周波数に対する弾性波の速度を示す図である。図１（ａ）に示すように、比較例１に係る弾性波デバイスは、圧電基板５０上にＩＤＴ１０が形成されている。ＩＤＴ１０は複数の電極指１２ａおよび１２ｂを備えている。複数の電極指１２ａおよび１２ｂは、それぞれバスバー１４ａおよび１４ｂに接続されている。電極指１２ａと１２ｂとはほぼ交互に設けられている。弾性表面波が伝搬する方向が伝搬方向である。電極指１２ａおよび１２ｂが延伸する方向が開口方向である。伝搬方向と開口方向とは直交している。電極指１２ａと１２ｂとが重なる領域がＩＤＴ領域２０である。バスバー１４ａおよび１４ｂの領域が周辺領域２２である。ＩＤＴ領域２０と周辺領域２２との間には、ギャップ領域２４が設けられている。

図１（ｂ）に示すように、ＩＤＴ領域２０では、共振点６６の周波数ｆｒ（共振周波数）において、弾性波の速度は最小となる。共振周波数ｆｒの高周波数側において、速度が最大となる。速度が最小となる共振周波数と速度が最大となる周波数との間の周波数帯がストップバンドである。ストップバンド内に反共振点６７が形成される。比較例１では、周辺領域２２がバスバー１４ａおよび１４ｂであり、均一な構造である。このため、周辺領域２２の弾性波の速度は一定である。

弾性表面波デバイスの低損失化を阻害する要因の一つとして、弾性表面波が伝搬方向に伝搬するときに、エネルギーの一部が開口方向に漏洩することが考えられる。開口方向へのエネルギーの漏洩は、ＩＤＴ１０とバスバー１４ａおよび１４ｂとを弾性表面波の導波路と考えることで説明できる。すなわち、ＩＤＴ領域２０と周辺領域２２を伝搬する弾性波の速度の大小により、弾性波のエネルギーがＩＤＴ領域２０内に閉じ込められるか否かが決まる。

図２（ａ）から図２（ｃ）は、伝搬方向の弾性波の逆速度Ｓｘに対する開口方向の弾性波の逆速度Ｓｙを示す図である。逆速度は、弾性波の位相速度の逆数である。図２（ａ）から図２（ｃ）に示すように、伝搬方向の弾性波の逆速度を逆速度７０、Ｘ方向から角度θＹ方向に傾いた弾性波の逆速度を逆速度７２とする。逆速度７０および７２の先端の面が逆速度面７６である。逆速度７２のＸ方向の射影成分を射影成分７４とする。図２（ａ）では、射影成分７４は逆速度７０より大きい。このとき、逆速度面７６は、原点から見て凹型となる。図２（ｂ）では、射影成分７４は逆速度７０と同じである。このとき、逆速度面７６は、平面となる。図２（ｃ）では、射影成分７４は逆速度７０より小さい。このとき、逆速度面７６は、原点から見て凸型となる。

このように、弾性波の主伝搬方向から傾きをもって伝搬する弾性波の逆速度７２の主伝搬方向の射影成分７４が主伝搬方向に伝搬する弾性波の逆速度７０より大きいとき、逆速度面が凹型という。弾性波の主伝搬方向から傾きをもって伝搬する弾性波の逆速度７２の主伝搬方向の射影成分７４が主伝搬方向に伝搬する弾性波の逆速度７０より小さいとき、逆速度面が凸型という。逆速度面が凸型になるか、凹型になるかは、例えば圧電基板５０の種類に依存する。例えば、回転ＹカットＬｉＴａＯ_３基板を用いた場合、凹型となる。回転ＹカットＬｉＮｂＯ_３基板を用いた場合、凸型となる。

図３（ａ）および図３（ｂ）は、比較例１の伝搬方向の逆速度面がそれぞれ凹型および凸型における、弾性波が開口方向に閉じ込められる周波数範囲を示した図である。実線は、ＩＤＴ領域２０における弾性波の速度、破線は、周辺領域２２における弾性波の速度を示す。図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、ＩＤＴ領域２０における弾性波の速度の振る舞いは図１（ｂ）と同じであり、説明を省略する。比較例１では、周辺領域２２がバスバー１４ａおよび１４ｂであり、均一な構造である。このため、周辺領域２２の弾性波の速度は一定である。

図３（ａ）に示すように、凹型では、ＩＤＴ領域２０の弾性波の速度が周辺領域２２の弾性波の速度より大きい周波数領域６０において、弾性波のエネルギーがＩＤＴ領域２０に閉じ込められる。一方、ＩＤＴ領域２０の弾性波の速度が周辺領域２２の弾性波の速度より小さい周波数領域において、弾性波のエネルギーがＩＤＴ領域２０から周辺領域２２に漏洩する。

図３（ｂ）に示すように、凸型では、ＩＤＴ領域２０の弾性波の速度が周辺領域２２の弾性波の速度より小さい周波数領域６０において、弾性波のエネルギーがＩＤＴ領域２０に閉じ込められる。一方、ＩＤＴ領域２０の弾性波の速度が周辺領域２２の弾性波の速度より大きい周波数領域において、弾性波のエネルギーがＩＤＴ領域２０から周辺領域２２に漏洩する。

そこで、比較例２として、特許文献１の図６のように、周辺領域２２にグレーティングを設け、グレーティングと電極指１２ａおよび１２ｂとのデューティ比（ライン占有率）を異ならせることが考えられる。比較例２では、凹型においてグレーティングにおけるデューティ比をＩＤＴにおける電極指のデューティ比より大きくする。

図４は、比較例２の伝搬方向の逆速度面が凹型における、弾性波が開口方向に閉じ込められる周波数範囲を示した図である。図４に示すように、グレーティングにおける電極指のデューティ比を大きくすると、周辺領域２２の弾性波の速度は、ストップバンド内の速度の傾きに沿うように、小さくなる。これにより、グレーティングの共振点６６ｂは、ＩＤＴの共振点６６ａより低周波数側にシフトする。このため、ストップバンドの外側においては、周辺領域２２の弾性波の速度がＩＤＴ領域２０より小さくなる。しかし、ストップバンドにおいては、周辺領域２２の弾性波の速度はＩＤＴ領域２０とほぼ同じである。よって、弾性波のエネルギーがＩＤＴ領域２０内に閉じ込められる周波数領域６０は、ストップバンドの外側となる。さらに、発明者らのシミュレーションによれば、ＩＤＴ領域２０と周辺領域２２との弾性波の速度が一致すると、弾性波のエネルギーの周辺領域２２への漏洩が顕著になる。よって、比較例２では、ストップバンドにおいて、エネルギー損失が大きくなり、挿入損失が大きくなる。

実施例１は、凹型の例である。図５は、実施例１における周波数に対する弾性波の速度を示す図である。図５に示すように、実施例１では、周辺領域２２の弾性波の速度特性を比較例２（点線）から矢印６４のように高周波数側にシフトする。すなわち、比較例２の周辺領域２２の共振点６６ｂを６６ｃにシフトさせ、ＩＤＴ領域２０の共振点６６ａとほぼ一致させる。これにより、ストップバンド内において、周辺領域２２の速度をＩＤＴ領域２０の速度より小さくできる。よって、弾性波のエネルギーが周辺領域２２に漏洩することを抑制できる。

図６は、実施例１に係る弾性波デバイスの平面図である。図６に示すように、圧電基板５０上に、アルミニウム膜または銅膜等の金属膜から形成されたＩＤＴ１０、グレーティング１５ａ、１５ｂ、接続指１８ａおよび１８ｂが設けられている。ＩＤＴ１０、グレーティング１５ａ、１５ｂ、接続指１８ａおよび１８ｂの金属膜の膜厚はほぼ均一である。圧電基板５０は凹型となる基板であり、例えば回転ＹカットＬｉＴａＯ_３基板である。ＩＤＴ１０は、電極指１２ａおよび１２ｂを有している。電極指１２ａと１２ｂとが重なる領域がＩＤＴ領域２０である。電極指１２ａおよび１２ｂは、異なる電圧が印加され、伝搬方向に伝搬する弾性表面波を励振する。電極指１２ａと１２ｂとは、ほぼ交互に設けられている。ＩＤＴ１０における電極指１２ａおよび１２ｂの伝搬方向の周期λ１、幅Ｗ１とすると、電極指１２ａおよび１２ｂのデューティ比は２×Ｗ１／λ１である。

ＩＤＴ領域２０の開口方向の両側の周辺領域２２にグレーティング１５ａおよび１５ｂが形成されている。グレーティング１５ａは、電極指１６ａおよび１７ａを備えている。グレーティング１５ｂは、電極指１６ｂおよび１７ｂを備えている。電極指１６ａおよび１６ｂは、それぞれ接続指１８ａおよび１８ｂを介し電極指１２ａおよび１２ｂと接続されている。グレーティング１５ａおよび１５ｂの電極指１７ａおよび１７ｂは、ダミー電極指であり、電極指１２ａおよび１２ｂとは接続されていない。電極指１６ａとダミー電極指１７ａはほぼ交互に設けられ、電極指１６ｂとダミー電極１７ｂもほぼ交互に設けられている。また、周辺領域２２における最も外側の電極指とＩＤＴ領域２０における最も外側の電極指とは、伝搬方向に互いにシフトして設けられる。グレーティング１５ａおよび１５ｂにおける電極指１６ａ、１６ｂ、１７ａおよび１７ｂの伝搬方向の周期をλ２、幅をＷ２とするとデューティ比は２×Ｗ２／λ２である。

ＩＤＴ領域２０と周辺領域２２との間がギャップ領域２４である。ギャップ領域２４においては、接続指１８ａおよび１８ｂが設けられている。ＩＤＴ領域２０と周辺領域２２とでデューティ比が異なるため、接続指１８ａおよび１８ｂは、台形となる。ＩＤＴ領域２０と周辺領域２２とで電極指の周期が異なるため、接続指１８ａおよび１８ｂにおいて電極指が屈曲する。

以下の条件で、実施例１に係る弾性波デバイス内の弾性波の速度をシミュレーションした。
圧電基板：４２°回転ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ_３基板
金属膜の材料：アルミニウム膜
ＩＤＴのデューティ比：０．５
グレーティングのデューティ比：０．６
グレーティングの電極指周期：λ２＝０．９９６８×λ１
ギャップ領域２４の開口方向の幅は、例えばλ１程度以下であり、ＩＤＴ領域２０の開口方向の幅の２０×λ１程度より十分小さい。よって、ギャップ領域２４は、ほぼ無視できる。以下同様である。

図７は、実施例１に係る弾性波デバイスにおける規格化周波数に対する弾性波の速度を示す図である。実線および破線は、それぞれＩＤＴ領域２０および周辺領域２２における弾性波の速度のシミュレーション結果を示す。図７に示すように、ストップバンドを含め全ての周波数範囲で、周辺領域２２における弾性波の速度がＩＤＴ領域２０より小さい。実施例１では、周辺領域２２における電極指１６ａから１７ｂのデューティ比をＩＤＴ領域２０より大きくすることにより、図５の比較例２のように、ストップバンドの外側の周波数帯における周辺領域２２の弾性波を遅くする。さらに、周辺領域２２における電極指１６ａから１７ｂの周期をＩＤＴ領域２０より小さくすることにより、速度特性を高周波数側にシフトさせることができる。これにより、弾性波のエネルギーの周辺領域２２の漏洩を抑制できる。

図８は、実施例１の変形例１に係る弾性波デバイスの平面図である。図８に示すように、ＩＤＴ領域２０と周辺領域２２との間に、周辺領域２２の電極指１６ａと１７ａとを接続する接続線１９ａと、電極指１６ｂと１７ｂとを接続する接続線１９ｂと、が設けられていてもよい。この場合、接続指１８ａおよび１８ｂは屈曲していなくともよい。接続線１９ａおよび１９ｂの開口方向の幅をλ１程度以下とすることにより、接続線１９ａおよび１９ｂの影響をほぼ無視できる。その他の構成は、実施例１と同じであり、説明を省略する。

図９は、実施例１の変形例２に係る弾性波デバイスの平面図である。図９に示すように、周辺領域２２の開口方向の外側に、周辺領域２２の電極指１６ａと１７ａとを接続する接続線１９ａと、電極指１６ｂと１７ｂとを接続する接続線１９ｂと、が設けられていてもよい。この場合においても接続線１９ａおよび１９ｂの開口方向の幅をλ１程度以下とすることにより、接続線１９ａおよび１９ｂの影響をほぼ無視できる。接続線１９ａおよび１９ｂは周辺領域２２の開口方向の中央付近に設けてもよい。

ＩＤＴ１０の伝搬方向の両側に、反射器３０が設けられている。反射器３０は、電極指３２、３６、接続指３８および接続線３９を備えている。電極指３２はＩＤＴ領域２０に設けられ。電極指３６は周辺領域２２に設けられている。接続指３８は、ギャップ領域２４に設けられ、電極指３２と３６を接続する。接続線３９は、電極指３６を接続する。反射器３０においても、周辺領域２２における電極指３６の伝搬方向の幅Ｗ２はＩＤＴ領域２０における電極指３２の伝搬方向の幅Ｗ１より大きい。また、周辺領域２２における電極指３６の伝搬方向のデューティ比２×Ｗ２／λ２はＩＤＴ領域２０における電極指３２のデューティ比２×Ｗ１／λ１より小さい。その他の構成は、実施例１と同じであり説明を省略する。実施例１およびその変形例に反射器を設けてもよい。

図１０は、実施例１の変形例３に係る弾性波デバイスの平面図である。図１０に示すように、グレーティング１５ａにおける電極指１６ａおよび１７ａの周期λ２並びにグレーティング１５ｂにおける電極指１６ｂおよび１７ｂの周期λ２と、ＩＤＴ１０における電極指１２ａおよび１２ｂの周期λ１と、は同じである。グレーティング１５ａおよび１５ｂにおける電極指１６ａから１７ｂは開口方向に対し角度θ傾いている。その他の構成は実施例１と同じであり、説明を省略する。このように、電極指１６ａから１７ｂを開口方向から傾けることにより、グレーティング１５ａおよび１５ｂの共振周波数を高周波数側にシフトできる。

以下の条件で、実施例１の変形例３に係る弾性波デバイス内の弾性波の速度をシミュレーションした。
圧電基板：４２°回転ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ_３基板
金属膜の材料：アルミニウム膜
ＩＤＴのデューティ比：０．５
グレーティングのデューティ比：０．６
グレーティングの電極指の周期：λ２＝λ１
グレーティングの電極指の角度θ：５°

図１１は、実施例１に係る弾性波デバイスにおける規格化周波数に対する弾性波の速度を示す図である。実線および破線は、それぞれＩＤＴ領域２０および周辺領域２２における弾性波の速度のシミュレーション結果を示す。図１１に示すように、ストップバンドを含め全ての周波数範囲で、周辺領域２２における弾性波の速度がＩＤＴ領域２０より小さい。これにより、弾性波のエネルギーの周辺領域２２の漏洩を抑制できる。

実施例１の変形例４において、共振器を作製した。図１２は、実施例１の変形例４に係る弾性波デバイスの平面図である。図１２に示すように、周辺領域２２の電極指１６ａから１７ｂの周期はＩＤＴ領域２０と同じである。ＩＤＴ１０および反射器３０において、周辺領域２２の電極指１６ａから１７ｂは開口方向に対し傾いている。その他の構成は実施例１の変形例２と同じであり、説明を省略する。

実施例１の変形例４の作製条件を以下に示す。
圧電基板：４２°回転ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ_３基板
金属膜の材料：アルミニウム膜
金属膜の膜厚：０．０９×λ１で均一
ＩＤＴのデューティ比：０．５
グレーティングのデューティ比：０．６
グレーティングの電極指の周期：λ２＝λ１＝２μｍ
グレーティングの電極指の角度θ：５°
なお、反射器３０における、ＩＤＴ領域２０および周辺領域２２の電極指のデューティ比、周期、角度はＩＤＴ１０と同じである。

図１３は、比較例３に係る弾性波デバイスの平面図である。図１３に示すように、比較例３では、グレーティングは設けられておらず。バスバー１４ａ、１４ｂ、ダミー電極１３ａおよび１３ｂが設けられている。ＩＤＴ１０の電極指１２ａおよび１２ｂのデューティ比および周期は実施例１の変形例４と同じである。

図１４は、実施例１の変形例４および比較例３の共振器の反射特性（Ｓ１１）を示すスミスチャートである。図１４に示すように、共振点付近で、実施例１の変形例４は比較例３よりＳ１１がスミスチャートの外周に近い。これは、実施例１の変形例４が比較例３より挿入損失が小さいことを示している。

実施例１およびその変形例によれば、弾性波の主伝搬方向の逆速度面が凹型のとき、グレーティング１５ａおよび１５ｂにおける電極指１６ａから１７ｂのデューティ比をＩＤＴ１０における電極指１２ａおよび１２ｂのデューティ比より大きくする。これにより、図５の比較例２のように、ストップバンドの外側の弾性波の速度を小さくする。このとき、ＩＤＴ１０の共振点６６ａに対し、グレーティング１５ａおよび１５ｂの共振点６６ｂは低周波数側にシフトする。そこで、グレーティング１５ａおよび１５ｂにおける電極指１６ａから１７ｂの周期をＩＤＴ１０における電極指１２ａおよび１２ｂの周期より小さくする。これにより、図５のように、グレーティング１５ａおよび１５ｂにおける共振周波数を比較例２の共振点６６ｂから６６ｃに高周波数側にシフトできる。これにより、ストップバンドにおいて、周辺領域２２の弾性波の速度をＩＤＴ領域２０より小さくできる。よって、弾性波の周辺領域２２への漏洩を抑制できる。

ここで、共振点６６ｃが共振点６６ａと大きく異なると、周辺領域２２の弾性波の速度がＩＤＴ領域２０より大きくなる周波数帯が生じてしまう。そこで、グレーティング１５ａおよび１５ｂの共振周波数（共振点６６ｃ）とＩＤＴ１０の共振周波数（共振点６６ａ）が略一致することが好ましい。ここで、共振周波数が略一致するとは、ストップバンドとその他の帯域の全てにおいて、周辺領域２２の弾性波の速度がＩＤＴ領域２０より小さくなる程度に共振点６６ｃと６６ａが一致することである。このような、共振点６６ｃとするためには、周辺領域２２の電極指１６ａから１７ｂの周期λ２は、ＩＤＴ領域２０の電極指１２ａおよび１２ｂの周期λ１の１倍より小さく、かつ０．９倍以上が好ましく、０．９５倍以上がより好ましく、０．９８倍以上がさらに好ましい。

また、共振点６６ｃと６６ａとが略一致する程度に周期λ２をλ１と異ならせるためには、周辺領域２２の電極指１６ａから１７ｂとＩＤＴ領域２０の電極指１２ａおよび１２ｂとが接続指１８ａおよび１８ｂにおいて、折れ曲がり接続される。

さらに、共振点６６ｂを６６ｃにシフトさせるため、実施例１の変形例３のように、グレーティング１５ａおよび１５ｂにおける電極指１６ａから１７ｂを、開口方向に対し傾けてもよい。

図１５（ａ）は、実施例１の変形例５に係る弾性波デバイスの平面図、図１５（ｂ）は、電極指の断面を示す図である。図１５（ａ）および図１５（ｂ）に示すように、周辺領域２２における電極指１６ａから１７ｂを構成する金属膜４０の膜厚Ｔ２は、ＩＤＴ領域２０における電極指１２ａおよび１２ｂを構成する金属膜４０の膜厚Ｔ１より大きい。周辺領域２２における電極指１６ａから１７ｂのデューティ比は、ＩＤＴ領域２０の電極指１２ａおよび１２ｂのデューティ比と同じである。周辺領域２２における電極指１６ａから１７ｂの周期はＩＤＴ領域２０における電極指１２ａおよび１２ｂの周期より小さい。その他の構成は実施例１の変形例２の図９と同じであり説明を省略する。

実施例１の変形例５によれば、グレーティング１５ａおよび１５ｂにおける電極指１６ａから１７ｂの膜厚Ｔ２はＩＤＴにおける電極指１２ａおよび１２ｂの膜厚Ｔ１より大きい。これにより、質量付加の効果により、周辺領域２２の弾性波の速度をＩＤＴ領域２０より小さくすることができる。これにより、図４と同様に周波数と速度の関係を実現できる。

図１６（ａ）は、実施例１の変形例６に係る弾性波デバイスの平面図、図１６（ｂ）は、電極指の断面を示す図である。図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示すように、周辺領域２２における金属膜４０とＩＤＴ領域２０における金属膜４０との膜厚Ｔ１は同じである。周辺領域２２では、金属膜４０上に膜厚Ｔ３の付加膜４２が付加されている。付加膜４２としては、例えばアルミニウム膜、銅膜または金膜のような金属膜でもよく、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜のような誘電体膜でもよい。周辺領域２２における電極指１６ａから１７ｂのデューティ比は、ＩＤＴ領域２０の電極指１２ａおよび１２ｂのデューティ比と同じである。周辺領域２２における電極指１６ａから１７ｂの周期はＩＤＴ領域２０における電極指１２ａおよび１２ｂの周期より小さい。その他の構成は実施例１の変形例５の図１５（ａ）および図１５（ｂ）と同じであり、説明を省略する。

実施例１の変形例６によれば、グレーティング１５ａおよび１５ｂにおける電極指１６ａから１７ｂ上に設けられた付加膜４２の膜厚Ｔ３はＩＤＴ１０における電極指１２ａおよび１２ｂ上に設けられた付加膜４２の膜厚より大きい。これにより、周辺領域２２の弾性波の速度をＩＤＴ領域２０より小さくすることができる。これにより、質量付加の効果により、周辺領域２２の弾性波の速度をＩＤＴ領域２０より小さくすることができる。これにより、図４と同様に周波数と速度の関係を実現できる。なお、図１６（ｂ）のように、ＩＤＴ領域２０には付加膜は設けられていなくてもよい。

実施例１およびその変形例１から４において、電極指１６ａから１７ｂのデューティ比を電極指１２ａおよび１２ｂより大きくする代わりに、実施例１の変形例５のように電極指１６ａから１７ｂの膜厚を電極指１２ａおよび１２ｂより大きくすることもできる。また、実施例１の変形例６のように電極指１６ａから１７ｂ上に設けられた付加膜４２の膜厚を電極指１２ａおよび１２ｂ上に設けられた付加膜より大きくしてもよい。

実施例２は、凸型の例である。図１７は、実施例２における周波数に対する弾性波の速度を示す図である。ＩＤＴ領域２０の周波数に対する弾性波の速度を実線で示している。凸型においては、周辺領域２２の電極指１６ａから１７ｂのデューティ比をＩＤＴ領域２０における電極指１２ａおよび１２ｂのデューティ比より小さくする。これにより、図１７の点線（比較例３）のように、ストップバンドの外側の周辺領域２２における弾性波の速度をＩＤＴ領域２０より大きくできる。

しかしながら、比較例３では、ストップバンドにおいて、周辺領域２２とＩＤＴ領域２０との弾性波の速度はほとんど同じである。そこで、矢印６５のように、周辺領域２２の電極指１６ａから１７ｂによる共振点６６ｂを６６ｅに低周波数側にシフトさせる。これにより、ストップバンドおよびその外側において、周辺領域２２における弾性波の速度をＩＤＴ領域２０より大きくできる。よって、弾性波のエネルギーが周辺領域２２に漏洩することを抑制できる。

図１８（ａ）は、実施例２に係る弾性波デバイスの平面図、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１８（ａ）に示すように、周辺領域２２における電極指１６ａから１７ｂのデューティ比はＩＤＴ領域２０における電極指１２ａおよび１２ｂより小さい。これにより、図１７の比較例３のように、ストップバンドの外側における周辺領域２２の弾性波の速度をＩＤＴ領域２０より大きくできる。さらに、周辺領域２２における電極指１６ａから１７ｂの周期をＩＤＴ領域２０における電極指１２ａおよび１２ｂの周期より大きくする。これにより、図１７の矢印６５のように、速度特性を低周波数側にシフトできる。よって、ストップバンド内外において周辺領域２２の弾性波の速度をＩＤＴ領域２０より大きくできる。その他の構成は、実施例１の図６と同じであり説明を省略する。

図１８（ｂ）に示すように、圧電基板５０上にＩＤＴ１０が形成されている。ＩＤＴ１０上に温度補償膜５２が形成されている。圧電基板５０は、例えば回転ＹカットＬｉＮｂＯ_３基板であり、カット角は例えば０°近傍、または１２８°近傍である。温度補償膜５２は、例えば酸化シリコン膜である。このように、ラブ波またはレイリー波を用いた弾性波デバイスとすることもできる。温度補償膜は設けられていなくともよい。

実施例２によれば、周辺領域２２における電極指１６ａから１７ｂの周期をＩＤＴ領域２０における電極指１２ａおよび１２ｂの周期より大きくする。これにより、図１７のようにストップバンド内外における周辺領域２２の弾性波の速度をＩＤＴ領域２０より大きくできる。よって、弾性波のエネルギーの周辺領域２２の漏洩を抑制できる。

グレーティング１５ａおよび１５ｂの共振点６６ａの共振周波数とＩＤＴ１０の共振点６６ｅの共振周波数とが略一致することが好ましい。ここで、共振点６６ａと６６ｅの共振周波数が略一致するとは、ストップバンドとその他の帯域の全てにおいて、周辺領域２２の弾性波の速度がＩＤＴ領域２０より大きくなる程度に共振点６６ｅと６６ａの共振周波数が一致することである。このような、共振点６６ｅとするためには、周辺領域２２の電極指１６ａから１７ｂの周期λ２は、ＩＤＴ領域２０の電極指の周期λ１の１倍より大きく、かつ１．１倍以下が好ましく、１．０５倍以下がより好ましく、１．０２倍以下がさらに好ましい。

また、共振点６６ｅと６６ａとが略一致する程度に周期λ２をλ１と異ならせるためには、周辺領域２２の電極指１６ａおよび１６ｂとＩＤＴ領域２０の電極指１２ａおよび１２ｂとが接続指１８ａおよび１８ｂにおいて、折れ曲がり接続されることが好ましい。

図１９（ａ）および図１９（ｂ）は、それぞれ実施例２の変形例１および２に係る弾性波デバイスの断面図である。図１９（ａ）に示すように、周辺領域２２における電極指１６ａから１７ｂを構成する金属膜４０の膜厚Ｔ２は、ＩＤＴ領域２０における電極指１２ａおよび１２ｂを構成する金属膜４０の膜厚Ｔ１より小さい。周辺領域２２における電極指１６ａから１７ｂのデューティ比は、ＩＤＴ領域２０の電極指１２ａおよび１２ｂのデューティ比と同じである。周辺領域２２における電極指１６ａから１７ｂの周期はＩＤＴ領域２０における電極指１２ａおよび１２ｂの周期より大きい。その他の構成は実施例２と同じであり説明を省略する。

実施例２の変形例１によれば、グレーティング１５ａおよび１５ｂにおける電極指１６ａから１７ｂの膜厚Ｔ２はＩＤＴにおける電極指１２ａおよび１２ｂの膜厚Ｔ１より小さい。これにより、質量付加の効果により、周辺領域２２の弾性波の速度をＩＤＴ領域２０より大きくすることができる。

図１９（ｂ）に示すように、周辺領域２２における金属膜４０とＩＤＴ領域２０における金属膜４０との膜厚Ｔ１は同じである。ＩＤＴ領域２０では、金属膜４０上に膜厚Ｔ３の付加膜４２が付加されている。付加膜４２の材料例は実施例１の変形例６と同じである。周辺領域２２における電極指１６ａから１７ｂのデューティ比は、ＩＤＴ領域２０の電極指１２ａおよび１２ｂのデューティ比と同じである。周辺領域２２における電極指１６ａから１７ｂの周期はＩＤＴ領域２０における電極指１２ａおよび１２ｂの周期より大きい。その他の構成は実施例２と同じであり、説明を省略する。

実施例２の変形例２によれば、グレーティング１５ａおよび１５ｂにおける電極指１６ａから１７ｂ上に設けられた付加膜４２の膜厚Ｔ３はＩＤＴ１０における電極指１２ａおよび１２ｂ上に設けられた付加膜４２の膜厚より小さい。これにより、周辺領域２２の弾性波の速度をＩＤＴ領域２０より大きくすることができる。なお、図１９（ｂ）のように、周辺領域２２には付加膜は設けられていなくてもよい。

このように、周辺領域２２の電極指１６ａから１７ｂのデューティ比をＩＤＴ領域２０における電極指１２ａおよび１２ｂのデューティ比より小さくする代わりに、周辺領域２２における電極指１６ａから１７ｂの膜厚をＩＤＴ領域２０における電極指１２ａおよび１２ｂの膜厚より小さくしてもよい。または、周辺領域２２における電極指１６ａから１７ｂ上に設けられた付加膜４２の膜厚Ｔ３をＩＤＴ領域２０における電極指１２ａおよび１２ｂ上に設けられた付加膜の膜厚より小さくしてもよい。

実施例２およびその変形例に、実施例１およびその変形例で説明した接続線１９ａおよび１６ｂの少なくとも１つを用いてもよい。また、実施例２に、実施例１およびその変形例で説明した反射器３０を用いてもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ＩＤＴ
１２ａ、１２ｂ、１６ａ−１７ｂ電極指
１３ａ、１３ｂダミー電極指
１４ａ，１４ｂバスバー
１５ａ、１５ｂグレーティング
１８ａ、１８ｂ接続指
１９ａ、１９ｂ接続線
２０ＩＤＴ領域
２２周辺領域
２４ギャップ領域
３０反射器
４０金属膜
４２付加膜
５０圧電基板
５２温度補償膜

Claims

圧電基板上に設けられ、弾性波を励振するＩＤＴと、
前記ＩＤＴの開口方向の両側に設けられたグレーティングと、
を具備し、
前記ＩＤＴにおいて電極指が交差する領域の弾性波の主伝搬方向の逆速度面が凹型であり、
前記グレーティングにおける電極指のデューティ比は前記ＩＤＴにおける電極指のデューティ比より大きい、前記グレーティングにおける電極指の膜厚は前記ＩＤＴにおける電極指の膜厚より大きい、または、前記グレーティングにおける電極指上に設けられた付加膜の膜厚は前記ＩＤＴにおける電極指上に設けられた付加膜の膜厚より大きく、
前記グレーティングにおける電極指の周期は、前記ＩＤＴにおける電極指の周期より小さく、
前記グレーティングの共振周波数と前記ＩＤＴの共振周波数とが略一致することを特徴とする弾性波デバイス。
圧電基板上に設けられ、弾性波を励振するＩＤＴと、
前記ＩＤＴの開口方向の両側に設けられたグレーティングと、
を具備し、
前記ＩＤＴにおいて電極指が交差する領域の弾性波の主伝搬方向の逆速度面が凹型であり、
前記グレーティングにおける電極指のデューティ比は前記ＩＤＴにおける電極指のデューティ比より大きい、前記グレーティングにおける電極指の膜厚は前記ＩＤＴにおける電極指の膜厚より大きい、または、前記グレーティングにおける電極指上に設けられた付加膜の膜厚は前記ＩＤＴにおける電極指上に設けられた付加膜の膜厚より大きく、
前記グレーティングにおける電極指の周期は、前記ＩＤＴにおける電極指の周期より小さく、
前記グレーティングにおける電極指と前記ＩＤＴにおける電極指とが折れ曲がり接続されていることを特徴とする弾性波デバイス。
圧電基板上に設けられ、弾性波を励振するＩＤＴと、
前記ＩＤＴの開口方向の両側に設けられたグレーティングと、
を具備し、
前記ＩＤＴにおいて電極指が交差する領域の弾性波の主伝搬方向の逆速度面が凹型であり、
前記グレーティングにおける電極指のデューティ比は前記ＩＤＴにおける電極指のデューティ比より大きい、前記グレーティングにおける電極指の膜厚は前記ＩＤＴにおける電極指の膜厚より大きい、または、前記グレーティングにおける電極指上に設けられた付加膜の膜厚は前記ＩＤＴにおける電極指上に設けられた付加膜の膜厚より大きく、
前記グレーティングにおける電極指の周期は、前記ＩＤＴにおける電極指の周期と同じであり、
前記グレーティングにおける電極指は、前記開口方向に対し傾いており、
前記ＩＤＴの開口方向の同じ側に設けられた前記グレーティングにおける電極指は、全て同じ方向に傾いていることを特徴とする弾性波デバイス。
前記圧電基板は、回転ＹカットＬｉＴａＯ_３基板であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
圧電基板上に設けられ、弾性波を励振するＩＤＴと、
前記ＩＤＴの開口方向の両側に設けられたグレーティングと、
を具備し、
前記ＩＤＴにおいて電極指が交差する領域の弾性波の主伝搬方向の逆速度面が凸型であり、
前記グレーティングにおける電極指のデューティ比は前記ＩＤＴにおける電極指のデューティ比より小さい、前記グレーティングにおける電極指の膜厚は前記ＩＤＴにおける電極指の膜厚より小さい、または、前記グレーティングにおける電極指上に設けられた付加膜の膜厚は前記ＩＤＴにおける電極指上に設けられた付加膜の膜厚より小さく、
前記グレーティングにおける電極指の周期は、前記ＩＤＴにおける電極指の周期より大きく、
前記グレーティングの共振周波数と前記ＩＤＴの共振周波数とが略一致することを特徴とする弾性波デバイス。
圧電基板上に設けられ、弾性波を励振するＩＤＴと、
前記ＩＤＴの開口方向の両側に設けられたグレーティングと、
を具備し、
前記ＩＤＴにおいて電極指が交差する領域の弾性波の主伝搬方向の逆速度面が凸型であり、
前記グレーティングにおける電極指のデューティ比は前記ＩＤＴにおける電極指のデューティ比より小さい、前記グレーティングにおける電極指の膜厚は前記ＩＤＴにおける電極指の膜厚より小さい、または、前記グレーティングにおける電極指上に設けられた付加膜の膜厚は前記ＩＤＴにおける電極指上に設けられた付加膜の膜厚より小さく、
前記グレーティングにおける電極指の周期は、前記ＩＤＴにおける電極指の周期より大きく、
前記グレーティングにおける電極指と前記ＩＤＴにおける電極指とが折れ曲がり接続されていることを特徴とする弾性波デバイス。
前記圧電基板は、回転ＹカットＬｉＮｂＯ_３基板であることを特徴とする請求項５または６記載の弾性波デバイス。