JP7261568B2 - 弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサ - Google Patents
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前記圧電基板を挟み、前記圧電基板に厚みすべり振動を励振する一対の電極と、前記圧電基板の少なくとも一部を挟み前記一対の電極が対向する共振領域の中央領域を囲み前記共振領域の端部の領域であるエッジ領域と、前記エッジ領域の一部であり、前記圧電基板における主モードである厚みすべり振動の変位方向となす角度が-20°以上かつ+20°以下の第1方向において前記中央領域の両側に位置し、前記圧電基板内の弾性波の音速が前記中央領域における前記圧電基板内の弾性波の音速より遅い第1領域と、前記エッジ領域の一部であり、前記第1方向とのなす角度が70°以上かつ110°以下の第2方向において前記中央領域の両側に位置し、前記圧電基板内の弾性波の音速が前記中央領域における前記圧電基板内の弾性波の音速より遅い第2領域と、を備え、前記第1方向に平行な任意の直線と前記第1領域とが交差して形成される、全ての前記第1領域における断面の幅は、前記第2方向に平行な任意の直線と前記第2領域とが交差して形成される、全ての前記第2領域における断面の幅とは異なる弾性波デバイスである。
比較例1についてシミュレーションを行った。図1(a)は比較例1に係る圧電薄膜共振器の平面図、図1(b)および図1(c)は、図1(a)のそれぞれA-A断面図およびB-B断面図である。圧電基板14の法線方向をZ方向、厚みすべり振動の方向をY方向、圧電基板14の平面方向であってY方向に直交する方向をX方向とする。なお、X方向、Y方向およびZ方向は、圧電基板14の結晶方位のX軸、Y軸およびZ軸とは必ずしも対応しない。結晶方位を示す場合は、「X軸方向」、「Y軸方向」および「Z軸方向」と記載し、「X方向」、「Y方向」および「Z方向」と区別する。
弾性波の波長λ:1640nm
圧電基板14:厚さT4が0.5λ=820nmのXカットタンタル酸リチウム基板
下部電極12:厚さが100nmのルテニウム(Ru)膜
上部電極16:厚さが100nmのルテニウム膜
共振領域50の幅X50:30λ=49.2μm
圧電基板14のY方向幅ΔY:0.5λ=820nm
Y方向の境界条件は無限に連続とする。
圧電基板14の結晶方位は、図2(a)および図3(a)内に示したX軸、Y軸およびZ軸となる。-X方向がY軸方向からZ軸方向に42°回転した方向となる。
共振領域50のエッジ領域に付加膜を設けシミュレーションを行った。共振領域のエッジ領域に付加膜を設け、中央領域より音速を遅くすることで、ピストンモードが実現される、これにより、定在波に起因するスプリアスが抑制されることが期待される。
図10(a)は、実施例1の変形例1に係る圧電薄膜共振器の平面図、図10(b)および図10(c)は、図10(a)のそれぞれA-A断面図およびB-B断面図である。図10(a)から図10(c)に示すように、実施例1の変形例1では、エッジ領域54aの幅Waとエッジ領域54bの幅Wbはほぼ同じである。付加膜22bおよび26bの厚さTbは付加膜22aおよび26aの厚さTaより大きい。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
図11(a)は、実施例1の変形例2に係る圧電薄膜共振器の平面図、図11(b)および図11(c)は、図11(a)のそれぞれA-A断面図およびB-B断面図である。図11(a)から図11(c)に示すように、実施例1の変形例2では、エッジ領域54bの幅Wbはエッジ領域54aの幅Waより大きい。付加膜22bおよび26bの厚さTbは付加膜22aおよび26aの厚さTaより大きい。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
図12(a)は、実施例1の変形例3に係る圧電薄膜共振器の平面図、図12(b)および図12(c)は、図12(a)のそれぞれA-A断面図およびB-B断面図である。図12(a)から図12(c)に示すように、実施例1の変形例3では、エッジ領域54bの幅Wbはエッジ領域54aの幅Waより大きい。付加膜22aおよび26aの厚さTaは付加膜22bおよび26bの厚さTbより大きい。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
図13(a)は、実施例1の変形例4に係る圧電薄膜共振器の平面図、図13(b)および図13(c)は、図13(a)のそれぞれA-A断面図およびB-B断面図である。図13(a)から図13(c)に示すように、実施例1の変形例4では、エッジ領域54aの幅Waとエッジ領域54bの幅Wbはほぼ同じである。付加膜22aおよび26aの厚さTaと付加膜22bおよび26bの厚さTbとはほぼ同じである。付加膜22aおよび26aの材料と付加膜22bおよび26bの材料が異なる。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14(a)および図14(b)は、実施例1の変形例5に係る圧電薄膜共振器の断面図である。図14(a)および図14(b)に示すように、幅WaとWbはほぼ同じであり、厚さTaとTbはほぼ同じである。エッジ領域54aの圧電基板14の厚さT4は中央領域52の圧電基板14の厚さと同じである。エッジ領域54bの圧電基板14の上面に凸部14aが設けられている。これにより、エッジ領域54bの圧電基板14の厚さT4bはエッジ領域54aの圧電基板14の厚さT4より大きい。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
図15(a)および図15(b)は、実施例1の変形例6に係る圧電薄膜共振器の断面図である。図15(a)および図15(b)に示すように、幅WaとWbはほぼ同じであり、厚さTaとTbはほぼ同じである。エッジ領域54bの上部電極16と付加膜26bとの間の別の付加膜27が設けられている。エッジ領域54aには別の付加膜27は設けられていない。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
図16は、実施例1の変形例7に係る圧電薄膜共振器の平面図である。図16に示すように、付加膜22aと22bは分離しており、付加膜26aと26bとは分離している。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
図17(a)および図17(b)は、実施例1の変形例8に係る圧電薄膜共振器の断面図である。図17(a)および図17(b)に示すように、共振領域50の下部電極12下に音響反射膜31が形成されている。音響反射膜31は、音響インピーダンスの低い膜31aと音響インピーダンスの高い膜31bとが交互に設けられている。膜31aおよび31bの膜厚は例えばそれぞれλ/4(λは弾性波の波長)である。膜31aと膜31bの積層数は任意に設定できる。例えば、音響反射膜31は、基板10中に音響インピーダンスの異なる膜が一層設けられている構成でもよい。その他の構成は、実施例1と同じであり説明を省略する。
12 下部電極
14 圧電基板
16 上部電極
22a、22b、26a、26b 付加膜
30 空隙
31 音響反射膜
40 送信フィルタ
42 受信フィルタ
50 共振領域
52 中央領域
54a、54b エッジ領域
60 厚みすべり振動方向
Claims (13)
- 圧電基板と、
前記圧電基板を挟み、前記圧電基板に厚みすべり振動を励振する一対の電極と、
前記圧電基板の少なくとも一部を挟み前記一対の電極が対向する共振領域の中央領域を囲み前記共振領域の端部の領域であるエッジ領域と、
前記エッジ領域の一部であり、前記圧電基板における主モードである厚みすべり振動の変位方向となす角度が-20°以上かつ+20°以下の第1方向において前記中央領域の両側に位置し、前記圧電基板内の弾性波の音速が前記中央領域における前記圧電基板内の弾性波の音速より遅い第1領域と、
前記エッジ領域の一部であり、前記第1方向とのなす角度が70°以上かつ110°以下の第2方向において前記中央領域の両側に位置し、前記圧電基板内の弾性波の音速が前記中央領域における前記圧電基板内の弾性波の音速より遅い第2領域と、
を備え、
前記第1方向に平行な任意の直線と前記第1領域とが交差して形成される、全ての前記第1領域における断面の幅は、前記第2方向に平行な任意の直線と前記第2領域とが交差して形成される、全ての前記第2領域における断面の幅とは異なる弾性波デバイス。 - 前記第2方向に平行な任意の直線と前記第2領域とが交差して形成される、全ての前記第2領域における断面の幅は、前記第1方向に平行な任意の直線と前記第1領域とが交差して形成される、全ての前記第1領域における断面の幅より小さい請求項1に記載の弾性波デバイス。
- 前記第1領域における前記圧電基板内の弾性波の音速と前記第2領域における前記圧電基板内の弾性波の音速とは同じである請求項1または2に記載の弾性波デバイス。
- 圧電基板と、
前記圧電基板を挟み、前記圧電基板に厚みすべり振動を励振する一対の電極と、
前記圧電基板の少なくとも一部を挟み前記一対の電極が対向する共振領域の中央領域を囲み前記共振領域の端部の領域であるエッジ領域と、
前記エッジ領域の一部であり、前記圧電基板における主モードである厚みすべり振動の変位方向となす角度が-20°以上かつ+20°以下の第1方向において前記中央領域の両側に位置し、前記圧電基板内の弾性波の音速が前記中央領域における前記圧電基板内の弾性波の音速より遅い第1領域と、
前記エッジ領域の一部であり、前記第1方向とのなす角度が70°以上かつ110°以下の第2方向において前記中央領域の両側に位置し、前記圧電基板内の弾性波の音速が前記中央領域における前記圧電基板内の弾性波の音速より遅くかつ前記第1領域における前記圧電基板内の弾性波の音速と異なる第2領域と、
を備える弾性波デバイス。 - 前記第2領域における前記圧電基板内の弾性波の音速は前記第1領域における前記圧電基板内の弾性波の音速より速い請求項4に記載の弾性波デバイス。
- 前記第1方向に平行な任意の直線と前記第1領域とが交差して形成される、全ての前記第1領域における断面の幅と、前記第2方向に平行な任意の直線と前記第2領域とが交差して形成される、全ての前記第2領域における断面の幅と、は同じである請求項4または5に記載の弾性波デバイス。
- 前記第1領域に設けられた第1付加膜および前記第2領域に設けられた第2付加膜を備える請求項1から6のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
- 前記圧電基板はXカットタンタル酸リチウム基板である請求項1から7のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
- 前記圧電基板は回転Yカットニオブ酸リチウム基板である請求項1から7のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
- Xカットタンタル酸リチウム基板である圧電基板と、
前記圧電基板を挟み、前記圧電基板に厚みすべり振動を励振する一対の電極と、
前記圧電基板の少なくとも一部を挟み前記一対の電極が対向する共振領域の中央領域を囲み前記共振領域の端部に位置する付加膜と、
前記付加膜の一部であり、オイラー角が(90°±5°、90°±5°、132°±5°)の範囲内のX方向である第1方向において前記中央領域の両側に位置する第1領域と、
前記付加膜の一部であり、オイラー角が(90°±5°、90°±5°、42°±5°)の範囲内のX方向である第2方向において前記中央領域の両側に位置する第2領域と、
を備え、
前記第2方向に平行な任意の直線と前記第2領域とが交差して形成される、全ての前記第2領域における断面の幅は、前記第1方向に平行な任意の直線と前記第1領域とが交差して形成される、全ての前記第1領域における断面の幅より小さい弾性波デバイス。 - 回転Yカットニオブ酸リチウム基板である圧電基板と、
前記圧電基板を挟み、前記圧電基板に厚みすべり振動を励振する一対の電極と、
前記圧電基板の少なくとも一部を挟み前記一対の電極が対向する共振領域の中央領域を囲み前記共振領域の端部する付加膜と、
前記付加膜の一部であり、オイラー角が(0°±5°、75°±5°、0°±5°)の範囲内のX方向である第1方向において前記中央領域の両側に位置する第1領域と、
オイラー角が(90°±5°、75°±5°、0°±5°)の範囲内のX方向である第2方向において前記中央領域の両側に位置する第2領域と、
を備え、
前記第2方向に平行な任意の直線と前記第2領域とが交差して形成される、全ての前記第2領域における断面の幅は、前記第1方向に平行な任意の直線と前記第1領域とが交差して形成される、全ての前記第1領域における断面の幅より小さい弾性波デバイス。 - 請求項1から11のいずれか一項に記載の弾性波デバイスを含むフィルタ。
- 請求項12に記載のフィルタを含むマルチプレクサ。
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