JP6747604B2 - 弾性波装置 - Google Patents
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Description
(1)弾性波装置の全体構成
以下、実施形態に係る弾性波装置1について、図面を参照して説明する。
次に、弾性波装置1の各構成要素について、図面を参照して説明する。
基板2は、図2に示すように、第1音響インピーダンス層4A、第2音響インピーダンス層4B、圧電体層5、第1IDT電極7A及び第2IDT電極7Bを含む積層体を支持している。以下では、積層体のうち、第1音響インピーダンス層4A及び第2音響インピーダンス層4Bを含み、基板2と圧電体層5との間に介在する層を、中間層3と称する。基板2は、その厚さ方向D1において互いに反対側にある第1主面21及び第2主面22を有する。第1主面21及び第2主面22は、互いに背向する。基板2の平面視形状(基板2を厚さ方向D1から見たときの外周形状)は、長方形状であるが、長方形状に限らず、例えば正方形状であってもよい。基板2は、例えばシリコン基板である。基板2の厚さは、10λ(λ:電極指ピッチである2×T1により定まる弾性波の波長)μm以上180μm以下が好適である。例えば20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm等の任意の厚みとしてもよい。また、シリコン基板の圧電体層5側の面に凹凸が形成されていてもよい。これにより、弾性波装置1では、不要波が散乱し不要波を小さくすることができる。凹凸の高低差は1/4λ以下が好ましい。凹凸の輪郭形状は三角形、円弧、矩形などから適宜選択される。シリコン基板の抵抗率は例えば100Ωcm以上であり、1000Ωcm以上であるのが好ましく、4000Ωcm以上であるのが更に好ましい。シリコン基板の圧電体層5側の面方位は、例えば(100)面、(111)面、(110)面、(551)面を使うことができる。ここにおいて、弾性波の伝搬方位は、シリコン基板の面方位に制約されずに設定することができる。
第1音響インピーダンス層4A及び第2音響インピーダンス層4Bは、図2に示すように、基板2の第1主面21上に形成されている。第1音響インピーダンス層4Aは、基板2の厚さ方向D1において第1IDT電極7Aに対向する。第2音響インピーダンス層4Bは、基板2の厚さ方向D1において第2IDT電極7Bに対向する。第1音響インピーダンス層4Aは、第1IDT電極7Aで励振された弾性波が基板2に漏洩するのを抑制する機能を有する。第2音響インピーダンス層4Bは、第2IDT電極7Bで励振された弾性波が基板2に漏洩するのを抑制する機能を有する。また、弾性波装置1は、基板2上で第1音響インピーダンス層4Aと第2音響インピーダンス層4Bとの間に介在している絶縁層30を更に備える。絶縁層30は、基板2上に形成されている。絶縁層30は、上述の積層体に含まれている。第1音響インピーダンス層4A及び第2音響インピーダンス層4Bの各々は、複数(3つ)の低音響インピーダンス層42と複数(2つ)の高音響インピーダンス層41とが厚さ方向D1において一層ごとに交互に並んだ積層構造を有する。低音響インピーダンス層42の音響インピーダンスは、高音響インピーダンス層41の音響インピーダンスよりも低い。
圧電体層5は、例えば、LiNbO3圧電単結晶からなる。
第1IDT電極7A、第2IDT電極7B、各反射器9及び各反射器10は、圧電体層5上に形成されている。より詳細には、第1IDT電極7A、第2IDT電極7B、各反射器9及び各反射器10は、圧電体層5の中間層3側とは反対の主面上に形成されている。第1IDT電極7A、第2IDT電極7B、各反射器9及び各反射器10は、導電性を有する。第1IDT電極7A、第2IDT電極7B、各反射器9及び各反射器10の材料は、例えば、Alである。第1IDT電極7A、第2IDT電極7B、各反射器9及び各反射器10の厚さは、例えば、85nmである。
実施形態に係る弾性波装置1では、厚さ方向D1からの平面視において、第1IDT電極7Aが第1音響インピーダンス層4Aと一部重複し、第2IDT電極7Bが第2音響インピーダンス層4Bと一部重複する。
弾性波装置1の周波数特性の一例として、弾性波装置1のインピーダンスの周波数特性について説明する。弾性波装置1のインピーダンスは、第1IDT電極7Aと圧電体層5と第1音響インピーダンス層4Aとを含む第1共振子のインピーダンスと、第2IDT電極7Bと圧電体層5と第2音響インピーダンス層4Bとを含む第2共振子のインピーダンスと、の合成インピーダンスとなる。
実施形態に係る弾性波装置1は、基板2と、第1音響インピーダンス層4A及び第2音響インピーダンス層4Bと、圧電体層5と、第1IDT電極7Aと、第2IDT電極7Bと、を備える。第1音響インピーダンス層4A及び第2音響インピーダンス層4Bは、基板2上に形成されている。圧電体層5は、第1音響インピーダンス層4A及び第2音響インピーダンス層4B上に形成されている。第1IDT電極7Aは、圧電体層5上に形成され、圧電体層5の厚さ方向D1からの平面視において、第1音響インピーダンス層4Aと一部重複する。第2IDT電極7Bは、圧電体層5上に形成され、厚さ方向D1からの平面視において、第2音響インピーダンス層4Bと一部重複する。第1IDT電極7A及び第2IDT電極7Bは、互いに共有している共通バスバー70により互いに直列接続されている。第1IDT電極7Aは、対向し合う第1バスバー71及び共通バスバー70と、第1バスバー71に接続され共通バスバー70に向かって延びている複数の電極指81と、共通バスバー70に接続され第1バスバー71に向かって延びている複数の電極指82と、を含む。第2IDT電極7Bは、対向し合う共通バスバー70及び第2バスバー72と、共通バスバー70に接続され第2バスバー72に向かって延びている複数の電極指81と、第2バスバー72に接続され共通バスバー70に向かって延びている複数の電極指82と、を含む。第1音響インピーダンス層4A及び第2音響インピーダンス層4Bの各々は、高音響インピーダンス層41と、高音響インピーダンス層41よりも音響インピーダンスが低い低音響インピーダンス層42と、を有する。第1音響インピーダンス層4A及び第2音響インピーダンス層4Bの各々について、高音響インピーダンス層41が導電層である。第1音響インピーダンス層4Aにおける導電層(高音響インピーダンス層41)の少なくとも一部と第2音響インピーダンス層4Bにおける導電層(高音響インピーダンス層41)の少なくとも一部とが、厚さ方向D1からの平面視において共通バスバー70と重複していない。第1音響インピーダンス層4Aにおける導電層(高音響インピーダンス層41)と第2音響インピーダンス層4Bにおける導電層(高音響インピーダンス層41)とが電気的に絶縁されている。これにより、実施形態に係る弾性波装置1では、周波数特性の低下を抑制しつつ耐電力性をより高めることが可能となる。実施形態に係る弾性波装置1は、第1IDT電極7A及び第2IDT電極7Bを有し、第1IDT電極7A及び第2IDT電極7Bが、互いに共有している共通バスバー70により互いに直列接続されているので、特許文献1に記載された弾性波装置のように1つのIDT電極しか備えていない構成と比べて、耐電力性をより高めることが可能となる。ここにおいて、「共通バスバー70」は、第1IDT電極7Aと第2IDT電極7Bとに共通の構成要素であり、第1IDT電極7Aと第2IDT電極7Bとを別の配線を介して接続することなく第1IDT電極7Aと第2IDT電極7Bとを一体に形成する導電バーである。これにより、第1IDT電極7Aと第2IDT電極7Bとは、共通バスバー70により、電気的に直列接続されている。また、実施形態に係る弾性波装置1では、比較例1のように厚さ方向D1から見た平面視において共通バスバー70の全域に重なる音響インピーダンス層4を備えた弾性波装置100と比べて、周波数特性を向上させることが可能となる。
(4.1)変形例1
実施形態の変形例1に係る弾性波装置1bは、図6及び7に示すように、圧電体層5上に複数(5つ)の機能電極6を備えている点で、実施形態に係る弾性波装置1と相違する。変形例1に係る弾性波装置1bに関し、実施形態に係る弾性波装置1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
実施形態の変形例2に係る弾性波装置1cは、図8及び9に示すように、2つの第1IDT電極7Aを備え、2つの第1IDT電極7Aの間に第2IDT電極7Bが位置している点で、実施形態に係る弾性波装置1と相違する。変形例2に係る弾性波装置1cに関し、実施形態に係る弾性波装置1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
基板2の厚さ方向D1から見た基板2の平面視形状は、長方形状に限らず、例えば、正方形状であってもよい。また、基板2の材料は、Si(シリコン)に限らず、例えば、LiNbO3(リチウムニオベイト)、LiTaO3(リチウムタンタレート)、水晶、ガラス等であってもよい。
以上説明した実施形態等から以下の態様が開示されている。
100、100c 弾性波装置
2 基板
21 第1主面
22 第2主面
3 中間層
4A 第1音響インピーダンス層
4B 第2音響インピーダンス層
41 高音響インピーダンス層(導電層)
42 低音響インピーダンス層
5 圧電体層
6 機能電極
7A 第1IDT電極
7B 第2IDT電極
70 共通バスバー
701A 開口部
701B 開口部
702A、702B 外側バスバー部
703A、703B 内側バスバー部
704A、704B 中央バスバー部
71 第1バスバー
711 開口部
712 外側バスバー部
713 内側バスバー部
714 中央バスバー部
72 第2バスバー
721 開口部
722 外側バスバー部
723 内側バスバー部
724 中央バスバー部
81 電極指
81a 先端部
81b 基端部
81c 中央部
811、812 太幅部
82 電極指
82a 先端部
82b 基端部
82c 中央部
821、822 太幅部
85、86、87、88 ギャップ
9 反射器
10 反射器
11 規定領域
12 直列腕回路
13 並列腕回路
14 並列腕回路
15 入力端子
16 出力端子
17 グラウンド端子(グラウンド)
18 グラウンド端子(グラウンド)
19 誘電体層
33A、33B 配線層
34 絶縁層
35 スペーサ層
351 外面
353 凹部
36 カバー部材
A1〜A11 領域
B1〜B11 領域
T1 距離
T2 電極指幅
D1 厚さ方向(第1方向)
D2 第2方向
D3 第3方向
PA1 パッケージ
SP1 空間
S1 直列腕共振子
P1 並列腕共振子
Claims (10)
- 基板と、
前記基板上に形成された、第1音響インピーダンス層及び第2音響インピーダンス層と、
前記第1音響インピーダンス層及び前記第2音響インピーダンス層上に形成された圧電体層と、
前記圧電体層上に形成され、前記圧電体層の厚さ方向からの平面視において、前記第1音響インピーダンス層と一部重複する第1IDT電極と、
前記圧電体層上に形成され、前記厚さ方向からの平面視において、前記第2音響インピーダンス層と一部重複する第2IDT電極と、
を備え、
前記第1IDT電極及び前記第2IDT電極は、互いに共有している共通バスバーにより互いに直列接続されており、
前記第1IDT電極は、
対向し合う第1バスバー及び前記共通バスバーと、
前記第1バスバーに接続され前記共通バスバーに向かって延びている複数の電極指と、
前記共通バスバーに接続され前記第1バスバーに向かって延びている複数の電極指と、
を含み、
前記第2IDT電極は、
対向し合う前記共通バスバー及び第2バスバーと、
前記共通バスバーに接続され前記第2バスバーに向かって延びている複数の電極指と、
前記第2バスバーに接続され前記共通バスバーに向かって延びている複数の電極指と、
を含み、
前記第1音響インピーダンス層及び前記第2音響インピーダンス層の各々は、
少なくとも1つの高音響インピーダンス層と、
前記少なくとも1つの高音響インピーダンス層よりも音響インピーダンスが低い少なくとも1つの低音響インピーダンス層と、
を有し、
前記第1音響インピーダンス層及び前記第2音響インピーダンス層の各々について、前記少なくとも1つの高音響インピーダンス層及び前記少なくとも1つの低音響インピーダンス層の少なくとも1つが導電層であり、
前記第1音響インピーダンス層における前記導電層の少なくとも一部と前記第2音響インピーダンス層における前記導電層の少なくとも一部とが、前記厚さ方向からの平面視において前記共通バスバーと重複しておらず、
前記第1音響インピーダンス層における前記導電層と前記第2音響インピーダンス層における前記導電層とが電気的に絶縁されている、
弾性波装置。 - 前記少なくとも1つの高音響インピーダンス層は、複数の高音響インピーダンス層を含み、
前記少なくとも1つの低音響インピーダンス層は、複数の低音響インピーダンス層を含み、
前記複数の高音響インピーダンス層と前記複数の低音響インピーダンス層とが前記厚さ方向において一層ごとに交互に並んでいる、
請求項1に記載の弾性波装置。 - 前記第1音響インピーダンス層及び前記第2音響インピーダンス層の各々における前記複数の高音響インピーダンス層が、前記導電層を含む、
請求項2に記載の弾性波装置。 - 前記第1IDT電極と前記圧電体層と前記第1音響インピーダンス層とを含んで第1共振子が構成され、
前記第2IDT電極と前記圧電体層と前記第2音響インピーダンス層とを含んで第2共振子が構成され、
前記第1共振子及び前記第2共振子は、前記第1共振子のインピーダンスと前記第2共振子のインピーダンスとの合成インピーダンスが、1つのIDT電極と圧電体層と1つの音響インピーダンス層とを含む規定の共振子のインピーダンスと同じとなるように前記規定の共振子を2つの共振子に分割した分割共振子である
請求項1〜3のいずれか一項に記載の弾性波装置。 - 前記第1音響インピーダンス層における前記導電層は、前記厚さ方向からの平面視において前記第1IDT電極の前記第1バスバーと前記共通バスバーとの間に位置し、
前記第2音響インピーダンス層における前記導電層は、前記厚さ方向からの平面視において前記第2IDT電極の前記共通バスバーと前記第2バスバーとの間に位置している、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の弾性波装置。 - 前記厚さ方向からの平面視において、前記第1IDT電極と前記第1音響インピーダンス層における前記導電層との重なる領域の面積と、前記第2IDT電極と前記第2音響インピーダンス層における前記導電層との重なる領域の面積と、が同じである、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の弾性波装置。 - 入力端子と出力端子とを結ぶ第1経路上に設けられた直列腕回路と、
前記第1経路上のノードとグラウンドとを結ぶ第2経路上に設けられた並列腕回路と、を備え、
前記直列腕回路は、複数の直列腕共振子を有し、
前記複数の直列腕共振子のうち少なくとも1つの直列腕共振子が、前記第1IDT電極と前記第2IDT電極と前記圧電体層と前記第1音響インピーダンス層と前記第2音響インピーダンス層とを含む共振子である、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の弾性波装置。 - 前記並列腕回路は、並列腕共振子を有する、
請求項7に記載の弾性波装置。 - 前記第1IDT電極及び前記第2IDT電極の電極指ピッチにより定まる弾性波の波長をλとしたときに、前記圧電体層の厚さが、1λ以下である、
請求項1〜8のいずれか一項に記載の弾性波装置。 - 前記弾性波が板波である、
請求項9に記載の弾性波装置。
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