JP6756722B2 - 弾性波素子および弾性波装置 - Google Patents
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Description
それを用いた弾性波装置に関する。
図1は、本発明の一実施形態に係るSAW素子1の構成を示す平面図である。図2(a)は図1のIIa−IIa線における要部拡大断面図であり、図2(b)は、図1の破線で囲む領域を拡大した図である。
図4にSAW素子1の変形例に係るSAW素子1Aの要部拡大平面図を示す。図4は、図1の点線で囲う領域に相当する要部拡大図である。
図5にSAW素子1の変形例に係るSAW素子1Bの要部拡大平面図を示す。図5は、図1の点線で囲う領域に相当する要部拡大図である。
図6は、上述したSAW素子1を適用した弾性波装置51(本例ではSAW装置51と言う)の断面図である。
IDT電極3を構成する電極指32およびダミー電極指33の非交差領域(ギャップ領域AR2,ダミー領域AR3)における形状および寸法を種々に設定して、シミュレーションモデルを作成した。そして、シミュレーションによりSAWの伝搬損失を評価した。シミュレーションには有限要素法を用いた。シミュレーションにおいては、電極指が無限周期構造を計算しており、その電極指1本分のインピーダンス特性を計算した。
電極指32のピッチPt1:0.77μm(共振周波数 約2.58GHz)
交差領域AR1における電極指32の電極指幅:0.385μm
ギャップGpの長さ:0.2μm
電極指の厚み(z方向):123nm
基板2の材料:42°Y−XカットのLiTaO3
基板2の厚み:7μm
支持基板6の材料:シリコン
支持基板6の厚み:230μm
比較例1は、図7(a)に示すように、電極指幅(電極指32、ダミー電極指33)が交差領域AR1〜ダミー領域AR3まで一定である。実施例1は、図7(b)に示すように、交差領域AR1およびギャップ領域AR2において電極指幅が一定であり、ダミー領域AR3において電極指幅が拡幅(幅0.539um)している。実施例2は、図7(d)に示すように、交差領域AR1において電極指幅が一定であり、ギャップ領域AR2およびダミー領域AR3において電極指幅が拡幅(幅0.539um)している。なお、いずれの場合もダミー電極指33は、ダミー領域AR3における電極指32の幅と同等としている。
次に、SAW素子1に対する本発明の別の効果について説明する。比較例2および実施例3のSAW素子1を実際に作製し、インピーダンスの位相特性を測定した。
電極指32のピッチPt1:0.791μm(共振周波数 約2.467GHz)
交差領域AR1における電極指32の電極指幅:0.447μm
電極指の厚み(z方向):123nm
交差領域AR1の幅:38μm
マスク上のギャップGpの長さ:0.20μm
電極指32の本数:230本(115対)
基板2の材料:46°Y−XカットのLiTaO3
基板2の厚み:10μm
支持基板6の材料:シリコン
支持基板6の厚み:230μm
比較例2は、図7(a)に示すように、y方向(第1方向)において電極指幅(電極指32、ダミー電極指33)は一定であって、その幅は交差領域AR1と同等である。実施例3は、図7(b)に示すように、交差領域AR1およびギャップ領域AR2において電極指幅が一定であり、ダミー領域AR3において電極指幅が拡幅(幅0.512um)している。
次に、SAW素子1に対する本発明の別の効果について説明する。比較例3〜5および実施例4のSAW素子1を作製し、インピーダンスの位相特性を測定した。
電極指32のピッチPt1:0.77μm(共振周波数 約2.53GHz)
交差領域AR1における電極指32の電極指幅:0.39μm
電極指の厚み(z方向):121nm
交差領域AR1の幅:31μm
電極指32の本数:300本(150対)
基板2の材料:42°Y−XカットのLiTaO3
基板2の厚み:7μm
支持基板6の材料:シリコン
支持基板6の厚み:230μm
比較例3〜5は、図7(a)に示すように、y方向(第1方向)において電極指幅(電極指32、ダミー電極指33)は一定であって、その幅は交差領域AR1と同等である。実施例4は、図7(d)に示すように、非交差領域に位置する電極指32,33の電極指幅が拡幅するよう、マスク上ではDutyを0.63とした。
次に、電極指32の形状によるギャップGpにおける弾性波の漏洩を確認するために、電極指32のモデルを作成しシミュレーションを行なった。なお、バルク波スプリアスを排除し純粋な弾性波の漏洩の影響を確認するために、支持基板6のない、厚い基板2を用いてシミュレーションした。
以下の参考例において、共通する構成は以下の通りである。
電極指32のピッチPt1:0.77μm(共振周波数 約2.58GHz)
交差領域AR1における電極指32の電極指幅:0.385μm
ギャップGpの長さ:0.2um
電極指の厚み(z方向):123nm
基板2の材料:42°Y−XカットのLiTaO3
図7(a)〜(d)に示す形状の電極指32を備える参考例1〜4のSAW素子モデルを設定した。なお、図7(b)〜図7(d)における電極指の拡幅部の幅は0.539μmとした。
圧電結晶からなる基板と、
該基板の上面に位置し、第1電位に接続された第1バスバーと、第2電位に接続され、前記第1バスバーと第1方向に間隔を開けて配置された第2バスバーと、前記第2バスバーの側に向けて伸びる前記第1バスバーに接続された複数の第1電極指と、前記第1バスバーの側に向けて伸びる前記第2バスバーに接続された複数の第2電極指と、前記第2バスバーに接続され、前記第1電極指の先端にギャップを介して対向する第2ダミー電極指と、を含むIDT電極と、
備える弾性波素子であって、
前記第2電極指は、複数の前記第1電極指の前記先端を結ぶ第1仮想線よりも前記第2バスバーの側の領域の太さが、前記第1仮想線よりも前記第1バスバーの側の領域の太さよりも太い、弾性波素子。
前記IDT電極は、前記第1バスバーに接続され、前記第2電極指の先端にギャップを介して対向する第1ダミー電極指をさらに含み、
前記第1電極指は、複数の前記第2電極指の前記先端を結ぶ第2仮想線よりも前記第1バスバーの側の領域の太さが、前記第2仮想線よりも前記第2バスバーの側の領域の太さよりも太い、別発明1にl記載の弾性波素子。
前記第2ダミー電極指は、前記第2電極指のうち前記第1仮想線よりも前記第1バスバーの側の領域の太さよりも太い、別発明1または2に記載の弾性波素子。
Claims (9)
- 圧電結晶からなる基板と、
該基板の上面に位置し、第1電位に接続された第1バスバーと、第2電位に接続され、前記第1バスバーと第1方向に間隔を開けて配置された第2バスバーと、前記第2バスバーの側に向けて伸びる前記第1バスバーに接続された複数の第1電極指と、前記第1バスバーの側に向けて伸びる前記第2バスバーに接続された複数の第2電極指と、前記第1バスバーに接続され、前記第2電極指の先端にギャップを介して対向する第1ダミー電極指と、前記第2バスバーに接続され、前記第1電極指の先端にギャップを介して対向する第2ダミー電極指と、を含み、前記第1電極指と前記第2電極指とが一定のピッチで配列されているIDT電極と、
前記基板の下面に接合された、前記基板よりも厚みは厚く、前記基板よりも線膨張係数の小さい材料からなる支持基板と、
を備える弾性波素子であって、
前記第1電極指、前記第2電極指、前記第1ダミー電極指および前記第2ダミー電極指の少なくとも1つは、複数の前記第1電極指の前記先端を結ぶ第1仮想線と複数の前記第2電極指の前記先端を結ぶ第2仮想線とで囲まれる交差領域の外側において、前記交差領域の前記第1電極指および前記第2電極指の太さよりも太く、
前記第2電極指は、
前記第2バスバーに接続される側における太さを超える太さとなる部分がなく、
前記交差領域よりも前記第2バスバー側の全領域における太さが、前記交差領域における太さよりも太く、
前記第2バスバーの根本から前記第1バスバー側をみたときに、前記第1電極指と前記第2電極指との配列方向に張り出す凸部を備えない、
弾性波素子。 - 前記第1電極指と前記第2電極指とのピッチが0.82μm以下である、請求項1に記載の弾性波素子。
- 前記第2ダミー電極指は、前記第2電極指のうち前記第1仮想線よりも前記第1バスバーの側の領域の太さよりも太い、請求項1または2に記載の弾性波素子。
- 前記第1電極指は、電極指幅が、前記交差領域における太さよりも、前記第2仮想線と複数の前記第1ダミー電極指の先端を結ぶ第1ダミー仮想線との間の第1ダミー領域において太く、前記第1ダミー領域における太さよりも、前記第1ダミー仮想線よりも前記第1バスバー側の領域において太い、請求項1乃至3のいずれかに記載の弾性波素子。
- 前記IDT電極の前記第1方向と直交する第2方向の両側に配置された反射器を備え、前記IDT電極は、前記第2方向において最も前記反射器の側に配置された、前記第2バスバーの側に向けて伸びる前記第1バスバーに接続された第3電極指と、前記第2バスバーに接続され、前記第3電極指の先端にギャップを介して対向する第3ダミー電極指とを備え、
前記第3電極指および前記第3ダミー電極指のうち少なくとも一方は、前記交差領域の外側での電極指幅が、前記第2電極指のうち、前記第1仮想線よりも前記第2バスバーの側の領域の太さよりも細い、請求項1乃至4のいずれかに記載の弾性波素子。 - 圧電結晶からなる基板と、
該基板の上面に位置し、第1電位に接続された第1バスバーと、第2電位に接続され、前記第1バスバーと第1方向に間隔を開けて配置された第2バスバーと、前記第2バスバーの側に向けて伸びる前記第1バスバーに接続された複数の第1電極指と、前記第1バスバーの側に向けて伸びる前記第2バスバーに接続された複数の第2電極指と、前記第1バスバーに接続され、前記第2電極指の先端にギャップを介して対向する第1ダミー電極指と、前記第2バスバーに接続され、前記第1電極指の先端にギャップを介して対向する第2ダミー電極指と、を含むIDT電極と、
前記基板の下面に接合された、前記基板よりも厚みは厚く、前記基板よりも線膨張係数の小さい材料からなる支持基板と、
備える弾性波素子であって、
前記第1電極指、前記第2電極指、前記第1ダミー電極指および前記第2ダミー電極指の少なくとも1つは、複数の前記第1電極指の前記先端を結ぶ第1仮想線と複数の前記第2電極指の前記先端を結ぶ第2仮想線とで囲まれる交差領域の外側において、前記交差領域の前記第1電極指および前記第2電極指の太さよりも太く、
前記IDT電極の前記第1方向と直交する第2方向の両側に配置された反射器を備え、複数の前記第1電極指のうち、前記第2方向において前記反射器と隣合う電極指とそれに対向する、前記第2ダミー電極指との前記第1方向におけるギャップは、他の電極指とダミー電極指とのギャップに比べて大きい、弾性波素子。 - 前記第2電極指は、電極指幅が、前記交差領域における太さよりも、前記第1仮想線と複数の前記第2ダミー電極指の先端を結ぶ第2ダミー仮想線との間のダミー領域において太い、請求項6に記載の弾性波素子。
- 前記第2電極指は、電極指幅が、前記ダミー領域における太さよりも、前記第2ダミー仮想線よりも前記第2バスバー側の領域において太い、請求項7に記載の弾性波素子。
- 請求項1乃至8のいずれかに記載の弾性波素子と、前記弾性波素子を実装する回路基板と、を備える弾性波装置。
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