WO2019172374A1 - 弾性波装置 - Google Patents
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- H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
Definitions
- the present invention relates to an elastic wave device.
- Patent Document 1 describes an example of an acoustic wave device.
- a high sound velocity film, a low sound velocity film, and a piezoelectric film are laminated in this order, and an IDT electrode is provided on the piezoelectric film.
- Such an elastic wave device can increase the Q value, but has a problem that a transverse mode ripple occurs.
- a ripple occurs near the resonance frequency.
- ripples generated in the vicinity of the resonance frequency are achieved by providing a protruding portion protruding in the elastic wave propagation direction at the tip of the electrode finger of the IDT electrode.
- the stop band refers to a region where the wavelength of the elastic wave is constant when the elastic wave is confined in the grating.
- An object of the present invention is to provide an elastic wave device that can suppress transverse modes and ripples in the vicinity of the resonance frequency and the anti-resonance frequency.
- An acoustic wave device is provided on a piezoelectric substrate having a high sound velocity member and a piezoelectric layer directly or indirectly provided on the high sound velocity member, and on the piezoelectric substrate.
- An IDT electrode wherein the acoustic velocity of the bulk wave propagating through the high-sonic velocity member is higher than the acoustic velocity of the elastic wave propagating through the piezoelectric layer, and the IDT electrodes are opposed to each other,
- a plurality of second electrode fingers inserted into each other and a plurality of first dummies having one end connected to the first bus bar and facing the plurality of second electrode fingers with a gap therebetween One end is connected to the electrode finger and the second bus bar.
- the dimension along the elastic wave propagation direction of the dummy electrode finger and the second dummy electrode finger is a width
- the tip of at least one of the first electrode finger and the second dummy electrode finger facing each other The width of at least one of the second electrode finger and the first dummy electrode finger facing each other is wider than the width of the other portion, and the width of at least one of the opposing second electrode finger and the first dummy electrode finger is larger than the width of the other portion.
- the first bus bar and the second bus bar extend at an inclination with respect to the elastic wave propagation direction, and the second bus bar is viewed when viewed in a direction perpendicular to the elastic wave propagation direction.
- the plurality of first electric powers In the region that overlaps with the linearly extending portion, the plurality of first electric powers.
- a second envelope which is a virtual line formed by connecting the tips of the plurality of second electrode fingers is bent.
- an elastic wave device that can suppress the transverse mode and ripples near the resonance frequency and the anti-resonance frequency.
- FIG. 1 is a front sectional view of an acoustic wave device according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is an enlarged plan view of the IDT electrode in the first embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a schematic enlarged plan view of the IDT electrode in the first comparative example.
- FIG. 4 is a schematic enlarged plan view of an IDT electrode in the second comparative example.
- FIG. 5 is a diagram illustrating return loss in the elastic wave devices of the first embodiment, the first comparative example, and the second comparative example of the present invention.
- FIG. 6 is a front cross-sectional view of an acoustic wave device according to a first modification of the first embodiment of the present invention.
- FIG. 1 is a front sectional view of an acoustic wave device according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is an enlarged plan view of the IDT electrode in the first embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a schematic enlarged plan view of
- FIG. 7 is a diagram showing the return loss of the elastic wave device of the first embodiment of the present invention and the first modification thereof.
- FIG. 8 is a front sectional view of an acoustic wave device according to a second modification of the first embodiment of the present invention.
- FIG. 9 is a schematic enlarged plan view of an IDT electrode in a third modification of the first embodiment of the present invention.
- FIG. 10 is an enlarged plan view of an IDT electrode according to the second embodiment of the present invention.
- FIG. 11 is an enlarged plan view of an IDT electrode in a first modification of the second embodiment of the present invention.
- FIG. 12 is an enlarged plan view of an IDT electrode in a second modification of the second embodiment of the present invention.
- FIG. 13 is an enlarged plan view of an IDT electrode in a third modification of the second embodiment of the present invention.
- FIG. 14 is a schematic plan view of an acoustic wave device according to a third embodiment of the present invention.
- FIG. 1 is a front sectional view of an acoustic 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 a laminate in which a support substrate 3, a high sound velocity film 4, a low sound velocity film 5, and a piezoelectric layer 6 are laminated in this order.
- An IDT electrode 7 is provided on the piezoelectric layer 6 of the piezoelectric substrate 2.
- the elastic wave device of this embodiment is an elastic wave resonator.
- the piezoelectric layer 6 may be made of a piezoelectric single crystal such as lithium tantalate (LiTaO 3 ) or lithium niobate (LiNbO 3 ), or may be zinc oxide (ZnO), aluminum nitride (AlN), crystal (SiO 2), or may be made from a suitable piezoelectric ceramics such as PZT.
- a piezoelectric single crystal such as lithium tantalate (LiTaO 3 ) or lithium niobate (LiNbO 3 ), or may be zinc oxide (ZnO), aluminum nitride (AlN), crystal (SiO 2), or may be made from a suitable piezoelectric ceramics such as PZT.
- the high sound velocity film 4 is a high sound velocity member in the present embodiment.
- the high sound velocity member is a member in which the sound velocity of the propagating bulk wave is higher than the sound velocity of the elastic wave propagating through the piezoelectric layer 6.
- the high acoustic velocity film 4 is made of silicon nitride (SiN) in this embodiment.
- the high sound velocity film 4 is made of, for example, aluminum oxide, silicon carbide, silicon nitride, silicon oxynitride, silicon (Si), sapphire, lithium tantalate, lithium niobate, crystal, alumina, zirconia, cordierite, mullite, steer.
- the material of the high sound velocity film 4 may be a material having a relatively high sound velocity.
- the support substrate 3 is made of silicon in this embodiment.
- the support substrate 3 is a piezoelectric body such as aluminum oxide, lithium tantalate, lithium niobate, or quartz; alumina, magnesia, silicon nitride, aluminum nitride, silicon carbide, zirconia, cordierite, mullite, steatite, forsterite, or the like. Or a dielectric such as diamond, sapphire, or glass; a semiconductor such as gallium nitride; and a resin.
- the piezoelectric layer 6 is indirectly provided on the high sound velocity film 4 as the high sound velocity member via the low sound velocity film 5.
- the piezoelectric layer 6 may be provided directly on the high sound speed member.
- FIG. 2 is an enlarged plan view of the IDT electrode in the first embodiment.
- the IDT electrode 7 may be made of a laminated metal film in which a plurality of metal layers are laminated, or may be made of a single-layer metal film. The same applies to the reflector 8 and the reflector 9.
- the first bus bar 12 and the second bus bar 15 extend while inclining with respect to the elastic wave propagation direction.
- the IDT electrode 7 of the present embodiment is a tilted IDT electrode.
- the first bus bar 12 and the second bus bar 15 extend linearly and extend in parallel to each other.
- the region where the first bus bar 12 or the second bus bar 15 overlaps the linearly extending portion when viewed in the direction orthogonal to the elastic wave propagation direction is the entire IDT electrode 7. .
- the first bus bar 12 and the second bus bar 15 do not necessarily extend linearly and do not necessarily extend parallel to each other.
- a virtual line formed by connecting the tips of the plurality of first electrode fingers 13 is defined as a first envelope A1
- a virtual line formed by connecting the tips of the plurality of second electrode fingers 16 is used.
- Is the second envelope B1 the feature of the present embodiment is as follows. 1) The IDT electrode 7 is an inclined type. 2) The first electrode finger 13, the second electrode finger 16, the first dummy electrode finger 14, and the second dummy electrode finger 17 each have a wide portion located at a portion including the tip. 3) When viewed in a direction perpendicular to the elastic wave propagation direction, the first envelope A1 is bent at random in a region overlapping the portion where the second bus bar 15 extends linearly.
- ripples near the resonance frequency are suppressed in the same manner as in the second comparative example, and further, as indicated by an arrow D3, anti-resonance is achieved. It can be seen that the ripple near the frequency is suppressed.
- the support substrate 23 in this modification is, for example, aluminum oxide, silicon carbide, silicon nitride, silicon oxynitride, silicon (Si), sapphire, lithium tantalate, lithium niobate, crystal, alumina, zirconia, cordierite, mullite, It is composed of steatite, forsterite, magnesia, DLC (diamond-like carbon) film or diamond, a medium mainly composed of the above materials, a medium mainly composed of a mixture of the above materials.
- the material of the support substrate 23 as a high sound speed member may be a material having a relatively high sound speed.
- the first envelope A5 and the second envelope B5 are bent. Therefore, it can suppress that a standing wave arises in the field where a plurality of gaps are arranged. Therefore, ripples in the vicinity of the antiresonance frequency can be suppressed. In addition, as in the first embodiment, ripples in the vicinity of the transverse mode and the resonance frequency can also be suppressed.
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Abstract
横モードと、共振周波数付近及び反共振周波数付近のリップルとを抑制することができる、弾性波装置を提供する。 本発明の弾性波装置は、高音速部材と、高音速部材上に直接的にまたは間接的に設けられた圧電体層とを有する圧電性基板と、圧電性基板上に設けられているＩＤＴ電極７とを備える。ＩＤＴ電極７の対向し合う第１の電極指１３及び第２のダミー電極指１７のうち少なくとも一方の先端の幅が他の部分の幅よりも広く、対向し合う第２の電極指１６及び第１のダミー電極指１４のうち少なくとも一方の先端の幅が他の部分の幅よりも広い。第１，第２のバスバー１２，１５は弾性波伝搬方向に対して傾斜して延びている。弾性波伝搬方向に直交する方向に見たとき、第１，第２のバスバー１２，１５が直線状に延びる部分と重なる領域において複数の第１，第２の電極指１３，１６の先端をそれぞれ結ぶことにより形成される第１，第２の包絡線Ａ１，Ｂ１が屈曲している。
Description
本発明は、弾性波装置に関する。
従来、弾性波装置が携帯電話機のフィルタなどに広く用いられている。下記の特許文献１には弾性波装置の一例が記載されている。この弾性波装置においては、高音速膜、低音速膜及び圧電膜がこの順序で積層されており、圧電膜上にＩＤＴ電極が設けられている。
このような弾性波装置はＱ値を高めることは可能であるが、横モードリップルが生じるという問題がある。横モードリップルの抑制のために、ＩＤＴ電極のバスバーを弾性波伝搬方向に対して傾斜させることが知られている。しかしながら、バスバーを上記のように傾斜させた場合には、共振周波数付近にリップルが生じる。
特許文献１に記載の弾性波装置においては、ＩＤＴ電極の電極指の先端に、弾性波伝搬方向に突出した突出部を設けることにより、共振周波数付近に生じるリップルの抑制が図られている。
しかしながら、ＩＤＴ電極の電極指の先端に上記突出部を設けた場合には、反共振周波数付近にリップルが生じるという問題があった。より具体的には、反共振周波数とストップバンド上端との間にリップルが生じる。なお、ストップバンドとは、弾性波がグレーティングに閉じ込められることにより、弾性波の波長が一定となる領域をいう。
本発明の目的は、横モードと、共振周波数付近及び反共振周波数付近のリップルとを抑制することができる、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、高音速部材と、前記高音速部材上に直接的にまたは間接的に設けられている圧電体層とを有する圧電性基板と、前記圧電性基板上に設けられているＩＤＴ電極とを備え、前記高音速部材を伝搬するバルク波の音速が、前記圧電体層を伝搬する弾性波の音速よりも高く、前記ＩＤＴ電極が、互いに対向し合う第１のバスバー及び第２のバスバーと、前記第１のバスバーに一端が接続された複数の第１の電極指と、前記第２のバスバーに一端が接続されており、かつ前記複数の第１の電極指と間挿し合っている複数の第２の電極指と、前記第１のバスバーに一端が接続されており、かつ前記複数の第２の電極指とギャップを隔てて対向している複数の第１のダミー電極指と、前記第２のバスバーに一端が接続されており、かつ前記複数の第１の電極指とギャップを隔てて対向している複数の第２のダミー電極指とを有し、前記第１の電極指、前記第２の電極指、前記第１のダミー電極指及び前記第２のダミー電極指の弾性波伝搬方向に沿う寸法を幅としたときに、対向し合う前記第１の電極指及び前記第２のダミー電極指のうち少なくとも一方の先端の前記幅が、他の部分の前記幅よりも広く、対向し合う前記第２の電極指及び前記第１のダミー電極指のうち少なくとも一方の先端の前記幅が、他の部分の前記幅よりも広く、前記第１のバスバー及び前記第２のバスバーが、弾性波伝搬方向に対して傾斜して延びており、弾性波伝搬方向に直交する方向に見たときに、前記第２のバスバーが直線状に延びる部分と重なる領域において、前記複数の第１の電極指の先端を結ぶことにより形成される仮想線である第１の包絡線が屈曲しており、弾性波伝搬方向に直交する方向に見たときに、前記第１のバスバーが直線状に延びる部分と重なる領域において、前記複数の第２の電極指の先端を結ぶことにより形成される仮想線である第２の包絡線が屈曲している。
本発明によれば、横モードと、共振周波数付近及び反共振周波数付近のリップルとを抑制することができる、弾性波装置を提供することができる。
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。
なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。
弾性波装置１は圧電性基板２を有する。圧電性基板２は、支持基板３、高音速膜４、低音速膜５及び圧電体層６がこの順序で積層された積層体である。圧電性基板２の圧電体層６上には、ＩＤＴ電極７が設けられている。
ＩＤＴ電極７に交流電圧を印加すると、弾性波が励振される。ＩＤＴ電極７の弾性波伝搬方向両側には、反射器８及び反射器９が配置されている。このように、本実施形態の弾性波装置は弾性波共振子である。
ここで、圧電体層６は、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）などの圧電単結晶からなっていてもよく、あるいは、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、水晶（ＳｉＯ２）、またはＰＺＴなどの適宜の圧電セラミックスからなっていてもよい。
高音速膜４は、本実施形態における高音速部材である。高音速部材は、伝搬するバルク波の音速が、圧電体層６を伝搬する弾性波の音速よりも高い部材である。高音速膜４は、本実施形態では窒化ケイ素（ＳｉＮ）からなる。なお、高音速膜４は、例えば、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、シリコン（Ｓｉ）、サファイア、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶、アルミナ、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト、マグネシア、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜またはダイヤモンド、上記材料を主成分とする媒質、上記材料の混合物を主成分とする媒質などからなっていてもよい。高音速膜４の材料は、相対的に高音速な材料であればよい。
低音速膜５は、伝搬するバルク波の音速が、圧電体層６を伝搬するバルク波の音速よりも低い膜である。低音速膜５は、特に限定されないが、ＳｉＯｘにより表される酸化ケイ素からなる。ｘは任意の正の値である。本実施形態では、低音速膜５は、ｘ＝２であるＳｉＯ２からなる。なお、低音速膜５は、例えば、酸化ケイ素、ガラス、酸窒化ケイ素、酸化タンタル、また、酸化ケイ素にフッ素や炭素やホウ素を加えた化合物など、上記材料を主成分とした媒質からなっていてもよい。低音速膜５の材料は、相対的に低音速な材料であればよい。
支持基板３は、本実施形態ではシリコンからなる。なお、支持基板３は、酸化アルミニウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶などの圧電体；アルミナ、マグネシア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライトなどの各種セラミック；または、ダイヤモンド、サファイア、ガラスなどの誘電体；窒化ガリウムなどの半導体；及び樹脂などからなっていてもよい。
本実施形態では、高音速膜４、低音速膜５及び圧電体層６がこの順序で積層された構造を有するため、弾性波を圧電体層６側に効果的に閉じ込めることができる。ここで、本実施形態では、高音速部材としての高音速膜４上に、低音速膜５を介して間接的に圧電体層６が設けられている。なお、圧電体層６は、高音速部材上に直接的に設けられていてもよい。
以下において、本実施形態のＩＤＴ電極７の構成の詳細を説明する。
図２は、第１の実施形態におけるＩＤＴ電極の拡大平面図である。
ＩＤＴ電極７は、互いに対向し合う第１のバスバー１２及び第２のバスバー１５を有する。ＩＤＴ電極７は、第１のバスバー１２に一端が接続されている、複数の第１の電極指１３を有する。さらに、ＩＤＴ電極７は、第２のバスバー１５に一端が接続されている、複数の第２の電極指１６を有する。複数の第１の電極指１３と複数の第２の電極指１６とは、互いに間挿し合っている。
ＩＤＴ電極７は、第１のバスバー１２に一端が接続されており、かつ複数の第２の電極指１６とギャップＧ２を隔てて対向している、複数の第１のダミー電極指１４を有する。ＩＤＴ電極７は、第２のバスバー１５に一端が接続されており、かつ複数の第１の電極指１３とギャップＧ１を隔てて対向している、複数の第２のダミー電極指１７を有する。
ＩＤＴ電極７は、複数の金属層が積層された積層金属膜からなっていてもよく、単層の金属膜からなっていてもよい。反射器８及び反射器９についても同様である。
図２に示すように、第１のバスバー１２及び第２のバスバー１５は、弾性波伝搬方向に対して傾斜して延びている。このように、本実施形態のＩＤＴ電極７は、傾斜型のＩＤＴ電極である。第１のバスバー１２と第２のバスバー１５とは、直線状に延びており、かつ互いに平行に延びている。弾性波装置１においては、弾性波伝搬方向に直交する方向に見たときに、第１のバスバー１２または第２のバスバー１５が直線状に延びる部分に重なる領域は、ＩＤＴ電極７の全域となる。なお、第１のバスバー１２及び第２のバスバー１５は、必ずしも直線状に延びていなくともよく、互いに平行に延びていなくともよい。
ここで、第１の電極指１３、第２の電極指１６、第１のダミー電極指１４及び第２のダミー電極指１７の弾性波伝搬方向に沿う寸法を幅とする。第１の電極指１３の先端の幅は、他の部分よりも幅が広い。このように、複数の第１の電極指１３は、先端を含む部分に位置する幅広部１３ａをそれぞれ有する。なお、全ての第１の電極指１３が、幅広部１３ａを必ず有する必要はない。例えば、１本～数本の第1の電極指１３が幅広部１３ａを有せずともよい。同様に、複数の第２の電極指１６は、先端を含む部分に位置する幅広部１６ａをそれぞれ有する。なお、全ての第２の電極指１６が、幅広部１６ａを必ず有する必要はない。複数の第１のダミー電極指１４は、先端を含む部分に位置する幅広部１４ａをそれぞれ有する。なお、全ての第１のダミー電極指１４が、幅広部１４ａを必ず有する必要はない。複数の第２のダミー電極指１７は、先端を含む部分に位置する幅広部１７ａをそれぞれ有する。なお、全ての第２のダミー電極指１７が、幅広部１７ａを必ず有する必要はない。
ここで、複数の第１の電極指１３の先端を結ぶことにより形成される仮想線を第１の包絡線Ａ１とし、複数の第２の電極指１６の先端を結ぶことにより形成される仮想線を第２の包絡線Ｂ１としたときに、本実施形態の特徴は以下の構成にある。１）ＩＤＴ電極７が傾斜型である。２）第１の電極指１３、第２の電極指１６、第１のダミー電極指１４及び第２のダミー電極指１７がそれぞれ先端を含む部分に位置する幅広部を有する。３）弾性波伝搬方向に直交する方向に見たときに、第２のバスバー１５が直線状に延びる部分と重なる領域において、第１の包絡線Ａ１がランダムに屈曲している。４）弾性波伝搬方向に直交する方向に見たときに、第１のバスバー１２が直線状に延びる部分と重なる領域において、第２の包絡線Ｂ１がランダムに屈曲している。それによって、横モードと、共振周波数付近及び反共振周波数付近のリップルとを抑制することができる。これを、本実施形態と第１の比較例及び第２の比較例とを比較することにより、以下において説明する。
図３は、第１の比較例におけるＩＤＴ電極の模式的拡大平面図である。図４は、第２の比較例におけるＩＤＴ電極の模式的拡大平面図である。
図３に示すように、第１の比較例は、ＩＤＴ電極１０７の第２の包絡線Ｂ１０１が屈曲していない点及び第１の電極指１０３及び第１のダミー電極指１０４が幅広部を有しない点において、第１の実施形態と異なる。なお、第１の包絡線も屈曲しておらず、第２の電極指１０６及び第２のダミー電極指も幅広部を有しない。
図４に示すように、第２の比較例は、ＩＤＴ電極１１７の第２の包絡線Ｂ１０１が屈曲していない点において第１の実施形態と異なる。第１の包絡線も屈曲していない。他方、第１の実施形態と同様に、第２の電極指１１６の先端を含む部分には幅広部１１６ａが設けられており、第１のダミー電極指１１４の先端を含む部分には幅広部１１４ａが設けられている。第１の電極指の先端を含む部分及び第２のダミー電極指の先端を含む部分にも、それぞれ幅広部が設けられている。なお、第１の電極指１１３は、先端を含まない部分に設けられた幅広部１１３ｂも有している。幅広部１１３ｂは、弾性波伝搬方向に見て、隣接するギャップＧ２と重なる部分に位置している。同様に、第２の電極指１１６は、弾性波伝搬方向に見て隣接するギャップと重なる部分に設けられた幅広部を有する。
ここで、第１の実施形態、第１の比較例及び第２の比較例の構成を有する弾性波装置をそれぞれ作製した。各弾性波装置の設計パラメータは下記の表１に示す通りである。なお、弾性波伝搬方向に見て、隣り合う電極指が重なる領域は交叉領域である。交叉領域の、弾性波伝搬方向に直交する方向に沿う寸法を交叉幅とする。表１中における波長とは、ＩＤＴ電極及び反射器のそれぞれの電極指ピッチにより規定される波長である。上記複数の弾性波装置のリターンロスをそれぞれ測定した。
図５は、第１の実施形態、第１の比較例及び第２の比較例の弾性波装置におけるリターンロスを示す図である。図５において、実線は第１の実施形態の結果を示し、破線は第１の比較例の結果を示し、一点鎖線は第２の比較例の結果を示す。
図５中の矢印Ｃ１に示すように、第１の比較例においては、共振周波数付近に大きなリップルが生じている。さらに、矢印Ｄ１に示すように、反共振周波数とストップバンド上端との間に大きなリップルが生じている。なお、本明細書においては、反共振周波数とストップバンド上端との間のリップルを、反共振周波数付近のリップルと記載する。他方、第２の比較例においては、矢印Ｃ２に示すように、共振周波数付近のリップルは抑制されているが、矢印Ｄ２に示すように、反共振周波数付近のリップルは第１の比較例よりも大きくなっている。
これらに対して、第１の実施形態においては、矢印Ｃ３に示すように、共振周波数付近のリップルは第２の比較例と同様に抑制されており、さらに、矢印Ｄ３に示すように、反共振周波数付近のリップルが抑制されていることがわかる。
第１の比較例及び第２の比較例においては、第２の包絡線Ｂ１０１が直線状に延びており、複数のギャップＧ２が直線状に並んでいる。そのため、複数のギャップＧ２が配置された領域において定在波が生じることにより、反共振周波数付近に大きなリップルが生じると考えられる。第１の包絡線側においても同様である。
図１に示す第１の実施形態においては、第２の包絡線Ｂ１は屈曲しているため、ギャップＧ２は屈曲した線上に配置されている。よって、複数のギャップＧ２が並ぶ領域において、定在波は生じ難い。第１の包絡線Ａ１側においても同様である。従って、反共振周波数付近のリップルを効果的に抑制することができる。なお、第１の実施形態においても、第１の電極指１３、第２の電極指１６、第１のダミー電極指１４、第２のダミー電極指１７の各先端を含む部分に、幅広部１３ａ、幅広部１６ａ、幅広部１４ａ及び幅広部１７ａが設けられている。よって、共振周波数付近のリップルも効果的に抑制することができる。
加えて、ＩＤＴ電極７は傾斜型であるため、横モードを抑制することもできる。
以下において、圧電性基板の構成のみが第１の実施形態と異なる、第１の実施形態の第１の変形例及び第２の変形例を示す。第１の変形例及び第２の変形例においても、横モードと、共振周波数付近及び反共振周波数付近のリップルとを効果的に抑制することができる。加えて、弾性波を圧電体層６側に閉じ込めることができる。
図６に示すように、第１の変形例の圧電性基板２２Ａにおいては、高音速部材は支持基板２３である。なお、第１の実施形態と同様に、高音速部材と圧電体層６との間に低音速膜５が設けられている。本変形例における支持基板２３は、例えば、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、シリコン（Ｓｉ）、サファイア、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶、アルミナ、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト、マグネシア、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜またはダイヤモンド、上記材料を主成分とする媒質、上記材料の混合物を主成分とする媒質などからなる。高音速部材としての支持基板２３の材料は、相対的に高音速な材料であればよい。
図７は、第１の実施形態及びその第１の変形例の弾性波装置のリターンロスを示す図である。図７において、実線は第１の実施形態の結果を示し、破線は第１の変形例の結果を示す。
図７に示すように、第１の変形例においても、第１の実施形態と同様に、共振周波数付近及び反共振周波数付近のリップルを抑制できることがわかる。
図８に示すように、第２の変形例の圧電性基板２２Ｂは、低音速膜を有しない点において第１の変形例と異なる。このように、低音速膜は必ずしも設けられていなくともよい。高音速部材上に圧電体３が直接的に設けられている。なお、高音速部材は第１の実施形態と同様の高音速膜でもよい。この場合には、圧電性基板は支持基板、高音速膜及び圧電体層がこの順序で積層された積層体となる。
図９は、第１の実施形態の第３の変形例におけるＩＤＴ電極の模式的拡大平面図である。
本変形例は、弾性波伝搬方向に見たときに、ＩＤＴ電極３７の第１の電極指３３における、該第１の電極指３３に隣接するギャップＧ２に重なる部分に幅広部３３ｂが設けられている点において、第１の実施形態と異なる。より具体的には、第１の電極指３３における、上記隣接するギャップＧ２側の側面が、該ギャップＧ２側に突出している。なお、全ての第１の電極指３３に、幅広部３３ｂが設けられていなくともよい。同様に、第２の電極指３６における、該第２の電極指３６に隣接するギャップに重なる部分に幅広部が設けられている。なお、全ての第２の電極指３６に、幅広部３６ｂが設けられていなくともよい。この場合においても、第１の実施形態と同様に、横モードと、共振周波数付近及び反共振周波数付近のリップルとを効果的に抑制することができる。
第１の実施形態及び第１～第３の変形例においては、第１の包絡線Ａ１及び第２の包絡線Ｂ１はランダムに屈曲している部分を有する。ここで、隣接するギャップＧ２同士は、弾性波伝搬方向から見たときに、重ならないことが好ましい。それによって、複数のギャップＧ２が配置された領域において、定在波が生じることをより一層抑制することができる。
例えば、図９に示すように、任意の第２の電極指３６の先端の、弾性波伝搬方向に直交する方向における位置をｙ１とし、該第２の電極指３６に隣接する第２の電極指３６のうち一方の上記位置をｙ２とする。弾性波伝搬方向に直交する方向に沿うギャップＧ２の寸法をｈとする。このとき、ｙ２≧ｙ１＋ｈまたはｙ２≦ｙ１－ｈであることが好ましい。この場合には、隣り合うギャップＧ２同士が弾性波伝搬方向から見たときに重ならない。よって、複数のギャップＧ２が配置された領域において、定在波が生じることをより一層抑制することができ、反共振周波数付近のリップルをより一層抑制することができる。なお、弾性波伝搬方向に直交する方向における位置を示す場合、第１のバスバー１２側を正方向とし、第２のバスバー１５側を負方向とする。
第１の実施形態においては、ランダムに複数の箇所において第１の包絡線Ａ１及び第２の包絡線Ｂ１が屈曲している。なお、第１の包絡線Ａ１は、弾性波伝搬方向に直交する方向から見たときに、第２のバスバー１５が直線状に延びる部分に重なる領域において、少なくとも１箇所が屈曲していればよい。第２の包絡線Ｂ１は、弾性波伝搬方向に直交する方向から見たときに、第１のバスバー１２が直線状に延びる部分に重なる領域において、少なくとも１箇所が屈曲していればよい。もっとも、第１の実施形態のように、複数の箇所において第１の包絡線Ａ１及び第２の包絡線Ｂ１が屈曲していることが好ましい。それによって、複数のギャップＧ１が配置された領域及び複数のギャップＧ２が配置された領域において、定在波が生じることをより一層抑制することができる。
図１０は、第２の実施形態におけるＩＤＴ電極の拡大平面図である。
本実施形態は、ＩＤＴ電極４７の第１の包絡線Ａ２及び第２の包絡線Ｂ２が周期的に屈曲している部分を有する点において、第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態の弾性波装置は第１の実施形態の弾性波装置１と同様の構成を有する。
より具体的には、第１の包絡線Ａ２及び第２の包絡線Ｂ２は、５対の電極指毎の周期において繰り返し同様に屈曲している。第１の包絡線Ａ２は直線状に延びている部分を有するが、該部分は、第２のバスバー１５が延びる方向及び弾性波伝搬方向の両方に交叉する方向に延びている。同様に、第２の包絡線Ｂ２が直線状に延びる部分は、第１のバスバー１２が延びる方向及び弾性波伝搬方向の両方に交叉する方向に延びている。なお、第１の包絡線Ａ１及び第２の包絡線Ｂ２が周期的に屈曲している場合において、屈曲の周期及び屈曲の角度などは特に限定されない。
本実施形態においては、ＩＤＴ電極４７は傾斜型であり、かつ第１の電極指１３、第２の電極指１６、第１のダミー電極指１４及び第２のダミー電極指１７がそれぞれ幅広部を有する。よって、横モード及び共振周波数付近のリップルを効果的に抑制することができる。さらに、図１０に示すように、第１の包絡線Ａ２及び第２の包絡線Ｂ２が周期的に屈曲している場合においても、第１の実施形態と同様に、反共振周波数付近のリップルを効果的に抑制することができる。
以下において、第１の包絡線及び第２の包絡線の屈曲のパターンのみが第２の実施形態と異なる、第２の実施形態の第１～第３の変形例を示す。第１～第３の変形例においても、横モードと、共振周波数付近及び反共振周波数付近のリップルとを効果的に抑制することができる。
図１１に示すように、第１の変形例のＩＤＴ電極５７Ａにおいては、第１の包絡線Ａ３が屈曲する周期と第２の包絡線Ｂ３が屈曲する周期とが異なる。
図１２に示すように、第２の変形例のＩＤＴ電極５７Ｂにおいては、第１の包絡線Ａ４及び第２の包絡線Ｂ４は曲線状に、かつ周期的に屈曲している。より具体的には、第１の包絡線Ａ４及び第２の包絡線Ｂ４は略正弦曲線状である。弾性波伝搬方向において、第１の包絡線Ａ４及び第２の包絡線Ｂ４の位相はほぼ同じである。
図１３に示すように、第３の変形例のＩＤＴ電極５７Ｃにおいては、第１の包絡線Ａ４及び第２の包絡線Ｂ４は略正弦曲線状であり、かつ弾性波伝搬方向において約半波長分互いにずれている。
図１４は、第３の実施形態に係る弾性波装置の略図的平面図である。図１４においては、ＩＤＴ電極及び反射器を、多角形に２本の対角線を加えた略図により示す。
本実施形態は、第１のバスバー６２及び第２のバスバー６５が、それぞれ２箇所において屈曲している点において、第２の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態の弾性波装置は第２の実施形態の弾性波装置と同様の構成を有する。
より具体的には、第１のバスバー６２及び第２のバスバー６５は、弾性波伝搬方向に延びる軸に対して線対称となるように屈曲している。第１のバスバー６２及び第２のバスバー６５の延長線としての仮想線を結んだときに、平面視において略菱形の形状となるように、第１のバスバー６２及び第２のバスバー６５が設けられている。なお、第１のバスバー６２及び第２のバスバー６５は、弾性波伝搬方向に延びる部分を含んでいてもよい。
ＩＤＴ電極６７は、第１のバスバー６２及び第２のバスバー６５が直線状に延びる部分に重なる領域である、第１の領域Ｅ、第２の領域Ｆ及び第３の領域Ｈを有する。第１の領域Ｅは、ＩＤＴ電極６７における、第１のバスバー６２及び第２のバスバー６５が屈曲している部分から、反射器８側の全域である。第２の領域Ｆは、ＩＤＴ電極６７における、第１のバスバー６２及び第２のバスバー６５が屈曲している部分から、反射器９側の全域である。第３の領域Ｈは、第１の領域Ｅ及び第２の領域Ｆに挟まれた領域である。なお、ＩＤＴ電極６７は第３の領域Ｈを有しなくともよい。
本実施形態においては、第１の領域Ｅ、第２の領域Ｆ及び第３の領域Ｈにおいて、第１の包絡線Ａ５及び第２の包絡線Ｂ５が屈曲している。よって、複数のギャップが配置された領域において定在波が生じることを抑制することができる。従って、反共振周波数付近におけるリップルを抑制することができる。加えて、第１の実施形態と同様に、横モード及び共振周波数付近のリップルも抑制することができる。
１…弾性波装置
２…圧電性基板
３…支持基板
４…高音速膜
５…低音速膜
６…圧電体層
７…ＩＤＴ電極
８，９…反射器
１２…第１のバスバー
１３…第１の電極指
１３ａ…幅広部
１４…第１のダミー電極指
１４ａ…幅広部
１５…第２のバスバー
１６…第２の電極指
１６ａ…幅広部
１７…第２のダミー電極指
１７ａ…幅広部
２２Ａ，２２Ｂ…圧電性基板
２３…支持基板
３３…第１の電極指
３３ｂ…幅広部
３６…第２の電極指
３７，４７，５７Ａ～５７Ｃ……ＩＤＴ電極
６２，６５…第１，第２のバスバー
６７…ＩＤＴ電極
１０３…第１の電極指
１０４…第１のダミー電極指
１０６…第２の電極指
１０７…ＩＤＴ電極
１１３…第１の電極指
１１３ｂ…幅広部
１１４…第１のダミー電極指
１１４ａ…幅広部
１１６…第２の電極指
１１６ａ…幅広部
１１７…ＩＤＴ電極
Ｇ１，Ｇ２…ギャップ
２…圧電性基板
３…支持基板
４…高音速膜
５…低音速膜
６…圧電体層
７…ＩＤＴ電極
８，９…反射器
１２…第１のバスバー
１３…第１の電極指
１３ａ…幅広部
１４…第１のダミー電極指
１４ａ…幅広部
１５…第２のバスバー
１６…第２の電極指
１６ａ…幅広部
１７…第２のダミー電極指
１７ａ…幅広部
２２Ａ，２２Ｂ…圧電性基板
２３…支持基板
３３…第１の電極指
３３ｂ…幅広部
３６…第２の電極指
３７，４７，５７Ａ～５７Ｃ……ＩＤＴ電極
６２，６５…第１，第２のバスバー
６７…ＩＤＴ電極
１０３…第１の電極指
１０４…第１のダミー電極指
１０６…第２の電極指
１０７…ＩＤＴ電極
１１３…第１の電極指
１１３ｂ…幅広部
１１４…第１のダミー電極指
１１４ａ…幅広部
１１６…第２の電極指
１１６ａ…幅広部
１１７…ＩＤＴ電極
Ｇ１，Ｇ２…ギャップ
Claims (9)
- 高音速部材と、前記高音速部材上に直接的にまたは間接的に設けられている圧電体層と、を有する圧電性基板と、
前記圧電性基板上に設けられているＩＤＴ電極と、
を備え、
前記高音速部材を伝搬するバルク波の音速が、前記圧電体層を伝搬する弾性波の音速よりも高く、
前記ＩＤＴ電極が、互いに対向し合う第１のバスバー及び第２のバスバーと、前記第１のバスバーに一端が接続された複数の第１の電極指と、前記第２のバスバーに一端が接続されており、かつ前記複数の第１の電極指と間挿し合っている複数の第２の電極指と、前記第１のバスバーに一端が接続されており、かつ前記複数の第２の電極指とギャップを隔てて対向している複数の第１のダミー電極指と、前記第２のバスバーに一端が接続されており、かつ前記複数の第１の電極指とギャップを隔てて対向している複数の第２のダミー電極指と、を有し、
前記第１の電極指、前記第２の電極指、前記第１のダミー電極指及び前記第２のダミー電極指の弾性波伝搬方向に沿う寸法を幅としたときに、対向し合う前記第１の電極指及び前記第２のダミー電極指のうち少なくとも一方の先端の前記幅が、他の部分の前記幅よりも広く、対向し合う前記第２の電極指及び前記第１のダミー電極指のうち少なくとも一方の先端の前記幅が、他の部分の前記幅よりも広く、
前記第１のバスバー及び前記第２のバスバーが、弾性波伝搬方向に対して傾斜して延びており、
弾性波伝搬方向に直交する方向に見たときに、前記第２のバスバーが直線状に延びる部分と重なる領域において、前記複数の第１の電極指の先端を結ぶことにより形成される仮想線である第１の包絡線が屈曲しており、
弾性波伝搬方向に直交する方向に見たときに、前記第１のバスバーが直線状に延びる部分と重なる領域において、前記複数の第２の電極指の先端を結ぶことにより形成される仮想線である第２の包絡線が屈曲している、弾性波装置。 - 前記第１の包絡線及び前記第２の包絡線が周期的に屈曲している部分を有する、請求項１に記載の弾性波装置。
- 前記第１の包絡線及び前記第２の包絡線がランダムに屈曲している部分を有する、請求項１に記載の弾性波装置。
- 前記第１の電極指、前記第２の電極指、前記第１のダミー電極指及び前記第２のダミー電極指の各先端の前記幅が、他の部分の前記幅よりも広い、請求項１～３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
- 弾性波伝搬方向に見たときに、前記第１の電極指における、該第１の電極指に隣接する前記ギャップと重なる部分の前記幅が、他の部分の前記幅よりも広く、
弾性波伝搬方向に見たときに、前記第２の電極指における、該第２の電極指に隣接する前記ギャップと重なる部分の前記幅が、他の部分の前記幅よりも広い、請求項１～４のいずれか１項に記載の弾性波装置。 - 前記高音速部材上に直接的に前記圧電体層が設けられている、請求項１～５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
- 前記高音速部材と前記圧電体層との間に低音速膜が設けられており、
前記低音速膜を伝搬するバルク波の音速が、前記圧電体層を伝搬するバルク波の音速よりも低い、請求項１～５のいずれか１項に記載の弾性波装置。 - 前記高音速部材が支持基板である、請求項１～７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
- 支持基板をさらに備え、
前記高音速部材が、前記支持基板と前記圧電体層との間に設けられた高音速膜である、請求項１～７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
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-
2019
- 2019-03-07 CN CN201990000520.9U patent/CN213783263U/zh active Active
- 2019-03-07 WO PCT/JP2019/009091 patent/WO2019172374A1/ja active Application Filing
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