KR20220051245A - 탄성파 장치 - Google Patents

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테츠야 키무라
타카시 야마네
쇼 나가토모
유지 토요타
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

소형화를 진행시킨 경우이어도 Q값을 높일 수 있고, 스퓨리어스의 위치나 크기를 제어할 수 있는 탄성파 장치를 제공한다.
니오브산리튬 또는 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전층(2)과, 상기 압전층(2)의 두께방향에 교차하는 방향에서 대향하는 적어도 1쌍의 전극(3, 4)을 포함하고, 압전층(2)의 두께를 d, 적어도 1쌍의 전극(3, 4)이 이웃하는 전극의 중심간 거리를 p로 한 경우, d/p가 0.5 이하이며, 적어도 1쌍의 전극(3, 4)이 길이방향을 가지며, 적어도 1쌍의 전극에는 적어도 1쌍의 전극의 길이방향과 직교하는 방향 중 어느 하나의 절단면에서 절단면 형상이 서로 다른 제1 전극(3) 및 제2 전극(4)이 포함되는, 탄성파 장치(1).

Description

탄성파 장치
본 발명은 LiNbO3 또는 LiTaO3로 이루어지는 압전층을 가지는 탄성파 장치에 관한 것이다.
종래, LiNbO3 또는 LiTaO3로 이루어지는 압전막을 전파하는 판파(板波)를 이용한 탄성파 장치가 알려져 있다. 예를 들면, 하기의 특허문헌 1에서는 판파로서의 램파(Lamb waves)를 이용한 탄성파 장치가 개시되어 있다. 여기서는 LiNbO3 또는 LiTaO3로 이루어지는 압전막의 윗면에 IDT 전극이 마련된다. IDT 전극의 한쪽 전위에 접속되는 복수개의 전극지와, 다른 쪽 전위에 접속되는 복수개의 전극지 사이에 전압이 인가된다. 그로써, 램파가 여진(勵振)된다. 이 IDT 전극의 양쪽에는 반사기가 마련된다. 그로써, 판파를 이용한 탄성파 공진자가 구성된다.
일본 공개특허공보 특개2012-257019호
특허문헌 1에 기재된 탄성파 장치에서 소형화를 도모하기 위해, 전극지의 개수를 적게 하는 것을 생각할 수 있다. 그러나 전극지의 개수를 적게 하면 Q값이 낮아진다. 또한, 공진 특성상에 스퓨리어스가 발생하는 경우가 있었다.
본 발명의 목적은 소형화를 진행시킨 경우이어도 Q값을 높일 수 있고, 스퓨리어스의 위치나 크기를 제어할 수 있는 탄성파 장치를 제공하는 것에 있다.
본원의 제1 발명은 니오브산리튬 또는 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전층과, 상기 압전층의 두께방향에 교차하는 방향에서 대향하는 적어도 1쌍의 전극을 포함하고, 두께 전단(thickness shear) 1차 모드의 벌크파를 이용하며, 상기 적어도 1쌍의 전극이 길이방향을 가지며, 상기 적어도 1쌍의 전극에는 상기 적어도 1쌍의 전극의 길이방향과 직교하는 방향 중 어느 하나의 절단면에서, 절단면 형상이 서로 다른 제1 전극 및 제2 전극이 포함되는, 탄성파 장치이다.
본원의 제2 발명은 니오브산리튬 또는 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전층과, 상기 압전층의 두께방향에 교차하는 방향에서 대향하는 적어도 1쌍의 전극을 포함하고, 상기 압전층의 두께를 d, 상기 적어도 1쌍의 전극의 이웃하는 전극의 중심간 거리를 p로 한 경우, d/p가 0.5 이하이고, 상기 적어도 1쌍의 전극이 길이방향을 가지며, 상기 적어도 1쌍의 전극에는 상기 적어도 1쌍의 전극의 길이방향과 직교하는 방향 중 어느 하나의 절단면에서 절단면 형상이 서로 다른 제1 전극 및 제2 전극이 포함되는, 탄성파 장치이다.
본 발명(이하, 제1 발명 및 제2 발명을 총칭하여 적당히 본 발명으로 한다.)에 따른 탄성파 장치에서는 소형화를 진행시킨 경우이어도 Q값을 높일 수 있다. 또한, 스퓨리어스의 크기나 위치를 제어할 수 있다.
도 1의 도 1(a) 및 도 1(b)는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 외관을 나타내는 약도적 사시도 및 압전층 상의 전극 구조를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1(a) 중의 A-A선을 따르는 부분의 단면도이다.
도 3의 도 3(a)는 종래의 탄성파 장치의 압전막을 전파하는 램파를 설명하기 위한 모식적 정면 단면도이고, 도 3(b)는 본 발명의 한 실시형태에 따른 탄성파 장치에서의, 압전층을 전파하는 두께 전단 1차 모드의 벌크파를 설명하기 위한 모식적 정면 단면도이다.
도 4는 두께 전단 1차 모드의 벌크파의 진폭방향을 나타내는 도면이다.
도 5는 실시예 1~3의 공진자로서의 위상 특성을 나타내는 도면이다.
도 6a는 이웃하는 전극의 중심간 거리 또는 중심간 거리의 평균 거리를 p, 압전층의 두께를 d로 한 경우의 d/2p와 공진자로서의 비대역의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6b는 이웃하는 전극의 중심간 거리 또는 중심간 거리의 평균 거리를 p, 압전층의 두께를 d로 한 경우의 d/2p와 공진자로서의 비대역의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 스퓨리어스가 나타난 참고예의 탄성파 장치의 공진 특성을 나타내는 도면이다.
도 8은 비대역과 규격화된 스퓨리어스의 크기의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 d/2p와 메탈라이제이션(metalization)비(MR)와 비대역의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 오일러 각 (0°, θ, ψ)의 LiNbO3에서, d/p를 한없이 0에 가깝게 한 경우의 비대역의 맵을 나타내는 도면이다.
도 11은 제2 실시형태에 따른 탄성파 장치의 전극 구조를 나타내는 평면도이다.
도 12는 제3 실시형태의 탄성파 장치의 전극 구조를 설명하기 위한 평면도이다.
도 13은 제4 실시형태의 탄성파 장치의 전극 구조를 설명하기 위한 평면도이다.
도 14는 제5 실시형태의 탄성파 장치의 전극 구조를 설명하기 위한 평면도이다.
도 15는 제6 실시형태의 탄성파 장치의 전극 구조를 설명하기 위한 평면도이다.
도 16은 제7 실시형태에 따른 탄성파 장치의 전극 구조를 나타내는 정면 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제8 실시형태에 따른 탄성파 장치를 나타내는 정면 단면도이다.
도 18은 본 발명의 제9 실시형태에 따른 탄성파 장치를 나타내는 정면 단면도이다.
도 19의 도 19(a)는 본 발명의 제10 실시형태에 따른 탄성파 장치를 설명하기 위한 정면 단면도이며, 도 19(b)는 그 변형예를 나타내는 정면 단면도이다.
도 20의 도 20(a)는 본 발명의 제11 실시형태에 따른 탄성파 장치를 설명하기 위한 정면 단면도이며, 도 20(b)는 그 변형예를 나타내는 정면 단면도이다.
도 21은 본 발명의 제12 실시형태에 따른 탄성파 장치의 정면 단면도이다.
도 22는 본 발명의 제13 실시형태에서의 압전층 및 1쌍의 전극을 나타내는 정면 단면도이다.
도 23의 도 23(a)는 본 발명의 제14 실시형태에서의 압전층 및 1쌍의 전극을 나타내는 정면 단면도이며, 도 23(b)~도 23(d)는 그 변형예를 설명하기 위한 정면 단면도이다.
도 24의 도 24(a)~도 24(c)는 본 발명의 탄성파 장치의 또 다른 변형예를 설명하기 위한 각 정면 단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명함으로써, 본 발명을 분명하게 한다.
한편, 본 명세서에 기재된 각 실시형태는 예시적인 것이며, 다른 실시형태 간에 구성의 부분적인 치환 또는 조합이 가능한 것을 지적해 둔다.
본원의 제1, 제2 발명은 니오브산리튬 또는 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전층과, 압전층의 두께방향에 교차하는 방향에서 대향하는 적어도 1쌍의 전극을 포함한다. 적어도 1쌍의 전극이 길이방향을 가지며, 적어도 1쌍의 전극에는 적어도 1쌍의 전극의 길이방향과 직교하는 방향 중 어느 하나의 절단면에서 절단면 형상이 서로 다른 제1 전극 및 제2 전극이 포함된다. 그 때문에, 스퓨리어스의 크기나 위치를 제어할 수 있다.
제1 발명에서는 두께 전단 1차 모드의 벌크파가 이용된다. 또한, 제2 발명에서는 압전층의 두께를 d, 적어도 1쌍의 전극의 이웃하는 전극의 중심간 거리를 p로 한 경우, d/p가 0.5 이하로 여겨진다. 그로써 제1, 제2 발명에서는 소형화를 진행시킨 경우이어도 Q값을 높일 수 있다.
도 1(a)는 제1, 제2 발명에 대한 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 외관을 나타내는 약도적 사시도이고, 도 1(b)는 압전층 상의 전극 구조를 나타내는 평면도이며, 도 2는 도 1(a) 중의 A-A선을 따르는 부분의 단면도이다.
탄성파 장치(1)는 LiNbO3로 이루어지는 압전층(2)을 가진다. 압전층(2)은 LiTaO3로 이루어지는 것이어도 된다. 두께 전단 1차 모드를 이용하기 위해서는 압전층(2)의 두께는 50㎚ 이상, 1000㎚ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 압전층(2)에서의 커트 각은 본 실시형태에서는 Z커트이지만, 회전 Y커트나 X커트이어도 된다. 나아가 전파방위에 대해서는 Y전파와 X전파±30°가 바람직하다.
도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 전극(3, 4)은 직사각형 형상이며 길이방향을 가진다. 전극(3, 4)의 길이방향과 직교하는 방향이 전극(3, 4)의 폭방향이다. 전극(3, 4)의 폭은 이 전극(3, 4)의 폭방향을 따르는 치수를 말하는 것으로 한다.
전극(3, 4)은 전극(3, 4)의 길이방향과 직교하는 방향 중 어느 하나의 절단면에서 절단면 형상이 다른 제1 전극과 제2 전극을 가진다. 보다 구체적으로는 본 실시형태에서는 전극(3)의 폭보다도 전극(4)의 폭이 크다. 따라서, 예를 들면, 도 1(b)의 P-P선을 따르는 절단면에서, 즉 전극(3, 4)의 길이방향과 직교하는 절단면에서 제1 전극인 전극(3)과 제2 전극인 전극(4)은 절단면 형상이 다르다. 본 실시형태의 탄성파 장치(1)에서는 전극(3, 4)은 상기와 같이 구성되기 때문에, 스퓨리어스의 크기나 위치를 제어할 수 있다. 이에 대해서는 뒤에 구체적인 실시예에 기초하여 보다 상세하게 설명한다.
압전층(2)은 서로 대향하는 제1, 제2 주면(主面)(2a, 2b)을 가진다. 제1 주면(2a) 상에 적어도 1쌍의 전극(3, 4)이 마련된다. 도 1(a) 및 도 1(b)에서는 복수개의 전극(3)이 제1 버스바(busbar)(5)에 접속된다. 복수개의 전극(4)은 제2 버스바(6)에 접속된다. 복수개의 전극(3) 및 복수개의 전극(4)은 서로 맞물린다. 전극(3) 및 전극(4)은 압전층(2)의 두께방향에 직교하는 방향에서 대향한다. 또한, 전극(3) 및 전극(4)은 직사각형 형상을 가지며 길이방향을 가진다. 이 길이방향과 직교하는 방향에서 전극(3)과, 전극(3)과 이웃하는 전극(4)이 대향한다. 전극(3, 4)의 길이방향, 및 전극(3, 4)의 길이방향과 직교하는 방향은 모두 압전층(2)의 두께방향에 교차하는 방향이다. 이 때문에, 전극(3)과, 옆의 전극(4)은 압전층(2)의 두께방향에 교차하는 방향에서 대향한다고도 할 수 있다. 또한, 전극(3, 4)의 길이방향이 도 1(a) 및 도 1(b)에 나타내는 전극(3, 4)의 길이방향에 직교하는 방향과 교체되어도 된다. 즉, 도 1(a) 및 도 1(b)에서 제1 버스바(5) 및 제2 버스바(6)가 연장되는 방향으로 전극(3, 4)을 연장시켜도 된다. 그 경우, 제1 버스바(5) 및 제2 버스바(6)는 도 1(a) 및 도 1(b)에서 전극(3, 4)이 연장된 방향으로 연장되게 된다. 그리고 한쪽 전위에 접속되는 전극(3)과 다른 쪽 전위에 접속되는 전극(4)이 이웃하는 1쌍의 구조가 상기 전극(3, 4)의 길이방향과 직교하는 방향으로 복수쌍 마련된다. 이 쌍수는 정수 쌍일 필요는 없고, 1.5쌍이나 2.5쌍 등이어도 된다.
압전층(2)의 제2 주면(2b) 측에는 절연층(7)을 사이에 두고 지지 부재(8)가 마련된다. 절연층(7) 및 지지 부재(8)는 프레임 모양의 형상을 가지며, 도 2에 나타내는 바와 같이, 개구부(7a, 8a)를 가진다. 그로써, 에어 갭(air gap)(9)이 형성된다. 에어 갭(9)은 압전층(2)의 여진(勵振) 영역의 진동을 방해하지 않기 위해 마련된다. 즉, 에어 갭(9)은 평면에서 봤을 경우, 적어도 1쌍의 전극(3, 4)이 마련된 부분의 적어도 일부와 겹치는 영역에서, 적어도 1쌍의 전극(3, 4)이 마련된 측과는 반대 측에 형성된다. 따라서, 상기 지지 부재(8)는 적어도 1쌍의 전극(3, 4)이 마련된 부분과 겹치지 않는 위치에서 제2 주면(2b)에 절연층(7)을 사이에 두고 적층된다. 한편, 절연층(7)은 마련되지 않아도 된다. 따라서, 지지 부재(8)는 압전층(2)의 제2 주면(2b)에 직접 또는 간접적으로 적층될 수 있다. 또한, 지지 부재(8)는 평면에서 봤을 때, 적어도 1쌍의 전극(3, 4)이 마련된 부분과 겹치지 않는 위치뿐만 아니라, 적어도 1쌍의 전극(3, 4)이 마련된 부분과 겹치는 위치에도 마련되어도 된다. 이 경우, 평면에서 봤을 때 적어도 1쌍의 전극(3, 4)이 마련된 부분과 겹치는 위치에서는 에어 갭(9)이 압전층(2)과 지지 부재(8) 사이에 마련되게 된다.
절연층(7)은 산화규소로 이루어진다. 물론, 산화규소 외에 산질화규소, 알루미나 등의 적절한 절연성 재료를 사용할 수 있다. 지지 부재(8)는 Si로 이루어진다. Si의 압전층(2) 측의 면 방위는 (100)이어도 되고 (110), (111)이어도 된다. 또한, 바람직하게는 저항율 4kΩ 이상의 고저항의 Si가 바람직하다. 물론, 지지 부재(8)에 대해서도 다른 절연성 재료나 반도체 재료를 사용하여 구성할 수 있다.
상기 복수개의 전극(3, 4) 및 제1, 제2 버스바(5, 6)는 Al, AlCu 합금 등의 적절한 금속 혹은 합금으로 이루어진다. 본 실시형태에서는 전극(3, 4)은 Ti막 상에 Al막을 적층한 구조를 가진다. Ti막은 밀착층이며, 밀착층은 Ti 이외의 재료로 이루어지는 것이어도 된다.
구동 시에는 복수개의 전극(3)과 복수개의 전극(4) 사이에 교류 전압을 인가한다. 보다 구체적으로는 제1 버스바(5)와 제2 버스바(6) 사이에 교류 전압을 인가한다. 그로써, 압전층(2)에서 여진되는 두께 전단 1차 모드의 벌크파를 이용한, 공진 특성을 얻는 것이 가능하다고 생각된다. 또한, 탄성파 장치(1)에서는 압전층(2)의 두께를 d, 복수쌍의 전극(3, 4) 중 어느 하나의 이웃하는 전극(3, 4)의 중심간 거리의 거리를 p로 한 경우, d/p는 0.5 이하로 여겨진다. 그 때문에, 상기 두께 전단 1차 모드의 벌크파가 효과적으로 여진되고, 양호한 공진 특성을 얻을 수 있다. 보다 바람직하게는 d/p는 0.24 이하이며, 그 경우에는 한층 더 양호한 공진 특성을 얻을 수 있다.
한편, 전극(3, 4)이 이웃한다는 것은 전극(3, 4)이 직접 접촉한 경우가 아닌, 전극(3, 4)이 간격을 두고 이웃하여 배치된 경우를 가리킨다. 또한, 전극(3, 4)이 이웃하는 경우, 전극(3, 4) 사이에는 전극(3, 4)을 포함하는 핫 전극 또는 그라운드 전극에 접속되는 다른 전극이 없다. 또한, 전극(3, 4) 중 적어도 하나가 복수개 있는 경우(전극(3, 4)을 한 쌍의 전극 세트로 한 경우에 1.5쌍 이상의 전극 세트가 있는 경우), 전극(3, 4)의 중심간 거리는 1.5쌍 이상의 전극(3, 4) 중 이웃하는 전극(3, 4) 각각의 중심간 거리의 평균값을 가리킨다.
한편, 전극(3, 4) 사이의 중심간 거리란, 전극(3)의 길이방향과 직교하는 방향에서의 전극(3)의 치수(폭치수)의 중심과, 전극(4)의 길이방향과 직교하는 방향에서의 전극(4)의 치수(폭치수)의 중심을 이은 거리이다.
또한, 본 실시형태에서는 Z커트의 압전층을 사용하기 때문에 전극(3, 4)의 길이방향과 직교하는 방향은 압전층(2)의 분극방향에 직교하는 방향이 된다. 압전층(2)으로서 다른 커트 각의 압전체를 사용한 경우에는 예외이다. 여기서, "직교"란, 엄밀하게 직교하는 경우에만 한정되지 않고, 대략 직교(전극(3, 4)의 길이방향과 직교하는 방향과 분극방향(PZ1)이 이루는 각도가 예를 들면 90°±10°)이어도 된다.
본 실시형태의 탄성파 장치(1)에서는 상기 구성을 포함하기 때문에, 소형화를 도모하고자 전극(3, 4)의 쌍수를 작게 했다고 해도 Q값의 저하가 발생하기 어렵다. 이것은 반사기가 가지는 반사 전극지의 개수가 적어도 파를 가둘 수 있으므로, 전파 손실이 적기 때문이다. 또한, 두께 전단 1차 모드의 벌크파를 이용하는 것에 의한다. 종래의 탄성파 장치에서 이용한 램파와 상기 두께 전단 1차 모드의 벌크파의 차이를 도 3(a) 및 도 3(b)를 참조하여 설명한다.
도 3(a)는 특허문헌 1에 기재된 바와 같은 탄성파 장치의 압전막을 전파하는 램파를 설명하기 위한 모식적 정면 단면도이다. 여기서는 압전막(201) 안을 화살표로 나타내는 바와 같이 파가 전파된다. 여기서, 압전막(201)에서는 제1 주면(201a)과 제2 주면(201b)이 대향하고, 제1 주면(201a)과 제2 주면(201b)을 잇는 두께방향이 Z방향이다. X방향은 IDT 전극의 전극지가 늘어선 방향이다. 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 램파에서는 파가 도시된 바와 같이, X방향으로 전파되어 간다. 판파이기 때문에 압전막(201)이 전체적으로 진동하긴 하지만, 파는 X방향으로 전파되기 때문에 양쪽에 반사기를 배치하여 공진 특성을 얻는다. 그 때문에 소형화를 도모한 경우, 즉, 반사기가 가지는 반사 전극지의 쌍수를 적게 한 경우, 파의 전파 손실이 생기고, Q값이 저하된다.
이에 반하여, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 탄성파 장치에서는 진동 변위는 두께 전단 방향이기 때문에 파는 압전층(2)의 제1 주면(2a)과 제2 주면(2b)을 잇는 방향, 즉 Z방향으로 거의 전파되고 공진된다. 즉, 파의 X방향 성분이 Z방향 성분에 비해 현저하게 작다. 그리고 이 Z방향의 파의 전파에 의해 공진 특성이 얻어지기 때문에 반드시 반사기를 필요로 하지 않는다. 따라서, 소형화를 진행시키고자 전극(3, 4)으로 이루어지는 전극쌍의 쌍수를 줄였다고 해도 Q값의 저하가 발생하기 어렵다.
상기와 같이, 탄성파 장치(1)에서는 전극(3)과 전극(4)으로 이루어지는 적어도 1쌍의 전극이 배치되는데, X방향으로 파를 전파시키는 것이 아니기 때문에 이 전극(3, 4)으로 이루어지는 전극쌍의 쌍수는 반드시 복수쌍일 필요는 없다. 즉, 적어도 1쌍의 전극이 마련되기만 하면 된다.
한편, 두께 전단 1차 모드의 벌크파의 진폭방향은 도 4에 나타내는 바와 같이, 압전층(2)의 여진 영역에 포함되는 제1 영역(451)과, 여진 영역에 포함되는 제2 영역(452)으로 반대가 된다. 도 4에서는 전극(3)과 전극(4) 사이에 전극(4)이 전극(3)보다도 고전위가 되는 전압이 인가된 경우의 벌크파를 모식적으로 나타냈다. 제1 영역(451)은 여진 영역 중 압전층(2)의 두께방향으로 직교하고 압전층(2)을 2분하는 가상 평면(VP1)과 제1 주면(2a) 사이의 영역이다. 제2 영역(452)은 여진 영역 중 가상 평면(VP1)과 제2 주면(2b) 사이의 영역이다.
예를 들면, 상기 전극(3)이 핫 전위에 접속되는 전극이고, 전극(4)이 그라운드 전위에 접속되는 전극이다. 물론, 전극(3)이 그라운드 전위에, 전극(4)이 핫 전위에 접속되어도 된다. 본 실시형태에서는 적어도 1쌍의 전극은 상기와 같이, 핫 전위에 접속되는 전극 또는 그라운드 전위에 접속되는 전극이며, 플로팅 전극은 마련되지 않았다.
다음으로, 본 실시형태의 탄성파 장치(1)에서 스퓨리어스의 크기 및 위치를 제어할 수 있음을 이하의 실시예 1~3의 대비에 의해 분명하게 한다. 실시예 1~3에서는 모두 압전층(2)으로서, 오일러 각 (0°, 0°, 90°)의 LiNbO3막을 사용했다. 두께는 400㎚로 했다.
전극(3, 4)의 중심간 거리인 피치는 3㎛로 했다. 전극(3, 4)의 재료로는 10㎚의 Ti막 상에 100㎚ 두께의 Al막을 적층한 구조를 이용했다. 전극(3)의 폭방향 치수 및 전극(4)의 폭방향 치수를 하기의 표 1에 나타내는 바와 같이 했다. 따라서, d/p는 0.133이다.
전극(3, 4)의 길이방향과 직교하는 방향으로 봤을 때에 전극(3, 4)의 겹치는 영역, 즉 여진 영역의 길이는 20㎛로 했다. 전극(3, 4)의 쌍수는 100쌍으로 했다.
Figure pct00001
도 5는 상기 실시예 1~3의 공진자로서의 위상 특성을 나타내는 도면이다. 도 5로부터 분명한 바와 같이, 상기와 같이 전극(3)의 폭 및 전극(4)의 폭을 실시예 1~3에 나타낸 바와 같이 다르게 함으로써, 5040㎒~5070㎒ 부근에 나타나는 스퓨리어스의 크기 및 위치 그리고 5280㎒~5400㎒ 부근에 나타나는 스퓨리어스의 크기 및 위치가 변화되는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 탄성파 장치(1)에서는 상기와 같이, 1쌍의 전극(3, 4)의 길이방향과 직교하는 방향 중 어느 하나의 절단면에서 다른 전극과 절단면 형상이 다른 전극이 포함되기 때문에, 이 다르게 하는 방식을 조정함으로써 스퓨리어스를 작게 하거나, 스퓨리어스를 대역으로부터 떨어진 위치에 시프트시킬 수 있다.
한편, 제1 실시형태에서는 전극(3)의 폭과 전극(4)의 폭을 다르게 했는데, 복수쌍의 전극(3, 4)이 마련된 경우, 모든 전극(3)의 폭을 동일하게 할 필요는 없다. 또한 전극(4)의 폭에 대해서도 모두 동일하게 할 필요는 없다. 복수쌍의 전극(3, 4)이 마련된 경우, 전극(3, 4)의 길이방향과 직교하는 방향 중 어느 하나의 절단면에서 절단면 형상이 다른 전극이 존재하면 된다.
한편, 상기 압전층(2)의 두께를 d, 전극(3)과 전극(4)의 전극의 중심간 거리를 p로 한 경우, 전술한 바와 같이, 본 실시형태에서는 d/p는 0.5 이하, 보다 바람직하게는 0.24 이하이다. 이것을 도 6a 및 도 6b를 참조하여 설명한다.
d/2p를 변화시키고, 복수개의 탄성파 장치를 얻었다. 도 6a 및 도 6b는 이 d/2p와 탄성파 장치의 공진자로서의 비대역의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6a로부터 분명한 바와 같이, d/2p가 0.25를 초과하면, 즉 d/p＞0.5에서는 d/p를 조정해도 비대역은 5% 미만이다. 이에 반하여, d/2p≤0.25, 즉 d/p≤0.5인 경우에는 그 범위 내에서 d/p를 변화시키면 비대역을 5% 이상으로 할 수 있고, 즉 높은 결합 계수를 가지는 공진자를 구성할 수 있다. 또한, d/2p가 0.12 이하인 경우, 즉 d/p가 0.24 이하인 경우에는 비대역을 7% 이상으로 높일 수 있다. 더 바람직하게는 d/2p가 0.05 이하이고, 즉, d/p가 0.025 이하이면 한층 더 결합 계수를 높일 수 있다. 또한, d/p를 이 범위 내에서 조정하면 한층 더 비대역이 넓은 공진자를 얻을 수 있고, 한층 더 높은 결합 계수를 가지는 공진자를 실현할 수 있다. 따라서, 본원의 제2 발명과 같이, d/p를 0.5 이하로 함으로써, 상기 두께 전단 1차 모드의 벌크파를 이용한, 높은 결합 계수를 가지는 공진자를 구성할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도 6b로부터 분명한 바와 같이, d/2p는 보다 바람직하게는 0.048 이하이다. 이 경우, 결합 계수를 한층 더 높일 수 있다. 더 바람직하게는 d/2p는 0.024 이상, 0.036 이하의 범위에 있다. 이 경우, 피치(p)가 변동됐다고 해도 결합 계수의 변화가 작다.
한편, 전술한 바와 같이, 적어도 1쌍의 전극은 1쌍이어도 되고, 상기 p는 1쌍의 전극인 경우, 이웃하는 전극(3, 4)의 중심간 거리로 한다. 또한, 1.5쌍 이상의 전극인 경우에는 이웃하는 전극(3, 4)의 중심간 거리의 평균 거리를 p로 하면 된다.
탄성파 장치(1)에서는 바람직하게는 적어도 1쌍의 전극(3, 4)이 전극(3, 4)이 대향하는 방향으로 봤을 때에 겹치는 영역인 여진 영역에 대한, 적어도 1쌍의 전극(3, 4)의 메탈라이제이션비(MR)가 MR≤1.75(d/p)+0.075를 충족하는 것이 바람직하다. 그 경우에는 스퓨리어스를 효과적으로 작게 할 수 있다. 이것을 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다. 도 7은 상기 탄성파 장치(1)의 공진 특성의 일례를 나타내는 참고도이다. 화살표(B)로 나타내는 스퓨리어스가 공진 주파수와 반공진 주파수 사이에 나타나있다. 한편, d/p=0.08로 하고, 또한 LiNbO3의 오일러 각 (0°, 0°, 90°)으로 했다. 또한, 상기 메탈라이제이션비(MR)=0.35로 했다.
메탈라이제이션비(MR)를 도 1(b)를 참조하여 설명한다. 도 1(b)의 전극 구조에서 1쌍의 전극(3, 4)에 착안한 경우, 이 1쌍의 전극(3, 4)만 마련된다고 가정한다. 이 경우, 일점쇄선(C)으로 둘러싸인 부분이 여진 영역이 된다. 이 여진 영역이란, 전극(3)과 전극(4)을, 전극(3, 4)의 길이방향과 직교하는 방향, 즉 대향방향으로 봤을 때에 전극(3)에서의 전극(4)과 겹치는 영역, 전극(4)에서의 전극(3)과 겹치는 영역, 및 전극(3)과 전극(4) 사이의 영역에서의 전극(3)과 전극(4)이 겹치는 영역이다. 그리고 이 여진 영역의 면적에 대한, 여진 영역(C) 안의 전극(3, 4)의 면적이 메탈라이제이션비(MR)가 된다. 즉, 메탈라이제이션비(MR)는 메탈라이제이션 부분의 면적의 여진 영역의 면적에 대한 비이다.
한편, 복수쌍의 전극이 마련된 경우, 여진 영역 면적의 합계에 대한 전체 여진 영역에 포함된 메탈라이제이션 부분의 비율을 MR로 하면 된다.
도 8은 본 실시형태에 따라 다수개의 탄성파 공진자를 구성한 경우의 비대역과, 스퓨리어스의 크기로서의 180도로 규격화된 스퓨리어스의 임피던스의 위상 회전량의 관계를 나타내는 도면이다. 한편, 비대역에 대해서는 압전층의 막 두께나 전극의 치수를 다양하게 변경하고 조정했다. 또한, 도 8은 Z커트의 LiNbO3로 이루어지는 압전층을 사용한 경우의 결과인데, 다른 커트 각의 압전층을 사용한 경우에도 동일한 경향이 된다.
도 8 중의 타원(J)으로 둘러싸인 영역에서는 스퓨리어스가 1.0으로 커졌다. 도 8로부터 분명한 바와 같이, 비대역이 0.17을 초과하면, 즉 17%를 초과하면 스퓨리어스 레벨이 1 이상의 큰 스퓨리어스가 비대역을 구성하는 파라미터를 변화시켰다고 해도 통과 대역 안에 나타난다. 즉, 도 7에 나타내는 공진 특성과 같이, 화살표(B)로 나타내는 큰 스퓨리어스가 대역 안에 나타난다. 따라서, 비대역은 17% 이하인 것이 바람직하다. 이 경우에는 압전층(2)의 막 두께나 전극(3, 4)의 치수 등을 조정함으로써 스퓨리어스를 작게 할 수 있다.
도 9는 d/2p와 메탈라이제이션비(MR)와 비대역의 관계를 나타내는 도면이다. 상기 탄성파 장치에서 d/2p와 MR이 다른 다양한 탄성파 장치를 구성하고, 비대역을 측정했다. 도 9의 파선(D) 오른쪽의 해칭을 그어서 나타낸 부분이 비대역이 17% 이하인 영역이다. 이 해칭을 그은 영역과 긋지 않은 영역의 경계는 MR=3.5(d/2p)+0.075로 나타내진다. 즉, MR=1.75(d/p)+0.075이다. 따라서, 바람직하게는 MR≤1.75(d/p)+0.075이다. 그 경우에는 비대역을 17% 이하로 하기 쉽다. 보다 바람직하게는 도 9 중의 일점쇄선(D1)으로 나타내는 MR=3.5(d/2p)+0.05의 오른쪽 영역이다. 즉, MR≤1.75(d/p)+0.05이면 비대역을 확실하게 17% 이하로 할 수 있다.
도 10은 d/p를 한없이 0에 가깝게 한 경우의 LiNbO3의 오일러 각 (0°, θ, ψ)에 대한 비대역의 맵을 나타내는 도면이다. 도 9의 해칭을 그어서 나타낸 부분이 적어도 5% 이상의 비대역이 얻어지는 영역 E, F, G, H이다. 영역 E, F, G, H의 범위를 근사하면, 하기의 식(1), 식(2) 및 식(3)으로 나타내는 범위가 된다.
(0°±10°, 0°~20°, 임의의 ψ) …식(1) …영역 E
(0°±10°, 20°~80°, 0°~60°(1-(θ-50)2/900)1/2) 또는 (0°±10°, 20°~80°, [180°-60°(1-(θ-50)2/900)1/2]~180°) …식(2) …영역 F 또는 G
(0°±10°, [180°-30°(1-(ψ-90)2/8100)1/2]~180°, 임의의 ψ) …식(3) …영역 H
따라서, 상기 식(1), 식(2) 또는 식(3)의 오일러 각 범위의 경우, 비대역을 충분히 넓게 할 수 있어 바람직하다.
상기와 같이, 본원의 제1, 제2 발명에 따른 탄성파 장치에서는 반사기의 전극지의 개수를 적게 해도 양호한 공진 특성을 얻을 수 있고, 따라서 소형화를 진행시킨 경우이어도 높은 Q값을 실현할 수 있다. 또한, 전극(3)과 전극(4)을 전극(3, 4)의 길이방향과 직교하는 방향 중 어느 하나의 절단면에서 절단면 형상을 다르게 함으로써, 스퓨리어스의 크기나 위치를 제어할 수 있다.
도 11은 제2 실시형태에 따른 탄성파 장치의 전극 구조를 나타내는 평면도이다. 제2 실시형태에서는 1쌍의 전극(3, 4)이 압전층(2) 상에 마련된다. 이와 같이, 전극(3, 4)으로 이루어지는 전극 구조의 쌍수는 1쌍이어도 된다. 여기서도 전극(4)의 폭이 전극(3)의 폭보다도 넓게 되어 있다. 이하, 본 발명의 다른 실시형태 및 변형예를 설명한다.
제1 실시형태의 탄성파 장치(1)에서는 전극(3)의 폭과 전극(4)의 폭이 다르도록 적어도 1쌍의 전극(3, 4)이 구성된다. 이에 반하여, 본 발명에서는 이와 같은 폭을 다르게 한 것에 한정되지 않고, 1쌍의 전극(3, 4)이 길이방향과 직교하는 방향 중 어느 하나의 절단면에서 다른 전극과 절단면 형상이 다른 전극이 존재하면 되며, 그 형태는 다양하게 변경할 수 있다.
도 12∼도 16을 참조하고, 제3∼제7 실시형태의 탄성파 장치의 전극 구조를 설명한다. 도 12에 나타내는 제3 실시형태의 탄성파 장치에서는 전극(3) 및 전극(4)이 기단(基端)으로부터 선단으로 감에 따라 좁아지도록 테이퍼가 형성된 형상을 가진다. 즉, 등각사다리꼴의 형상을 가진다. 여기서, 전극(3)과 전극(4)은 전극(3, 4)의 길이방향과 직교하는 방향 중 어느 하나의 절단면에서 봤을 경우, 전극(3)과 전극(4)의 절단면 형상이 다르다. 즉, 제3 실시형태의 탄성파 장치에서는 전극(3)이 "제1 전극"의 일례이며, 전극(4)이 "제2 전극"의 일례이다. 예를 들면, 도 12의 P1-P1선을 따르는 절단면에서 전극(3)의 절단면 형상과 전극(4)의 절단면 형상은 다르다. 이와 같이, 전극(3)이나 전극(4)을 등각사다리꼴 등의 직사각형 이외의 형상으로 함으로써, 전극(3, 4)의 절단면 형상을 전극(3, 4)의 길이방향과 직교하는 절단면에서 다르게 할 수 있다.
제3 실시형태에서도 복수개의 전극(3)은 반드시 모두 동일한 형상으로 할 필요는 없다. 복수개의 전극(4)에 대해서도 마찬가지이다.
한편, 전극(3, 4)은 등각사다리꼴의 형상을 가졌지만, 비(非)등각사다리꼴이나 평행사변형 등의 다른 형상을 가져도 된다.
도 13은 제4 실시형태의 탄성파 장치의 전극 구조를 설명하기 위한 평면도이다. 제4 실시형태에서는 제1 버스바(5)에 직사각형 형상의 전극(3)이 접속된다. 또한, 제2 버스바(6)에 복수개의 전극(4)과 전극(4A)이 접속된다. 전극(4)은 직사각형 형상을 가지며, 전극(3)과 동일 형상으로 되어 있다. 한편, 전극(4A)에서는 길이방향으로 연장되는 한쪽의 측변에 복수개의 오목부(4a)가 마련된다. 즉, 전극(4)에 오목부(4a)를 마련한 형상에 상당한다. 이 경우, 길이방향이란, 전극(4A)에 외접한 직사각형(R)의 길이방향이 된다. 한편, 제4 실시형태에서는 오목부(4a)가 마련되었는데, 오목부(4a)는 전극(4)에 적어도 1개 마련되면 된다.
제4 실시형태에서도 상기 오목부(4a)가 마련된 위치를 지나는 P2-P2선을 따르는 절단면에서는 전극(4A)의 절단면 형상은 다른 전극(3, 4)과 다르다. 즉, 제4 실시형태의 탄성파 장치에서는 전극(4A)이 "제1 전극"의 일례이며, 전극(3) 또는 전극(4)이 "제2 전극"의 일례이다. 따라서, 이 경우에도 전극(3, 4, 4A)의 절단면 형상을 조정함으로써 스퓨리어스의 크기나 위치를 제어할 수 있다.
도 14는 제5 실시형태의 탄성파 장치의 전극 구조를 설명하기 위한 평면도이다. 제5 실시형태의 탄성파 장치에서는 제1 버스바(5)에 복수개의 전극(3)과 전극(3B)의 일단(一端)이 접속된다. 제2 버스바(6)에 복수개의 전극(4B)과 복수개의 전극(4)이 접속된다. 여기서, 전극(3, 4)은 직사각형 형상을 가진다. 이에 반하여, 전극(3B, 4B)은 도시한 바와 같이, 만곡된 형상을 가진다. 즉, 전극(3B)은 만곡된 1쌍의 측변(3d, 3e)을 가진다. 마찬가지로, 전극(4B)은 만곡된 1쌍의 측변(4d, 4e)을 가진다. 이와 같이 만곡된 형상의 전극(3B, 4B)에서는 외접하는 직사각형 형상의 길이방향이 전극(3B, 4B)의 길이방향이 된다. 한편, "전극(3B, 4B)에 외접하는 직사각형 형상"이란, 적어도 전극(3B, 4B)에서 제1 버스바(5) 또는 제2 버스바(6)에 접속된 부분을 제외한 부분에 외접하는 직사각형 형상을 포함한다.
본 실시형태에서도 예를 들면 P3-P3선을 따르는 절단면에서 전극(3B)의 절단면 형상과 전극(4B)의 절단면 형상이 다르다. 또한, 전극(4B)의 폭이 전극(3)이나 전극(4)의 폭보다도 크다. 즉, 전극(3B)이 "제1 전극"의 일례이며, 전극(3, 4, 4B)이 "제2 전극"의 일례이다. 또는 전극(4B)이 "제1 전극"의 일례이며, 전극(3, 3B, 4)이 "제2 전극"의 일례이다. 그 때문에, 이 절단면 형상을 다르게 하는 방식을 조정함으로써 제1 실시형태와 마찬가지로, 스퓨리어스의 크기나 위치를 조정할 수 있다.
도 15는 제6 실시형태에 따른 탄성파 장치의 전극 구조를 설명하기 위한 평면도이다. 여기서는 제1 버스바(5)에 전극(3C, 3D)의 일단이 접속된다. 또한, 제2 버스바(6)에 전극(4C, 4D)의 일단이 접속된다. 즉, 2쌍의 전극(3C, 4C, 3D, 4D)이 마련된다. 물론, 전극(3C)은 등각사다리꼴의 형상을 가진다. 전극(4C)은 전극(3C)보다도 좁은 사다리꼴 형상을 가진다. 또한, 전극(4D)은 길이방향 중앙에 폭이 좁은 부분(4d1)이 마련된 형상을 가진다. 전극(3D)은 기단으로부터 선단으로 감에 따라 폭이 넓어지는 형상을 가진다. 이와 같은 다양한 직사각형 이외의 이형 전극(3C, 4C, 3D, 4D)을 사용해도 된다. 이 경우에도 전극(3C, 4C, 3D, 4D)의 길이방향과 직교하는 방향 중 어느 하나의 절단면에서 전극 형상이 다른 전극이 존재하게 된다. 즉, 전극(3C, 4C, 3D, 4D) 중 어느 하나가 "제1 전극"의 일례이고, 나머지 전극이 "제2 전극"의 일례이다. 따라서, 전극 형상을 다르게 하는 방식을 조정함으로써 스퓨리어스의 크기나 위치를 제어할 수 있다.
도 16은 제7 실시형태에 따른 탄성파 장치의 전극 구조를 나타내는 정면 단면도이다. 본 실시형태에서는 전극(3) 및 전극(4)은 압전층(2) 상에 배치된 폭광부(幅廣部)(3f, 4f)와, 폭광부(3f, 4f) 상에 마련된 직사각형 단면부(3g, 4g)를 가진다. 물론, 폭광부(3f, 4f)의 측면은 제1 주면(2a) 측으로부터 직사각형 단면부(3g, 4g)로 감에 따라 좁아지도록 테이퍼가 형성된다. 물론, 폭광부(3f)의 측면보다도 폭광부(4f)의 측면의 경사가 급격한 바와 같이, 폭광부(4f)의 테이퍼는 폭광부(3f)의 테이퍼와 다르다. 따라서, 도시한 절단면 형상, 즉 전극(3, 4)의 길이방향과 직교하는 방향의 절단면에서 전극(3)의 절단면 형상과 전극(4)의 절단면 형상은 다르다. 바꿔 말하면, 전극(3)이 "제1 전극"의 일례이고, 전극(4)이 "제2 전극"의 일례이다. 따라서, 이 달라지는 방식을 조정함으로써 스퓨리어스의 크기나 위치를 조정할 수 있다.
한편, 제7 실시형태에서는 전극(3, 4)의 폭광부(3f, 4f) 측면의 경사 각도가 다르게 되어 있었지만, 전극(3) 및 전극(4) 측면 전체의 경사 각도가 다르게 구성되어도 된다. 즉, 전극(3) 측면의 적어도 일부의 압전층(2)에 대한 경사 각도는 전극(4) 측면의 적어도 일부의 경사 각도와 달라도 된다.
도 17은 제8 실시형태에 따른 탄성파 장치의 정면 단면도이다. 탄성파 장치(81)에서는 전극(3)의 두께보다도 전극(4)의 두께가 두껍게 되어 있다. 따라서, 본 실시형태에서도 전극(3, 4)의 길이방향과 직교하는 방향의 절단면에서, 전극(3)의 절단면 형상과 전극(4)의 절단면 형상이 다르다. 따라서, 달라지는 방식을 조정함으로써 스퓨리어스의 크기나 위치를 조정할 수 있다. 또한, 적어도 1쌍의 전극(3, 4)을 덮도록, 압전층(2)의 제1 주면(2a) 상에 보호막(22)이 적층된다. 보호막(22)으로는 산화규소, 산질화규소 등의 절연성 재료를 알맞게 사용할 수 있다. 한편, 보호막(22)은 전극(3)과 전극(4) 사이의 갭 영역도 덮지만, 갭 영역을 부분적으로 덮어도 된다.
이하의 도 18, 도 19(a), 도 19(b), 도 20(a), 도 20(b), 도 21 및 도 22에서는 전극(3, 4)의 구조는 제1 실시형태와 마찬가지로 되어 있다. 즉, 전극(4)의 폭이 전극(3)의 폭보다도 크다. 따라서, 전극(4)과 전극(3)의 절단면 형상으로서의 폭의 다르게 하는 방식을 조정함으로써, 스퓨리어스의 크기나 위치를 조정할 수 있다.
도 18은 제9 실시형태에 따른 탄성파 장치의 정면 단면도이다. 탄성파 장치(91)에서는 압전층(2)의 제1 주면(2a) 상에 제1 실시형태와 마찬가지로, 폭이 다른 전극(3, 4)이 마련된다. 또한, 압전층(2)의 제2 주면(2b)에 음향다층막(42)이 적층된다. 음향다층막(42)은 음향 임피던스가 상대적으로 낮은 저음향 임피던스층(42a, 42c, 42e)과, 음향 임피던스가 상대적으로 높은 고음향 임피던스층(42b, 42d)의 적층 구조를 가진다. 음향다층막(42)을 사용한 경우, 탄성파 장치(1)에서의 에어 갭(9)을 사용하지 않아도 두께 전단 1차 모드의 벌크파를 압전층(2) 안에 가둘 수 있다. 탄성파 장치(91)에서도 상기 d/p를 0.5 이하로 함으로써 두께 전단 1차 모드의 벌크파에 기초한 공진 특성을 얻을 수 있다. 한편, 음향다층막(42)에서는 그 저음향 임피던스층 및 고음향 임피던스층의 적층 수는 특별히 한정되지 않는다. 저음향 임피던스층보다도 적어도 1층의 고음향 임피던스층이 압전층(2)으로부터 먼 쪽에 배치되기만 하면 된다.
상기 저음향 임피던스층(42a, 42c, 42e) 및 고음향 임피던스층(42b, 42d)은 상기 음향 임피던스의 관계를 충족하는 한, 적절한 재료로 구성할 수 있다. 예를 들면, 저음향 임피던스층(42a, 42c, 42e)의 재료로는 산화규소 또는 산질화규소 등을 들 수 있다. 또한, 고음향 임피던스층(42b, 42d)의 재료로는 알루미나, 질화규소 또는 금속 등을 들 수 있다.
도 19(a)는 제10 실시형태에 따른 탄성파 장치를 설명하기 위한 정면 단면도이며, 도 19(b)는 그 변형예를 나타내는 정면 단면도이다. 도 19(a)에서는 제10 실시형태의 탄성파 장치(101)의 일부, 즉 압전층(2) 및 적어도 1쌍의 전극(3, 4)이 마련된 부분만 나타낸다. 제10 실시형태의 탄성파 장치(101)에서는 압전층(2)의 제1 주면(2a) 상에 적어도 1쌍의 전극(3, 4)이 마련된다. 또한, 제2 주면(2b) 상에도 적어도 1쌍의 전극(3, 4)이 마련된다. 이와 같이, 제2 주면(2b) 측에도 적어도 1쌍의 전극이 마련되어도 된다. 제2 주면(2b) 상에 마련된 전극(3, 4)은 바람직하게는 제1 주면(2a) 상의 전극(3, 4)과 압전층(2)을 통해 겹치도록 마련된다.
물론, 도 19(b)에 나타내는 변형예의 탄성파 장치(101A)와 같이, 제1 주면(2a) 상의 전극(3, 4)은 제2 주면(2b) 상의 전극(3, 4)과 부분적으로 겹쳐도 된다. 즉, 적어도 일부에서 제1 주면(2a) 상의 전극(3, 4)과 제2 주면(2b) 상의 전극(3, 4)이 겹치면 된다.
도 19(a)에서는 도시를 생략했지만, 탄성파 장치(101)에서는 압전층(2) 및 전극(3, 4) 이외에는 탄성파 장치(1)와 마찬가지로 구성된다. 따라서, 탄성파 장치(1)와 마찬가지로, 두께 전단 1차 모드의 벌크파에 의한 공진 특성을 양호하게 얻을 수 있고, 소형화를 진행시킨 경우이어도 Q값을 높일 수 있다.
도 20(a)는 제11 실시형태의 탄성파 장치를 설명하기 위한 정면 단면도이며, 도 20(b)는 그 변형예를 나타내는 정면 단면도이다. 도 20(a) 및 도 20(b)에서도 도 19(a)와 마찬가지로, 탄성파 장치(111)의 압전층(2) 및 적어도 1쌍의 전극(3, 4)이 마련된 부분만 나타낸다. 탄성파 장치(111)에서는 압전층(2)의 제1 주면(2a)이 조면(粗面)으로 되어 있다. 그 경우, 조면의 정도를 조정함으로써 주파수 조정을 할 수 있다. 탄성파 장치(111)는 기타 구성은 제1 실시형태의 탄성파 장치(1)와 마찬가지이다.
또한, 도 20(b)에 나타내는 변형예의 탄성파 장치(111A)에서는 전극(3)과 전극(4) 사이의 갭부가 깎여서 오목부(2c)가 마련된다. 이 오목부(2c)의 크기나 깊이를 조정함에 의해서도 주파수 조정을 할 수 있다.
도 21은 제12 실시형태에 따른 탄성파 장치의 정면 단면도이다. 탄성파 장치(121)에서는 압전층(2)의 제1 주면(2a) 상에 질량부가막(72)이 마련된다. 또한, 제2 주면(2b) 상에도 질량부가막(73)이 마련된다. 질량부가막(72, 73)은 여진 영역 밖, 즉 복수개의 전극(3, 4)이 배치된 영역 밖에 마련된다. 여진 영역 밖의 임의의 위치에 질량부가막(72)이나 질량부가막(73)을 마련할 수 있지만, 도 21에서는 절연층(7)과 겹치는 위치에 질량부가막(72, 73)이 마련된다.
질량부가막(72, 73)은 어느 한쪽만 마련되어도 된다. 또한, 질량부가막(72, 73)의 재료로는 산화규소, 산질화규소, 알루미나 등의 절연체나, Al 등의 금속 혹은 합금을 사용할 수 있다.
도 22는 제13 실시형태에 따른 탄성파 장치의 압전층 및 1쌍의 전극을 설명하기 위한 정면 단면도이다. 탄성파 장치(131)에서는 압전층(2)의 제1 주면(2a) 및 제2 주면(2b)이 곡면 형상으로 되어 있다. 이와 같이, 압전층(2)은 평판상의 압전막일 필요는 없고, 적어도 일부가 만곡되어도 된다.
도 23(a)는 제14 실시형태에 따른 탄성파 장치의 압전층 및 1쌍의 전극을 설명하기 위한 정면 단면도이다. 탄성파 장치(141)에서는 적어도 1쌍의 전극(3, 4)의 절단면 형상이 직사각형과는 다른 이형 형상을 가진다. 즉, 전극(3, 4)은 각각 제1 주면(2a) 상에 위치한 폭광부(3f, 4f)와, 폭광부(3f, 4f) 상에 마련된 직사각형 단면부(3g, 4g)를 가진다. 폭광부(3f, 4f)의 측면은 제1 주면(2a) 측으로부터 직사각형 단면부(3g, 4g) 측으로 감에 따라 좁아지도록 폭광부(3f, 4f)에 테이퍼가 마련된다. 이 폭광부(3f, 4f)를 마련함으로써 전극(3)과 전극(4) 사이의 거리를 작게 할 수 있다. 따라서, 전극간의 용량을 크게 할 수 있다. 따라서, 공진 특성을 크게 변화시키지 않고 용량을 크게 할 수 있다.
이와 같이, 적어도 1쌍의 전극(3, 4)의 절단면 형상은 직사각형과 다른 형상, 즉 이형 형상이어도 된다. 또한, 전극(3, 4)의 일부에, 상대 측의 전극(4, 3) 측으로 연장된 부분을 가져도 된다.
또한 전극(3, 4)은 예를 들면, 도 23(b)~도 23(d) 중 어느 하나와 같은 형상이어도 된다. 도 23(b)에 나타낸 전극(3, 4)은 절단면이 사다리꼴 형상이다. 또한, 도 23(c)에 나타낸 전극(3, 4)은 밑이 점차 넓어지는 형상이며, 폭방향의 양 측면이 곡면이다. 또한, 도 23(d)에 나타낸 전극(3, 4)은 상단 측에, 절단면이 사다리꼴 형상인 부분을 가지며, 하단 측에, 상단 측의 절단면이 사다리꼴 형상인 부분보다도 폭이 넓은 절단면이 사다리꼴 형상인 부분을 가진다.
또한, 탄성파 장치(1)는 도 24(a)~도 24(c) 중 어느 하나에 나타내는 바와 같이, 압전층(2)의 제1 주면(2a)과 제1 주면(2a) 상의 전극(3, 4)을 덮는 유전체막(10)을 포함해도 된다. 도 24(a)에서는 유전체막(10)의 두께가 전극(3, 4)의 두께보다도 얇고, 유전체막(10)의 표면이 하부 형상을 따른 요철 형상을 가진다. 도 24(b)에서는 유전체막(10)의 표면이 평탄화되어 있고, 평면상으로 되어 있다. 도 24(c)에서는 유전체막(10)의 두께가 전극(3, 4)의 두께보다도 두껍고, 유전체막(10)의 표면이 하부 형상을 따른 요철 형상을 가진다.
1: 탄성파 장치
2: 압전층
2a: 제1 주면
2b: 제2 주면
2c: 오목부
3, 3B, 3C, 3D, 4, 4A, 4B, 4C, 4D: 전극
3d, 3e, 4d, 4e: 측변
3f, 4f: 폭광부
3g, 4g: 직사각형 단면부
4a: 오목부
4d1: 폭의 좁은 부분
5, 6: 제1, 제2 버스바
7: 절연층
8: 지지 부재
7a, 8a: 개구부
9: 에어 갭
10: 유전체막
22: 보호막
42: 음향다층막
42a, 42c, 42e: 저음향 임피던스층
42b, 42d: 고음향 임피던스층
72: 질량부가막
73: 질량부가막
81, 91, 101, 101A, 111, 111A, 121, 131, 141: 탄성파 장치
201: 압전막
201a: 제1 주면
201b: 제2 주면
451: 제1 영역
452: 제2 영역

Claims (14)

  1. 니오브산리튬 또는 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전층과,
    상기 압전층의 두께방향에 교차하는 방향에서 대향하는 적어도 1쌍의 전극을 포함하고,
    두께 전단(thickness shear) 1차 모드의 벌크파를 이용하며,
    상기 적어도 1쌍의 전극이 길이방향을 가지며,
    상기 적어도 1쌍의 전극에는 상기 적어도 1쌍의 전극의 길이방향과 직교하는 방향 중 어느 하나의 절단면에서 절단면 형상이 서로 다른 제1 전극 및 제2 전극이 포함되는, 탄성파 장치.
  2. 니오브산리튬 또는 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전층과,
    상기 압전층의 두께방향에 교차하는 방향에서 대향하는 적어도 1쌍의 전극을 포함하고,
    상기 압전층의 두께를 d, 상기 적어도 1쌍의 전극의 이웃하는 전극의 중심간 거리를 p로 한 경우, d/p가 0.5 이하이며,
    상기 적어도 1쌍의 전극이 길이방향을 가지며,
    상기 적어도 1쌍의 전극에는 상기 적어도 1쌍의 전극의 길이방향과 직교하는 방향 중 어느 하나의 절단면에서 절단면 형상이 서로 다른 제1 전극 및 제2 전극이 포함되는, 탄성파 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 d/p가 0.24 이하인, 탄성파 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 1쌍의 전극의 길이방향에 직교하는 방향 중 어느 하나의 절단면에서 상기 압전층에 대한 상기 제1 전극 측면의 적어도 일부의 경사 각도가 상기 제2 전극의 전극 측면의 적어도 일부의 경사 각도와 다른, 탄성파 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 1쌍의 전극의 길이방향에 직교하는 방향 중 어느 하나의 절단면에서 상기 제1 전극의 두께는 상기 제2 전극의 두께와 다른, 탄성파 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 전극의 폭이 상기 제2 전극의 폭과 다른, 탄성파 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 1쌍의 전극이 대향하는 방향으로 봤을 때에 상기 적어도 1쌍의 전극이 겹치는 영역인 여진(勵振) 영역에 대한, 상기 여진 영역 안의 상기 적어도 1쌍의 전극 면적의 비율인 메탈라이제이션(metalization)비(MR)가 MR≤1.75(d/p)+0.075를 충족하는, 탄성파 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 1쌍의 전극과 접속되는 제1 버스바(busbar) 및 제2 버스바를 포함하고,
    상기 적어도 1쌍의 전극은 상기 제1 버스바에 접속되는 전극 및 상기 제2 버스바에 접속되는 전극을 포함하는, 탄성파 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 니오브산리튬 또는 탄탈산리튬의 오일러 각 (φ, θ, ψ)가 이하의 식(1), 식(2) 또는 식(3)의 범위에 있는, 탄성파 장치.
    (0°±10°, 0°~20°, 임의의 ψ) …식(1)
    (0°±10°, 20°~80°, 0°~60°(1-(θ-50)2/900)1/2) 또는 (0°±10°, 20°~80°, [180°-60°(1-(θ-50)2/900)1/2]~180°) …식(2)
    (0°±10°, [180°-30°(1-(ψ-90)2/8100)1/2]~180°, 임의의 ψ) …식(3)
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 니오브산리튬 또는 탄탈산리튬의 오일러 각 (φ, θ, ψ)가 도 10에서 해칭을 그어서 나타내는 영역 안에 있는, 탄성파 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압전층의 상기 적어도 1쌍의 전극이 마련된 측과는 반대 측에 마련된 지지 부재를 더 포함하는, 탄성파 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    평면에서 봤을 경우, 상기 적어도 1쌍의 전극이 마련된 영역의 적어도 일부와 겹치는 영역에서, 상기 압전층에서의 상기 적어도 1쌍의 전극이 마련된 측과는 반대 측에는 에어 갭(air gap)을 가지는, 탄성파 장치.
  13. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압전층의 상기 적어도 1쌍의 전극이 마련된 측과는 반대 측에 적층된 음향다층막을 더 포함하고, 상기 음향다층막은 음향 임피던스가 상대적으로 낮은 저음향 임피던스층과, 음향 임피던스가 상대적으로 높은 고음향 임피던스층의 적층 구조를 가지는, 탄성파 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 1쌍의 전극은 상기 압전층의 동일면 상에서 대향하는, 탄성파 장치.
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