WO2015182522A1 - 弾性波装置 - Google Patents

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WO2015182522A1
WO2015182522A1 PCT/JP2015/064773 JP2015064773W WO2015182522A1 WO 2015182522 A1 WO2015182522 A1 WO 2015182522A1 JP 2015064773 W JP2015064773 W JP 2015064773W WO 2015182522 A1 WO2015182522 A1 WO 2015182522A1
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elastic wave
width
electrode finger
edge region
wave device
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正人 荒木
克也 大門
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株式会社村田製作所
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Definitions

  • the present invention relates to an elastic wave device using a surface acoustic wave or a boundary acoustic wave, and more particularly to an elastic wave device using a piston mode.
  • a surface acoustic wave device that can suppress a higher-order transverse mode by exciting a piston mode.
  • a dielectric film is laminated on the tip of the electrode finger of the IDT electrode.
  • the portion where the dielectric film is laminated is called an edge region, and the speed of sound is slower than that of the central region where the electrode fingers intersect.
  • Patent Document 2 below also shows the sound velocity relationship between the center region and the edge region for realizing the piston mode.
  • the piston mode is excited by adjusting the length of the edge region along the elastic wave propagation direction and the speed of sound in the edge region. Therefore, the length and width of the edge region for exciting the piston mode are determined for one elastic wave propagation velocity.
  • An object of the present invention is to provide an elastic wave device using a piston mode that can effectively suppress a higher-order transverse mode.
  • An acoustic wave device includes a piezoelectric substrate and at least one IDT formed on the piezoelectric substrate, and the IDT includes a plurality of first electrode fingers and the plurality of first electrodes. A plurality of second electrode fingers interleaved with the electrode fingers, wherein the plurality of first electrode fingers and the plurality of second electrode fingers intersect in the elastic wave propagation direction.
  • the edge region having a slow propagation speed compared to the propagation speed of the elastic wave in the central region is provided on both sides of the central region in the cross width direction in which the first and second electrode fingers extend, A first portion having a relatively fast propagation speed in the central region and a second portion having a relatively slow propagation speed in the central region in an elastic wave propagation direction; Elastic wave propagation velocity in the region, and in the second part Depending on the propagation velocity of the elastic wave in the central region, the elastic wave propagation velocity in the edge region of the first portion and the width that is the dimension along the cross width direction, and the elastic wave in the edge region of the second portion And the width which is a dimension along the cross width direction are selected to excite the piston mode in the first part and the second part, respectively.
  • the piston mode is such that a minimum portion of the phase rotation amount of the fundamental transverse mode exists in the center in the cross width direction in each of the first portion and the second portion. Is excited.
  • a portion where the phase rotation amount of the fundamental transverse mode is 0 exists in the center in the cross width direction.
  • the elastic wave propagation velocity in the edge region of the first portion and a width that is a dimension along the cross width direction, and the second portion are the width that is the dimension along the intersecting width direction of the edge region of the first portion, and the width of the second portion
  • the width is a dimension along the cross width direction of the edge region.
  • the width that is the dimension in the cross width direction of the edge region of the first portion is in the cross width direction of the edge region of the second portion. It is larger than the width which is the dimension.
  • the dimension of the central region in the first region in the intersecting width direction, and the dimension of the central region in the second region in the intersecting width direction Is different.
  • the electrode finger pitch of the first portion is larger than the electrode finger pitch of the second portion.
  • the metallization ratio of the first part is larger than the metallization ratio of the second part.
  • a mass addition film is provided on the first and second electrode fingers in the edge region, and the mass addition film in the first portion is provided. Is thinner than the mass-added film in the second portion.
  • the propagation velocity of the first portion is V′a
  • the propagation velocity of the second portion is V′b
  • the first portion Ea / V′a Eb / V′b
  • Ea is the width that is the length of one edge region in the portion in the direction in which the electrode fingers extend
  • Eb is the width of the edge region in the second portion Has been.
  • a rise ratio is selected.
  • a mass-added film is laminated so as to cover the edge region in the first portion and the second portion, and the Ea / V′a
  • the width that is a dimension along the elastic wave propagation direction is the width in the central region on the tip side of the first electrode finger and the second electrode finger.
  • a thicker portion having a wider width is provided, and the edge region is constituted by the thicker portion.
  • the second electrode finger is secondly connected to the first electrode finger at a position overlapping with the thick portion provided in the second electrode finger in the elastic wave propagation direction.
  • the second electrode finger is provided with a second wide width portion at a position overlapping with the thick width portion provided in the first electrode finger in the elastic wave propagation direction. It has been.
  • a plurality of IDTs are arranged along an elastic wave propagation direction, and at least one of the IDTs is the first part. And at least one of the remaining IDTs is the second part.
  • a longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter is provided.
  • the IDT is provided at an electrode finger main body portion and an end portion in the elastic wave propagation direction with an electrode finger pitch narrower than the electrode finger main body portion.
  • the at least one IDT includes one IDT, and further includes reflectors disposed on both sides of the IDT in the elastic wave propagation direction.
  • a type elastic wave resonator is configured.
  • the piston mode is used, and the higher-order transverse mode can be effectively suppressed.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of an acoustic wave device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view for explaining an acoustic wave device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic plan view showing an electrode structure of an elastic wave device of a comparative example.
  • FIG. 4 is a diagram showing attenuation frequency characteristics of the elastic wave device of the comparative example shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the width of the edge region and the transverse mode intensity in the elastic wave devices of the comparative example and the example.
  • FIG. 6 is a schematic plan view for explaining an acoustic wave device according to a modification of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of an acoustic wave device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view for explaining an acoustic wave device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic plan view for explaining an acoustic wave device according to a modification of the first embodiment shown in FIG. 1 of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic plan view for explaining an acoustic wave device according to another modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic plan view showing a 1-port acoustic wave resonator as a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of an elastic wave device according to a first embodiment of the present invention.
  • the acoustic wave device 1 has a piezoelectric substrate 2.
  • the piezoelectric substrate 2 is made of a piezoelectric single crystal such as LiTaO 3 or LiNbO 3 .
  • the piezoelectric substrate 2 may be made of piezoelectric ceramics.
  • the piezoelectric substrate 2 may be a laminate of a piezoelectric film on an insulating substrate.
  • First to third IDTs 3 to 5 are sequentially provided on the main surface of the piezoelectric substrate 2 along the elastic wave propagation direction.
  • Reflectors 6 and 7 are provided on both sides of the elastic wave propagation direction which is the longitudinal mode of the region where the first to third IDTs 3 to 5 are provided.
  • the acoustic wave device 1 is a longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter having first to third IDTs 3 to 5.
  • the first and third IDTs 3 and 5 correspond to the first part in the present invention
  • the second IDT 4 corresponds to the second part in the present invention. That is, the electrode finger pitch of the first and third IDTs 3 and 5 is made larger than the electrode finger pitch of the second IDT 4. Therefore, the wavelength determined by the electrode finger pitch in the first and third IDTs 3 and 5 is larger than the wavelength determined by the electrode finger pitch of the second IDT 4. Therefore, the elastic wave propagation velocity in the central region, which will be described later, in the first and third IDTs 3 and 5 is relatively high, and the elastic wave propagation velocity in the central region of the second IDT 4 that is the second portion is relatively slow. It has become.
  • the reason why the electrode finger pitches of the first IDT 3 and the third IDT 5 are different from the electrode finger pitch of the second IDT 4 is that they are adjusted according to the required attenuation frequency characteristics.
  • a configuration in which electrode finger pitches in a plurality of IDTs are not the same but are made different according to a target frequency characteristic is widely used.
  • the first IDT 3 includes a plurality of first electrode fingers 3a having one end joined to the bus bar, and a plurality of second electrodes having one end joined to the first electrode finger 3a joined to the bus bar. And a finger 3b.
  • a plurality of electrode fingers, one end of which is connected to the bus bar are used as comb electrodes.
  • the reflectors 6 and 7 have a plurality of electrode fingers arranged in the elastic wave propagation direction.
  • the embodiment has a structure in which both ends of a plurality of electrode fingers are short-circuited.
  • the elastic wave device 1 is configured to excite the piston mode in order to suppress the higher-order transverse mode. More specifically, taking the first electrode finger 3a as an example, the tip of the first electrode finger 3a located on the other end side opposite to the one end side joined to the bus bar is more than the remaining portion 3a2. A wide width portion 3a1 having a large width is provided. Similarly, a thick portion 3b1 is provided at the tip of the second electrode finger 3b.
  • a thick portion 4a1 is provided at the tip of the first electrode finger 4a, and a thick portion 4b1 is provided at the tip of the second electrode finger 4b.
  • the first and second electrode fingers 5a and 5b are also provided with wide width portions 5a1 and 5b1 at their tips.
  • the thick portions 3a1 and 3b1 are provided in a region where the first electrode finger 3a and the second electrode finger 3b overlap in the elastic wave propagation direction, that is, in an intersecting region.
  • a direction in which the first and second electrode fingers 3a and 3b extend is defined as a cross width direction.
  • the direction in which the surface acoustic wave propagates along the main surface of the piezoelectric substrate 2 is the acoustic wave propagation direction.
  • the elastic wave propagation direction and the direction orthogonal to the cross width direction are the same.
  • the first electrode finger 3a and the second electrode finger 3b overlap in the elastic wave propagation direction.
  • a region where the first electrode finger 3a and the second electrode finger 3b overlap is defined as an intersecting region.
  • the intersecting region includes a center region located in the center in the intersecting width direction and edge regions provided on both sides of the center region in the intersecting width direction.
  • the edge region is a region where the propagation speed of the surface acoustic wave is relatively slower than the central region.
  • the region where the first electrode finger 3a is provided as an example, the region where the thick portions 3a1 and 3b1 are provided constitutes an edge region.
  • the proportion of metal on the piezoelectric substrate differs between the region where the thick portion 3a1 or 3b1 is provided and the central region. That is, compared to the central region sandwiched between the one-dot chain line C1 and the one-dot chain line C2 in FIG. 1, the region surrounded by the one-dot chain line C1 and the one-dot chain line C5 and the region surrounded by the one-dot chain line C2 and the one-dot chain line C6 Then, the proportion of metal on the piezoelectric substrate is different.
  • a metallization ratio indicates a value obtained by dividing the width of the electrode finger by the sum of the width of the electrode finger and the gap between the adjacent electrode fingers in a direction orthogonal to the direction in which the electrode fingers extend.
  • the region surrounded by the alternate long and short dash line C1 and the alternate long and short dash line C2 is a region inside the portion where the thick portions 3a1 and 3b1 are provided in the first IDT 3, and this is the central region.
  • the region sandwiched between the alternate long and short dash line C1 and the alternate long and short dash line C5 is a region where the thick portion 3b1 exists in the first IDT3.
  • a region surrounded by the alternate long and short dash line C2 and the alternate long and short dash line C6 is a region where the thick portion 3a1 exists in the first IDT3.
  • edge regions are located on both sides in the cross width direction of the central region.
  • the metal occupies a larger proportion in the edge region and the metallization ratio becomes higher than in the central region. Therefore, the speed of sound, which is the propagation speed of elastic waves propagating using the piezoelectric substrate as a medium, is lower in the edge region than in the central region.
  • edge regions are formed on both sides of the central region in the cross width direction.
  • region is an area
  • the edge region is a region between the one-dot chain line C3 and the one-dot chain line C5, and a region between the one-dot chain line C4 and the one-dot chain line C6.
  • the dimensions of the central area in the cross width direction and the dimensions of the edge area in the cross width direction are the same as those in the first and third IDTs 3 and 5, respectively.
  • the inventors of the present application have found that the configuration in which the dimensions in the cross width direction of the edge region and the sound speeds in the edge region are the same in a plurality of IDTs is longitudinally coupled resonance It was found that it is not suitable for a child-type elastic wave filter.
  • the elastic wave propagation velocity in the central region of the first and third IDTs 3 and 5 is higher than the elastic wave propagation velocity in the central region of the second IDT 4.
  • the width that is the dimension in the cross width direction of the edge regions of the first and third IDTs 3 and 5 is made larger than the width in the cross width direction of the edge region of the second IDT 4. That is, since the width of the edge region in the first portion and the width of the edge region in the second IDT 4 are different, the high-order transverse mode can be suppressed and the piston mode can be excited. This point will be described later based on experimental examples.
  • the sound velocity Va in the central region of the first and third IDTs 3 and 5 and the sound velocity V'a in the edge region are used.
  • the sound speed Vb in the center area of the second IDT 4 and the sound speed V'b in the edge area are set.
  • Va> Vb and V′a> V′b are relatively small.
  • the width of the edge region of the first IDT 3 is Ea
  • the width of the edge region of the second IDT 4 is Eb.
  • This is V′a> V′b, and there is a relationship of Ea / V′a Eb / V′b between the sound speed in the edge region and the width of the edge region, so the above equation is satisfied.
  • phase rotation amount of the fundamental transverse mode exists without changing in the central region of the first, second, and third IDTs 3, 4, and 5. More preferably, it is desirable that a portion where the phase rotation amount of the fundamental transverse mode is 0 exists in the central region. At this time, in the cross width direction, it is desirable that the phase rotation amount is set to 0 in the central region, and the phase rotation amount in the edge region is approximately ⁇ / 2. More specifically, it is desirable that both of the phase rotation amounts in the cross width direction between the first IDT 3 and the second IDT 4 are approximately ⁇ / 2.
  • the phase rotation amount of the edge regions arranged on both sides of the central region having different elastic wave propagation velocities is equal, and the phase rotation amount of the fundamental transverse mode is reduced in the central region, thereby exciting the piston mode. Higher order transverse mode can be effectively suppressed.
  • the phase rotation amount is an absolute value of the product of the wave number and the length.
  • f is the frequency of the elastic wave of the fundamental transverse mode propagating in the cross width direction.
  • the edges in the first part and the second part may be varied according to the elastic wave propagation speed of the region.
  • the edge region is configured by providing the wide portions 3a1, 3b1, and the like.
  • the edge region can be configured without providing the wide portion. Therefore, in order to effectively suppress the high-order transverse mode, the propagation velocity of the elastic wave in the edge region of the first portion may be different from the propagation velocity of the elastic wave in the edge region of the second portion. .
  • the elastic wave propagation velocity and the edge region width in the edge region of the first portion may be different from the elastic wave propagation velocity and the edge region width in the edge region of the second portion.
  • edge regions are provided on both sides of the central region. Therefore, at least one of the propagation velocity of the elastic wave and the width of the edge region may be different between the first portion and the second portion only in one of the edge regions on both sides.
  • the dimension is along the propagation velocity of the elastic wave and the cross width direction in the edge region of the first portion so as to effectively suppress the higher-order transverse mode and excite the piston mode.
  • the width and the width that is the dimension along the propagation speed of the elastic wave and the cross width direction in the edge region of the second portion may be selected.
  • the width that is a dimension along the intersecting width direction the width of one edge region is selected, or the widths of both edge regions are selected.
  • FIG. 2 is a schematic plan view for explaining an acoustic wave device according to a second embodiment of the present invention.
  • the elastic wave device 11 shown in FIG. 2 is a 3IDT type longitudinally coupled pendulum type elastic wave filter, similarly to the elastic wave device 1.
  • the first IDT 13, the second IDT 14, and the third IDT 15 are provided along the elastic wave propagation direction. In portions where the first IDT 13 and the second IDT 14 are adjacent to each other, the first and second IDTs 13 and 14 are provided with narrow pitch electrode finger portions 13a and 14a.
  • the second IDT 14 has a narrow pitch electrode finger portion 14b
  • the third IDT 15 has a narrow pitch electrode finger portion 15a.
  • the first IDT 13 has an electrode finger body portion 13A and a narrow pitch electrode finger portion 13a.
  • the electrode finger pitch is relatively narrow.
  • the second IDT 14 and the third IDT 15 have electrode finger main body portions 14A, 15A and narrow pitch electrode finger portions 14a, 14b, 15a.
  • the electrode finger main body portions 13A, 14A, and 15A correspond to the first portion of the present invention
  • the narrow pitch electrode finger portions 13a, 14a, 14b, and 15a correspond to the second portion. That is, the first part and the second part in the present invention may exist in one IDT.
  • the electrode fingers in the first to third IDTs 13 to 15 of the acoustic wave device 11 are omitted.
  • the narrow pitch electrode finger portions 13a, 14a, 14b, and 15a and the electrode finger main body portions 13A, 14A, and 15A are omitted.
  • the position where is provided is schematically shown.
  • edge regions are provided on both sides of the central region in order to excite the piston mode. This will be described more specifically.
  • the electrode finger pitch of the electrode finger main body part 13A, the electrode finger main body part 14A, and the electrode finger main body part 15A be pitch A.
  • the electrode finger pitch of the narrow pitch electrode finger portions 13a, 14a, 14b, and 15a is defined as pitch B.
  • portions having different electrode finger pitches exist on the same elastic wave propagation path.
  • the central region 13A1 is located below the broken line d1. That is, it is a region on the center side in the cross width direction.
  • a region between the broken line d1 and the broken line d3 is an edge region of the electrode finger main body 13A.
  • the outer region of the broken line d3 is a high sound velocity region.
  • the center side in the cross width direction is a central region with respect to the broken line d2, and the edge region is between the broken line d2 and the broken line d3.
  • the sound velocity in the central region of the electrode finger main body portion 13A is Va and the sound velocity in the edge region in the electrode finger main body portion 13A is V'a. Further, the sound speed in the center area of the narrow pitch electrode finger portion 13a is Vb, and the sound speed in the edge area is V'b. Since pitch A is larger than pitch B, Va> Vb and V′a> V′b.
  • the width direction dimension of the edge region of the electrode finger body 13A is defined as the width Ea of the edge region.
  • Eb be the cross-width direction dimension of the edge region in the narrow-pitch electrode fingers, that is, the width of the edge region.
  • the minimum portion of the phase rotation amount of the fundamental transverse mode should be present in the central region. Can do. Further, it is preferable that a portion where the phase rotation amount of the fundamental transverse mode is 0 or almost 0 exists in the central region. Accordingly, the high-order transverse mode can be effectively suppressed, and the piston mode can be excited in a limited manner in the first and second portions.
  • FIG. 2 has been described by taking the first to third IDTs 13 to 15 having the narrow pitch electrode finger portions 13a, 14a, 14b, and 15a as an example.
  • the electrode finger pitch of the electrode finger main body portions 13A, 14A, and 15A is constant, but in actuality, in the longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter, as in the first embodiment, the center second
  • the electrode finger pitch of the IDT 4 and the electrode finger pitch of the first and third IDTs 3 and 5 on both sides are usually different. Therefore, even in a longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter that does not have a narrow pitch electrode finger part, there are portions where the electrode finger pitch is different on the acoustic wave propagation path. Therefore, if the width of the edge region is adjusted to satisfy the above formula, Good.
  • the narrow pitch electrode finger portion is provided in the configuration in which the narrow pitch electrode finger portion is provided as shown in FIG.
  • the width of each edge region may be adjusted in consideration of the portion that is present. That is, the present invention can also be applied when there is a portion overlapping with three or more electrode finger pitches.
  • the sound velocities V1 to V3 of the first to third portions are V1> V2. > V3.
  • the sound speed of the edge regions of the first to third portions is also V′1> V′2> V′3.
  • the elastic wave device 101 of the comparative example shown in FIG. 3 was prepared.
  • the first to third IDTs 103 to 105 are arranged in the elastic wave propagation direction. Reflectors 106 and 107 are provided on both sides of the first to third IDTs 103 to 105.
  • the cross width direction dimensions of all the thick portions of the first to third IDTs 103 to 105 are made equal.
  • the cross-width direction dimensions of the wide width portion 103a1 of the electrode finger 103a and the thick width portion 104a1 of the electrode finger 104a are made equal. Therefore, the width of the edge region is constant in the elastic wave propagation direction.
  • the first to third IDTs 103 to 105 do not have narrow pitch electrode fingers. Therefore, in the elastic wave device 101 of the comparative example, the propagation speeds of the elastic waves in all edge regions are made equal.
  • the elastic wave device 101 is configured in the same manner as the elastic wave device 1.
  • LiNbO 3 was used as the piezoelectric substrate, and the cross width direction dimension of the cross region of the electrode finger pitch of the first to third IDTs 103 to 105 and the width of the edge region were as follows.
  • the pair of electrode fingers has two electrode fingers having different polarities and interposing each other.
  • 1.5 pairs of electrode fingers are composed of three electrode fingers including two electrode fingers having one polarity and one electrode finger having one polarity and a polarity different from each other. Have.
  • Electrode finger pitch 3.88 ⁇ m.
  • FIG. 4 shows the attenuation frequency characteristics of the elastic wave device 101 of the comparative example prepared as described above.
  • ripples due to the transverse mode appear in the portions indicated by arrows F1 and F2, that is, the portions of 931.24 MHz and 948.09 MHz. This is a ripple due to a higher-order transverse mode.
  • the high-order transverse mode ripple is large as described above, the insertion loss in the passband is deteriorated.
  • the present inventors changed the width of the edge region of the center second IDT 4 in the range of 0.2 ⁇ to 0.4 ⁇ in order to suppress such higher-order transverse mode ripple. Note that the width of the edge region in the first and third IDTs 3 and 5 on both sides was kept at 18.23 ⁇ m. The sum of the transverse mode ripple at 931.24 MHz and the transverse mode ripple at 948.09 MHz was taken as the transverse mode strength (dB).
  • FIG. 5 shows the relationship between the width of the edge region and the transverse mode intensity.
  • the width of the edge region was changed from 0.2 ⁇ to 0.4 ⁇ .
  • the widths of the edge regions of the first to third IDTs 103 to 105 are all equal, the widths of the edge regions of the first and third IDTs 103 and 105 are also equal to those of the edge region of the second IDT 104. The width was changed as well.
  • the solid line in FIG. 5 shows the result of the above embodiment, and the broken line shows the result of the comparative example.
  • the higher-order transverse mode intensity can be sufficiently reduced as compared with the comparative example. That is, it can be seen that if the width Eb of the edge region of the second IDT 4 at the center is 0.29 ⁇ or more, the high-order transverse mode intensity can be sufficiently suppressed as compared with the comparative example. In the comparative example, the strength of the transverse mode is large and the piston mode cannot be excited. On the other hand, according to the above embodiment, the higher-order transverse mode can be sufficiently suppressed and the piston mode can be reliably excited. .
  • the width of the edge region and / or the edge region is changed according to the difference in the electrode finger pitch, that is, according to the difference in the sound speed. If the sound speed is adjusted, the high-order transverse mode can be effectively suppressed as in the above embodiment. Therefore, an ideal piston mode can be excited. Therefore, not only the width of the edge region but also the metallization ratio in the edge region may be adjusted according to the change of the electrode finger pitch.
  • the mass addition film 22 such as a dielectric film is not attached to the first and second electrode fingers 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, and 5b instead of the thick portion.
  • a structure that excites a piston mode by applying it to the tip is known.
  • the thickness and material of the mass addition film 22 may be different. That is, the film thickness and material of the mass addition film 22 in the second IDT 4 with a small electrode finger pitch are different from the film thickness and material of the mass addition film 22 in the first and third IDTs 3 and 5 with a large electrode finger pitch. May be.
  • FIG. 7 is a schematic plan view showing an electrode structure of an acoustic wave device according to a modification of the first embodiment.
  • the bus bars 3c, 3d, 4c, 4d, 5c, and 5d of the first to third IDTs 3 to 5 are narrower than the equivalent bus bar of the first embodiment.
  • the thick width portion provided on the electrode finger is provided not only on the distal end side but also on the electrode finger proximal end side.
  • the second wide portion 3a3 and 3b3 are provided.
  • the second thick portion 3a3 is provided at a position overlapping the thick portion 3b1 provided on the second electrode finger 3b in the elastic wave propagation direction.
  • the second thick portion 3b3 is also provided at a position overlapping the thick portion 3a1 in the elastic wave propagation direction.
  • a second thick portion is further provided on the base end side of the electrode finger.
  • the width that is the dimension along the elastic wave propagation direction and the length that is the dimension in the electrode finger direction of the second wide portions 3a3 and 3b3 provided on the base end side are the same as those of the wide portions 3a1 and 3b1 on the distal end side. It is made equal to the width and length.
  • the width of the thin bus bars 3c, 3d that is, the dimension in the direction perpendicular to the elastic wave propagation direction is 0.75 ⁇ m.
  • the width of the bus bars 3z1 and 3z2 located on the outer side is 10.00 ⁇ m.
  • the bus bars 3c, 3d and the bus bars 3z1, 3z2 are connected to each other by a bus bar connecting portion 3y extending in the electrode finger crossing width direction.
  • the length of the bus bar connecting portion 3y, that is, the dimension in the electrode finger crossing width direction is 7.48 ⁇ m.
  • the central region is located at the portion where each of the first and second electrode fingers is located. Edge regions with thick portions are formed on both sides of the image. Therefore, the piston mode can be excited more reliably.
  • the configuration using the narrow bus bars 3c, 3d, 4c, 4d, 5c, and 5d can also be applied to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic plan view showing still another modification of the acoustic wave device according to the first embodiment of the present invention.
  • An elastic wave device 51 shown in FIG. 8 corresponds to another modification of the first embodiment.
  • the second is formed on the base end side of the first and second electrode fingers 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, similarly to the elastic wave device 41 shown in FIG. Wide portions 3a3, 3b3, 4a3, 4b3, 5a3, 5b3 are provided.
  • Other configurations are the same as those of the embodiment shown in FIG.
  • the electrode finger pitch changes on the elastic wave propagation path. Furthermore, even when there are parts with different metallization ratios on the elastic wave propagation path, depending on the difference in the metallization ratio, the edge width of the edge region, the thickness and material of the mass-added film in the edge region, the edge region Different metallization ratios may be used. By making these different, the sound speed of the edge region can be adjusted.
  • the piston mode is excited according to the difference.
  • the width of the edge region, the metallization ratio of the edge region, and the like, which are conditions to be changed, may be changed. Thereby, the sound speed of the edge region can be adjusted.
  • the longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter having a plurality of IDTs has been described.
  • an acoustic wave device having only one IDT may be used.
  • the present invention can be applied to a one-port elastic wave resonator.
  • the 1-port elastic wave resonator 61 reflectors 63 and 64 are disposed on both sides of the IDT 62.
  • the IDT 62 has narrow pitch electrode finger portions 62a and 62b. In this case, the electrode finger main body portion 62c sandwiched between the narrow pitch electrode finger portions 62a and 62b becomes the first portion, and the narrow pitch electrode finger portions 62a and 62b become the second portion.
  • the present invention can be applied not only to a surface acoustic wave but also to a boundary acoustic wave device using a boundary acoustic wave.
  • Elastic wave apparatus 61 ... 1 port type

Abstract

 ピストンモードを利用しており、高次横モードを効果的に抑圧し得る弾性波装置を提供する。 圧電基板2上に、少なくとも1つのIDT3~5が設けられている。IDT3~5において、電極指交差領域の電極指の延びる方向における中央領域での弾性波の伝搬速度に比べ、伝搬速度が遅いエッジ領域が交差幅方向において中央領域の両側に設けられており、弾性波伝搬方向において中央領域の伝搬速度が相対的に速い第1の部分と、中央領域の伝搬速度が相対的に遅い第2の部分とが存在し、第1の部分の中央領域における伝搬速度、第2の部分における中央領域の伝搬速度に応じて、第1の部分のエッジ領域の幅及び伝搬速度と、第2の部分のエッジ領域の幅及び伝搬速度を、ピストンモードを励振させるように選択されている、弾性波装置1。

Description

弾性波装置
 本発明は、弾性表面波や弾性境界波を利用した弾性波装置に関し、特に、ピストンモードを利用した弾性波装置に関する。
 従来ピストンモードを励振させることにより、高次横モードを抑圧し得る弾性表面波装置が知られている。例えば、下記の特許文献1には、IDT電極の電極指の先端部分に誘電体膜が積層されている。この誘電体膜が積層されている部分はエッジ領域と称されており、電極指同士が交差している部分の中央領域に比べて音速が遅くされている。
 また、下記の特許文献2にも、ピストンモードを実現するための、中央領域及びエッジ領域の音速関係が示されている。
特表2013-544041号公報 特開2011-101350号公報
 特許文献1や特許文献2では、エッジ領域の弾性波伝搬方向に沿う寸法である長さ及びエッジ領域における音速を調整することにより、ピストンモードが励振されている。従って、1つの弾性波伝搬速度に対し、ピストンモードを励振させるためのエッジ領域の長さや幅が定まることとなる。
 他方、複数のIDTを有する縦結合共振子型弾性波フィルタや、狭ピッチ電極指部を有するIDTが備えられた弾性波装置では、弾性波伝搬方向において、電極指ピッチやメタライゼーション比が変化している。従って、特許文献1や特許文献2のように、エッジ領域の長さや幅を一定とした方法では、1つの弾性波伝搬音速に対して有効であるが、弾性波の伝搬速度が異なる他の部分においては有効ではない。従って、高次横モードを充分に抑圧することができなかった。
 本発明の目的は、高次横モードを効果的に抑圧し得る、ピストンモードを利用した弾性波装置を提供することにある。
 本発明に係る弾性波装置は、圧電基板と、前記圧電基板上に形成された少なくとも1つのIDTとを備え、前記IDTが、複数本の第1の電極指と、該複数本の第1の電極指と間挿し合っている複数本の第2の電極指とを有し、前記複数本の第1の電極指と前記複数本の第2の電極指とが弾性波伝搬方向において交差している部分において、中央領域における弾性波の伝搬速度に比べて、伝搬速度が遅いエッジ領域が前記第1,第2の電極指の延びる交差幅方向において該中央領域の両側に設けられており、前記弾性波伝搬方向において、前記中央領域の伝搬速度が相対的に速い第1の部分と、前記中央領域の伝搬速度が相対的に遅い第2の部分とを有し、前記第1の部分の中央領域における弾性波の伝搬速度、及び該第2の部分における中央領域の弾性波の伝搬速度に応じて、前記第1の部分のエッジ領域における弾性波の伝搬速度及び前記交差幅方向に沿う寸法である幅と、前記第2の部分のエッジ領域における弾性波の伝搬速度及び前記交差幅方向に沿う寸法である幅とが、前記第1の部分及び前記第2の部分においてそれぞれピストンモードを励振させるように選択されている。
 本発明に係るある特定の局面では、前記第1の部分及び前記第2の部分においてそれぞれ、基本横モードの位相回転量の最小部分が前記交差幅方向の中央に存在するように、前記ピストンモードが励振される。
 本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、前記基本横モードの位相回転量が、0である部分が前記交差幅方向の中央に存在する。
 本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記第1の部分の前記エッジ領域における弾性波の伝搬速度及び前記交差幅方向に沿う寸法である幅と、前記第2の部分の前記エッジ領域における弾性波の伝搬速度及び前記交差幅方向に沿う寸法である幅とが、前記第1の部分の前記エッジ領域の前記交差幅方向に沿う寸法である幅と、前記第2の部分の前記エッジ領域の交差幅方向に沿う寸法である幅である。
 本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記第1の部分の前記エッジ領域の交差幅方向の寸法である幅が、前記第2の部分の前記エッジ領域の交差幅方向の寸法である幅よりも大きい。
 本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記第1の部分における前記中央領域の前記交差幅方向の寸法と、前記第2の部分における前記中央領域の前記交差幅方向の寸法とが異なっている。
 本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、前記第1の部分の電極指ピッチが、前記第2の部分の電極指ピッチよりも大きい。
 本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記第1の部分のメタライゼーション比が、前記第2の部分におけるメタライゼーション比よりも大きい。
 本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記エッジ領域において、前記第1,第2の電極指上に質量付加膜が設けられており、前記第1の部分における質量付加膜の厚みが、前記第2の部分における質量付加膜の厚みよりも薄い。
 本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、エッジ領域において、前記第1の部分の伝搬速度をV’a、前記第2の部分の伝搬速度をV’bとし、前記第1の部分における1つのエッジ領域の前記電極指の延びる方向の長さである幅をEa、前記第2の部分におけるエッジ領域の幅をEbとしたとき、Ea/V’a=Eb/V’bとされている。
 本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記Ea/V’a=Eb/V’bとなるように、前記第1の部分及び前記第2の部分のエッジ領域の前記幅が選択されている。
 本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記Ea/V’a=Eb/V’bとなるように、前記第1の部分及び前記第2の部分における前記エッジ領域のメタライゼーション比が選択されている。
 本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記第1の部分及び第2の部分において、前記エッジ領域を覆うように質量付加膜が積層されており、前記Ea/V’a=Eb/V’bとなるように、前記第1の部分及び前記第2の部分に位置する前記質量付加膜の膜厚が選択されている。
 本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記第1の部分及び前記第2の部分において、前記エッジ領域を覆うように質量付加膜が積層されており、前記Ea/V’a=Eb/V’bとなるように、前記第1の部分及び前記第2の部分に位置するエッジ幅、エッジ領域のメタライゼーション比及びエッジ領域に積層されている前記質量付加膜の膜厚の少なくとも1種が選択されている。
 本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記第1の電極指及び前記第2の電極指の先端側に、弾性波伝搬方向に沿う寸法である幅が前記中央領域における幅に比べて広い、太幅部が設けられており、該太幅部により前記エッジ領域が構成されている。
 本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記第2の電極指に設けられている前記太幅部と弾性波伝搬方向において重なる位置において、前記第1の電極指に第2の太幅部が設けられており、前記第1の電極指に設けられている前記太幅部と弾性波伝搬方向において重なる位置において、前記第2の電極指に第2の太幅部が設けられている。
 本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記IDTが弾性波伝搬方向に沿って複数配置されており、複数の前記IDTのうち少なくとも1つの前記IDTが前記第1の部分であり、残りの前記IDTのうち少なくとも1つの前記IDTが前記第2の部分である。
 本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、縦結合共振子型弾性波フィルタである。
 本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、前記IDTが、電極指本体部と、前記電極指本体部よりも電極指ピッチが狭く、弾性波伝搬方向端部に設けられている狭ピッチ電極指部とを有し、前記電極指本体部が前記第1の部分であり、前記狭ピッチ電極指部が前記第2の部分である。
 本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、少なくとも1つの前記IDTとして、1つのIDTを有し、該IDTの弾性波伝搬方向両側に配置された反射器をさらに備え、1ポート型弾性波共振子が構成されている。
 本発明に係る弾性波装置によれば、ピストンモードを利用しており、高次横モードを効果的に抑圧することが可能となる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。 図2は、本発明の第2の実施形態の弾性波装置を説明するための模式的平面図である。 図3は、比較例の弾性波装置の電極構造を示す模式的平面図である。 図4は、図3に示した比較例の弾性波装置の減衰量周波数特性を示す図である。 図5は、比較例及び実施例の弾性波装置における、エッジ領域の幅と、横モード強度との関係を示す図である。 図6は、本発明の変形例に係る弾性波装置を説明するための模式的平面図である。 図7は、本発明の図1に示した第1の実施形態の変形例に係る弾性波装置を説明するための模式的平面図である。 図8は、本発明の第1の実施形態の他の変形例に係る弾性波装置を説明するための模式的平面図である。 図9は、本発明の第3の実施形態としての1ポート型弾性波共振子を示す模式的平面図である。
 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。
 図1は、本発明の第1の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。
 弾性波装置1は、圧電基板2を有する。圧電基板2は、LiTaOやLiNbOなどの圧電単結晶からなる。もっとも、圧電基板2は、圧電セラミックスからなるものであってもよい。また、圧電基板2は、絶縁性基板上に圧電膜を積層したものであってもよい。
 圧電基板2の主面上に、弾性波伝搬方向に沿って第1~第3のIDT3~5が順に設けられている。第1~第3のIDT3~5が設けられている領域の縦モードである弾性波伝搬方向両側には、反射器6,7が設けられている。弾性波装置1は、第1~第3のIDT3~5を有する縦結合共振子型弾性波フィルタである。
 弾性波装置1では、第1,第3のIDT3,5が本発明における第1の部分であり、第2のIDT4が本発明における第2の部分に相当する。すなわち、第1,第3のIDT3,5の電極指ピッチが、第2のIDT4の電極指ピッチよりも大きくされている。従って、第1,第3のIDT3,5における電極指ピッチにより定まる波長は、第2のIDT4の電極指ピッチで定まる波長よりも大きい。従って、第1,第3のIDT3,5における後述の中央領域における弾性波伝搬速度が相対的に高く、第2の部分である第2のIDT4の中央領域における弾性波伝搬速度が相対的に遅くなっている。
 なお、第1のIDT3及び第3のIDT5の電極指ピッチと、第2のIDT4の電極指ピッチが異なっているのは、必要とする減衰量周波数特性に応じて調整されているためである。一般に、縦結合共振子型弾性波フィルタでは、複数のIDTにおける電極指ピッチは同一ではなく、目的とする周波数特性に応じて異ならされている構成が広く用いられている。
 第1のIDT3は、一端がバスバーに接合された複数本の第1の電極指3aと、第1の電極指3aと間挿し合っている一端がバスバーに接合された複数本の第2の電極指3bとを有する。第2,第3のIDT4,5も同様に、複数本の第1の電極指4a,5aと、複数本の第1の電極指4a,5aと間挿し合っている複数本の第2の電極指4b,5bとを有する。ここで、一端がバスバーに接続された複数本の電極指をくし歯電極とする。
 反射器6,7は、弾性波伝搬方向に並んだ複数本の電極指を有する。実施例では、複数本の電極指の両端を短絡した構造を有する。
 弾性波装置1では、高次横モードを抑圧するために、ピストンモードが励振されるように構成されている。より具体的には、第1の電極指3aを例に取ると、バスバーに接合される一端側と反対の他端側に位置する第1の電極指3aの先端に、残りの部分3a2よりも幅が広い太幅部3a1が設けられている。同様に、第2の電極指3bの先端においても、太幅部3b1が設けられている。
 第2のIDT4においても、第1の電極指4aの先端に太幅部4a1が設けられており、第2の電極指4bの先端に太幅部4b1が設けられている。第1,第2の電極指5a,5bにおいても、先端に太幅部5a1,5b1が設けられている。
 上記太幅部3a1,3b1は、第1の電極指3aと第2の電極指3bとが弾性波伝搬方向において重なり合っている領域、すなわち交差領域に設けられていることになる。弾性波装置1において、第1,第2の電極指3a,3bが延びる方向を交差幅方向とする。また、圧電基板2の主面に沿って弾性表面波の伝搬する方向を弾性波伝搬方向とする。本実施例では、弾性波伝搬方向と、交差幅方向に直交する方向とは同じである。
 第1のIDT3を例にとると、第1の電極指3aと第2の電極指3bとは、弾性波伝搬方向において重なっている。この弾性波伝搬方向において、第1の電極指3aと第2の電極指3bとが重なり合う領域を交差領域とする。交差領域は、交差幅方向において中央に位置する中央領域と、中央領域の交差幅方向両側に設けられたエッジ領域とを含む。エッジ領域とは、弾性表面波の伝搬速度が、中央領域よりも相対的に遅い領域である。第1の電極指3aが設けられている領域を例にとると、上記太幅部3a1,3b1が設けられている領域がエッジ領域を構成している。交差領域において、太幅部3a1または3b1が設けられている領域と、中央領域とでは、圧電基板上で金属の占める割合が異なる。すなわち、図1の一点鎖線C1と一点鎖線C2とで挟まれた中央領域に比べ、一点鎖線C1と一点鎖線C5とで囲まれた領域及び一点鎖線C2と一点鎖線C6とで囲まれた領域とでは、圧電基板上で金属の占める割合が異なる。なお、圧電基板上で電極指が占める割合として、メタライゼーション比がある。メタライゼーション比は、電極指が延びる方向と直交する方向において、電極指の幅を電極指の幅と隣り合う電極指の隙間との和で除した値を示す。
 一点鎖線C1と一点鎖線C2とで囲まれた領域は、第1のIDT3において、上記太幅部3a1,3b1が設けられている部分の内側の領域であり、これを中央領域とする。一点鎖線C1と一点鎖線C5とで挟まれた領域は、第1のIDT3において、太幅部3b1が存在する領域である。また、一点鎖線C2と一点鎖線C6とで囲まれた領域は、第1のIDT3において、太幅部3a1が存在する領域である。この一点鎖線C1と一点鎖線C5とで囲まれた領域及び一点鎖線C2と一点鎖線C6とで囲まれた領域を、それぞれ、エッジ領域とする。従って、中央領域の交差幅方向において両側にエッジ領域が位置している。
 中央領域に比べて、エッジ領域では、圧電基板上における金属の占める割合が大きく、メタライゼーション比が高くなる。そのため、圧電基板を媒質として伝搬する弾性波の伝搬速度である音速は、中央領域に比べてエッジ領域において低くなる。
 第3のIDT5においても第1のIDT3と同様に、中央領域の交差幅方向の両側に、エッジ領域が形成されている。
 他方、第2のIDT4では、太幅部4a1,4b1が設けられているものの、太幅部4a1,4b1の交差幅方向の寸法が太幅部3a1,3b1よりも短くされている。従って、第2のIDT4では、中央領域は、一点鎖線C3と一点鎖線C4との間の領域である。エッジ領域は、一点鎖線C3と一点鎖線C5との間の領域、及び一点鎖線C4と一点鎖線C6との間の領域となる。
 第2のIDT4において、中央領域の交差幅方向の寸法及びエッジ領域の交差幅方向の寸法を、第1,第3のIDT3,5の場合の中央領域の交差幅方向の寸法及びエッジ領域の交差幅方向の寸法と異ならせることにより、本実施形態によれば、横モードによるリップルを効果的に抑圧することができる。これを以下においてより具体的に説明する。
 前述したように、縦結合共振子型弾性波フィルタでは、複数のIDTにおける電極指ピッチは同一ではなく、目的とする周波数特性に応じて異ならされている構成が広く用いられている。
 本願発明者らは、ピストンモードの励振による高次横モードの抑圧について検討した結果、エッジ領域の交差幅方向の寸法やエッジ領域における音速を、複数のIDTにおいて同一とする構成が、縦結合共振子型弾性波フィルタにおいては適切ではないことを見出した。
 弾性波装置1では、第1,第3のIDT3,5の中央領域における弾性波伝搬速度が、第2のIDT4における中央領域における弾性波伝搬速度よりも高い。弾性波装置1では、第1,第3のIDT3,5のエッジ領域の交差幅方向寸法である幅が、第2のIDT4のエッジ領域の交差幅方向の寸法の幅よりも大きくされている。すなわち、第1の部分におけるエッジ領域の幅と、第2のIDT4におけるエッジ領域の幅が異ならされているため、高次横モードを抑圧して、ピストンモードを励振させることができる。この点については後程、実験例に基づき後述する。
 特に、弾性波装置1では、第1,第3のIDT3,5の中央領域における音速Va、エッジ領域における音速V’aとする。また、第2のIDT4の中央領域における音速Vb、エッジ領域における音速V’bとする。前述した通り、第2のIDT4の電極指ピッチが相対的に小さいため、Va>VbかつV’a>V’bとなる。
 他方、第1のIDT3のエッジ領域の幅をEa、第2のIDT4のエッジ領域の幅をEbとする。弾性波装置1では、Ea/V’a=Eb/V’bとなるようにエッジ領域の幅Eaとエッジ領域の幅Ebとが、音速V’a及びV’bに応じて異ならされている。これによって、高次横モードをより一層効果的に抑圧することが可能とされている。これは、V’a>V’bであり、かつエッジ領域における音速とエッジ領域の幅との間には、Ea/V’a=Eb/V’bの関係があるため、上記式を満たすことにより、基本横モードの位相回転量が第1,第2,第3のIDT3,4,5の中央領域において、変化せずに存在することによる。より好ましくは、基本横モードの位相回転量が0の部分が中央領域に存在することが望ましい。このとき、交差幅方向において、位相回転量が中央領域で0に設定されており、エッジ領域の位相回転量が略π/2であることが望ましい。より具体的には、第1のIDT3と第2のIDT4との交差幅方向における位相回転量が共に略π/2であることが望ましい。Ea/V’a=Eb/V’bとなる関係式を満足する場合、第1のIDT3と第2のIDT4との位相回転量は、それぞれ、2π×(f/V’a)×Eaと2π×(f/V’b)×Ebとなり等しくなる。Ea/V’a=Eb/V’b=1/(4×f)であることが望ましい。上記のように、弾性波伝搬速度が異なる中央領域の両側に配置されたエッジ領域の位相回転量を等しく、基本横モードの位相回転量を中央領域において小さくすることにより、ピストンモードを励振し、高次横モードを効果的に抑圧することができる。なお、位相回転量は、波数と長さとの積の絶対値である。fは、交差幅方向に伝搬する基本横モードの弾性波の周波数である。
 上記のように、高次横モードを抑圧して、理想的なピストンモードを励振させるには、第1の部分及び第2の部分を有する構成において、第1の部分及び第2の部分におけるエッジ領域の弾性波伝搬速度に応じて、エッジ領域の幅を異ならせればよい。
 なお、弾性波装置1では、エッジ領域が太幅部3a1,3b1などを設けることにより構成されていた。もっとも、後述する第3の実施形態のように、太幅部を設けずに、エッジ領域を構成することもできる。従って、高次横モードを効果的に抑圧するには、第1の部分のエッジ領域における弾性波の伝搬速度と、第2の部分のエッジ領域における弾性波の伝搬速度とを異ならせてもよい。あるいは、第1の部分のエッジ領域における弾性波の伝搬速度及びエッジ領域の幅と、第2の部分のエッジ領域における弾性波の伝搬速度及びエッジ領域の幅とを異ならせてもよい。
 なお、第1の部分及び第2の部分において、中央領域の両側にエッジ領域が設けられている。従って、両側のエッジ領域の内の一方のエッジ領域においてのみ、第1の部分と第2の部分とで、弾性波の伝搬速度及びエッジ領域の幅の少なくとも一方を異ならせてもよい。
 よって、本発明においては、上記高次横モードを効果的に抑圧してピストンモードを励振させるように、前記第1の部分のエッジ領域における弾性波の伝搬速度及び交差幅方向に沿う寸法である幅と、前記第2の部分のエッジ領域における弾性波の伝搬速度及び交差幅方向に沿う寸法である幅とが選択されていればよい。この場合の交差幅方向に沿う寸法である幅は、一方側のエッジ領域の幅が選択される、または双方のエッジ領域の幅が選択される。
 本実施形態では、第1,第3のIDT3,5の電極指ピッチが第2のIDT4の電極指ピッチよりも大きいため、第1,第3のIDT3,5のエッジ領域の交差幅方向の寸法を、第2のIDT4のエッジ領域の交差幅方向の寸法よりも大きくし、下記の式Ea/V’a=Eb/V’bとなるように構成されている。それによって、高次横モードを効果的に抑圧することが可能とされている。
 図2は、本発明の第2の実施形態に係る弾性波装置を説明するための模式的平面図である。図2に示す弾性波装置11は、弾性波装置1と同様に、3IDT型の縦結合振子型弾性波フィルタである。第1のIDT13、第2のIDT14及び第3のIDT15が、弾性波伝搬方向に沿って設けられている。第1のIDT13と第2のIDT14とが隣り合う部分において、第1及び第2のIDT13,14に、狭ピッチ電極指部13a,14aが設けられている。同様に、第2のIDT14と、第3のIDT15とが隣り合っている部分においては、第2のIDT14が狭ピッチ電極指部14bを有し、第3のIDT15が狭ピッチ電極指部15aを有する。第1のIDT13を例にとると、第1のIDT13は、電極指本体部13Aと、狭ピッチ電極指部13aとを有する。狭ピッチ電極指部13aでは、電極指ピッチが相対的に狭くされている。第2のIDT14及び第3のIDT15も、同様に、電極指本体部14A,15Aと、狭ピッチ電極指部14a,14b,15aとを有している。
 なお、電極指ピッチが相対的に狭い狭ピッチ電極指部の音速は相対的に狭くなる。従って、電極指本体部13A,14A,15Aが本発明の第1の部分に相当し、狭ピッチ電極指部13a,14a,14b,15aが第2の部分に相当する。すなわち、本発明における第1の部分及び第2の部分は、一つのIDT内において存在していてもよい。
 弾性波装置11の第1~第3のIDT13~15における電極指の詳細は省略し、図2では、上記狭ピッチ電極指部13a,14a,14b,15a及び電極指本体部13A,14A,15Aの設けられている位置を模式的に示している。また、弾性波装置11においても、第1の実施形態の弾性波装置1と同様に、ピストンモードを励振させるために、中央領域の両側にエッジ領域が設けられている。これを、より具体的に説明する。
 いま、電極指本体部13A、電極指本体部14A及び電極指本体部15Aの電極指ピッチをピッチAとする。他方、狭ピッチ電極指部13a,14a,14b,15aの電極指ピッチをピッチBとする。
 従って、この第1~第3のIDT13~15が設けられている部分においては、電極指ピッチが異なる部分が、同一の弾性波伝搬路上に存在することとなる。
 中央領域13A1は、破線d1よりも下方部分に位置する。すなわち、交差幅方向の中央側の領域となる。この破線d1と破線d3との間の領域が電極指本体部13Aのエッジ領域となる。破線d3の外側領域は高音速領域である。他方、狭ピッチ電極指部13aにおいては、破線d2よりも交差幅方向の中央側が中央領域となり、エッジ領域は破線d2と破線d3との間である。
 電極指本体部13Aの中央領域における音速をVa、電極指本体部13Aにおけるエッジ領域の音速をV’aとする。また、狭ピッチ電極指部13aの中央領域における音速をVb、エッジ領域における音速をV’bとする。ピッチAがピッチBよりも大きいため、Va>VbかつV’a>V’bとなる。
 他方、電極指本体部13Aのエッジ領域の交差幅方向寸法をエッジ領域の幅Eaとする。狭ピッチ電極指部におけるエッジ領域の交差幅方向寸法、すなわちエッジ領域の幅をEbとする。Ea>Ebとなる。この場合、式Ea/V’a=Eb/V’bを満たせば、高次横モードを効果的に抑圧することができる。
 V’a>V’bであるので、エッジ領域の幅Ea及びEbの大きさを、上記式を満たすよう調整することにより、基本横モードの位相回転量の最小部分を中央領域に存在させることができる。さらに、好ましくは、基本横モードの位相回転量が0あるいはほぼ0である部分を中央領域に存在させることが望ましい。従って、高次横モードを効果的に抑圧することができ、第1,第2の部分において、ピストンモードを限定に励振させ得る。
 なお、図2は、狭ピッチ電極指部13a,14a,14b,15aを有する第1~第3のIDT13~15を例にとり説明した。ここでは、電極指本体部13A,14A,15Aの電極指ピッチは一定としたが、実際には、縦結合共振子型弾性波フィルタでは、第1の実施形態のように、中央の第2のIDT4の電極指ピッチと、両側の第1,第3のIDT3,5の電極指ピッチは異なっているのが普通である。従って、狭ピッチ電極指部を有しない縦結合共振子型弾性波フィルタにおいても弾性波伝搬路上において電極指ピッチが異なる部分が存在するため、上記式を満たすようにエッジ領域の幅を調整すればよい。
 さらに、第1の実施形態の第1~第3のIDT3~5において、さらに、図2に示したように狭ピッチ電極指部が設けられている構成においては、狭ピッチ電極指部が設けられている部分をも考慮して、各エッジ領域の幅を調整すればよい。すなわち、3以上の電極指ピッチと重なる部分が存在する場合にも、本発明を適用することができる。
 例えば、弾性波伝搬方向において、電極指ピッチが異なる第1、第2及び第3の部分が存在する場合を例にとると、第1~第3の部分の音速V1~V3が、V1>V2>V3とする。この場合、第1~第3の部分のエッジ領域の音速も、V’1>V’2>V’3となる。第1~第3の部分におけるエッジ領域の幅をE1、E2及びE3とする。そうすると、E1/V’1=E2/V’2=E3/V’3となるようにエッジ領域の幅E1~E3を調整すればよい。
 次に、具体的な実験例につき説明する。
 図3に示す比較例の弾性波装置101を用意した。弾性波装置101では、第1~第3のIDT103~105が弾性波伝搬方向に配置されている。第1~第3のIDT103~105の両側に反射器106,107が設けられている。第1~第3のIDT103~105の全ての太幅部の交差幅方向寸法が等しくされている。例えば、電極指103aの太幅部103a1と、電極指104aの太幅部104a1の交差幅方向寸法が等しくされている。従って、エッジ領域の幅が、弾性波伝搬方向において一定とされている。また、第1~第3のIDT103~105は、狭ピッチ電極指部を有しない。従って、比較例の弾性波装置101では、すべてのエッジ領域における弾性波の伝搬速度は等しくされている。その他の点については、弾性波装置101は弾性波装置1と同様に構成されている。
 圧電基板として、LiNbOを用い、第1~第3のIDT103~105の電極指ピッチの交差領域の交差幅方向寸法及びエッジ領域の幅を以下のとおりとした。
 第1,第3のIDT103,105:電極指の対数=7.5対。電極指ピッチ=3.81μm。中央領域の交差幅方向寸法=74.78μm。エッジ領域の幅=1.25μm。ここで、1対の電極指は互いに極性が異なりかつ間挿し合っている2本の電極指を有する。また1.5対の電極指は、一方の極性を有する2本の電極指と、一方の極性と極性が異なりかつ間挿し合っている1本の電極指とを合わせた3本の電極指を有する。
 第2のIDT104:電極指の対数=25対。電極指ピッチ=3.84μm。中央領域の交差幅方向寸法=74.78μm。エッジ領域の幅=1.27μm。
 反射器106,107の電極指の本数=40本。電極指ピッチ=3.88μm。
 上記のようにして用意した比較例の弾性波装置101の減衰量周波数特性を図4に示す。図4から明らかなように矢印F1,F2で示す部分、すなわち931.24MHz及び948.09MHzの部分に、横モードによるリップルが表れている。これは、高次横モードによるリップルである。高次横モードリップルがこのように大きいと、通過帯域における挿入損失が悪化する。
 本願発明者らは、このような高次横モードリップルを抑圧するべく、中央の第2のIDT4のエッジ領域の幅を0.2λから0.4λの範囲で変化させた。なお、両側の第1,第3のIDT3,5におけるエッジ領域の幅については18.23μmのままとした。上記931.24MHzにおける横モードリップルと、948.09MHzにおける横モードリップルとの合計を横モード強度(dB)とした。図5に、上記エッジ領域の幅と横モード強度との関係を示す。
 比較のために、上記比較例においても、エッジ領域の幅を0.2λから0.4λまで変化させた。なお、比較例においては、第1~第3のIDT103~105のエッジ領域の幅は全て等しくするため、第1及び第3のIDT103,105のエッジ領域の幅も第2のIDT104のエッジ領域の幅と同様に変化させた。
 図5の実線が上記実施形態の結果を示し、破線が比較例の結果を示す。
 図5から明らかなように、エッジ領域の幅を調整することにより、本実施形態によれば、比較例に比べ、高次横モード強度を充分に小さくし得ることがわかる。すなわち、中央の第2のIDT4のエッジ領域の幅Ebを0.29λ以上とすれば、比較例に比べて、高次横モード強度を充分に抑圧し得ることがわかる。比較例では、横モードの強度が大きく、ピストンモードを励振し得ないのに対し、上記実施形態によれば、高次横モードを十分に抑圧し、ピストンモードを確実に励振させ得ることがわかる。
 なお、上記実施形態では、Ea/V’a=Eb/V’bの関係に基づき、第2のIDT4のエッジ領域の幅Ebと、第1,第3のIDT3,5のエッジ領域の幅Eaとを調整した。本発明では、弾性波伝搬路上において電極指ピッチが異なる部分が存在する場合、その電極指ピッチの異なり方に応じて、すなわち音速の異なり方に応じて、エッジ領域の幅及び/またはエッジ領域の音速を調整すれば、上記実施形態と同様に、高次横モードを効果的に抑圧することができる。よって、理想的なピストンモードを励振させることができる。従って、エッジ領域の幅だけでなく、エッジ領域におけるメタライゼーション比を電極指ピッチの変化に応じて調整してもよい。
 さらに、図6に模式的平面図で示すように、太幅部ではなく、誘電体膜などの質量付加膜22を第1,第2の電極指3a,3b,4a,4b,5a,5bの先端部分に付与することにより、ピストンモードを励振する構造が知られている。この変形例の弾性波装置20においては、上記質量付加膜22の膜厚や材質を異ならせてもよい。すなわち、電極指ピッチが小さい第2のIDT4における質量付加膜22の膜厚や材質と、電極指ピッチが大きい第1,第3のIDT3,5における質量付加膜22の膜厚や材質を異ならせてもよい。
 すなわち、ピストンモードを励振させるための条件である、上述したエッジ領域の幅だけでなく、エッジ領域における質量付加膜の厚み、材質、エッジ領域におけるメタライゼーション比などの様々な要素を電極指ピッチの差に応じて調整すればよい。
 図7は、第1の実施形態の変形例に係る弾性波装置の電極構造を示す模式的平面図である。この変形例の弾性波装置41では、第1~第3のIDT3~5のバスバー3c,3d,4c,4d,5c,5dが、第1の実施形態の同等のバスバーに比べて幅が狭くされていることにある。また、この変形例では、第1~第3のIDT3~5において、電極指に設けられている太幅部が、先端側だけでなく、電極指基端側にも設けられている。
 第1のIDT3を例にとると、第1の電極指3a及び第2の電極指3bの先端に設けられた太幅部3a1,3b1に加えて、基端側に、第2の太幅部3a3,3b3が設けられている。第2の太幅部3a3は、弾性波伝搬方向において、第2の電極指3bに設けられた太幅部3b1と重なる位置に設けられている。他方、第2の太幅部3b3も、弾性波伝搬方向において、太幅部3a1と重なる位置に設けられている。第2,第3のIDT4,5においても、同様に電極指の基端側に第2の太幅部がさらに設けられている。また、基端側に設けられた第2の太幅部3a3,3b3の弾性波伝搬方向に沿う寸法である幅及び電極指方向寸法である長さは、先端側の太幅部3a1,3b1の幅及び長さと等しくされている。
 第1のIDT3を例にとると、上記細いバスバー3c,3dの幅、すなわち弾性波伝搬方向と直交する方向の寸法は、0.75μmとされている。外側に位置するバスバー3z1,3z2の幅は10.00μmである。上記バスバー3c,3dと、バスバー3z1,3z2とは、それぞれ、電極指交差幅方向に延びるバスバー接続部3yにより接続されている。このバスバー接続部3yの長さ、すなわち電極指交差幅方向の寸法は7.48μmとされている。
 本変形例では、第1,第2の電極指の基端側に第2の太幅部が設けられているため、各第1,第2の電極指が位置している部分において、中央領域の両側に太幅部によるエッジ領域が構成されることになる。従って、ピストンモードをより確実に励振させることができる。
 なお、上記幅の細いバスバー3c,3d,4c,4d,5c,5dを用いた構成は、第1の実施形態にも適用することができる。
 図8は、本発明の第1の実施形態の弾性波装置のさらに他の変形例を示す模式的平面図である。図8に示す弾性波装置51は、第1の実施形態の他の変形例に相当する。本変形例の弾性波装置51においても、図7に示した弾性波装置41と同様に、第1,第2の電極指3a,3b,4a,4b,5a,5bの基端側に第2の太幅部3a3,3b3,4a3,4b3,5a3,5b3が設けられていることにある。その他の構成は図1に示した実施形態と同様である。
 また、上記各実施形態では、弾性波伝搬路上に電極指ピッチが変化する部分が存在していた。さらに、弾性波伝搬路上においてメタライゼーション比が異なる部分が存在する場合においても、メタライゼーション比の差に応じて、上記エッジ領域のエッジ幅、エッジ領域における質量付加膜の膜厚や材質、エッジ領域のメタライゼーション比を異ならせてもよい。これらを異ならせることによりエッジ領域の音速が調整できる。
 またさらに、上記質量付加膜を設けてピストンモードを励振する構造において、弾性波伝搬路上において質量付加膜の膜厚や材質が異なる部分が存在する場合においても、その差に応じてピストンモードを励振する条件であるエッジ領域の幅、エッジ領域のメタライゼーション比などを変化させてもよい。これによりエッジ領域の音速が調整できる。
 また、上記実施形態では、複数のIDTを有する縦結合共振子型弾性波フィルタにつき説明したが、1つのIDTのみを有する弾性波装置であってもよい。例えば、図9に示す第3の実施形態のように、1ポート型弾性波共振子にも本発明を適用することができる。1ポート型弾性波共振子61では、IDT62の両側に、反射器63,64が配置されている。IDT62は、狭ピッチ電極指部62a,62bを有する。この場合、狭ピッチ電極指部62a,62b間に挟まれた電極指本体部62cが第1の部分となり、狭ピッチ電極指部62a,62bが第2の部分となる。
 また、本発明は弾性表面波だけでなく、弾性境界波を利用した弾性境界波装置にも適用することができる。
1…弾性波装置
2…圧電基板
3…第1のIDT
3a…第1の電極指
3a1…太幅部
3a2…残りの部分
3a3…太幅部
3b…第2の電極指
3b1…太幅部
3b3…太幅部
3c,3d…バスバー
3x…バスバー
3x1,3x2…バスバー
3z…バスバー
3z1,3z2…バスバー
4…第2のIDT
4a…第1の電極指
4a1…太幅部
4a3…太幅部
4b…第2の電極指
4b1…太幅部
4b3…太幅部
4c,4d…バスバー
5…第3のIDT
5a…第1の電極指
5a1…太幅部
5a3…太幅部
5b…第2の電極指
5b3…太幅部
5c,5d…バスバー
6,7…反射器
13…第1のIDT
13A…電極指本体部
13A1…中央領域
13a…狭ピッチ電極指部
14…第2のIDT
14A…電極指本体部
14a,14b…狭ピッチ電極指部
15…第3のIDT
15A…電極指本体部
15a…狭ピッチ電極指部
20…弾性波装置
22…質量付加膜
41…弾性波装置
51…弾性波装置
61…1ポート型弾性波共振子
62…IDT
62a,62b…狭ピッチ電極指部
63,64…反射器
101…弾性波装置
103~105…第1~第3のIDT
103a…電極指
103a1…太幅部
104a…電極指
104a1…太幅部
106,107…反射器

Claims (20)

  1.  圧電基板と、
     前記圧電基板上に形成された少なくとも1つのIDTとを備え、
     前記IDTが、複数本の第1の電極指と、該複数本の第1の電極指と間挿し合っている複数本の第2の電極指とを有し、前記複数本の第1の電極指と前記複数本の第2の電極指とが弾性波伝搬方向において交差している部分において、中央領域における弾性波の伝搬速度に比べて、伝搬速度が遅いエッジ領域が前記第1,第2の電極指の延びる交差幅方向において該中央領域の両側に設けられており、
     前記弾性波伝搬方向において、前記中央領域の伝搬速度が相対的に速い第1の部分と、前記中央領域の伝搬速度が相対的に遅い第2の部分とを有し、
     前記第1の部分の中央領域における弾性波の伝搬速度、及び該第2の部分における中央領域の弾性波の伝搬速度に応じて、前記第1の部分のエッジ領域における弾性波の伝搬速度及び前記交差幅方向に沿う寸法である幅と、前記第2の部分のエッジ領域における弾性波の伝搬速度及び前記交差幅方向に沿う寸法である幅とが、前記第1の部分及び前記第2の部分においてそれぞれピストンモードを励振させるように選択されている、弾性波装置。
  2.  前記第1の部分及び前記第2の部分においてそれぞれ、基本横モードの位相回転量の最小部分が前記交差幅方向の中央に存在するように、前記ピストンモードが励振される、請求項1に記載の弾性波装置。
  3.  前記基本横モードの位相回転量が、0である部分が前記交差幅方向の中央に存在する、請求項2に記載の弾性波装置。
  4.  前記第1の部分の前記エッジ領域における弾性波の伝搬速度及び前記交差幅方向に沿う寸法である幅と、前記第2の部分の前記エッジ領域における弾性波の伝搬速度及び前記交差幅方向に沿う寸法である幅とが、前記第1の部分の前記エッジ領域の前記交差幅方向に沿う寸法である幅と、前記第2の部分の前記エッジ領域の前記交差幅方向に沿う寸法である幅である、請求項1~3のいずれか一項に記載の弾性波装置。
  5.  前記第1の部分の前記エッジ領域の交差幅方向の寸法である幅が、前記第2の部分の前記エッジ領域の交差幅方向の寸法である幅よりも大きい、請求項4に記載の弾性波装置。
  6.  前記第1の部分における前記中央領域の前記交差幅方向の寸法と、前記第2の部分における前記中央領域の前記交差幅方向の寸法とが異なっている、請求項5に記載の弾性波装置。
  7.  前記第1の部分の電極指ピッチが、前記第2の部分の電極指ピッチよりも大きい、請求項1~6のいずれか一項に記載の弾性波装置。
  8.  前記第1の部分のメタライゼーション比が、前記第2の部分におけるメタライゼーション比よりも大きい、請求項1~6のいずれか一項に記載の弾性波装置。
  9.  前記エッジ領域において、前記第1,第2の電極指上に質量付加膜が設けられており、前記第1の部分における質量付加膜の厚みが、前記第2の部分における質量付加膜の厚みよりも薄い、請求項1~6のいずれか一項に記載の弾性波装置。
  10.  エッジ領域において、前記第1の部分の伝搬速度をV’a、前記第2の部分の弾性波の伝搬速度をV’bとし、前記第1の部分における1つのエッジ領域の前記電極指の延びる方向の長さである幅をEa、前記第2の部分におけるエッジ領域の幅をEbとしたとき、Ea/V’a=Eb/V’bとされている、請求項1~6のいずれか一項に記載の弾性波装置。
  11.  前記Ea/V’a=Eb/V’bとなるように、前記第1の部分及び前記第2の部分のエッジ領域の前記幅が選択されている、請求項10に記載の弾性波装置。
  12.  前記Ea/V’a=Eb/V’bとなるように、前記第1の部分及び前記第2の部分におけるエッジ領域のメタライゼーション比が選択されている、請求項10に記載の弾性波装置。
  13.  前記第1の部分及び前記第2の部分において、前記エッジ領域を覆うように質量付加膜が積層されており、前記Ea/V’a=Eb/V’bとなるように、前記第1の部分及び前記第2の部分に位置する前記質量付加膜の膜厚が選択されている、請求項10に記載の弾性波装置。
  14.  前記第1の部分及び第2の部分において、前記エッジ領域を覆うように質量付加膜が積層されており、前記Ea/V’a=Eb/V’bとなるように、前記第1の部分及び前記第2の部分に位置するエッジ幅、エッジ領域のメタライゼーション比及びエッジ領域に積層されている前記質量付加膜の膜厚の少なくとも1種が選択されている、請求項10に記載の弾性波装置。
  15.  前記第1の電極指及び前記第2の電極指の先端側に、弾性波伝搬方向に沿う寸法である幅が前記中央領域における幅に比べて広い、太幅部が設けられており、該太幅部により前記エッジ領域が構成されている、請求項1~14のいずれか一項に記載の弾性波装置。
  16.  前記第2の電極指に設けられている前記太幅部と弾性波伝搬方向において重なる位置において、前記第1の電極指に第2の太幅部が設けられており、前記第1の電極指に設けられている前記太幅部と弾性波伝搬方向において重なる位置において、前記第2の電極指に第2の太幅部が設けられている、請求項15に記載の弾性波装置。
  17.  前記IDTが弾性波伝搬方向に沿って複数配置されており、複数の前記IDTのうち少なくとも1つの前記IDTが前記第1の部分であり、残りの前記IDTのうち少なくとも1つの前記IDTが前記第2の部分である、請求項1~14のいずれか一項に記載の弾性波装置。
  18.  縦結合共振子型弾性波フィルタである、請求項1~17のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  19.  前記IDTが、電極指本体部と、前記電極指本体部よりも電極指ピッチが狭く、弾性波伝搬方向端部に設けられている狭ピッチ電極指部とを有し、
     前記電極指本体部が前記第1の部分であり、前記狭ピッチ電極指部が前記第2の部分である、請求項1~16のいずれか一項に記載の弾性波装置。
  20.  少なくとも1つの前記IDTとして、1つのIDTを有し、該IDTの弾性波伝搬方向両側に配置された反射器をさらに備え、1ポート型弾性波共振子が構成されている、請求項1~16のいずれか1項に記載の弾性波装置。
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