WO2006109591A1

WO2006109591A1 - 弾性波素子

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Publication number: WO2006109591A1
Application number: PCT/JP2006/306811
Authority: WO
Inventors: Hajime Kando
Original assignee: Murata Manufacturing Co., Ltd.
Priority date: 2005-04-08
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2006-10-19
Also published as: JP4650488B2; EP1871006A4; US7501916B2; CN101116244B; CN101116244A; KR100884209B1; EP1871006A1; JPWO2006109591A1; EP1871006B1; US20070296528A1; KR20070104653A

Abstract

　共振特性やフィルタ特性が改善された弾性波素子を提供する。　圧電基板上に少なくとも１つのＩＤＴ電極３が形成されており、ＩＤＴ電極３が、弾性波伝搬方向において隣り合っている。第１，第２の電極指３１，３２を有し、第１，第２の電極指３１，３２の内の少なくとも一方の電極指３２の側縁部に凸部１３，１４が形成されており、該凸部１３，１４の電極指の長さ方向に沿う位置が、第１，第２の電極指の他方の電極指３１の先端に設けられたギャップ３３の該電極指長さ方向に沿う位置と略等しい位置とされている、弾性波素子。

Description

明細書

弾性波素子

技術分野

[0001] 本発明は、例えば共振子や帯域フィルタなどに用いられる弾性波素子に関し、特に、複数の電極指を有する IDT電極の構造が改良された弾性波素子に関する。背景技術

[0002] 従来、共振子や帯域フィルタなどに、弾性波素子が広く用いられている。弾性波素子としては、弾性表面波を利用した弾性表面波素子や、弾性境界波を利用した弾性境界波素子などが知られて、る。

[0003] 下記の特許文献 1には、第 1,第 2の固体層が積層されており、第 1の固体層と第 2 の固体層との界面に少なくとも 1つの正規型の IDT電極 (インターデジタル電極）が配置された弾性境界波共振子が示されてヽる。この種の弾性境界波素子や弾性表面波素子では、通常、弾性境界波や弾性表面波を励振するために、複数本の電極指を有する IDT電極が用いられて、る。

[0004] また、下記の特許文献 2には、重み付けが施された IDT電極を有する弾性表面波素子が開示されている。図 18は、特許文献 2に記載の弾性表面波素子の電極構造を示す模式的平面図である。

[0005] 弾性表面波素子 101は、弾性表面波を利用したフィルタ素子であり、入力端子 IN と出力端子 OUTとを有する。また、圧電基板上に、第 1,第 2のフィルタが図示の電極構造を形成することにより構成されている。ここでは、第 1のフィルタは、重み付けが施された励振用の IDT電極 102と、正規型の受信用の IDT電極 103とを有する。他方、第 2のフィルタは、正規型の励振用の IDT電極 104と、重み付けが施された受信用の IDT電極 105と有する。重み付けが施された IDT電極 102, 105の内の一方が最小位相特性を有するように重み付けされており、他方は最大位相特性を有するように重み付けされている。

[0006] なお、上記重み付けは、交叉幅重み付け法により行われており、従って、例えば ID T電極 102における隣り合つている電極指 102a, 102bを例にとると電極指 102aの先端に設けられたギャップ 102cと、電極指 102bに設けられたギャップ 102dと力表面波伝搬方向に直交する方向、すなわち電極指 102a, 102bが延びる方向において異なる位置に設けられて、る。

特許文献 1：特開 2004— 236285号公報

特許文献 2：特開 2004 - 260543号公報

発明の開示

[0007] 上記のように、特許文献 1に記載の弾性境界波素子では、正規型の IDT電極が第 1,第 2の固体層の境界に配置されていた。そして、特許文献 2に記載のように、弾性表面波素子や弾性境界波素子では、所望とするフィルタ特性や共振特性を得るために、 IDT電極に交叉幅重み付けを施す方法が広く用いられてきて、る。

[0008] し力しながら、従来の、弾性境界波素子や弾性表面波素子では、重み付けが施された IDT電極を用いたとしても、なお十分な共振特性やフィルタ特性を得ることは困難であり、特性のより一層の向上が望まれている。

[0009] 本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、より一層良好な共振特性ゃフィルタ特性を得ることを可能とする構造を備えた弾性波素子を提供することにある。

[0010] 本発明によれば、圧電体と少なくとも 1つの IDT電極とを備える弾性波素子であつて、前記 IDT電極が、弾性波伝搬方向において隣り合っており、異なる電位に接続される第 1,第 2の電極指を有し、前記第 1,第 2の電極指の各先端の電極指長さ方向外側にはギャップがそれぞれ設けられており、前記第 1の電極指の側縁にお!ヽて、前記第 2の電極指の先端外側に位置してヽる前記ギャップと電極指長さ方向にお!ヽて等しい位置と、前記第 2の電極指の側縁において、前記第 1の電極指の先端外側に位置して、る前記ギャップと電極指長さ方向にぉ、て等、位置との少なくとも一方の位置に凸部が形成されていることを特徴とする、弾性波素子が提供される。本発明に係る弾性波素子のある特定の局面では、前記凸部に対して弾性波伝搬方向におヽて隣接してヽる前記ギャップが電極指先端側に位置されてヽる当該電極指は、電極指先端にいくに連れて細くされている。

本発明の弾性波素子の他の特定の局面では、前記第 1の電極指の外周縁と、第 1 の電極指に隣接している第 2の電極指の外周縁との間の距離が、ほぼ一定とされている。

[0011] 本発明に係る弾性波素子のさらに他の特定の局面では、第 1,第 2の電極指が配置されて!、る部分にぉ、て前記ギャップを通って弾性波が伝搬する場合の実効伝搬距離と、第 1,第 2の電極指が設けられている部分において前記ギャップ以外の部分にお、て弾性波が伝搬する場合の実効伝搬距離とが略等しくなるように前記凸部が形成されている。

[0012] 本発明に係る弾性波素子の他の特定の局面では、前記凸部が、前記第 1,第 2の電極指の一方の電極指において、他方の電極指の先端に設けられたギャップに対向して、る側の側縁から該ギャップに向けて突出するように形成されて、る。

[0013] 本発明に係る弾性波素子では、好ましくは、前記凸部が台形の平面形状を有し、前記台形の下底が該凸部が形成されている電極指の側縁により構成されており、台形の上底と下底とを結ぶ側辺と、下底との成す内角が 90° 未満の角度とされている

[0014] 本発明に係る弾性波素子のさらに別の特定の局面では、前記凸部の前記下底の中点の電極指長さ方向に沿う位置が、前記他方の電極指の先端のギャップの該電極指長さ方向中心位置と電極指長さ方向において略等しい位置にあり、前記下底の長さが、前記ギャップの電極指長さ方向に沿う寸法であるギャップ幅よりも大きくされており、前記上底の長さが該ギャップ幅よりも小さくされている。

[0015] 本発明に係る弾性波素子のある限定的な局面では、上記凸部は特に限定されるわけではな!/ヽが、等角台形の平面形状を有するように構成されてヽる。

[0016] 本発明に係る弾性波素子のさらに別の特定の局面によれば、前記凸部が複数の角部を有し、該複数の角部が丸められている。

[0017] 本発明に係る弾性波素子のさらに別の特定の局面では、前記凸部の平面形状が、前記電極指の側縁に連ねられている底辺と、底辺を除いて曲線により形成された外周縁とを有する形状とされて!/、る。

[0018] 本発明に係る弾性波素子のさらに他の特定の局面では、前記凸部の底辺の中点の電極指長さ方向に沿う位置が、前記ギャップを電極指さ方向にぉ、て二等分する線と電極指の長さ方向において略等しい位置にあり、前記底辺の長さが、前記ギヤップ幅よりも大きくされている。

[0019] 本発明に係る弾性波素子の別の特定の局面では、上記凸部は、第 1,第 2の電極指の他方にも形成されている。すなわち、第 1,第 2の電極指の内の他方に形成された凸部の電極指長さ方向位置が、第 1,第 2の電極指の一方において電極指先端に設けられたギャップの電極指長さ方向に沿う位置と略等、位置に設けられて、る。

[0020] 本発明に係る弾性波素子のさらに別の特定の局面では、前記 IDT電極に交叉幅重み付けが施されている。

[0021] 本発明に係る弾性波素子では弾性波として、弾性表面波や弾性境界波が用いられ、弾性表面波を利用することにより弾性表面波素子を、弾性境界波を利用することにより弾性境界波素子を提供することができる。

本発明に係る弾性波素子のさらに他の特定の局面では、前記圧電基板上に設けられた少なくとも 1つの前記 IDT電極を被覆するように設けられた媒質層をさらに備え、前記 IDT電極の密度が、前記圧電基板の密度及び前記媒質層の密度以上とされており、かつ前記 IDT電極の密度と、前記媒質層の密度との比が、 1. 22よりも大きくされている。

[0022] 本発明に係る弾性波素子のさらに別の特定の局面では、前記圧電基板上に設けられた少なくとも 1つの IDT電極を被覆するように媒質層が積層されており、前記 IDT 電極の密度が、圧電基板の密度及び前記媒質層の密度以上であり、かつ IDT電極と、圧電基板の密度及び媒質層の密度の内の高い方の密度との密度比が 1. 22よりも大きくされている。

[0023] (発明の効果）

本発明に係る弾性波素子では、 IDT電極が、弾性波伝搬方向において隣り合っており、異なる電位に接続される第 1,第 2の電極指を有し、第 1,第 2の電極指の先端外側にそれぞれギャップが形成されており、前記第 1の電極指の側縁において、前記第 2の電極指の先端外側に位置してヽるギャップと電極指長さ方向にお!ヽて等しい位置と、前記第 2の電極指の側縁において、前記第 1の電極指の先端外側に位置して、るギャップと電極指長さ方向にぉ、て等、位置との少なくとも一方の位置に、凸部が形成されているため、後述の実施形態の説明から明らかなように、上記弾性波の伝搬に際してのギャップが存在して、る部分と、存在して!/ヽな、部分との間での位相ずれを補償することが可能となる。そのため、共振特性やフィルタ特性を改善することが可能となる。特に、 IDT電極に交叉幅重み付が施されている場合、交叉幅重み付けによる特性の改善に加えて、上記凸部の形成により共振特性やフィルタ特性をより一層効果的に改善することが可能となる。

[0024] 前記凸部に対して弾性波伝搬方向にぉ、て隣接して、る前記ギャップ力電極指先端外側に位置している当該電極指において、電極指先端にいくにつれて次第に電極指が細くされている場合には、次第に細くされている電極指部分と凸部との間の距離が十分な大きさとされる。従って、耐電力性をより効果的に高めることができる。第 1の電極指と第 2の電極指との間の外周縁間の距離がほぼ一定とされている場合には、電界が集中する部分がほとんどなくなり、耐電力性をより一層高めることができる。

本発明に係る弾性波素子において、第 1,第 2の電極指が配置されている部分において前記ギャップを伝搬する弾性波の伝搬する実効距離と、第 1,第 2の電極指が設けられて、る部分にぉ、て前記ギャップ以外の部分にお!、て弾性波が伝搬する実効距離とが略等しくなるように凸部が形成されている場合には、弾性波の上述した位相ずれをより効果的に補償することが可能となる。

[0025] 凸部が、第 1の電極指において、上記ギャップ力もの側縁からギャップに向けて突出するように形成されてヽる場合には、上記凸部の側縁が斜め方向に傾斜されてヽる、例えば凸部の平面形状が台形等の場合には、該凸部の側縁からギャップに向かつて伝搬する境界波が側縁から外側に伝搬した際に屈折し、ギャップ部分に効果的に集中され得る。

[0026] 凸部が台形の平面形状を有し、台形の下底が電極指の側縁により構成されており、台形の上底と下底とを結ぶ側辺と下底との成す角度が 90° 未満の角度とされている場合には、弾性波がギャップの内側方向に屈折して伝搬されることになる。そのため、ギャップにおける回折損を効果的に抑制することが可能となり、それによつて共振特性やフィルタ特性をより一層効果的に改善することができる。

[0027] 凸部の下底の中点の電極指長さ方向に沿う位置が、他方のギャップを電極指長さ

、て二等分する線と電極指長さ方向にお、て略等、位置にあり、下底の長さ力ギャップの電極長さ方向に沿う寸法であるギャップ幅よりも大きくされており、上底の長さがギャップ幅よりも小さくされている場合には、凸部の側縁で屈折する弹性波がギャップ先端の電極の影響をあまり受けずにギャップを通過するため、より効果的に回折損を抑制することが可能になり、それによつて共振特性やフィルタ特性をより一層効果的に改善することができる。

[0028] 凸部が等角台形の形状を有する場合には、ギャップの電極指長さ方向両側における弾性波の伝搬状態を等しくすることができ、共振特性やフィルタ特性をより一層良好とすることができる。

[0029] 凸部が複数の角部を有し、該複数の角部が丸められている場合においても、弾性波の伝搬に際してのギャップが存在して、る部分と、存在して!/ヽな、部分との間での位相ずれを補償することが可能となる。

[0030] また同様に、凸部の平面形状が、電極指の側縁に連ねられている底辺と、該底辺部を除!ヽて、曲線により形成された外周縁とを有する平面形状である場合にお！ヽても、弾性波の伝搬に際してのギャップが存在している部分と、存在していない部分との間での位相ずれを補償することが可能となる。

[0031] 凸部の底辺の中点の電極指長さ方向に沿う位置力ギャップを電極指長さ方向にぉ、て二等分する線と電極指長さ方向にお!、て略等、位置にあり、上記底辺の長さ力ギャップ幅よりも大きくされている場合には、凸部における縁部の接線が電極指の側縁の法線と角度を持つ領域で屈折する弾性波がギャップ先端の電極の影響をあまり受けずにギャップを通過するため、より効果的に回折損を抑制することが可能になり、それによつて共振特性やフィルタ特性をより一層効果的に改善することができる。

[0032] また、第 1,第 2の電極指の他方にも凸部が設けられている場合には、本発明に従つて、弾性波が IDT電極を伝搬する際の位相ずれをより効果的に小さくすることが可能となる。 IDT電極に Au、 Cuまたは Agなどの密度の大きな金属を用いた場合には、 IDT電極の音響インピーダンスと、圧電基板及び媒質層における音響インピーダンスとの差が大きくなり、また、 IDT電極のメタライズ部と非メタライズ部とにおける弾性境界波の音速比が大きくなる。一般に、弾性境界波の音速比が大きくなると、上述した位相ずれや回折損が生じやすくなる。しかしながら、本発明では、上記凸部の形成により、位相ずれが補償されるため、このような密度比が大きい弾性境界波装置であつても、位相ずれによる共振特性やフィルタ特性の劣化を効果的に抑制することが可能となる。

[0033] IDT電極に交叉幅重み付が施されている場合には、交叉幅重み付けにより所望とする共振特性やフィルタ特性を得ることができ、しかも本発明に従って、弾性波の位相ずれを補償することができ、それによつて良好な共振特性やフィルタ特性を得ることがでさる。

[0034] 本発明に係る弾性波素子では、弾性波として弾性表面波が用いられてもよぐ弾性境界波が用いられてもよぐいずれの場合においても、本発明に従って、良好な共振特性やフィルタ特性を実現し得る弾性表面波素子や弾性境界波素子が提供され得る。そして、弾性境界波の場合には、弾性境界波の伝搬損失を低減するために弾性境界波の音速が上下の媒質層の音速よりも低くされていることが好ましい。このような状態は IDT電極を重くする。すなわち、 IDT電極の密度を大きくすることにより達成され得る。しかしながら密度が大きくなるとメタライズ部とスペース部の音響特性インピ一ダンスの差が大きくなるので、電極指先端ギャップでの回折や、実効伝搬距離の違いによる弾性境界波の位相のずれが大きくなり、特性への悪影響が大きくなるという傾向がある。特に IDT電極の密度力圧電基板の密度と媒質層の密度の内高い方の密度との比が 1. 22以上とされている場合には、伝搬損失を低減しつつ、本発明の効果をより顕著に得ることができる。

図面の簡単な説明

[0035] [図 1]図 1 (a)は、本発明の第 1の実施形態の弾性境界波素子の電極構造を示す模式的平面断面図、（b)は (a)の要部を模式的に示す平面断面図である。

[図 2]図 2は、図 1に示した第 1の実施形態の弾性境界波素子の正面断面図である。

[図 3]図 3は、従来の弾性境界波素子の問題点を説明するための模式的平面図である。

[図 4]図 4は、従来の弾性境界波素子における IDT電極を伝搬する弾性境界波の波面を説明するための模式的平面図である。

[図 5]図 5 (a)は、実施形態の弾性境界波素子における凸部の作用効果を説明するための弾性境界波の伝搬経路を示す模式的平面図及び (b)は該 IDT電極を伝搬する弾性境界波の波面を説明するための模式的平面図である。

[図 6]図 6は、図 5に示した実施形態の弾性境界波素子において、凸部の側縁から外側に向力つて伝搬する弾性境界波の屈折現象を説明するための模式的平面図である。

圆 7]図 7は、第 1の実施形態の弾性境界波素子の変形例を説明するための模式的部分切欠平面図である。

圆 8]図 8は、第 1の実施形態の弾性境界波素子の他の変形例を説明するための模式的部分切欠平面図である。

[図 9]図 9 (a) , (b)は、第 1の実施形態の弾性境界波素子の他の変形例を示す各模式的平面図である。

[図 10]図 10は、本発明の第 2の実施形態に係る弾性境界波素子の電極構造を示す模式的平面図である。

[図 11]図 11は、第 2の実施形態の弾性境界波素子のフィルタ特性を示す図である。圆 12]図 12は、比較のために用意した従来の弾性境界波素子のフィルタ特性を示す図である。

[図 13]図 13は、第 2の実施形態及び比較のために用意した従来の弾性境界波素子の位相特性及びインピーダンス特性並びに S 11側におけるインピーダンス特'性を示す図である。

[図 14]図 14は、本発明の第 3の実施形態の弾性境界波素子の IDT電極を説明するための部分切欠平面図である。

[図 15]図 15は、第 3の実施形態の弾性境界波素子の IDT電極の変形例を説明するための模式的部分切欠平面図である。

[図 16]図 16は、第 3の実施形態の弾性境界波素子の実験例における電極指の寸法関係を説明するための模式的平面図である。

[図 17]図 17は、第 3の実施形態の弾性境界波素子及び従来の弾性境界波素子の位相特性及びインピーダンス特性を示す図である。

[図 18]図 18は、従来の弾性表面波素子の電極構造を示す模式的平面図である。符号の説明

1…弾性境界波素子

2…圧電基板

2a…上面

3"'IDT電極

3a, 31?· ··ノくスノー

4…反射器

5…反射器

11〜14…凸部

13a…下底

13b…上底

13c, 13d…側辺

13 A, 14Α· ··凸部

13C, 14C…凸部

13D, 14D…凸部

31· ··第 1の電極指

32· ··第 2の電極指

33· ··ギャップ

34· ··ダミー電極指

35· ■·ギャップ

36· ··ダミー電極指

51 -弾性境界波素子

52· · '·入力端子

53, 54…弾性境界波フィルタ部

53a〜53c- "IDT電極

53d, 53e…反射器 54a〜54c"'IDT電極

54b, 54c…反射器

54d, 54e…反射器

55a, 56a- "IDT電極

55b, 55c…反射器

55, 56…弾性境界波共振子

57, 58…出力端子

60- IDT電極

61· ··第 1の電極指

62· ··第 2の電極指

63, 64· ··凸部

70- IDT電極

71· ··第 1の電極指

72…第 2の電極指

73, 74· ··凸部

発明を実施するための最良の形態

[0037] 以下、図面を参照しつつ本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

[0038] (本発明の第 1の実施形態の構造）

図 2は、本発明の第 1の実施形態に係る弾性境界波素子の正面断面図であり、図 1

(a)は該弾性境界波素子の電極構造を示す模式的平面断面図であり、 (b)はその要部を拡大して示す模式的平面図である。

[0039] 図 2に示すように弾性境界波素子 1は、圧電基板 2と、圧電基板 2の上面 2aに形成された IDT電極 3と、反射器 4, 5と IDT電極 3及び反射器 4, 5を被覆するように設けられた媒質層 6とを有する。

[0040] すなわち、 IDT電極 3は、圧電基板 2と、媒質層 6との界面に形成されている。

[0041] 本実施形態では、圧電基板 2は、 LiNbO基板により形成されている。もっとも、圧

3

電基板 2は、 LiTaO基板や水晶基板のような他の圧電単結晶基板により構成されてもよぐ或いは圧電セラミック基板により構成されても良い。上記 LiNbO基板力なる

3

圧電基板 2の密度は、 4. 64g/cm³である。

[0042] 他方、媒質層 6は、本実施形態では、 SiOからなり、その密度は 2. 2gZcm³である

2

。なお、媒質層 6を構成する材料は SiOに限定されず、 SiNなどの他の絶縁性材料

2

により媒質層 6が構成されて、てもよ、。

[0043] IDT電極 3及び反射器 4, 5は、 Agなどの適宜の金属もしくは合金により構成され得る。本実施形態では、 IDT電極 3及び反射器 4, 5は Auからなる。なお、 IDT電極 3を構成する材料と圧電基板 2及び媒質層 6を構成する材料との好ましい組み合わせについては後述する。

[0044] 図 1 (a)に示すように、 IDT電極 3では弾性境界波伝搬方向に延びる一対のバスバ一 3a, 3bが備えられている。複数本の第 1の電極指 31と、複数本の第 2の電極指 32 とが、弾性境界波伝搬方向において交互に配置されている。第 1,第 2の電極指 31, 32は、弾性境界波伝搬方向と直交する方向に延ばされている。そして、複数本の第 1の電極指 31の一端は第 2のバスバー 3aに連ねられており、他端が第 2のバスバー 3b側に延ばされている。複数本の電極指 31の先端にはギャップ 33が配置されている。そして、ギャップ 33を介して電極指 31と対向するように、ダミー電極指 34が設けられている。ダミー電極指 34は、バスバー 3bに連ねられている。

[0045] 他方、複数本の第 2の電極指の 32の一端は、バスバー 3bに連ねられており、他端は第 1のバスバー 3a側に延ばされている。そして、第 2の電極指 32の先端には、ギヤップ 35が配置されている。ギャップ 35を介して、第 2の電極指 32と対向するようにダミ一電極指 36が配置されている。ダミー電極指 36は、バスバー 3aに連ねられている。

[0046] 本実施形態では、上記複数本の第 1の電極指 31とバスバー 3aとを有する第 1の櫛歯状電極と、複数本の第 2の電極指 32とバスバー 3bとを有する第 2の櫛歯状電極とにより、 IDT電極 3が構成されている。また、 IDT電極 3では、上記複数本の第 1の電極指 31と、複数本の第 2の電極指 32とが間挿し合っている。

[0047] 図 1 (a)力も明らかなように、複数本の第 1の電極指 31, 32を有する IDT電極 3では、電極指 31, 32の長さ方向に沿う上記ギャップ 33, 35の位置が、弾性境界波伝搬方向に沿って変化されている。言い換えれば、隣り合つている第 1,第 2の電極指 31 , 32が弾性境界波伝搬方向において重なり合つている部分、すなわち、交叉領域の寸法である交叉幅が弾性境界波伝搬方向にお!、て変化するように交叉幅重み付けが施されている。

[0048] 交叉幅重み付けは、 IDT電極 3により共振特性を得るために設計段階でその具体的な態様が定められて、る。

[0049] 他方、本実施例での反射器 4, 5は、それぞれ複数本の電極指の両端を短絡してなるグレーティング反射器である。反射器 4, 5は、 IDT電極 3の弾性境界波伝搬方向両側に配置されている。なお、反射器としては両端を短絡していないオープン反射器を配置してもよい。

[0050] 本実施形態の弾性境界波素子 1の特徴は、上記 IDT電極 3の第 1,第 2の電極指 3 1, 32の側縁においてギャップ 35またはギャップ 33に臨む位置に、凸部 11, 12または凸部 13, 14が設けられていることにある。これを、図 1 (b)を参照してより具体的に説明する。

[0051] 図 1 (b)では、第 1の電極指 31と第 2の電極指 32とが隣り合つている部分が拡大して示されている。ここでは、第 2の電極指 32の側縁に凸部 13, 14が設けられている。凸部 13は、電極指 32の側縁 32aの一部力も第 1の電極指 31の先端に配置されているギャップ 33に向力つて突出するように設けられている。この凸部 13の電極指 31, 3 2の長さ方向に沿う位置は、上記ギャップ 33の電極指長さ方向に沿う位置と略等しくされている。

なお、凸部 13の位置とギャップ 33の位置関係については、電極指 31, 32の長さ方向に沿う位置が等しくされていることが最も好ましいが、本発明で述べる効果を損なわな、程度であれば、必ずしも等しくされて!/ヽなくてもよ!ヽ。

[0052] 本実施形態では、上記凸部 13は、等角台形の平面形状を有し、側縁 32aに連ねられている部分が等角台形の下底に相当し、凸部 13の先端側に、上底 13bを有する。上底 13bと下底 13aとが、下底 13aに対して内角 αを成すように傾斜された側辺 13c , 13d【こより結 ί れて!ヽる。

[0053] 下底 13aの電極指長さ方向中心力ギャップ 33の電極指長さ方向中心と一致されている。言い換えれば、ギャップ 33を電極指長さ方向に二等分する電極指長さ方向位置と、前記下底 13aの電極指長さ方向に沿う中点とが電極指長さ方向において一致されている。なお、等角台形であるため、上記内角 aは 90° 未満とされている。

[0054] なお、以下の説明にお、ては、ギャップ 33の電極指長さ方向に沿う寸法をギャップ幅 Gとし、凸部 13の電極指長さに沿う最大寸法、すなわち、凸部 13の場合は下底 13 aの電極指長さ方向に沿う寸法を W、凸部 13の突出高さ、すなわち、電極指 32の側辺 32aから凸部 13の先端である上底 13bまでの寸法を凸部 13の突出高さ Hとすることとする。

[0055] (従来の弾性境界波素子における問題点と第 1の実施形態の弾性境界波素子における凸部を設けたことによる効果）

従来、交叉幅重み付けが施された IDT電極を用いた弾性境界波素子や弾性表面波素子が前述したように知られていた。図 3は、このような従来の弾'性境界波素子における弾性境界波の伝搬経路を説明するための模式的平面図である。従来の弾性境界波素子では、横モードスプリアスなどを抑制するために交叉幅重み付が施されている。図 3は、交叉幅重み付が施されている IDT電極の要部を拡大して示す模式的平面図であり、上記実施形態において示した図 1 (b)に相当する図である。

[0056] いま、凸部 11〜14が設けられていないことを除いては、上記実施形態の弾性境界波素子 1と同様の弾性波素子 121が構成されていることとする。そして、弾性波素子 121において、第 1の電極指 131と、第 2の電極指 132とが、弾性境界波伝搬方向において隣り合っており、交叉幅重み付けにより、第 1の電極指 131の先端には、ギヤップ 133が位置しているとする。この部分においては、弾性境界波は、例えば、矢印 X 1, X2で示すように伝搬する。

[0057] 矢印 XIで示す伝搬経路では、弾性境界波は、第 2の電極指 132から、第 1の電極指 131を通過し、次に第 2の電極指 132に至る。他方、ギャップ 133が設けられている部分では、第 2の電極指 132から伝搬してきた弾性境界波は矢印 X2で示すようにギャップ 133を通過し、次の第 2の電極指 132に至ることとなる。

[0058] 他方、電極指 131, 132を通過する際の弾性境界波の音速と、電極指 131, 132 が存在しない部分における音速とは異なる。いま、電極指 131, 132における弾性境界波の音速を Vm、電極指が存在しな!ヽ圧電基板面における弾性境界波の音速を V sとし、電極旨 131, 132の幅を L、電極旨 131, 132の酉己置ピッチを P、 S = P—: Lとする。この場合、矢印 XIで示すように弾性境界波が図 3の点 A1から点 B1まで到達する時間 T1は、

Tl =L/Vm+ 2- S/Vs 式（1)

で表わされる。

[0059] 他方、ギャップ 133が存在する部分において、弾性境界波が点 A2からギャップ 13 3を通過し、図 3の点 B2に至るまでの時間 T2は、

T2=L/Vs + 2- S/Vs 式（2)

で表わされること〖こなる。

[0060] すなわち、 Tl—T2=L (lZVm— lZVs) 式（3)

で表わされる到達時間差が、ギャップ 133が存在しない部分を伝搬する場合と、ギヤップ 133が存在する領域を伝搬する場合とで生じることとなる。そのため、従来の弾性境界波素子 121では、 IDT電極を伝搬する弾性境界波において、ギャップを通過する場合と、ギャップを通過しない場合との上記時間差に基づき、位相ずれが生じ、共振特性が十分でな力つた。

[0061] また、図 4は、上記従来の弾性境界波素子における IDT電極を伝搬する弾性境界波の波面を説明するための模式的平面図である。

[0062] IDTで励振される弾性境界波は、 IDTの電極指の形状に沿って波面が形成される。弾性境界波素子 121において、電極指が直線状の形状を有する場合、一方の電位に接続される第 1の電極指 131と、他方の電位に接続される第 2の電極指 132とにより、平面波が励振され、伝搬することとなる。図 4に矢印 Zl, Z2で示すように、例えば、第 1の電極指 131の先端に位置して、るギャップ 133の電極指長さ方向両側においては、弾性境界波が回折し、波面に乱れを生じることとなる。すなわち、この波面の乱れにより、共振特性やフィルタ特性の劣化が生じるおそれがあると考えられる。

[0063] これに対して、上記実施形態の弾性境界波素子 1では、図 1 (b)で示したように、第 2の電極指 32において、凸部 13, 14がギャップ 33に向かって突出するように設けられてヽたため、上記 IDT電極内を伝搬する境界波の位相ずれを抑制することができ、それによつて共振特性の改善が図られる。これを、図 5 (a)を参照して説明する。 [0064] 図 5 (a)は、従来例について示した図 3に相当する図であり、また図 1 (b)に示した部分と同じ部分を示す。

[0065] 図 5 (a)において、第 2の電極指 32の側縁の点 C1から第 1の電極指 31を超えて、次の第 2の電極指 32の側縁の点 D1に至る矢印 X3で示すように弾性境界波が伝搬する場合と、ギャップ 33が設けられてヽる部分を矢印 X4で示すように弾性境界波が伝搬する場合を例にとって説明する。なお、矢印 X4で示す弾性境界波の伝搬路では、弾性境界波は、電極指 32の側縁に連なりあっている凸部 13の下底 13aの中点である点 C2から、ギャップ 33を超えて、次の第 2の電極指 32の側縁に設けられた凸部 14に至り、該凸部 14の下底 14aの中点である点 D2に至る。

[0066] この場合、従来例の場合と同様に、電極指が設けられている部分の弾性境界波の音速を Vm、弾性境界波が設けられていない部分の弾性境界波を Vs、電極指の幅を L、電極指の配置ピッチを P、 S = P—Lとする。矢印 X3で示すように弾性境界波が点 C1から点 D1まで到達する時間 T3は、従来例について示した式（1)の場合の T1 と等しくなる。

[0067] 他方、点 C2から点 D2に弾性境界波が到達する時間 T4は、凸部 13, 14の突出高さを Hとした場合、

T4= (L/Vs + 2-H/Vm+ 2- (S-H) /Vs 式（4)

で表わされる。

[0068] 従って、突出部の高さ Hが H=LZ2 式（5)とされている場合、式（1)と式 (4

)から明らかなように、矢印 X3, X4で伝搬する弾性境界波の到達時間が一致することがわかる。

[0069] よって、上記実施形態では、上記凸部 13, 14の突出高さ Hは、好ましくは H=LZ 2と等しくされる。もっとも、 Hは、 LZ2と等しくされることが好ましいものの、 LZ2と若干異なっていても、上記到達時間の差をほぼ等しくすることができる。さらに、 Hが L Z2と略等しい範囲力もずれていたとしても、すなわち、凸部 13, 14が設けられる限り、その突出高さ Hの寸法にかかわらず、ギャップ 33を通過する弾性境界波の伝搬路の状況を、ギャップ 33が存在しな、部分の弾性境界波の伝搬路の状況に近づけることができるため、本発明に従って、位相ずれを補償し、共振特性の改善を図ることができる。

[0070] すなわち、図 5 (a)から明らかなように、矢印 X3で示す弾性境界波の伝搬路と、矢印 X4で示す弾性境界波の伝搬路とを比較した場合、凸部 13, 14が設けられていることにより、ギャップ 33を通過する弾性境界波の伝搬路の状態が、矢印 X3で示す弾性境界波の伝搬路に近づけられることとなり、それによつて本発明に従って、共振特性の改善を図ることができる。

[0071] また、図 5 (b)は、上記実施形態における弾性境界波の IDT電極を伝搬する際の波面を説明するための模式的平面図である。図 5 (b)から明らかなように、等角台形力もなる凸部 13では、側辺 13c, 13dの下底 13aに対する角度である内角ひが 90° 未満であるため、図 5 (b)の矢印 X5で示すように弾性境界波はギャップ 33の中央側に向力つて傾斜された方向に伝搬する。

[0072] 図 6を用いてより詳細にこの現象を説明する。図 6は凸部 13の側縁 13cがギャップに向けて伝搬する弾性境界波の側縁 13cにおりる屈折の様子を表す模式的平面図である。凸部 13の側縁 13cに到達した弾性境界波は、弾性境界波の進行方向に対して角度を持つ側縁 13cに達し屈折する。これは電極が存在する部分の弾性境界波の伝搬速度 VIと、電極がな、部分を伝搬する弾性境界波の速度 V2が異なるために生じ、スネルの法則に従う。

[0073] 特に、上記凸部 13の側縁 13cからギャップに向けて境界波が矢印で示すように伝搬する場合には、凸部内を伝搬している境界波と側縁 13cに対する法線との成す角度を θ 1としたときに、側縁 13cから外側に伝搬してきた弾性境界波と上記法線とのなす角度を Θ 2としたときに、 sin Θ /sin Θ 2=VlZV2の関係が成立する。ここで、 VI及び V2は、それぞれ、凸部内を伝搬している弾性境界波の音速及び側縁 13cから外側に伝搬してきた弾性境界波の音速を示す。そして、図 6に示すように弾性境界波が側縁 13cから外側に屈折して伝搬した場合、音速が高められるとともに、弾性境界波がギャップ側に向力つて進行するため、回折損を低減することができる。それによって共振特性が改善される。よって、好ましくは、本実施形態のように、凸部 13, 14 は、凸部 13, 14が設けられている電極指の側縁から凸部 13, 14の先端に向けて側面にテーパーが付けられていることが望ましい。すなわち、平面形状が等角台形の凸部 13のように、局面に上記テーパーが付けられていることにより上記回折損の抑制が効果的に図ることができ、好ましい。

[0074] なお、上記実施形態における凸部 13, 14の作用効果を説明したが、第 1の電極指 31側に設けられた凸部 11, 12も、凸部 13, 14と同様に作用する。従って、本実施形態の弾性境界波素子 1では、上記凸部 11〜14の形成により、交叉幅重み付けが施された IDT電極 3にお!/、て、ギャップ 33やギャップ 35が設けられて!/、る部分を伝搬する弾性境界波と、それ以外の部分を伝搬する弾性境界波との位相ずれに基づく特性の劣化を抑制することが可能となる。

[0075] また、凸部 11, 12についても凸部 13, 14と同様に、下底から上底側に向力つて側面にテーパーを付けることにより、上記と同様に回折損の抑制を図ることができる。

[0076] (第 1の実施形態の変形例）

第 1の実施形態の弾性境界波素子 1では、第 2の電極指 32のギャップ 33側の側縁力もギャップ 33側に向力つて突出するように凸部 13, 14が形成されていた力図 7に示すように、第 2の電極指 32のギャップ 33に臨む側とは反対側の側縁に凸部 13A, 14Aを設けてもよい。この場合においても、図 7の矢印 X6で示すように、点 El, F1 間を弾性境界波が伝搬する場合と、矢印 X7で示すように、点 E2, F2間を弾性境界波が伝搬する場合の伝搬状態が近づけられ、上記実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、本発明における上記凸部は、第 1の電極指または第 2の電極指の側縁であって、第 2,第 1の電極指の先端に設けられたギャップに臨む側とは反対側の側縁において、該ギャップとは反対側に向かって突出するように設けられていてもよい。

[0077] また、図 8には、上記実施形態の弾性境界波素子のさらに他の変形例を示すための模式的平面図である。ギャップ 33に臨むように、第 2の電極指 32のギャップ 33側の側縁に凸部 13が設けられている。もっとも、この変形例では、第 2の電極指 32の対の第 2の電極指 32では、ギャップ 33側に突出した凸部 14は設けられていない。すなわち、上記実施形態における凸部 13, 14の内、一方の凸部のみが設けられていてもよい。第 1の電極指についても、上記と同様に、凸部 11, 12の内一方のみが設けられてもよい。

すなわち、第 1の電極指 31及び第 2の電極指 32の各先端の電極指長さ方向外側には、ギャップがそれぞれ設けられている力第 1の電極指 31の側縁において、第 2 の電極指 32の先端外側に位置して、るギャップと電極指長さ方向にぉ、て等、位置と、他方、第 2の電極指 23の側縁においては、前記第 1の電極指 31の先端外側に位置して!/、るギャップと電極指長さ方向にぉ、て等、位置との、少なくとも一方の位置に凸部が形成されておればよい。

[0078] 図 9 (a)及び (b)は、本発明の弾性波素子におけるさらに他の変形例を説明するための各模式的平面図である。上記実施形態では、凸部 11〜14は、等角台形の形状を有していたが、凸部の形状はこれに限定されるものではない。すなわち、図 9 (a)に示すように、矩形の凸部 13B, 14Bを形成してもよぐ図 9 (b)に示すように、略半円形の凸部 13C, 14Cを形成してもよい。半円形の凸部 13C, 14Cでは、第 2の電極指 32の側縁に連なる部分と、該側縁に連なる部分と円弧状の部分とで囲まれて、半円形の形状が形成されている。このように、外周縁部分の少なくとも一部が曲線状の凸部を設けてもよい。

[0079] すなわち、電極指の側縁に連なる直線状部分と、曲線状の外周縁部分とで囲まれた平面形状の凸部を設けてもよい。

[0080] この場合においても、凸部の該凸部が設けられている電極指の側縁から電極指の先端に向力つて、凸部の電極指長さ方向に沿う寸法が徐々に小さくなるようにテーパ一が付けられることになるため、上記実施形態の場合と同様に、所望でない弾性境界波の回折損の抑制を図ることが可能となる。

[0081] (本発明が有効に適用される密度比）

上記実施形態では、圧電基板 2が LiNbO基板により構成されており、その密度は

3

4. 64gZcm³であり、媒質層 6は SiOからなり、 2. 2gZcm³である。これに対して、 I

2

DT電極 4は Auからなり、その密度は 19. 3gZcm³である。このように、 IDT電極 3の密度は、圧電基板 2の密度や媒質層 6の密度よりも十分に大きい場合には、これらの間の音響インピーダンス差が大きくなる。他方、弾性境界波素子 1では、媒質層 6と I DT電極との弾性境界波の音速比が、前述した位相ずれや回折損の原因ともなっている。すなわち、音響インピーダンスの差が大きい場合には、上述した位相ずれ、回折損及び散乱による影響が顕著に現れることとなる。 [0082] 従って、上記音響インピーダンス比が大きい場合には、本発明に従って、上記凸部を電極指に形成することにより、特性をより一層改善することができ、望ましい。

[0083] 本願発明者の知見によれば、 SiO ZIDT

2 電極 Z圧電基板の積層構造により弾性境界波素子を構成した場合、 IDT電極として、密度が 2. 69gZcm³である A1を用いた場合、密度比が 2. 69/2. 2= 1. 22と小さいため、抑制改善効果が小さいことが確かめられた。他方、密度が 8. 93gZcm³である Cuや、密度が 19. 3gZcm³である Auにより IDT電極を形成した場合、 SiOに対する密度比が大きくなるため、上記実

2

施形態のように、共振特性を著しく改善し得ることが確かめられた。

[0084] よって、 IDT電極の密度と媒質層 6との密度の比が 1. 22よりも大きい場合に、本発明の効果がより大きくなる。従って、圧電基板 2を一方の媒質、 SiOからなる媒質層

2

を他方の媒質とした場合、双方の媒質の内密度が高い方の媒質の密度に対する ID T電極の密度の比が 1. 22よりも大きい場合に、本発明の効果をより一層期待することがでさる。

[0085] なお、 IDT電極は、 Auや Cuのみカゝらなる単層の金属膜で形成される必要は必ずしもなぐ IDT電極を構成する金属膜としては、上下に密着層や拡散ノリア層として N i層、 NiCr層、または T環などを積層した積層金属膜により構成されてもよい。例えば、 IDT電極の一例として、 NiCrZAuZNiCrの積層膜が好適に用いられる。

[0086] また、主電極層として、 A1層と、 Au層とを積層し、かつ密着層やバリア層をさらに積層した構造、例えば TiZAlZTiZNiZAuZNiを 100対 10対 10対 55対 10の厚み割合で積層した構造も好適に用いられ得る。 A1と SiOの密度比は小さいが、 Auと Si

2

Oの密度比が大きいため本発明の効果が得られる。

2

[0087] なお、上記実施形態では、媒質層 6は SiOのみ力も構成されていた力 SiN層を Si

2

02層に他の絶縁性材料層、例えば SiN層を積層してもよい。また、これらの積層構造を媒質層 6を形成する場合、積層数についても特に限定されず、例えば、 SiO /

2

SiN/SiOなどの 3層構造以上の積層構造を用いてもょヽ。

2

[0088] 図 13 (a) , (b)に、上記実施形態の弾性境界波フィルタ素子の位相特性、共振特性、並びに S11側におけるインピーダンス特性を示す。

同じ電極材料を用いた場合、図 13 (a)に示す従来例では、弾性境界波素子の共振インピーダンス Zrと半共振インピーダンス Zaとの比である 20 X (log | Za | —log

10

I Zr I ) dBは、従来例では 59. 8dBであったのに対し、上記実施形態では、 64. 7

10

dBと高められることが確かめられた。

[0089] (第 2の実施形態）

第 1の実施形態では、 1つの IDT電極 3と、 IDT電極 3の両側の反射器 4, 5が設けられた 1ポート型の弾性境界波素子に適用した例を示したが、本発明は、様々な弾性境界波素子や弾性表面波素子に適用することができる。

[0090] 図 10は、本発明の第 2の実施形態としての弾性境界波フィルタ素子の電極構造を示す模式的平面図である。図 10に示すように、本実施形態の弾性境界波素子 51では、入力端子 52に、第 1,第 2の共振子型フィルタ部 53, 54が接続されている。共振子型フィルタ部 53, 54は、 1ポート型境界波共振子 55, 56を介して、それぞれ、第 1 ,第 2の出力端子 57, 58に接続されている。

[0091] 弾性境界波フィルタ部 53と、弾性境界波フィルタ部 54とは、流れる信号の位相が 1 80度反転するように形成されており、従って、平衡ー不平衡変換機能を有する弾性境界波フィルタが構成されて、る。

[0092] 第 2の実施形態の弾性境界波素子 51では、第 1,第 2の共振子型フィルタ部 53, 5 4は、それぞれ、境界波伝搬方向に沿って配置された 3個の IDT53a〜53c, 54a〜 54cを有する。 IDT53a〜53c及び 54a〜54cの間、中央の IDT53b, 54bには交叉幅重み付けが施されている。また、交叉幅重み付けされている IDT53b, 54bにおいて、上記実施形態と同様にギャップに臨む凸部が形成されている。なお、 IDT53a〜 53cの両側には、反射器 53d, 53eが配置されている。同様に、 IDT54a〜54cの境界波伝搬方向両側には、反射器 54d, 54eが配置されている。

[0093] なお、第 1,第 2の 1ポート型の境界波共振子 55, 56もまた、交叉幅重み付けが施された IDT電極 55a, 56aを有し、この IDT55a, 56aにおいても、上記実施形態と同様に凸部が形成されている。また、 IDT55a, 55bのそれぞれの境界波伝搬方向両佃 Jに ίま、反射器 55b, 55c, 56b, 56c力酉己置されて!ヽる。

本実施形態の弾性境界波素子 51を、以下の仕様で作製した。

[0094] 圧電基板として、厚さ 350 μ mの Υ— Xカット伝搬の LiNbO基板を用意し、 Al/Ti ZNiZAuZNiの 5層積層構造の電極を形成し、図 10に示した電極構造を作製した。この場合、各層の厚みは、 AlZTiZNiZAuZNi= 100ZlOZlOZ55ZlOとした。なお、各層の厚みの単位は nmである。

[0095] 第 2の媒質層として、厚さ 6 μ mの SiOを上記電極構造を被覆するように形成した。

2

[0096] また、 IDT53a〜53c, 54a〜54cにおける電極指の対数は、それぞれ、 6. 5対 Z 10. 5対 Z6. 5対 (境界波伝搬方向に沿って）とした。反射器の電極指の本数は各 1 5本とした。 IDT電極 53a〜53c, 54a〜54cにおける電極指交叉幅は 25え、開口幅は 25. 4えとした。また、重み付けについては、 IDT53b, 54bにおいては、弾性境界波伝搬方向中央部の交叉幅を 25えとし、両端部分を 20えとなるように交叉幅重み付が施した。また、境界波共振子 55, 56においては、 IDT電極 55a, 56aの弾性境界波伝搬方向中央部の電極指交叉幅が 30え、両端が交叉幅は 12えとなるように交叉幅重み付を施した。

[0097] また、 λ = 1. 6 111とし、]^= 0. 4 111、3 = 0. 4 111、ギャップ幅0 = 0. 3 mとした。さらに、ギャップに臨むように、第 1 ,第 2の電極指の双方に、第 1の実施形態と同様に凸部を形成し、凸部の突出高さを 0. 2 μ ι,下底の長さを 0. 65 mとした。

[0098] 上記等角台形の凸部を設けな力つたことを除いては上記と同様にして構成された従来例に相当する弾性境界波素子を同様にして作製した。図 11及び図 12は、上記のようにして作製された第 2の実施形態の弾性境界波素子のフィルタ特性及び比較のために用意した従来例の弾性境界波フィルタ素子のフィルタ特性を示す。

[0099] 図 11及び図 12から明らかなように、従来の相当の弾性境界波フィルタ素子に比べて、上記実施形態の弾性境界波素子によれば、通過帯域における最小挿入損失を 0. 2dBに改善することができ、さらに通過帯域のフィルタ特性の平坦ィ匕を効果的に図り得ることがわかる。これは、第 1の実施形態と同様に、上記凸部の形成によりギヤップが設けられて、る部分を伝搬する弾性境界波と、ギャップが設けられて、な!/、部分を伝搬する弾性境界波による位相ずれの抑制が図られたことによると考えられる。

[0100] 上記実施形態では、 IDT電極 3の第 1の電極指 31及び第 2の電極指 32の幅は、凸部 13, 14が設けられている部分を除いてほぼ一定とされていた力 IDT電極の幅方向寸法は適宜変形することができる。図 14は、本発明の第 3の実施形態の弾性波素子で用いられる IDT電極の形状を示す部分平面図である。図 14に示す IDT電極 60 では、第 1の電極指 61と第 2の電極指 62とが弾性表面波伝搬方向において隣接し合っている。ここでは、第 1の電極指 61の側縁に、凸部 63, 64が設けられている。

[0101] 他方、第 2の電極指 62は、その電極指の先端外側にギャップ Gを有するが、第 2の電極指 62は、先端にいくに連れて、先端部分の幅方向寸法が細くされている。第 2 の電極指 62に設けられた凸部 63, 64は、第 1の電極指 61の側縁において、第 2の電極指 62の先端外側に位置されてヽるギャップ Gと、電極指長さ方向にお!、て等しい位置に設けられている。従って、上記のように、第 2の電極指 62の先端部分力先端にいくに連れて細くされていることにより、凸部 63, 64と、第 2の電極指 62との間の間隔を十分な大きさとすることができる。従って、耐電力性を高めることができる。

[0102] また、図 15に示す第 3の実施形態の変形例では、 IDT電極 70は、側縁に凸部 73, 74が設けられた第 1の電極指 71と、第 2の電極指 72とを有する。なお、図 15では、電極指が存在する部分と、電極指間の非メタライズ部分との把握を容易とするために、電極材料が設けられて!/ヽる部分に斜線ハッチングを付して示すこととする。

[0103] ここでも、第 2の電極指 72の先端力先端にいくに連れて細くされているため、 IDT 電極 60の場合と同様に、耐電力性を高めることができる。カロえて、 IDT電極 70では、第 2の電極指 72の先端部分が細くされているだけでなぐ第 1の電極指 71と第 2の電極指 72との間の距離 rがほぼ一定とされている。すなわち、異なる電位に接続される第 1,第 2の電極指 71, 72間の距離!:がほぼ一定とされている。従って、第 1,第 2の電極指 71, 72間において電界が均一に加わることになり、電界集中による耐電力性の低下がより一層生じ難い。

[0104] 次に、図 14に示した第 3の実施形態の IDT電極を用いた場合に、耐電力性が高められることを、具体的な実験例に基づき、かつ図 16及び図 17を併せて参照して説明する。

上記第 3の実施形態の弾性波素子として、 15° Yカット X伝搬の LiNbO基板上に

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、後述する IDT電極 60を形成し、し力る後、厚みの SiO膜を媒質層として積層

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してなる弾性境界波素子を作製した。

[0105] IDT電極の構成は、 AlCuZTiZNiZAuZNiZTiを上から順にこの順序で、 15 OnmZ 1 OnmZ 1 Onm/ 160nm/ 1 Onm/ 1 Onmとなる膜厚で積層した構造を用いた。

また、 IDT電極の弾性境界波伝搬方向両側には、反射器を配置した。 IDT電極における電極指の対数は 50対、各反射器における電極指の本数は 51本とした。また、 IDT電極 60における電極指交差幅は 30 λ、開口幅は 30. 6 λとし、 IDT電極では、 IDT電極の中央における交差幅が 30えとされ、弾性波伝搬方向両端部分において電極指交差幅が 12えとなるように交差幅重み付けを施した。なお、 λ = 3. 369 とした。

[0106] この弾性境界波素子において、図 16に模式的に示すように、第 1,第 2の電極指 7 1, 72の各部分の寸法を G、 TL、 TW、 SL、 SW1及び SW2を下記の表 1に示すように ¾ £した。

[0107] [表 1]

[0108] このようにして得られた第 3の実施形態の弾性波素子の静電破壊耐圧を測定したところ、 165Vであった。

また、比較のために、図 15に示したような凸部 63, 64が第 1の電極指に設けられておらず、第 2の電極指の先端が細くされておらず、電極指の幅方向寸法がほぼ一定とされていることを除いては同様に構成された従来例の弾性境界波素子を作製した。この従来例の弾性境界波素子では、ギャップ Gの寸法は 0. 6 mとした。従来例の弾性境界波素子の静電破壊耐圧を測定したところ、 173Vであった。

[0109] 他方、上記第 3の実施形態に対し、第 2の電極指の先端が次第に細くされていないことを除いては、上記第 3の実施形態と同様にして、すなわち上記寸法 TL及び TW を、上記寸法 Lと等しくしたことを除いては、上記第 3の実施形態と同様にして、第 1の実施形態に係る弾性境界波素子を用意した。この第 1の実施形態に従って構成された弾性境界波素子では、静電破壊耐圧は 130Vと低カゝつた。従って、上記第 3の実施形態のように、第 2の電極指の先端部分を、先端にいくに連れて細くすることにより、静電破壊耐圧を効果的に高めることができ、耐電力性を高め得ることがわかる。

[0110] なお、上記第 3の実施形態の弾性境界波素子及び上記従来例の弾性境界波素子のインピーダンス周波数特性及び位相周波数特性を測定した。結果を図 17に示す。

前述したように、従来例の弾性境界波素子では、静電破壊耐圧は、上記第 3の実施形態の弾性境界波素子と同等であつたが、図 17から明らかなように、上記従来例では、共振点と反共振点との間において、位相特性曲線上に少な力ずリップルが表われていることがわ力る。

[0111] これに対して、上記第 3の実施形態では、リップルが少なくされていることがわかる。

さら〖こ、反共振抵抗が、上記第 3の実施形態によれは高められ、従って、インピーダンス比すなわち山谷比を大きくすることができるので帯域通過フィルタを構成した場合には挿入損失を良化することができ、また通過帯域のエッジ部の急峻性が良化するので通過帯域を拡げ得ることがわかる。

[0112] なお、上記第 1〜第 3の実施形態では、弾性境界波素子につき説明したが、本発明は、弾性表面波を利用した弾性表面波素子、例えば弾性表面波共振子や弾性表面波フィルタ素子にも適用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 圧電体と少なくとも 1つの IDT電極とを備える弾性波素子であって、

前記 IDT電極が、弾性波伝搬方向において隣り合っており、異なる電位に接続される第 1,第 2の電極指を有し、

前記第 1,第 2の電極指の各先端の電極指長さ方向外側にはギャップがそれぞれ設けられており、

前記第 1の電極指の側縁にお!、て、前記第 2の電極指の先端外側に位置して、る前記ギャップと電極指長さ方向にぉヽて等ヽ位置と、

前記第 2の電極指の側縁にお、て、前記第 1の電極指の先端外側に位置して!/、る前記ギャップと電極指長さ方向にぉヽて等、位置との少なくとも一方の位置に凸部が形成されていることを特徴とする、弾性波素子。

[2] 前記凸部に対して弾性波伝搬方向にぉ、て隣接して、る前記ギャップが電極指先端側に位置されてヽる当該電極指は、電極指先端にヽくにつれて細くされてヽる、請求項 1に記載の弾性波素子。

[3] 前記第 1の電極指の外周縁と、第 1の電極指に隣接している第 2の電極指の外周縁との間の距離が、ほぼ一定とされていることを特徴とする請求項 2に記載の弾性波素子。

[4] 第 1,第 2の電極指が配置されている部分において前記ギャップを通って弾性波が伝搬する場合の実効伝搬距離と、第 1,第 2の電極指が設けられている部分において前記ギャップ以外の部分において弾性波が伝搬する場合の実効伝搬距離とが略等しくなるように前記凸部が形成されている、請求項 1〜3のいずれか 1項に記載の弾性波素子。

[5] 前記凸部が、前記第 1,第 2の電極指の一方の電極指において、他方の電極指の先端に設けられたギャップに対向している側の側縁から該ギャップに向けて突出するように形成されて、る、請求項 1〜4の、ずれか 1項に記載の弾性波素子。

[6] 前記凸部が台形の平面形状を有し、前記台形の下底が該凸部が形成されている電極指の側縁により構成されており、台形の上底と下底とを結ぶ側辺と、下底との成す内角が 90° 未満の角度である、請求項 1〜5のいずれか 1項に記載の弾性波素子。

[7] 前記凸部の前記下底の中点の電極指長さ方向に沿う位置が、前記他方の電極指の先端のギャップの該電極指長さ方向中心位置と電極指長さ方向において略等しい位置にあり、前記下底の長さが、前記ギャップの電極指長さ方向に沿う寸法であるギヤップ幅よりも大きくされており、前記上底の長さが該ギャップ幅よりも小さくされている、請求項 6に記載の弾性波素子。

[8] 前記凸部が、等角台形の平面形状を有する、請求項 7に記載の弾性波素子。

[9] 前記凸部が複数の角部を有し、該複数の角部が丸められていることを特徴とする、請求項 6〜8のいずれか 1項に記載の弾性波素子。

[10] 前記凸部の平面形状が、前記電極指の側縁に連ねられている底辺と、底辺を除いて曲線により形成された外周縁とを有する形状である、請求項 1〜5のいずれ力 1項記載の弾性波素子。

[11] 前記凸部の底辺の中点の電極指長さ方向に沿う位置が、前記ギャップを電極指長さ方向にぉ、て 2等分する線と電極指長さ方向にぉ、て略等、位置にあり、前記底辺の長さが、前記ギャップ幅よりも大きくされている、請求項 10に記載の弾性波素子。

[12] 前記凸部が、前記該 1,第 2の電極指の他方にも形成されている、請求項 1〜11のいずれか 1項に記載の弾性波素子。

[13] 前記 IDT電極に交叉幅重み付けが施されている、請求項 1〜12のいずれか 1項に記載の弾性波素子。

[14] 前記弾性波として弾性表面波が用いられている、請求項 1〜13のいずれか 1項に記載の弾性波素子。

[15] 前記弾性波として弾性境界波が用いられている、請求項 1〜13のいずれか 1項に記載の弾性波素子。

[16] 前記圧電基板上に設けられた少なくとも 1つの前記 IDT電極を被覆するように設けられた媒質層をさらに備え、前記 IDT電極の密度が、前記圧電基板の密度及び前記媒質層の密度以上とされており、かつ前記 IDT電極の密度と、前記媒質層の密度との比が、 1. 22よりも大きくされている、請求項 14または 15に記載の弾性波素子。前記圧電基板上に設けられた少なくとも 1つの IDT電極を被覆するように媒質層が積層されており、前記 IDT電極の密度が、圧電基板の密度及び前記媒質層の密度以上であり、かつ IDT電極の密度と、圧電基板の密度及び媒質層の密度の内の高い方の密度との密度比が 1. 22よりも大きくされている、請求項 15に記載の弾性波素子。