JP7421557B2 - 弾性波装置及び通信装置 - Google Patents

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Description

本開示は、弾性波を利用する弾性波装置、及び当該弾性波装置を含む通信装置に関する。
圧電体上の励振電極に電圧を印加して、圧電体を伝搬する弾性波を生じさせる弾性波装置が知られている。励振電極は、例えば、IDT(interdigital transducer)電極であり、1対の櫛歯電極を有している。1対の櫛歯電極は、それぞれ複数の電極指(櫛の歯に相当する)を有しており、互いに噛み合うように配置される。弾性波装置においては、例えば、電極指のピッチの概ね2倍を波長とする弾性波の定在波が形成される。このような弾性波装置において、電極指のピッチが互いに異なる複数の励振電極が1つの圧電体上に設けられることがある。ピッチが互いに異なる励振電極は、例えば、いわゆるラダー型フィルタを構成することに利用される(例えば特許文献1及び2)。
特開2016-072808号公報 国際公開第2015/080045号
本開示の一態様に係る弾性波装置は、基板と、前記基板上に位置している多層膜と、前記多層膜上に位置している圧電膜と、前記圧電膜上に位置している第1励振電極及び第2励振電極と、を有している。前記第1励振電極は、弾性波の伝搬方向に第1ピッチで配列されている複数の第1電極指を有している。前記第2励振電極は、前記伝搬方向に第2ピッチで配列されている複数の第2電極指を有している。前記圧電膜は、LiTaOの単結晶又はLiNbOの単結晶によって構成されている。前記第1ピッチをp1、前記第2ピッチをp2、前記圧電膜の厚さをt0としたときに、
1.15×p1≦p2、
t0≦0.48×p1、及び
t0≧0.27×p2、が成り立つ。
本開示の一態様に係る通信装置は、上記弾性波装置と、前記弾性波装置の前記フィルタに電気的に接続されているアンテナと、前記フィルタを介して前記アンテナと電気的に接続されている集積回路素子と、を有している。
実施形態に係る弾性波装置の一部の構成を示す平面図である。 図1のII-II線における断面図である。 図1の弾性波装置の例としてのデュプレクサの構成を模式的に示す回路図である。 図1の弾性波装置の特性の評価指標について説明するための図である。 第1構成例において圧電膜の厚さ及び電極指のピッチが特性に及ぼす影響を示す等高線図である。 第1構成例において多層膜の厚さがインピーダンスの位相の最大値に及ぼす影響を示す図である。 第2構成例において圧電膜の厚さ及び電極指のピッチが特性に及ぼす影響を示す等高線図である。 第2構成例において多層膜の厚さがインピーダンスの位相の最大値に及ぼす影響を示す図である。 第3構成例において圧電膜の厚さ及び電極指のピッチが特性に及ぼす影響を示す等高線図である。 第3構成例において多層膜の厚さがインピーダンスの位相の最大値に及ぼす影響を示す図である。 実施例に係るラダー型フィルタの通過特性の実測値の例を示す図である。 図1の弾性波装置の利用例としての通信装置の構成を模式的に示す回路図である。
本願においては、国際公開第2019/009246号(PCT/JP2018/025071号。以下、先行出願1という。)に記載の内容について、参照による引用(Incorporation by Reference)がなされてよい。先行出願1は、本願出願人による出願であり、また、発明者の一部が本願と共通している。
以下、本開示に係る実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。
本開示に係る弾性波装置は、いずれの方向が上方又は下方とされてもよいものであるが、以下では、便宜的に、D1軸、D2軸及びD3軸からなる直交座標系を定義するとともに、D3軸の正側を上方として、上面又は下面等の用語を用いることがある。また、平面視又は平面透視という場合、特に断りがない限りは、D3方向に見ることをいう。なお、D1軸は、後述する圧電膜の上面に沿って伝搬する弾性波の伝搬方向に平行になるように定義され、D2軸は、圧電膜の上面に平行かつD1軸に直交するように定義され、D3軸は、圧電膜の上面に直交するように定義されている。
(弾性波装置の基本的な要素)
図1は、弾性波装置1の一部の構成を示す平面図である。図2は、図1のII-II線における断面図である。
弾性波装置1は、例えば、基板3(図2)と、基板3上に位置する多層膜5(図2)と、多層膜5上に位置する圧電膜7と、圧電膜7上に位置する導電層9とを有している。各層は、例えば、概ね一定の厚さとされている。なお、基板3、多層膜5及び圧電膜7の組み合わせを固着基板2(図2)ということがある。
弾性波装置1では、導電層9に電圧が印加されることによって、圧電膜7を伝搬する弾性波が励振される。弾性波装置1は、例えば、この弾性波を利用する共振子及び/又はフィルタを構成している。多層膜5は、例えば、弾性波を反射して弾性波のエネルギーを圧電膜7に閉じ込めることに寄与している。基板3は、例えば、多層膜5及び圧電膜7の強度を補強することに寄与している。
(固着基板)
基板3は、直接的には、弾性波装置1の電気的特性に影響しない。従って、基板3の材料及び寸法は適宜に設定されてよい。基板3の材料は、例えば、絶縁材料であり、絶縁材料は、例えば、樹脂又はセラミックである。なお、基板3は、圧電膜7等に比較して熱膨張係数が低い材料によって構成されていてもよい。この場合、例えば、温度変化によって弾性波装置1の周波数特性が変化してしまう蓋然性を低減することができる。このような材料としては、例えば、シリコン等の半導体、サファイア等の単結晶及び酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックを挙げることができる。なお、基板3は、互いに異なる材料からなる複数の層が積層されて構成されていてもよい。基板3の厚さは、例えば、圧電膜7よりも厚い。
多層膜5は、第1層11と第2層13とを交互に積層することにより構成されている。これらの材料は、例えば、第2層13の音響インピーダンスが第1層11の音響インピーダンスよりも高くなるように適宜に選択されてよい。これにより、例えば、両者の界面においては弾性波の反射率が比較的高くなる。その結果、例えば、圧電膜7を伝搬する弾性波の漏れが低減される。具体的には、例えば、第1層11の材料は、二酸化ケイ素(SiO)とされてよい。この場合において、第2層13の材料は、例えば、五酸化タンタル(Ta)、酸化ハフニウム(HfO)、二酸化ジルコニウム(ZrO)、酸化チタン(TiO)又は酸化マグネシウム(MgO)とされてよい。本実施形態の説明では、特に、第2層13がTa又はHfOである場合を例に取る。
多層膜5の積層数は適宜に設定されてよい。例えば、多層膜5は、第1層11及び第2層13の合計の積層数が3層以上12層以下とされてよい。ただし、多層膜5は、1層の第1層11と1層の第2層13との合計2層から構成されてもよい。また、多層膜5の合計の積層数は、偶数でもよいし、奇数でもよいが、圧電膜7に接する層は、例えば、第1層11である。基板3に接する層については第1層11であってもよいし、第2層13であってもよい。
多層膜の厚さは適宜に設定されてよい。例えば、後述する電極指27のピッチをpとする。このとき、例えば、第1層11の厚さt1は、0.10p以上又は0.14p以上とされてよく、また、0.28p以下又は0.26p以下とされてよく、前記の下限と上限とは適宜に組み合わされてよい。また、例えば、第2層13の厚さt2は、0.08p以上又は1.90p以上とされてよく、また、2.00p以下又は0.20p以下とされてよく、前記の下限と上限とは、矛盾しない限り、適宜に組み合わされてよい。
第1層11と第2層13との間には、両者の密着性の向上及び/又は拡散の低減のための付加的な層が挿入されてもよい。付加的な層の厚さは、特性への影響が無視できる程度に薄くされる。例えば、付加的な層の厚さは概ね0.01λ(λについては後述)以下である。本開示の説明においては、そのような付加的な層が設けられている場合においても、付加的な層の存在を無視した表現をすることがある。圧電膜7と多層膜5との間等についても同様である。
圧電膜7は、タンタル酸リチウム(LiTaO。以下、「LT」と略すことがある。)の単結晶又はニオブ酸リチウム(LiNbO。以下、「LN」と略すことがある。)の単結晶によって構成されている。LT及びLNの結晶系はいずれも、圧電性のある点群が3mの三方相系である。圧電膜7のカット角は、公知のカット角も含め、種々のものとされてよい。例えば、圧電膜7は、回転YカットX伝搬のものとされてよい。すなわち、弾性波の伝搬方向(D1方向)とX軸とは略一致してよい(例えば両者の差は±10°)。このときの圧電膜7の法線(D3軸)に対するY軸の傾斜角は適宜に設定されてよい。
具体的には、例えば、圧電膜7の材料がLTである場合においては、圧電膜7は、オイラー角(φ、θ、ψ)によって(0°±20°,-5°以上65°以下,0°±10°)と表されるものであってよい。別の観点では、圧電膜7は、回転YカットX伝搬のものとされ、また、Y軸は、圧電膜7の法線(D3軸)に対して85°以上155°以下の角度で傾斜してよい。また、上記と等価なオイラー角で表される圧電膜7が用いられてもよい。例えば、上記と等価なオイラー角としては、(180°±10°,-65°~5°,0°±10°)、及びφに120°を加算若しくは減算したものを挙げることができる。
また、例えば、圧電膜7の材料がLNである場合においては、オイラー角(φ、θ、ψ)によって(0°,0°±20°,X°)と表されるものであってよい。ただし、X°は0°以上360°以下の値である。すなわち、X°は任意の角度をとることができる。
(導電層)
導電層9は、例えば、金属により形成されている。金属は、適宜な種類のものとされてよく、例えば、アルミニウム(Al)又はAlを主成分とする合金(Al合金)である。Al合金は、例えば、アルミニウム-銅(Cu)合金である。なお、導電層9は、複数の金属層から構成されていてもよい。例えば、Al又はAl合金と、圧電膜7との間に、これらの接合性を強化するためのチタン(Ti)からなる比較的薄い層が設けられていてもよい。導電層9の厚さは適宜に設定されてよい。例えば、導電層9の厚さは、0.04p以上0.17p以下とされてよい。
導電層9は、図1の例では、共振子15を構成するように形成されている。共振子15は、いわゆる1ポート弾性波共振子として構成されており、概念的かつ模式的に示す端子17A及び17Bの一方から所定の周波数の電気信号が入力されると共振を生じ、その共振を生じた信号を端子17A及び17Bの他方から出力可能である。
導電層9(共振子15)は、例えば、励振電極19と、励振電極19の両側に位置する1対の反射器21とを含んでいる。なお、共振子15は、厳密には、圧電膜7及び多層膜5を含む。ただし、後述するように、一の圧電膜7に、励振電極19及び1対の反射器21の組み合わせが複数設けられ、複数の共振子15が構成されることがある(図3参照)。そこで、以下の説明では、便宜上、励振電極19及び1つの反射器21の組み合わせ(共振子15の電極部)を共振子15ということがある。
励振電極19は、IDT電極によって構成されており、1対の櫛歯電極23を含んでいる。なお、視認性を良くするために、一方の櫛歯電極23にはハッチングを付している。各櫛歯電極23は、例えば、バスバー25と、バスバー25から互いに並列に延びる複数の電極指27と、複数の電極指27間においてバスバー25から突出するダミー電極29とを含んでいる。1対の櫛歯電極23は、複数の電極指27が互いに噛み合うように(交差するように)配置されている。
バスバー25は、例えば、概略、一定の幅で弾性波の伝搬方向(D1方向)に直線状に延びる長尺状に形成されている。そして、一対のバスバー25は、弾性波の伝搬方向に直交する方向(D2方向)において互いに対向している。なお、バスバー25は、幅が変化したり、弾性波の伝搬方向に対して傾斜したりしていてもよい。
各電極指27は、例えば、概略、一定の幅で弾性波の伝搬方向に直交する方向(D2方向)に直線状に延びる長尺状に形成されている。各櫛歯電極23において、複数の電極指27は、弾性波の伝搬方向に配列されている。また、一方の櫛歯電極23の複数の電極指27と他方の櫛歯電極23の複数の電極指27とは、基本的には交互に配列されている。
複数の電極指27のピッチp(例えば互いに隣り合う2本の電極指27の中心間距離)は、励振電極19内において基本的に一定である。なお、励振電極19は、一部にピッチpに関して特異な部分を有していてもよい。特異な部分としては、例えば、大部分(例えば8割以上)よりもピッチpが狭くなる狭ピッチ部、大部分よりもピッチpが広くなる広ピッチ部、少数の電極指27が実質的に間引かれた間引き部が挙げられる。
以下において、ピッチpという場合、特に断りがない限りは、上記のような特異な部分を除いた部分(複数の電極指27の大部分)のピッチをいうものとする。また、特異な部分を除いた大部分の複数の電極指27においても、ピッチが変化しているような場合においては、大部分の複数の電極指27のピッチの平均値をピッチpの値として用いてよい。
電極指27の本数は、共振子15に要求される電気特性等に応じて適宜に設定されてよい。図1は模式図であることから、電極指27の本数は少なく示されている。実際には、図示よりも多くの電極指27が配列されてよい。後述する反射器21のストリップ電極33についても同様である。
複数の電極指27の長さは、例えば、互いに同等である。なお、励振電極19は、複数の電極指27の長さ(別の観点では交差幅)が伝搬方向の位置に応じて変化する、いわゆるアポダイズが施されていてもよい。電極指27の長さ及び幅は、要求される電気特性等に応じて適宜に設定されてよい。
ダミー電極29は、例えば、概ね一定の幅で弾性波の伝搬方向に直交する方向に突出している。その幅は、例えば電極指27の幅と同等である。また、複数のダミー電極29は、複数の電極指27と同等のピッチで配列されており、一方の櫛歯電極23のダミー電極29の先端は、他方の櫛歯電極23の電極指27の先端とギャップを介して対向している。なお、励振電極19は、ダミー電極29を含まないものであってもよい。
1対の反射器21は、弾性波の伝搬方向において複数の励振電極19の両側に位置している。各反射器21は、例えば、電気的に浮遊状態とされてもよいし、基準電位が付与されてもよい。各反射器21は、例えば、格子状に形成されている。すなわち、反射器21は、互いに対向する1対のバスバー31と、1対のバスバー31間において延びる複数のストリップ電極33とを含んでいる。複数のストリップ電極33のピッチ、及び互いに隣接する電極指27とストリップ電極33とのピッチは、基本的には複数の電極指27のピッチと同等である。
なお、特に図示しないが、圧電膜7の上面は、導電層9の上から、SiOやSi等からなる保護膜によって覆われていてもよい。保護膜はこれらの材料からなる複数層の積層体としてもよい。保護膜は、単に導電層9の腐食を抑制するためのものであってもよいし、温度補償に寄与するものであってもよい。保護膜が設けられる場合等において、励振電極19及び反射器21の上面又は下面には、弾性波の反射係数を向上させるために、絶縁体又は金属からなる付加膜が設けられてもよい。
図1及び図2に示した構成は、適宜にパッケージされてよい。パッケージは、例えば、不図示の基板上に隙間を介して圧電膜7の上面を対向させるように図示の構成を実装し、その上から樹脂封止するものであってもよいし、圧電膜7上に箱型のカバーを設けるウェハレベルパッケージ型のものであってもよい。
1対の櫛歯電極23に電圧が印加されると、複数の電極指27によって圧電膜7に電圧が印加され、圧電体である圧電膜7が振動する。これにより、D1方向に伝搬する弾性波が励振される。弾性波は、複数の電極指27によって反射される。そして、複数の電極指27のピッチpを概ね半波長(λ/2)とする定在波が立つ。定在波によって圧電膜7に生じる電気信号は、複数の電極指27によって取り出される。このような原理により、弾性波装置1は、ピッチpを半波長とする弾性波の周波数を共振周波数とする共振子として機能する。なお、λは、通常、波長を示す記号であり、また、実際の弾性波の波長は2pからずれることもあるが、以下でλの記号を用いる場合、特に断りがない限り、λは2pを意味するものとする。
弾性波は、適宜なモードのものが利用されてよい。例えば、本実施形態のように、多層膜5上に圧電膜7を重ねた構成においては、スラブモードの弾性波を利用することができる。スラブモードの弾性波の伝搬速度(音速)は、一般的なSAW(Surface Acoustic Wave)の伝搬速度よりも速い。例えば、一般的なSAWの伝搬速度が3000~4000m/sであるのに対して、スラブモードの弾性波の伝搬速度は10000m/s以上である。従って、スラブモードの弾性波を利用した場合においては、比較的高い周波数領域での共振及び/又はフィルタリングを実現することが容易化される。例えば、1μm以上のピッチpで5GHz以上の共振周波数を実現することも可能である。
(弾性波装置の例:デュプレクサ)
弾性波装置1は、ピッチpが互いに異なる複数の励振電極19を有している。そのような弾性波装置1の例として、ここでは、マルチプレクサ(より詳細にはデュプレクサ)を挙げる。
図3は、弾性波装置1の一例としてのデュプレクサ101の構成を模式的に示す回路図である。この図の紙面左上に示された符号から理解されるように、この図では、櫛歯電極23が二叉のフォーク形状によって模式的に示され、反射器21は両端が屈曲した1本の線で表わされている。
デュプレクサ101は、例えば、送信端子105からの送信信号をフィルタリングしてアンテナ端子103へ出力する送信フィルタ109と、アンテナ端子103からの受信信号をフィルタリングして1対の受信端子107に出力する受信フィルタ111とを有している。ここでは、デュプレクサ101全体を弾性波装置1の一例として捉えているが、送信フィルタ109及び受信フィルタ111のそれぞれが弾性波装置1の一例として捉えられても構わない。
送信フィルタ109は、例えば、複数の共振子15がラダー型に接続されて構成された、ラダー型フィルタによって構成されている。すなわち、送信フィルタ109は、送信端子105とアンテナ端子103との間に直列に接続された複数(1つでも可)の直列共振子15Sと、その直列のライン(直列腕)と基準電位とを接続する複数(1つでも可)の並列共振子15P(並列腕)とを有している。直列共振子15S及び並列共振子15Pは、図1に示した共振子15と同様の構成のものである。以下、直列共振子15S及び並列共振子15Pを単に共振子15ということがある。送信フィルタ109を構成する複数の共振子15は、例えば、同一の固着基板2(3、5及び7)に設けられている。
受信フィルタ111は、例えば、共振子15と、多重モード型フィルタ(ダブルモード型フィルタを含むものとする。)113とを含んで構成されている。多重モード型フィルタ113は、弾性波の伝搬方向に配列された複数(図示の例では3つ)の励振電極19と、その両側に配置された1対の反射器21とを有している。なお、受信フィルタ111を構成する共振子15及び多重モード型フィルタ113は、例えば、同一の固着基板2に設けられている。
送信フィルタ109及び受信フィルタ111は、例えば、同一の固着基板2に設けられていてもよいし、互いに異なる固着基板2に設けられていてもよい。図3は、あくまでデュプレクサの構成の一例であり、例えば、受信フィルタ111が送信フィルタ109と同様にラダー型フィルタによって構成されるなどしてもよい。
ラダー型フィルタ(送信フィルタ109)においては、直列共振子15Sのピッチpと並列共振子15Pのピッチpとが互いに異なっている。具体的には、これらのピッチpは、直列共振子15Sの共振周波数(後述)と並列共振子15Pの反共振周波数(後述)とが概ね一致するように設定される。この一致した周波数は、概ね、ラダー型フィルタの通過帯域の中心周波数となる。このように、弾性波装置1としてのデュプレクサ101又は送信フィルタ109は、互いに異なるピッチpを有する励振電極19を同一の圧電膜7上に有している。
また、送信フィルタ109と受信フィルタ111とでは通過帯域が異なるから、両者の間においてもピッチpは異なるものとなる。従って、両フィルタが同一の圧電膜7に設けられている場合においては、両フィルタの通過帯域の相違に起因して、弾性波装置1としてのデュプレクサ101は、互いに異なるピッチpを有する励振電極19を同一の圧電膜7上に有することになる。
(2種の励振電極)
上記のように、弾性波装置1は、互いに異なるピッチpを有する複数の励振電極19を同一の圧電膜7上に有している。以下の説明では、ピッチpとしてピッチp1を有する励振電極19を第1励振電極19Aといい、ピッチpとしてピッチp1よりも大きいピッチp2を有する励振電極19を第2励振電極19Bということがある。図3に符号を付すように、直列共振子15Sの励振電極19及び並列共振子15Pの励振電極19は、第1励振電極19A及び第2励振電極19Bの一例である。
一般に、同一の圧電体上に位置する励振電極19間のピッチの差は、比較的小さい。しかし、本実施形態では、ピッチp1とピッチp2との差が比較的大きい弾性波装置1を提案する。例えば、ピッチp1とピッチp2との差は、ピッチp1の15%以上である。すなわち、弾性波装置1においては、下記式が成り立ってよい。
1.15×p1≦p2 (1)
このように、ピッチp1及びp2の差が大きいことにより、例えば、多層膜5上に圧電膜7を有するラダー型フィルタの特性を向上させることができる。具体的には、以下のとおりである。ラダー型フィルタにおいては、例えば、直列共振子15Sのピッチpに対して並列共振子15Pのピッチpを大きくする。これにより、並列共振子15Pにおいて、共振周波数及び当該共振周波数よりも周波数が高い反共振周波数が低周波数側にシフトし、並列共振子15Pの反共振周波数と、直列共振子15Sの共振周波数とが一致する。一般に、直列共振子15S及び並列共振子15Pのピッチの差は比較的小さい。しかし、多層膜5上に圧電膜7を設けた構成においては、一般的な弾性波装置と同程度に並列共振子15Pのピッチpを大きくしても並列共振子15Pの共振周波数及び反共振周波数が所望の量で低周波数側にシフトしないことがある。すなわち、共振周波数及び反共振周波数の低周波数側へのシフト量がピッチpを大きくした量に比較して小さいことがある。ひいては、直列共振子15Sの共振周波数と並列共振子15Pの反共振周波数とが一致しない。そこで、並列共振子15Pのピッチp2が直列共振子15Sのピッチp1に対して15%以上の差で大きくなるようにピッチp1及びp2を設定する。これにより、直列共振子15Sの共振周波数と並列共振子15Pの反共振周波数とを一致させ、ラダー型フィルタの特性を向上させることができる。
ピッチp1及びp2の差が大きくなると、第1励振電極19A及び第2励振電極19Bの少なくとも一方において、特性が低下することがある。そこで、本開示においては、第1励振電極19A及び第2励振電極19Bの双方において特性を確保できる蓋然性が高い条件(例えば圧電膜7の厚さt0)についても提案する。なお、上述のように、一般には、励振電極19同士のピッチの差は小さく、いずれかの励振電極19において特性が低下するという課題は生じにくい。従って、先行出願1のように、ピッチp(又はその2倍のλ)で正規化した圧電膜7等の厚さの好適な範囲について検討した文献は存在しても、所定の部材の厚さと、2つのピッチp(別の観点ではピッチpの取り得る範囲)と、特性との3つの関係について検討した文献は存在しないと考えられる。
(評価指標)
以下の検討では、弾性波装置1の特性を所定の評価指標に基づいて評価し、特性を向上させることができる条件(圧電膜7の厚さt0等)について特定する。評価指標としては、例えば、インピーダンスの位相θzの最大値θmaxを用いる。θmaxについては、以下のとおりである。
図4は、励振電極19の特性の評価指標について説明するための図である。
この図は、1つの共振子15のインピーダンス特性の例を示している。この図において、横軸は正規化周波数NF(単位無し)を示している。紙面左側の縦軸はインピーダンスの絶対値|Z|(Ω)を示している。紙面右側の縦軸はインピーダンスの位相θz(°)を示している。ここで、NF=f×2p/cである。fは周波数、cは音速である。線L1は、インピーダンスの絶対値|Z|の正規化周波数に対する変化を示している。線L2は、インピーダンスの位相θzの正規化周波数に対する変化を示している。
共振子15においては、インピーダンスの絶対値|Z|が極小値をとる共振点Prと、インピーダンスの絶対値が極大値をとる反共振点Paとが現れる。共振点Prにおける周波数が共振周波数であり、反共振点Paにおける周波数が反共振周波数である。また、インピーダンスの位相θzは、概ね、反共振周波数と共振周波数との間の周波数域において90°に近づき、その外側の周波数域において-90°に近づく。反共振周波数と共振周波数との間の周波数域において位相θzが90°に近いほど、共振子15の挿入損失(ロス)が少ない。インピーダンスの位相θzの最大値θmaxは、周波数に対して変化する位相θzの値のうち、最も大きいものである。通常、最大値θmaxが大きいほど、挿入損失(ロス)が少ない。
以下の検討では、反射器21自体の条件は一定であり、種々の条件の変更に伴う特性の変化は、励振電極19における特性の変化と捉えられてよい。すなわち、以下の知見は、共振子15だけでなく、励振電極19を含む種々の要素(例えば多重モード型フィルタ)に適用されてよい。
(シミュレーションの対象とする圧電膜及び多層膜)
圧電膜7及び多層膜5の材料に関して、以下の3種類の構成例を想定した。そして、以下の構成例毎にシミュレーションを行った。
第1構成例:
圧電膜7:LT
第1層11:SiO
第2層13:Ta
第2構成例:
圧電膜7:LT
第1層11:SiO
第2層13:HfO
第3構成例:
圧電膜7:LN
第1層11:SiO
第2層13:Ta
いずれの構成例のシミュレーションについても共通する条件を以下に示す。支持基板3はシリコン基板を使用した。
導電層:
材料:Al
厚さ:0.1~0.15p
第1層の数:4
第2層の数:4
[第1構成例]
(圧電膜の厚さ)
電極指27のピッチp及び圧電膜7の厚さt0を種々設定し、共振子15の特性をシミュレーション計算により求めた。ピッチp及び厚さt0以外のシミュレーションの条件は、以下のとおりである。
圧電膜:
材料:LT
オイラー角:(0°,16°,0°)
第1層:
材料:SiO
厚さ:t0:t1=0.35:0.18となるようにt0の値に応じて設定
第2層:
材料:Ta
厚さ:t0:t2=0.35:0.14となるようにt0の値に応じて設定
図5は、第1構成例について、インピーダンスの位相の最大値θmaxを算出した結果を示す等高線図である。この図において、横軸は、電極指27のピッチp(μm)を示している。縦軸は、圧電膜7の厚さt0(μm)を示している。等高線は、最大値θmax(°)を示している。線L11及び線L12は、最大値θmaxが概ね78°以上(別の観点では少なくとも76°以上)となる範囲を示す直線である。
この図に示されているように、複数の等高線は、概略、紙面左下側から紙面右側へ延びている。このことから、所望の最大値θmaxが得られる圧電膜7の厚さt0は、ピッチpとの比によって規定可能であることが確認された。
厚さt0の一の値に着目すると、最大値θmaxの値が所定の大きさ以上(例えば、概ね78°以上、少なくとも76°以上)となるピッチpの値には幅があることが分かる。例えば、線L11及び線L12間の間隔(横軸に平行な距離)は、0.25μm以上である。また、図示の例では、線L11及び線L12は、ピッチpが1μm程度の領域を挟んでいる。0.25μmは1μmの15%以上である。このことから、同一の圧電膜7上に位置する第1励振電極19A及び第2励振電極19Bのピッチp1及びp2との差をピッチp1の15%以上とすることが可能であることが確認された。
上記のように、最大値θmaxの所望の値が得られる厚さt0の範囲は、当該範囲の値をピッチpの値で割ることによって正規化可能である。一方、p=1μmの場合は、t0(μm)/p(μm)=t0(単位無し)である。例えば、t0=0.35μmのとき、t0(μm)/1(μm)=0.35(単位無し)である。従って、図5において、ピッチpが1μmのときの線L12から線L11までの厚さt0の値(μm)の範囲は、正規化されたt0の値(単位無し)の範囲と捉えることができる。
そこで、線L12及びL11と、p=1μmを通る縦軸に平行な線(不図示)との交点における厚さt0の値を求めると、0.29μm及び0.40μmである。従って、ピッチp1及びp2が下記(2)式及び(3)式を満たすならば、第1励振電極19A及び第2励振電極19Bのいずれにおいても、最大値θmaxについて所望の値(概ね78°以上、少なくとも76°以上)を得ることができる。
0.29×p1≦t0≦0.40×p1 (2)
0.29×p2≦t0≦0.40×p2 (3)
ここで、p1<p2であるから、(2)式の右側の不等式が成り立つときは、(3)式の右側の不等式が成り立つ。同様に、(3)式の左側の不等式が成り立つときは、(2)式の左側の不等式が成り立つ。従って、(2)式及び(3)式は、以下の式に置き換えることができる。
t0≦0.40×p1 (4)
t0≧0.29×p2 (5)
なお、厚さの範囲を示す不等式において、数値が示されている桁よりも小さい桁の値は四捨五入されているものとする。例えば、(1)式において、0.15は、0.146及び0.154を含む。(4)式において、0.40は、0.396及び0.404を含む。(5)式において、0.29は、0.286及び0.294を含む。後述する種々の式においても同様であるものとする。
(4)式及び(5)式に付随して、ピッチp2のピッチp1に比較した上限値も規定される。すなわち、両式が成り立つためには、下記式が成り立つ必要がある。
0.29×p2≦0.40×p1 (6)
(6)の両辺を0.29で割ることにより、下記式が導かれる。
p2≦1.4×p1 (7)
図5において、厚さt0の一の値に対応する線L12上のピッチpの値を、前記一の値に対応する線L11上のピッチpの値で割ると、概ね、1.4程度となり、(7)式の係数と概ね一致する。この観点からも(4)式及び(5)式は妥当である。
(多層膜の厚さ)
上記のシミュレーションでは、第1層11の厚さt1及び第2層13の厚さt2は、圧電膜7の厚さt0の値と一定の比率になるように設定された。この比率は、インピーダンスの位相の最大値θmaxが大きくなるように選択されたものである。具体的には、以下のとおりである。
厚さt0の値を一定としつ、厚さt1及び厚さt2の値を種々設定してシミュレーション計算を行い、共振子15の特性をシミュレーション計算により求めた。このシミュレーションの条件は、図5に係るシミュレーションの条件と概ね同様である。以下に、図5に係るシミュレーションの条件と異なる条件を示す。
圧電膜の厚さt0:0.35μm
第1層の厚さt1:0.14μm~0.22μm
第2層の厚さt2:0.09μm~0.18μm
図6は、上記のシミュレーションによって算出されたインピーダンスの位相の最大値θmaxを示す図である。この図において、横軸は、厚さt2を示している。縦軸は、最大値θmaxを示している。図中の線は、紙面右側に示されているように、互いに値が異なる厚さt1毎に、厚さt2と最大値θmaxとの関係を示している。
この図に示されているように、t1=0.18μmかつt2=0.14μmのときに、最大値θmaxは大きな値をとっている。このときの厚さt0~t2の比率は、図5のシミュレーションの条件の説明でも述べた、下記の比率となる。
t0:t1:t2=0.35:0.18:0.14
図6では、厚さt1及び/又は厚さt2の値が、上記比率となる値から0.02μm程度異なっていても、最大値θmaxの値として大きな値が得られることが分かる。0.02μmは、厚さt0(0.35μm)の5%よりも大きい。従って、厚さt1及び厚さt2は、上記の比率から±5%以内の範囲とされてもよい。すなわち、下記式で表される範囲とされてもよい。
0.49×t0≦t1≦0.54×t0 (8)
0.38×t0≦t2≦0.42×t0 (9)
(8)式及び(9)式の各係数は、以下の式から求められている。下記式では、≒も=で示している。後述する他の構成例における対応する式についても同様である。
0.49=0.18/0.35×0.95
0.54=0.18/0.35×1.05
0.38=0.14/0.35×0.95
0.42=0.14/0.35×1.05
[第2構成例]
(圧電膜の厚さ)
第1構成例と同様に、電極指27のピッチp及び圧電膜7の厚さt0を種々設定し、共振子15の特性をシミュレーション計算により求めた。ピッチp及び厚さt0以外のシミュレーションの条件は、以下のとおりである。
圧電膜:
材料:LT
オイラー角:(0°,16°,0°)
第1層:
材料:SiO
厚さ:t0:t1=0.40:0.20となるようにt0の値に応じて設定
第2層:
材料:HfO
厚さ:t0:t2=0.40:0.16となるようにt0の値に応じて設定
図7は、第2構成例について、インピーダンスの位相の最大値θmaxを算出した結果を示す等高線図であり、図5と同様のものである。この図において、線L21及び線L22は、最大値θmaxが概ね82°以上となる範囲を示す直線である。
図7においても、図5と同様に、複数の等高線は、概略、紙面左下側から紙面右側へ延びている。従って、所望の最大値θmaxが得られる圧電膜7の厚さt0は、ピッチpとの比によって規定可能であることが確認された。
図7において、図5と同様に、厚さt0の一の値に着目すると、最大値θmaxの値が所定の大きさ以上(例えば82°以上)となるピッチpの値には幅があることが分かる。例えば、線L21及び線L22間の間隔(横軸に平行な距離)は、0.4μm以上である。また、図示の例では、線L21及び線L22は、ピッチpが1μm程度の領域を挟んでいる。0.4μmは1μmの15%以上である。このことから、同一の圧電膜7上に位置する第1励振電極19A及び第2励振電極19Bのピッチp1及びp2との差をピッチp1の15%以上とすることが可能であることが確認された。
図7において、図5と同様に、線L22及びL21と、p=1μmを通る縦軸に平行な線(不図示)との交点における厚さt0の値を求めると、0.27μm及び0.41μmである。なお、0.27μmについては、線L22を図5の範囲の外側へ外挿して求めている。上記の値から、第1構成例と同様に、下記(10)式及び(11)式を求めることができる。これらの式が満たされるとき、第1励振電極19A及び第2励振電極19Bのいずれにおいても、最大値θmaxについて所望の値(82°以上)を得ることができる。
t0≦0.41×p1 (10)
t0≧0.27×p2 (11)
第1構成例と同様に、(10)式及び(11)式に付随して、ピッチp2のピッチp1に比較した上限値も規定される。すなわち、両式が成り立つためには、0.41/0.27(=約1.5)を用いた下記式が成り立つ必要がある。
p2≦1.5×p1 (12)
図7において、厚さt0が一の値に対応する線L22上のピッチpの値を、前記一の値に対応する線L21上のピッチpの値で割ると、概ね、1.5程度となり、(12)式の係数と概ね一致する。この観点からも(10)式及び(11)式は妥当である。
(多層膜の厚さ)
第2構成例においても、第1構成例と同様に、上記のシミュレーションにおける第1層11の厚さt1及び第2層13の厚さt2の圧電膜7の厚さt0の値に対する比率は、インピーダンスの位相の最大値θmaxが大きくなるように選択されている。具体的には、以下のとおりである。
厚さt0の値を一定としつ、厚さt1及び厚さt2の値を種々設定してシミュレーション計算を行い、共振子15の特性をシミュレーション計算により求めた。このシミュレーションの条件は、図7に係るシミュレーションの条件と概ね同様である。以下に、図7に係るシミュレーションの条件と異なる条件を示す。
圧電膜の厚さt0:0.40μm
第1層の厚さt1:0.16μm~0.24μm
第2層の厚さt2:0.06μm~0.28μm
図8は、上記のシミュレーションによって算出されたインピーダンスの位相の最大値θmaxを示す図であり、図6と同様の図である。
この図に示されているように、t1=0.20μmかつt2=0.16μmのときに、最大値θmaxは大きな値をとっている。このときの厚さt0~t2の比率は、図7のシミュレーションの条件の説明でも述べた、下記の比率となる。
t0:t1:t2=0.40:0.20:0.16
図8では、厚さt1及び/又は厚さt2の値が上記比率となる値から0.02μm程度異なっていても、最大値θmaxの値として大きな値が得られることが分かる。0.02μmは、厚さt0(0.40μm)の5%である。従って、厚さt1及び厚さt2は、第1構成例と同様に、上記の比率から±5%以内の範囲とされてもよい。すなわち、下記式で表される範囲とされてもよい。
0.48×t0≦t1≦0.53×t0 (13)
0.38×t0≦t2≦0.42×t0 (14)
(13)式及び(14)式の各係数は、以下の式から求められている。
0.48=0.20/0.40×0.95
0.53=0.20/0.40×1.05
0.38=0.16/0.40×0.95
0.42=0.16/0.40×1.05
[第3構成例]
(圧電膜の厚さ)
第1構成例と同様に、電極指27のピッチp及び圧電膜7の厚さt0を種々設定し、共振子15の特性をシミュレーション計算により求めた。ピッチp及び厚さt0以外のシミュレーションの条件は、以下のとおりである。
圧電膜:
材料:LN
オイラー角:(0°、0°、0°)
第1層:
材料:SiO
厚さ:t0:t1=0.38:0.20となるようにt0の値に応じて設定
第2層:
材料:Ta5
厚さ:t0:t2=0.38:0.12となるようにt0の値に応じて設定
図9は、第3構成例について、インピーダンスの位相の最大値θmaxを算出した結果を示す等高線図であり、図5と同様のものである。この図において、線L31及び線L32は、最大値θmaxが概ね80°以上(少なくとも78°以上)となる範囲を示す直線である。
図9においても、図5と同様に、複数の等高線は、概略、紙面左下側から紙面右側へ延びている。従って、所望の最大値θmaxが得られる圧電膜7の厚さt0は、ピッチpとの比によって規定可能であることが確認された。
図9において、図5と同様に、厚さt0の一の値に着目すると、最大値θmaxの値が所定の大きさ以上(例えば、概ね80°以上、少なくとも78°以上)となるピッチpの値には幅があることが分かる。例えば、線L31及び線L32間の間隔(横軸に平行な距離)は、0.3μm以上である。また、図示の例では、線L31及び線L32は、ピッチpが1μm程度の領域を挟んでいる。0.3μmは1μmの15%以上である。このことから、同一の圧電膜7上に位置する第1励振電極19A及び第2励振電極19Bのピッチp1及びp2との差をピッチp1の15%以上とすることが可能であることが確認された。
図9において、図5と同様に、線L32及びL31と、p=1μmを通る縦軸に平行な線(不図示)との交点における厚さt0の値を求めると、0.31μm及び0.48μmである。上記の値から、第1構成例と同様に、下記(15)式及び(16)式を求めることができる。これらの式が満たされるとき、第1励振電極19A及び第2励振電極19Bのいずれにおいても、最大値θmaxについて所望の値(概ね80°以上。少なくとも78°以上)を得ることができる。
t0≦0.48×p1 (15)
t0≧0.31×p2 (16)
第1構成例と同様に、(15)式及び(16)式に付随して、ピッチp2のピッチp1に比較した上限値も規定される。すなわち、両式が成り立つためには、0.48/0.31(=約1.5)を用いた下記式が成り立つ必要がある。
p2≦1.5×p1 (17)
図9において、厚さt0の一の値に対応する線L32上のピッチpの値を、前記一の値に対応する線L31上のピッチpの値で割ると、概ね、1.5程度となり、(17)式の係数と概ね一致する。この観点からも(15)式及び(16)式は妥当である。
(多層膜の厚さ)
第3構成例においても、第1構成例と同様に、上記のシミュレーションにおける第1層11の厚さt1及び第2層13の厚さt2の圧電膜7の厚さt0の値に対する比率は、インピーダンスの位相の最大値θmaxが大きくなるように選択されている。具体的には、以下のとおりである。
厚さt0の値を一定としつ、厚さt1及び厚さt2の値を種々設定してシミュレーション計算を行い、共振子15の特性をシミュレーション計算により求めた。このシミュレーションの条件は、図9に係るシミュレーションの条件と概ね同様である。以下に、図9に係るシミュレーションの条件と異なる条件を示す。
圧電膜の厚さt0:0.38μm
第1層の厚さt1:0.16μm~0.24μm
第2層の厚さt2:0.05μm~0.22μm
図10は、上記のシミュレーションによって算出されたインピーダンスの位相の最大値θmaxを示す図であり、図6と同様の図である。
この図に示されているように、t1=0.20μmかつt2=0.12μmのときに、最大値θmaxは大きな値をとっている。このときの厚さt0~t2の比率は、図9のシミュレーションの条件の説明でも述べた、下記の比率となる。
t0:t1:t2=0.38:0.20:0.12
図10では、厚さt1及び/又は厚さt2の値が上記比率となる値から0.02μm程度異なっていても、最大値θmaxの値として大きな値が得られることが分かる。0.02μmは、厚さt0(0.38μm)の5%よりも大きい。従って、厚さt1及び厚さt2は、第1構成例と同様に、上記の比率から±5%以内の範囲とされてもよい。すなわち、下記式で表される範囲とされてもよい。
0.50×t0≦t1≦0.55×t0 (18)
0.30×t0≦t2≦0.33×t0 (19)
(18)式及び(19)式の各係数は、以下の式から求められている。
0.50=0.20/0.38×0.95
0.55=0.20/0.38×1.05
0.30=0.12/0.38×0.95
0.33=0.12/0.38×1.05
(第1~第3構成例のまとめ)
第1~第3構成例についての説明から、電極指27のピッチpと圧電膜7の厚さt0との相対関係が弾性波装置1の特性に及ぼす影響は、第1~第3構成例同士において類似していることが分かる。また、インピーダンスの位相の最大値θmaxについて、ある程度の大きさを確保できるt0/p1及びt0/p2の範囲も比較的近い。
従って、例えば、第1~第3構成例のそれぞれにおいて示したt0の範囲((4)、(5)、(10)、(11)、(15)及び(16)式で示される範囲)の全てを包含する範囲を表す式として下記式の組み合わせが導かれる。この範囲に収まるようにt0が設定されてもよい。
t0≦0.48×p1 (20)
t0≧0.27×p2 (21)
(20)式は(15)式に基づいている。(21)式は(11)式に基づいている。
また、第1~第3構成例のそれぞれにおいて示したt0の範囲の全てに包含される範囲を表す式として下記式の組み合わせが導かれる。この範囲に収まるようにt0が設定されてもよい。
t0≦0.40×p1 (22)
t0≧0.31×p2 (23)
(22)式は(4)式に基づいている。(23)式は(16)式に基づいている。
これまでの説明では、厚さt0が弾性波装置1に及ぼす影響について、ピッチpによって無次元化して考えた。しかし、絶対値が考慮されてもよい。例えば、図5、図7及び図9においては、ピッチpが概ね0.50μm~2.25μmの範囲にあることを条件としてシミュレーションが行われているから、ピッチp1及びピッチp2がこの範囲にあることを条件としてもよい。また、これらの図において、線L11、L12、L21、L22、L31及びL32によって示された範囲は、ピッチpが概ね0.75μm~1.40μmの範囲にある。従って、ピッチp1及びピッチp2がこの範囲にあることを条件としてもよい。式で表すと、
p1≧0.75μm、及び
p2≦1.40μm、
が成り立ってよい。
(実施例)
並列共振子15Pのピッチp2が直列共振子15Sのピッチp1よりも15%以上大きいラダー型フィルタを試作し、その特性を調べた。圧電膜7、第1層11及び第2層13の材料及び厚さの範囲は、上述した第2構成例のものとした。
図11は、実施例に係るラダー型フィルタの通過特性の実測値の例を示す図である。この図において、横軸は周波数(GHz)を示している。縦軸は、減衰量(dB)を示している。図中の線は、減衰量の周波数に対する変化を示している。
この図から、多層膜5上に位置する圧電膜7を有する弾性波装置1において、並列共振子15Pのピッチp2を直列共振子15Sのピッチp1よりも15%以上大きくすることにより、フィルタとしての特性が得られることが確認された。
(弾性波装置の利用例:通信装置)
図12は、弾性波装置1(デュプレクサ101)の利用例としての通信装置151の要部を示すブロック図である。通信装置151は、電波を利用した無線通信を行うものであり、デュプレクサ101を含んでいる。
通信装置151において、送信すべき情報を含む送信情報信号TISは、RF-IC(Radio Frequency Integrated Circuit)153によって変調及び周波数の引き上げ(搬送波周波数を有する高周波信号への変換)がなされて送信信号TSとされる。送信信号TSは、バンドパスフィルタ155によって送信用の通過帯以外の不要成分が除去され、増幅器157によって増幅されてデュプレクサ101(送信端子105)に入力される。そして、デュプレクサ101(送信フィルタ109)は、入力された送信信号TSから送信用の通過帯以外の不要成分を除去し、その除去後の送信信号TSをアンテナ端子103からアンテナ159に出力する。アンテナ159は、入力された電気信号(送信信号TS)を無線信号(電波)に変換して送信する。
また、通信装置151において、アンテナ159によって受信された無線信号(電波)は、アンテナ159によって電気信号(受信信号RS)に変換されてデュプレクサ101(アンテナ端子103)に入力される。デュプレクサ101(受信フィルタ111)は、入力された受信信号RSから受信用の通過帯以外の不要成分を除去して受信端子107から増幅器161へ出力する。出力された受信信号RSは、増幅器161によって増幅され、バンドパスフィルタ163によって受信用の通過帯以外の不要成分が除去される。そして、受信信号RSは、RF-IC153によって周波数の引き下げ及び復調がなされて受信情報信号RISとされる。
なお、送信情報信号TIS及び受信情報信号RISは、適宜な情報を含む低周波信号(ベースバンド信号)でよく、例えば、アナログの音声信号もしくはデジタル化された信号である。無線信号の通過帯は、適宜に設定されてよく、本実施形態では、比較的高周波の通過帯(例えば5GHz以上)も可能である。変調方式は、位相変調、振幅変調、周波数変調もしくはこれらのいずれか2つ以上の組み合わせのいずれであってもよい。回路方式は、図12では、ダイレクトコンバージョン方式を例示したが、それ以外の適宜なものとされてよく、例えば、ダブルスーパーヘテロダイン方式であってもよい。また、図12は、要部のみを模式的に示すものであり、適宜な位置にローパスフィルタやアイソレータ等が追加されてもよいし、また、増幅器等の位置が変更されてもよい。
以上のとおり、本実施形態に係る弾性波装置1は、基板3と、基板3上に位置している多層膜5と、多層膜5上に位置している圧電膜7と、圧電膜7上に位置している第1励振電極19A及び第2励振電極19Bと、を有している。第1励振電極19Aは、弾性波の伝搬方向(D1方向)に第1ピッチp1で配列されている複数の第1電極指27Aを有している。第2励振電極19Bは、D1方向に第2ピッチp2で配列されている複数の第2電極指27Bを有している。圧電膜7は、LiTaOの単結晶又はLiNbOの単結晶によって構成されている。圧電膜7の厚さをt0としたときに、
1.15×p1≦p2、
t0≦0.48×p1、及び
t0≧0.27×p2、が成り立つ。
上記の範囲で厚さt0を設定することによって、例えば、ピッチp1及びp2の差が比較的大きくても、第1励振電極19A及び第2励振電極19Bのいずれにおいても、特性を向上させることが容易化される。多層膜5上に圧電膜7を有し、比較的高い周波数を扱う弾性波装置1においては、ピッチpを大きくしても周波数が下がりにくく、互いに異なる周波数を扱う励振電極19同士でピッチpの差が大きくなりやすい。このような構成において、上記の特性を向上させることが容易化される効果は有効である。そして、ピッチp1及びピッチp2の差を大きくできることから、例えば、比較的高い周波数(例えば5GHz)を扱うラダー型フィルタを実現することも容易化される。
また、本実施形態では、圧電膜7は、LiTaOの単結晶によって構成されてよい。多層膜5は、SiOによって構成されている第1層11と、Taによって構成されている第2層13と、が交互に積層されて構成されてよい。そして、
t0≦0.40×p1、及び
t0≧0.29×p2、
が成り立ってよい。
この場合においては、例えば、図5を参照して説明したように、インピーダンスの位相の最大値θmaxが概略78°以上(少なくとも76°以上)となりやすい。従って、例えば、弾性波装置1は、損失の観点において十分な特性を発揮することが期待される。特に、第1層11の厚さをt1とし、第2層13の厚さをt2としたときに、
0.49×t0≦t1≦0.54×t0、及び
0.38×t0≦t2≦0.42×t0、
が成り立つ場合においては、最大値θmaxが概略78°以上(少なくとも76°以上)となる蓋然性が高くなる。
また、本実施形態では、圧電膜7は、LiTaOの単結晶によって構成されてよい。多層膜5は、SiOによって構成されている第1層11と、HfOによって構成されている第2層13と、が交互に積層されて構成されてよい。そして、
t0≦0.41×p1、及び
t0≧0.27×p2、
が成り立ってよい。
この場合においては、例えば、図7を参照して説明したように、インピーダンスの位相の最大値θmaxが概略82°以上となりやすい。従って、例えば、弾性波装置1は、損失の観点において十分な特性を発揮することが期待される。特に、第1層11の厚さをt1とし、第2層13の厚さをt2としたときに、
0.48×t0≦t1≦0.53×t0、及び
0.38×t0≦t2≦0.42×t0、
が成り立つ場合においては、最大値θmaxが概略82°以上となる蓋然性が高くなる。
また、本実施形態では、圧電膜7は、LiNbOの単結晶によって構成されてよい。多層膜5は、SiOによって構成されている第1層11と、Taによって構成されている第2層13と、が交互に積層されて構成されてよい。そして、
t0≦0.48×p1、及び
t0≧0.31×p2、
が成り立ってよい。
この場合においては、例えば、図9を参照して説明したように、インピーダンスの位相の最大値θmaxが概略80°以上(少なくとも78°以上)となりやすい。従って、例えば、弾性波装置1は、損失の観点において十分な特性を発揮することが期待される。特に、第1層11の厚さをt1とし、第2層13の厚さをt2としたときに、
0.50×t0≦t1≦0.55×t0、及び
0.30×t0≦t2≦0.33×t0、
が成り立つ場合においては、最大値θmaxが概略80°以上(少なくとも78°以上)となる蓋然性が高くなる。
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
例えば、多層膜の構成(材料等)は、実施形態で例示したものに限定されない。既に述べたように、第1~第3構成例同士においては、圧電膜7の厚さt0及びピッチpが特性に及ぼす影響は類似している。これは、多層膜の材料の自由度が高いことも意味している。従って、例えば、多層膜は、弾性波のエネルギーを圧電膜に閉じ込めることができるように、適宜な材料等で構成されてよく、先行出願1で挙げられている材料等が用いられてもよい。
複数のフィルタを含むマルチプレクサは、デュプレクサに限定されない。例えば、マルチプレクサは、3つのフィルタを含むトリプレクサであってもよいし、4つのフィルタを含むクアッドプレクサであってもよい。技術分野によっては、マルチプレクサの語は、狭義の意味に用いられることがある。例えば、マルチプレクサの語は、2以上の信号を混合して出力するデバイスのみを指す用語として用いられることがある。本開示においては、マルチプレクサの語は、広義に用いられ、例えば、信号を混合する機能は有していなくてもよい。
1…弾性波装置、3…基板、5…多層膜、7…圧電膜、19A…第1励振電極、19B…第2励振電極。

Claims (9)

  1. 基板と、
    前記基板上に位置している多層膜と、
    前記多層膜上に位置している圧電膜と、
    前記圧電膜上に位置している第1励振電極をそれぞれ有している1以上の直列共振子と、
    前記圧電膜上に位置している第2励振電極をそれぞれ有している1以上の並列共振子と、
    を有しており、
    前記1以上の直列共振子と前記1以上の並列共振子とがラダー状に接続されてフィルタが構成されており、
    前記第1励振電極は、弾性波の伝搬方向に第1ピッチで配列されている複数の第1電極指を有しており、
    前記第2励振電極は、前記伝搬方向に第2ピッチで配列されている複数の第2電極指を有しており、
    前記圧電膜は、LiTaOの単結晶又はLiNbOの単結晶によって構成されており、
    前記第1ピッチをp1、前記第2ピッチをp2、前記圧電膜の厚さをt0としたときに、
    1.15×p1≦p2、
    t0≦0.48×p1、及び
    t0≧0.27×p2、が成り立ち、
    前記フィルタは、通過帯域を有し、
    前記直列共振子が有する共振周波数及び前記並列共振子が有する反共振周波数が前記通過帯域に位置する
    弾性波装置。
  2. 前記圧電膜は、LiTaOの単結晶によって構成されており、
    前記多層膜は、
    SiOによって構成されている第1層と、
    Taによって構成されている第2層と、が交互に積層されて構成されており、
    t0≦0.40×p1、及び
    t0≧0.29×p2、が成り立つ
    請求項1に記載の弾性波装置。
  3. 前記第1層の厚さをt1とし、前記第2層の厚さをt2としたときに、
    0.49×t0≦t1≦0.54×t0、及び
    0.38×t0≦t2≦0.42×t0、が成り立つ
    請求項2に記載の弾性波装置。
  4. 前記圧電膜は、LiTaOの単結晶によって構成されており、
    前記多層膜は、
    SiOによって構成されている第1層と、
    HfOによって構成されている第2層と、が交互に積層されて構成されており、
    t0≦0.41×p1、及び
    t0≧0.27×p2、が成り立つ
    請求項1に記載の弾性波装置。
  5. 前記第1層の厚さをt1とし、前記第2層の厚さをt2としたときに、
    0.48×t0≦t1≦0.53×t0、及び
    0.38×t0≦t2≦0.42×t0、が成り立つ
    請求項4に記載の弾性波装置。
  6. 基板と、
    前記基板上に位置している多層膜と、
    前記多層膜上に位置している圧電膜と、
    前記圧電膜上に位置している第1励振電極をそれぞれ有している1以上の直列共振子と、
    前記圧電膜上に位置している第2励振電極をそれぞれ有している1以上の並列共振子と、
    を有しており、
    前記1以上の直列共振子と前記1以上の並列共振子とがラダー状に接続されてフィルタが構成されており、
    前記第1励振電極は、弾性波の伝搬方向に第1ピッチで配列されている複数の第1電極指を有しており、
    前記第2励振電極は、前記伝搬方向に第2ピッチで配列されている複数の第2電極指を有しており、
    前記圧電膜は、LiNbOの単結晶によって構成されており、
    前記多層膜は、
    SiOによって構成されている第1層と、
    Taによって構成されている第2層と、が交互に積層されて構成されており、
    前記第1ピッチをp1、前記第2ピッチをp2、前記圧電膜の厚さをt0としたときに、
    1.15×p1≦p2、
    t0≦0.48×p1、及び
    t0≧0.31×p2、が成り立つ
    弾性波装置。
  7. 前記第1層の厚さをt1とし、前記第2層の厚さをt2としたときに、
    0.50×t0≦t1≦0.55×t0、及び
    0.30×t0≦t2≦0.33×t0、が成り立つ
    請求項6に記載の弾性波装置。
  8. p1≧0.75μm、及び
    p2≦1.40μm、が成り立つ
    請求項1~7のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  9. 請求項1~8のいずれか1項に記載の弾性波装置と、
    前記弾性波装置の前記フィルタに電気的に接続されているアンテナと、
    前記フィルタを介して前記アンテナと電気的に接続されている集積回路素子と、
    を有している通信装置
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